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Compressão Video - Uma Noção

Discussão em 'Windows Desktop e Surface' iniciada por Jintro, 23 de Março de 2005. (Respostas: 9; Visualizações: 3805)

  1. Jintro

    Jintro O Colaborador

    Depois de ver a thread de um user aqui no fórum acerca da redução de ficheiros de video, lembrei-me que no ano passado fiz um trabalho para a escola sobre este assunto. Ficam aqui alguns dos tópicos que pesquisei (não foi isto o trabalho final). Eventualmente, posso não ter aqui termos ou expressões correctas, já que a pesquisa foi feita em sites estrangeiros e depois traduzida por mim. Por isso não se acanhem, corrijam, sugiram, acrescentem.
    Se os moderadores estiverem de acordo, sugiro a colocação desta thread em sticky.
    Aqui vai:

    Compressão de Vídeo

    No seu nível mais básico, a compressão é feita quando uma determinada faixa de vídeo dá entrada no sistema. Esse vídeo vai ser analisado e a informação, imperceptível para quem vê o vídeo, é descartada.
    A cada evento é dado um código, a eventos iguais e que ocorram muitas vezes são assignados poucos bits, e eventos mais raros terão mais bits.
    Estes passos da compressão, são normalmente chamados de análise de sinal, quantização.
    Existem quatro métodos de compressão: DCT ( transformada discreta de cosenos), VQ ( quantização de vectores), DWT ( descrete wavelet transform)

    DCT – é um algoritmo de compressão com perdas que copia a imagem em intervalos regulares, analisa a frequência com que os componentes aparecem na amostra. E tira as frequências que não são perceptíveis ao olho humano. O DCT é a base de standards de compressão como o JPEG, MPEG, H261 e H263.

    VQ – É um formato de compressão com perdas que verifica um determinado número de dados em vez de fazer essa verificação individualmente.
    Generaliza o que “vê” e comprime os dados redundantes enquanto ao mesmo tempo retém o objecto desejado ou intento original do vídeo.

    Tal como o DCT, o descrete wavelet transforma a imagem matematicamente em componentes de frequência, este processo é utilizado em toda a imagem, esta característica difere dos outros métodos que funcionam em pequenas partes dos dados que se deseja comprimir.


    Normas de Compressão

    MPEG – Significa “ Moving Picture Experts Group” e faz parte do grupo de trabalho da ISO/IEC, criado em 1988 para desenvolver normas para formatos digitais de audio e video.
    Existem cinco tipos de normas MPEG a ser utilizadas ou em desenvolvimento. Cada uma destas normas foi criada com um determinado tipo de utilização em mente.

    Essas normas são:

    MPEG-1
    Concebido para atingir taxas de transferência até 1.5 *****/segundo.
    É uma norma de compressão para vídeo e áudio. Foi criada para aplicações vídeo em CD-rom e é um formato bastante popular, nomeadamente na Internet onde é transmitido em ficheiros *.MPG.
    O nível 3 de compressão MPEG, é também um formato de compressão áudio, utilizado nos populares MP3.
    O MPEG-1 é a norma de compressão para Vídeo CD, um formato de compressão bastante popular na Ásia.

    MPEG-2
    Concebido para taxas de transferência de 1.5 *****/seg. até 15 *****/seg.
    Esta é a norma de compressão em que a TV digital, as Setup Boxes e DVDs se baseia.
    Baseia-se no MPEG-1, mas foi concebido para a transmissão de vídeo digital.
    O maior avanço do MPEG-2 em relação ao MPEG-1 é a sua capacidade de comprimir eficientemente vídeo interlaçado.

    MPEG-4
    Norma para compressão multimédia e web.
    O MPEG-4 baseia-se na compressão de objectos, a sua natureza é idêntica à linguagem de modelamento virtual.
    Objectos individuais numa cena são localizados separadamente e depois comprimidos juntos para criar um ficheiro MPEG-4. Esta característica resulta numa compressão bastante eficiente, o que permite aos criadores de ficheiros em MPEG-4 controlar objectos independemente numa cena. Conseguindo assim introduzir a interactividade.


