MPEG-2 和家庭视频。视频艺术

MPEG-2 和家庭视频

视频艺术

初步意见

在“MPEG 世界”中，通常不是以兆字节/秒，而是以千比特/秒来表示视频数据流的速度。为了不混淆不同的速度，所有其他值均以千比特/秒为单位给出。

每个人对品质的要求不同。这在“音频世界”中可以清楚地看到：年轻人（某种类型，我不会深入研究分类...）以 200 美元的价格以狂野的音量收听扩音器并“伸出手”，发烧友听一个 2000 美元的组件系统和叹息——“鞋面不够透明，中间”。视频也是如此，所以以下所有质量评分都是我个人对“高级茶壶”的看法，我无意与“lamers”或“专业人士”发生任何争执！我还故意简化了“理论”，没有教我什么是“真正的”MPEG-2 编码。

JPEG 的实验。开始

用真实的电影进行实验需要花费大量时间，因此用静止图像来说明基本模式要快得多，也更容易。以高质量“未压缩”TIFF、“自然”（例如，风景）、具有足够数量的锐利边缘和小细节、大小约为 600x800（以 100% 模式在屏幕上查看）为例。其中，“老实说”，每个点的颜色都是单独编码的。这是 24 位颜色模型中的最大（参考）质量。但人眼具有某些特征，无法感知所有信息，因此可以删除（永远！）部分数据而不会造成明显的质量损失（JPEG 格式）。

在 Photoshop 甚至 ACDSee 中，尝试用不同的“质量”参数压缩图片，并找到原始文件和 JPEG 的大小比例，其中失真仍然几乎察觉不到。您将获得 10-25 范围内的系数，具体取决于图片和您的“严格程度”。在更高的压缩率下，伪影明显可见（彩色光晕、方形结构），但在动态中，这种“耻辱”也会移动……现在用另一个程序压缩。阈值系数的值很可能不会有明显差异。最大 - 10-20%。我敢说，有时不可能（并且在未来）增加这个系数 - 奇迹不会发生，信息不会在任何地方消失，不可能将景观的所有丰富性放入几个字节......所有的分形玩具都喜欢在特别选择的源图片上显示，这里所说的是随机的、任意的图像。

视频接下来是什么？视频信号的分辨率由电视标准决定，其“计算机”模拟大约为 720x576。从这里，以每秒 25 帧的速度，我们得到大约 250 kbps（“未压缩”视频）。应用于具有相同“安全”系数 000-10 的每个 JPEG 帧。我们得到 25-10000 kbps（取决于原始数据）。如您所知，DV 格式类似于 JPEG 压缩，其流为 25000（您知道吗？- 确保任何原始文件）。因此，在大多数情况下，进一步逐帧压缩 DV 格式是不切实际的，因为导致明显的伪影。

为什么 MPEG 更小以及它需要什么

原来20000-30000kbps是极限？在 CD-R 上是 3-4 分钟，在 DVD 上是 20-30 分钟。严格来说，对于来自彼此独立的帧的任意图像 - 是的！但是DVD（5000-8000）的优良品质呢？答：在真实电影中，连续的帧通常是相互依存的，MPEG 格式就是利用了这一点。粗略地说，我们压缩 JPEG 不是每一帧，而是相邻帧之间的差异。由于专业电影中的相机总是在三脚架或轨道上，因此背景变化往往微不足道或单调，因此很容易被挤压。由于使用可变比特率，动态场景（爆炸等）通常从“平静”片段中“获取”速度......

让我们想象一下在静止背景下移动的物体（使用三脚架）的差异帧是什么样子的。显然，整个背景是一个实心平面（RGB 模型中为黑色），只有一小部分框架（“对象”）具有与背景形成对比的颜色。让我们回到在 Photoshop 中试验 JPEG。自己挑选一张类似的图片并尝试 - 结果令人印象深刻......所以，我从柏林挑选了一张图片（“Europe-98”相册中的照片片段） - 纯色背景（天空）和小对比对象。尺寸 720x546。它看起来像这样：

MPEG-2 和家庭视频

接下来，我将其压缩为 JPEG，以便伪像开始出现。结果是12K。之后，相同类型的操作被执行了三次：将“添加噪声”过滤器（具有不同的噪声值）应用于原始图像（未压缩），然后将其压缩为 JPEG，结果为 12K。事情的片段：

MPEG-2 和家庭视频

您可以清楚地看到压缩后嘈杂的图片上出现了什么“狂野”的伪像。在片段上不是很好，但在整个帧上（或更好，在几个帧上），您可以看到即使是未压缩图像上 20 个单位的噪点实际上也不会令人讨厌。它以某种方式被我们的眼睛过滤了，我们仍然可以清楚地想象它是什么样的物体（当我们观看旧的 VHS 磁带或在录音机上听磁带时，也会发生同样的事情）。相反 - 压缩伪影、粗糙的条纹和方块很烦人，眼睛“不想适应它们”。为了使工件不会随着噪音而增长，您必须收获的不是相同的大小，而是相同的“质量”。然后尺寸随着噪声的增加而显着增加。在此示例中，使用相同的“质量”参数，获得了大约以下尺寸线：12:24:36:48。

