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動画圧縮のしくみ
 

動画圧縮のしくみ

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2009.5.29

2009.5.29
動画技術勉強会@ESM
石川さんの分の資料を代理公開

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    動画圧縮のしくみ 動画圧縮のしくみ Presentation Transcript

    • VLD 逆量子化 IDCT 動き補償  JPEGに似ている › (注)かなり簡略しています
    •  フレーム間で差分を取る › 時間的に順方向だけでなく逆方向、両方向もあ る。天野さんの資料参照  フレーム間で動きを検出する › 動きベクトルの検索精度(範囲、正確性)が画質に 影響を与える  フレーム間で発生符号量を制御する › ビットレート制御(CBR/VBR)
    • 動き予測 DCT 量子化 VLC 動き補償 IDCT 逆量子化  ちょっと複雑 › これでもかなり簡略化してあります  画質へのインパクトがある部分だけ後述
    • 動き予測 DCT 量子化 VLC 動き補償 IDCT 逆量子化
    • 動き予測 DCT 量子化 VLC 動き補償 IDCT 逆量子化 352 156 -55 42 7 -5 0 0 35 15 -5 40 0 0 0 0 134 -75 39 -10 4 -1 -3 0 13 -7 3 -1 0 0 0 0 80 -31 11 4 2 0 0 0 8 -3 1 0 0 0 0 0 28 15 -2 1 2 1 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0 17 2 -1 1 -1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 -1 0 0 0 0 0 10で除算 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
    • 3,087 Bytes 166,063 Bytes 圧縮率が高い=量子化がんばりすぎ ちなみにBitmap(24bit)だと 298,116 Bytes
    •  フレーム内符号量割り当て › 注視部分に多くのデータ量を割り当てる  画面中央部  ゆっくり移動する物体  フレーム間符号量割り当て › ピクチャタイプごとに割り当てるデータ量を調 整する  キーフレームは多め › VBRは調整の幅が広い  瞬間的なら多めに割り当てることが可能
    •  MPEG2 4Mbps CBR  MPEG2 2Mbps CBR  MPEG2 2Mbps VBR  MPEG4AVC 2Mbps VBR
    • MPEG2 2Mbps CBR
    • MPEG2 2Mbps VBR
    • MPEG4AVC 2Mbps VBR
    • MPEG2 4Mbps CBR
    • 2MbpsCBR 2MbpsVBR 4MbpsCBR
    • 今のVBR動画は「2パス」で作成しています 2パスって? 1パス目で仮符号化処理を行う › 画面内の発生符号量分布 › シーンごとの発生符号量分布 2パス目で実際の符号化処理を行う › 1パス目で得られた分布に基づき符号量制御
    •  MPEG2より高画質な理由は、 › 可変ブロックサイズ  誤差の少ない動き予測が可能 › 周波数変換部が整数演算  Enc/Dec間で誤差がなくなる › 参照フレームの選択  予測誤差の少ないフレームが選択できる › 1/4画素予測 › イントラ予測  キーフレームもフレーム内予測を行い発生符号量削減 › 算術符号化  ハフマン符号化より演算量が多いが符号化効率が良い › デブロッキングフィルタ  ブロックの境界を平滑化しノイズを抑制する
    • 気になる MPEG2 2Mbps CBR
    •  同じ圧縮方式ならビットレートで画質が決まる › MPEG2 2Mbps CBR < MPEG2 4Mbps CBR  符号量の割り当てを最適化することで画質が向 上する › MPEG2 2Mbps CBR < MPEG2 2Mbps VBR  MPEG4AVCはBlu-rayが枯れる頃まで戦えそう › MPEG2 4Mbps CBR ≒ MPEG4AVC 2Mbps VBR  つまり
    • アイが全てではない
    • MPEG2 2Mbps CBR MPEG2 2Mbps VBR MPEG4AVC 2Mbps VBR MPEG2 4Mbps CBR
    • bitrate MPEG2 MPEG4 H.261 MPEG1 H.263 1990 1992 1994 1996 1999
    •  H.261 › ISDN用TV電話向け › メインターゲットはQCIF(176x144)、64kbps  H.263 › H.261より符号化効率を向上させた  半画素予測、PBフレーム、三次元VLC等  H.263 Ver.2 › H.263の拡張規格
    •  MPEG(Moving Picture Experts Group)1 › 蓄積媒体に記録する用途向け › メインターゲットはSIF(352x240)、1.5Mbps › H.261より符号化効率、ランダムアクセス性の向上  Bピクチャ、GOP構造、半画素予測等  MPEG2 › インターレス画像を効率的に符号化する  フィールド構造、フィールド予測 › プロファイルとレベルによる複数のサブセットあり  MP@ML(DVD:720x480)  MP@HL(BS Digital:1920x1080)
    •  MPEG4 › 超低ビットレートからスタジオレベルまでをカバー › H.263のベースライン規格を包含する › プロファイルとレベルによる複数のサブセットあり › H.263を基に符号化効率、エラー耐性を向上  オブジェクト符号化、R-VLC等
    • シーケンス層 GOP GOP GOP GOP GOP GOP層 I P B B P B B スライス層 Y Y Cr Cb マクロブロック層 Y Y