    MPEG-7
    Norma actualmente em desenvolvimento, também é chamada de “Multimédia Content Description Interface”.
    Quando for lançado espera-se que esta norma constitua uma base de trabalho para conteúdos multimédia que incluirão informações em manipulação de conteúdos, filtragem e personalização, bem como integridade e segurança do conteúdo.

    MPEG-21
    O desenvolvimento desta norma começou à pouco tempo, também chamada de Multimédia Framework, o MPEG-21, vai tentar descrever os elementos necessários para construir infra-estruturas que possibilitem a entrega e consumo de conteúdos multimédia e a forma como estes se irão relacionar entre eles.



    ISO – International Organization For Standardtization
    IEC – International ElectroTechnical Comission


    O significado de Codec está directamente relacionado com Compressão e Descompressão. Sendo que este pode codificar ou descodificar algo. Neste caso, Vídeo.

    Dentro deste contexto, os formatos de vídeo são a forma como a informação é armazenada em discos.

    (ex: AVI, QuickTime)

    Codecs: MPEG, DivX, Sorenson, Cinepack

    Codecs como MPEG ou ASF são também considerados formatos.
    Um formato não tem necessariamente de estar relacionado com a qualidade de um vídeo, indica apenas a estrutura subjacente do ficheiro.
    Codecs para edição de vídeo
    MJPEG - Motion Joint Picture Experts Group Compression
    ( Em vez de se comprimirem imagens únicas como jpeg, comprimem-se entre 24a 30 imagens armazenadas em sequência e obtem-se um MJPEG
    é o mesmo algoritmo da compressão jpeg aplicado em frames video

    Compressão com perdas. Modo de funcionamento:

    O jpeg explora as falhas e lacunas que existem no modo de percepção do olho humano. Sendo que este( olho humano ) tem muito mais dificuldade em distinguir as diferenças existentes na cor do que em diferenças existentes no brilho. Através de um algoritmo psycho - optical, consegue "enganar" o sistema de percepção humano, criando imagens que parecem iguais à realidade.
    DV
    Formato de compressão de vídeo digital com perdas.
    O formato DV é normalmente associado à norma IEEE-1394, mais conhecida como Firewire ou iLink.
    DV é a norma que define a forma de compressão de video, e a forma como é feito o armazenamento em k7 DV.E está geralmente associado ao firewire ou ao iLink.
    DV não utiliza compressões inter-frames,


    Codecs de distribuição
    MPEG 1 Motion Picture Experts Group
    Baseia-se em compressão inter-frame sendo que existem três tipos de frames diferentes. (i, P, B)

    Surgiu no final dos anos 80.
    Datarates de 1.5Mbit/segundo e resoluções de 352x240.
    Embora já esteja desactualizado é compatível com quase todos os players existentes.
    MPEG 2
    Surgiu da utilização do mpeg 1 e da necessidade de começar a utilizar estes ficheiros na compressão para transmissão de videos com qualidade e tamanho superiores. O funcionamento é idêntico ao mpeg1, mas suporta interlaced vídeo e imagens de alta resolução.
    E utilizado para DVD's, Televisões de alta definição, Gravadores de viedeo e muitas outras aplicações.
    ASF - advanced streaming format
    Para além de formato é também um codec.
    Implementa-se no mpeg4 sendo uma extensão do formato AVI. Resolução de 352x288
    DIVx3
    Utiliza o formato AVI, sendo que fica sem qualquer tipo de restricções em termos de de resolução e tamanho.
    Qualquer programa que aceite o formato AVI passa divx.
    Apesar da compressão ser melhor do que com MPEG 1 ( menos bits) em termos de perdas, nota-se a diferença na imagem, especialmente na cor. É também menos compatível que o Mpeg 1.

