Compressione MPEG - diegm - Università degli Studi di Udine

Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
FONDAMENTI DI INFORMATICA
Prof. PIER LUCA MONTESSORO
Facoltà di Ingegneria
Università degli Studi di Udine
Compressione MPEG
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
1
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
Nota di Copyright
Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright
e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi
inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio,
musica e testo) sono di proprietà dell’autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli
Studi di Udine.
Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca,
scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero
dell’Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di
lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione.
Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su
supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non
esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori.
L’informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della
pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in
progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza
preavviso. L’autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi
incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento
dell’informazione).
In ogni caso non può essere dichiarata conformità all’informazione contenuta in queste
slide.
In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono
mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali.
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
2
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
MPEG
• Motion Pictures Experts Group
• Numerosi standard, non solo video (es.
MPEG layer III, o MP3)
• Standard attualmente utilizzato per TV
digitale via satellite e DVD: MPEG-2
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
3
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
MPEG-2: risoluzioni previste
Level
Resolution
Frame
Rate
Maximum
Bit Rate
Low
352 x 240
30 fps
4 Mbps
Consumer VCR and
MPEG-1 Compatability
Main
720 x 480
30 fps
15 Mbps
Commercial TV
High
1440
1440 x 1152
30 fps
60 Mbps
Consumer HDTV
High
1920 x 1080
30 fps
80 Mbps
Professional HDTV
Production
Application
Digital satellite TV, DVD
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
4
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
MPEG-2: come funziona?
• L’informazione video contiene
ridondanze statistice sia in senso
spaziale (x,y dell’immagine) sia
temporale (relazione tra fotogrammi
successivi)
• Correlazione spaziale: DCT (come
JPEG)
• Correlazione temporale: motion
compensated prediction
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
5
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
Motion compensated prediction
• Si stima il movimento (motion vector) tra
un fotogramma e il successivo
analizzando blocchi di 16x16 pixel
• Per compensare le variazioni di
immagine all’interno dei blocchi si
calcola un blocco di errore come
differenza pixel a pixel della porzione di
fotogramma reale e di quello ottenibile
tramite movimento dal fotogramma
precedente
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
6
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
Motion compensated prediction
Fotogramma N-1
finestra di ricerca
del movimento
Fotogramma N
differenze
nei pixel
del blocco
blocco di immagine
di cui si calcola il
vettore di movimento
blocco di errore
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
7
Fondamenti di Informatica - Compressione MPEG
Sequenze di immagini
I
B
B
P
B
B
P
tempo
I (Intra-pictures): codifica senza riferimento ad altri fotogrammi
P (Inter-frame predicted pictures): codifica con riferimento alla
più vicina I o P-picture
B (Bi-directional predicted/interpolated pictures): codifica
basata sia sul fotogramma precedente che sul successivo,
utile per “fast reverse play”
© 2000 Pier Luca Montessoro (si veda la nota di copyright alla slide n. 2)
8