这对视频意味着什么？只是比特率值本身并不能保证高质量，很大程度上取决于源材料的质量。例如，如果源素材包含噪声，那么为了避免伪影，您必须将比特率提高几倍……

在专业 DVD 制作的理想条件下，MPEG-2 提供了大约 4-5 倍的增益（超过 JPEG）（我们称之为“MPEG 加法”）。我们再次将这些理想条件以表格的形式表示出来：

条件	PROFI	我们是恋人
相机色彩噪点	短的。几万的专业相机和600的业余相机差别不大，分辨率（差不多）和色彩还原（更好，但不决定价格）。它们的特点是一个大的（不是像素！）矩阵 - 因此，噪音非常低	高，尤其是在室内。大多数相机的矩阵只有 1/6"
背景抖动	完全失踪。三脚架、导轨、肩部相机	它始终存在，尤其是使用轻型相机和长焦时...
采光	这是故意设置的，即使是夜景，通常也是逆光拍摄，后期在剪辑时“加阴影”	通常根本不受操作员控制。因此，在黄昏和室内，矩阵的运行噪音会增加。
中间压缩，也可以认为是一点噪音	无 - 未压缩的原始文件以 MPEG 编码	根据定义存在DV压缩...

我承认算法的进一步改进会使“MPEG 补充”增加一倍半，但很可能不会更多。顺便说一下，尽管大肆宣传，但 MPEG4 比 MPEG2 略好 - 在高比特率下高出 10%。而臭名昭著的 DivX 压缩包，老实说，没有人会称之为真正的 DVD 质量。

在实践中会发生什么？

实践表明，业余相机上的“家庭”视频（由于未能满足上述条件，主要是由于噪音和抖动）大约是专业视频的两倍，即具有相同质量的应该占用两倍的体积。

获得的数据可以很容易地以表格的形式呈现。

产品材质，材料	JPEG 压缩 (Kj)	MPEG 添加剂 (Km)	理论阈值（250000/Kj/Km），kbit/s	理想质量 (kbps)	可接受的质量 (kbps)
专业，“轻”（情节剧，特写）	20	5	2500	3000-5000 (DVD)	1500-2000 (DivX)
专业、“难”（电影、小零件、爆款）	10	4	6200	6000-8000 (DVD)	3000-4000 (DivX)，在 1000-2000 时，伪影已经太明显了，尽管此类光盘已售出......
业余，“简单”（例如儿童特写、婚礼）	20	2,5	5000	6000-8000（DVD-R、MPEG-2）	3000-4000（DivX，20-30 分钟/CDR）
业余，“困难”（例如，急流和瀑布，或普通但非常嘈杂的场景，例如将旧的 VHS 数字化）	10	2,0	12500	9000（DVD-R、MPEG-2，在困难的地方有一些小的人工制品）	7000-8000（DVD-R、MPEG-2）

结论和建议

如果一张 CD-R 可以容纳一个小时的品牌情节剧，这并不意味着你可以用小细节填充风景和建筑的全景照片，从公共汽车窗口用廉价的摇晃相机手持拍摄……更准确地说，你可以，但要么只有 10 分钟，要么质量最差。
MPEG 不是存储介质。充其量，它是终极演示 (DVD)。不太可能在没有进一步损失的情况下从中重新安装。要存储原件，数字录像带（miniDV、D8）更好更容易，通常甚至更便宜。
MPEG4/DivX 不是万能的，只适用于非常“流畅”的场景（特写镜头中的“慢婴儿”等）。它并没有提供与 MPEG2 的革命性区别。一个小的数量改进......
...这就是为什么如果您的杰作很短（10-15 分钟），但您仍然迫不及待地将它们刻录到光盘上 - 不要保存在光盘上（吐在 DivX 上），而是立即将它们压入 MPEG2比特率为 6000-8000（包括 .n“DVD 兼容”格式）。以后，当您购买 DVD-RW 时，您可以轻松地根据这些剪辑制作完整的 DVD，而无需对其进行重新编码，因此不会损失任何质量。
顺便说一句，DVD-R 不再是奢侈品。一个设备不到 100 美元，一个好的空白不到 2 美元，一个“简单”的空白不到 1 美元。
在 MPEG2 中收割最好用 CanopusPr °Coder 完成。
如果您打算以 MPEG 格式拍摄自己的照片，请经常记住“理想条件”表 - 购买并学习如何使用三脚架和/或单肩三脚架，不要用相机进行剧烈的“跳跃” ，手长对焦不要得意忘形，注意灯光等等。P...

作者：Afanasenkov M.A；出版：pctuner.ru

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