    Idêntico ao divx acaba por não trazer grandes grandes modificações nem vantagens no encode a não ser em termos de pela velocidade de processamento e opções de playback.
    XviD
    É um codec que funciona de acordo com a norma mpeg 4.
    Apesar de não funcionar com B Frames, apresenta muitas das opções do mpeg4

    Quicktime

    Formato proprietário da Apple.
    O ficheiro quicktime combina vídeo, som, animação e texto num único ficheiro.
    Segundo a Apple o leitor Quicktime é compatível com MPEG-4, mas apenas lê o formato Quicktime.
    VCD (Vídeo CD)

    É um modelo desenvolvido no inicio dos anos 90, que permite que cd's normais possam conter 74m de vídeo e de áudio. O enconde é feito em formato MPEG 1.

    VCDs podem ser lidos por quase todos os leitores de dvd e leitores de vcd, e em todos os computadores que tenham drive de cd rom.


    Resolução:
    PAL : 352x288 pixels com 25 frames/segundo
    NTSC: 352x240 pixels com 29,97 frames/segundo (excepto em filmes com formato NTSC em que o framerate é de 23,976 frames/segundo)

    O encode de áudio é feito com a bitrate de 224 kbit/sec em formato mpeg-1 layer 2? 2 camadas .

    O encode de vídeo é feito com a bitrate 1150 kbit/seg SVCD

    (Super vídeo CD)

    Desenvolvido em 1998 na china.
    É o sucessor do vcd cujo encode de vídeo se faz em formato mpeg-1. O SVCD em ambos mpeg-1 e mpeg-2.
    A bitrate de vídeo é superior do que a bitrate dos VCDs.
    SVCD pode conter múltiplos áudio streams. ( semelhante ao funcionamento do dvd pode conter legendas, capítulos, menus, hyperlinks e playlists)
    Resolução ( ex maior que o vcd tradicional )
    Pal - 480x480 (framrates 25 fps e 29.97 fps
    Maior parte dos leitores de dvd lêem formatos svcd.





    DV / Mini DV

    O DV ( Vídeo Digital) é um formato apoiado por vários fabricantes, nomeadamente, a Sony, Phillips, Thomson, Hitachi, Panasonic, entre outros.
    As cassetes DV são desenhadas para a máxima performance com câmaras e vídeos deste formato.
    Como é o primeiro sistema de gravação digital em vídeo para o mercado caseiro, este formato representa um grande avanço na qualidade de vídeo em relação ao vídeo analógico.
    A resolução do DV é bastante superior ao do Hi8 ou SVHS com as suas 500 linhas horizontais e 100 verticais.

    O formato DV tem dois tipos de cassetes, o standard (125mmx78mmx14,6mm) e o mini DV (66mm x 48mm x 12,2mm).
    Os novos vídeos DV aceitam ambos os tipos de cassete, mas as câmaras de filmar aceitam apenas o formato mini DV.

    As cassetes DV com chips de memória “IC” embutidos permitem construir uma tabela de conteúdos da cassete, conteúdos esses que podem ser acedidos automaticamente e que permitem localizar um determinado local na cassete.
    As cassetes DV são concebidas para tirarem o máximo partido do vídeo digital, permitindo uma qualidade de imagem bastante fiel à realidade, com cores nítidas e definição elevada, permitem também a gravação de áudio digital com qualidade superior à de um cd.
    As cassetes DV têm uma superfície de contacto muito mais macia que as outras cassetes, esta característica faz com que o contacto da fita com a cabeça de leitura seja mais exacto, graças a isso ocorrem ocorrem menos erros de leitura.
    Devido a isto, é aconselhável manter as cabeças de gravação da câmara limpas.
    As cassetes DV foram também concebidas para uma utilização em condições extremas, o mecanismo da cassete foi desenvolvido de forma a minimizar a fricção e assegurar o máximo de estabilidade. O corpo da cassete é de material anti-estático o que faz com que a fita fica protegida de pó e outros tipos de partículas.


    Vantagens do DV

    - Oferece um detalhe de imagem mais preciso e cores mais exactas do que as que eram conseguidas anteriormente com as câmaras analógicas.
    - Maior resolução, até cerca de 500 linhas na horizontal torna o detalhe mais elevado, grava mais informação de cor, excedendo até o actual padrão NTSC
    - Componente Color Sampling: preserva até 3x mais informação da cor que o VHS ou o SVHS, o que permite obter cores mais brilhantes e reais.
    - Time Base Correction: estabiliza a imagem eliminando as falhas que possam ocorrer.
    - Correcção de erros, preenche a informação vídeo em falta, proporcionando vídeo com aspecto profissional.


    DVD

    O que significa a sigla DVD?

    A versão original proposta pelos criadores do DVD foi “ Digital Vídeo Disc”.
    Devido às actualizações que foram posteriormente dadas ao DVD, optou-se por “Digital Versatil Disc”.
    Aparentemente, nunca se chegou a um acordo acerca da sigla DVD. O DVD Fórum afirmou que o DVD são apenas três letras, à semelhança do VHS.



    Quais são as características do vídeo DVD?

    • Mais de duas horas de vídeo digital de alta qualidade (um disco com duas camadas consegue armazenar cerca de oito horas de vídeo digital de qualidade, ou até trinta horas de vídeo em qualidade VHS).

    • Suporta os dois formatos de TV 4:3 e 16:9.

    • Até cerca de oito pistas para áudio digital (que podem ser utilizadas para linguagens diferentes da original do filme, comentários, etc.).

    • Cada uma das oito pistas tem oito canais.

    • Até cerca de trinta e duas legendas para karaoke.

    • Até nove ângulos de câmara (que podem ser alterados durante a visualização do DVD)

    • Menus interactivos no ecrã, que entre outras coisas, podem ser utilizados para jogos.

    • Não precisa ser rebobinado.

    • Busca instantânea para o titulo, capítulo, faixa musical ou timecode.

    • Durável, não se desgasta com a actualização.

    • Resistente a campos magnéticos

    • Tamanho compacto, mais barato que cassetes ou laserdisc.

    Nota: nem todos os discos contêm estas características







    Características dos Leitores DVD

    A maioria dos leitores suporta um conjunto standard de características:

    Escolha de linguagem (selecção automática de cenas, faixas áudio, legendas e menus.)
    Pausa, câmara lenta, fastfoward, rewind, pesquisa.
    “Parental Lock” para limitar a reprodução de filmes com conteúdo “duvidoso”.
    Programáveis, podem-se passar diversas cenas na ordem desejada.
    Reprodução aleatória do filme, ou repetida
    Saídas de som digitais
    Reprodução de CD´s áudio
    Alguns aparelhos de leitura incluem ainda: saídas de vídeo YUV ou RGB para melhor qualidade de imagem.
    Saída vídeo SDI, 1394 ou DVI para imagem digital perfeita.
    Reprodução de VCD ou SVCD
    Reprodução de MP3
    Reprodução de DVD com MP3
    Reprodução de vídeo em outros formatos como DIVx e MPEG-4
    CDs com imagens ou PhotoCD
    Zoom digital da imagem no ecrã ( até 4x da área seleccionada )


    Qual é a qualidade do vídeo DVD?

    O DVD tem a capacidade de reproduzir vídeo com uma qualidade praticamente idêntica à de estúdio.
    O áudio DVD é melhor que o áudio de cd.
    O DVD é bastante superior em relação às cassetes e geralmente é melhor que o laser disc.
    De qualquer forma, a qualidade depende de muitos factores de produção, com o aumento da qualidade de compressão e o avanço da tecnologia a qualidade do DVD também tem vindo a aumentar. Mas, devido ao facto dos custos de produção terem diminuído nos últimos tempos, e o sofware de criação DVD ter ficado mais acessível, começam a aparecer no mercado filmes com menor qualidade.
    Os DVDs de baixo orçamento, chegam a utilizar o MPEG-1 em detrimento da alta qualidade do MPEG-2.
    O vídeo DVD é normalmente codificado a partir de masters de estúdio para o formato MPEG-2. O processo de codificação da versão original é baseado na compressão com perdas ( que são mínimas). Essa compressão vai remover a informação redundante (como por exemplo, áreas da imagem que não sofrem alterações de movimento) e também outros tipos de informação que não são perceptíveis ao olho humano. Por vezes o vídeo resultante desta compressão, especialmente quando é muito complexo, ou muda rapidamente, pode conter falhas visíveis, todas estas características dependem do processo de codificação, da sua qualidade e quantidade de compressão.
    À velocidade média de transmissão de informação de 3.5 a 6 *****/seg os artefactos provocados pela compressão podem ser visíveis ocasionalmente.
    Velocidades de transmissão de dados mais elevadas resultam numa melhor qualidade de imagem. As diferenças de qualidades a 6 *****/seg para a versão master são quase imperceptíveis.
    Á medida que a tecnologia de compressão MPEG aumenta, têm-se atingido melhores resultados a taxas de transmissão menos elevadas.

    Definição de Artefactos

    Por vezes o vídeo em DVD pode conter artefactos visíveis, tais como: mistura de cores, imagem baça, pontos na imagem, menos detalhe na imagem e por vezes até o chamado efeito “fantasma”.
    Habitualmente os artefactos são causados por má codificação MPEG, mas na maior parte das vezes, são resultado de problemas a nível de hardware, como por exemplo: maus cabos, interferência eléctrica, erros de leitura do disco, ou televisão mal sintonizada. A maioria dos DVDs exibe poucos artefactos visíveis se o sistema estiver configurado de forma correcta.


    Áudio em DVD

    A qualidade áudio em DVD é soberba.
    O DVD inclui a opção PCM ( Pulse Code Modulation) o que permite áudio digital com taxas de transferência muito mais elevadas que as de um cd normal.


    As Desvantagens do DVD

    A forma vaga como o formato DVD foi definido e a forma inadequada como os leitores de DVD e os discos são testados resulta, por vezes, em incompatibilidades. O que faz com que alguns filmes funcionem mal em determinados leitores ou nem cheguem sequer a funcionar.
    Os gravadores de DVD ( de mesa) são muito mais caros que um vídeo VHS.
    Os DVDs têm protecção contra cópia e bloqueios regionais (zonas)
    O DVD usa compressão digital ( áudio ou vídeo mal comprimido pode resultar numa má experiência a nível de visualização).
    Alguns leitores não lêem CDR ou DVDs gravados.
    Opções como DVD-Audio, DVD-VR, e Áudio DTS não são suportados por todos os leitores.
     
  2. HadHoc

    HadHoc Power Member

    muito porreiro :) ja agora o que estudas?
     
  3. NoMercy

    NoMercy Power Member

    Não consegui ler o post todo (sorry :( ) mas parece-me um bom post, com informação útil.
     
  4. Xpirit

    Xpirit Banido

    Um texto interessante mas com algumas falhas. Podes usar este fórum para melhorar o teu texto.
     
  5. {MINI_Boy}

    {MINI_Boy} Power Member

    :001:
    Obrigado pelo thread.. =)

    Ta muito fixe :P
     
  6. Gandalf

    Gandalf I fold therefore I AM

    Concordo plenamente. Ha ai umas falhazitas a nivel de mpeg2.

    edit:

    SVCD:
    Pal: 480x576 25fps
    NTSC: 480x480 29.97 ou 23.xx (film)
     
    Última edição: 23 de Março de 2005
  7. Jintro

    Jintro O Colaborador


    Na altura em que fiz o tal trabalho, fiz toda esta pesquisa mas acabei por não a utilizar totalmente, ou seja, há partes que nem chegaram às mãos do professor. De facto a norma mpeg-2 é uma das menos desenvolvidas no texto, mas, tal como referi no 1º post, todas as correcções são bem vindas :).

    Em resposta ao HadHoc, estudo Som e Imagem, e a disciplina para que fiz esta pesquisa chamava-se Tecnologias da Imagem. O professor que me leccionou esta disciplina chegou a dizer na altura que estava a trabalhar no estudo/desenvolvimento da norma Mpeg-7, se não estou em erro. Infelizmente não me lembro do nome dele, tenho que ver se consulto as fichas de trabalho :D.

    Cheers e obrigado pelo feedback

    Jintro
     
  8. SwimmerBoy

    SwimmerBoy Folding Member

    Bom post!! parabéns
     
  9. NoMercy

    NoMercy Power Member

    Já agoram, onde? é que conheço alguem que pode estar interessado.
     

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