Agora que sabemos "como o JPEG funciona" vamos definir um padrão de tv, para ser transmitido em JPEG.
Sabemos que JPEG trabalha com pixel de 8 bits, apesar de apresentar apenas 48 dB sinal a ruído , vamos usa-lo assim mesmo.
Temos que escolher o numero de amostra por linha e o numero de linha por quadro.
Veja neste quadro os dados padronizados para estúdio e receptor de TV.
Como se vê, do estúdio para o receptor ( passando pelo transmissor ) perdemos definição horizontal, por isto MPEG optou por um padrão intermediário entre estúdio e receptor.
Mas para aplicar compressão DCT temos que formar blocos 8 x 8 então escolheu-se um múltiplo par, mais próximo da media . (598,5 + 456,45 )/2 = 527,45 múltiplo de 8 e 16 mais próximo é 544 .
Para definição vertical mais próxima de 483 que seja múltiplo de 8 e 16, é 480 linhas por quadro
Então:
544 x 480 =261120 píxeis por quadro.
261120 x 8 =2 088 960 bits por quadro (Y).
1,5 x 2 088 860 = 3 133 440 bits p/quadro ( Y + Cr + Cb).
30 x 3 133 440 = 94 003 200 bits por segundo.
Comprimindo em JPEG:
94 003 200 x 0,1125 = 10 575 360 bps.(bits por segundo).
Veja que com estes valores já podemos gravar em VT, ou construir um video servidor, e até transmitir se não formos muito exigentes.
Então todos voces que estão recebendo video servidor 4S já tem condições de avaliar a qualidade do equipamento pois ele trabalha com JPEG.
MPEG.
Quando o sistema JPEG já estava em teste, devido a exelente qualidade alcançada, formou-se o Moving Pictures Experts Grup isto em 1988.
Tinha como objetivo gravar sinais de video em um CD, que na época gravava audio á 1,4 Mbits / segundo.
Limitou-se ao padrão ½ D1 ou seja 352 pixeis por linha e 240 linhas por quadro.
Deste fato conclui-se que o "bits-rate" razão de bits inicial caiu de 10,575 Mbps para 5,287 Mbps, sendo necessário uma compressão adicional de 1,5/5,28 = 0,284 .
Esta compressão adicional seria conseguida pela eliminação das redundâncias entre os quadros, criando-se assim a "compressão temporal" e batizando-se a compressão JPEG de "compressão espacial" pois se verificava dentro de mesmo quadro.
Utilizando-se as mesmas ferramentas de compressão do JPEG , analiza-se agora os sinais, comparando um quadro com o anterior e o posterior, criam-se os vectores de movimento, efetuando a previsão temporal, e aplica-se DCT + REQUANTIZAÇÃO, a diferença é que agora os vetores são tirados em blocos 16 x 16.
É o que estudaremos agora.
Veja na figura a posição da cruz , de um macrobloco em um quadro (1) e no quadro seguinte (2):
Veja a distancia da cruz, da borda esquerda.
Esta distancia é o vetor "horizonta" X.
A distancia da cruz, da borda superior é o vetor "vertical" Y.
O par (X,Y) é o vetor de movimento "Motion vector".
Agora imagine, que se transmitirmos estes vetores, o receptor repete o bloco do quadro 1 no quador 2 e basta transmitir a diferença ou seja o erro cometido com esta previsão.
Veja:
O quadro 1, que transmitimos integral chama-se Intra-frame pois ele é um quadro comprimido dentro dele mesmo.
O quadro 2 chama-se P-frame pois ele é comprimido por previsão.
Mas 0,80 de compressão ainda é pouco, então vamos aumentar a distancia da nossa previsão, usando 3 quadros.
Se transmitirmos os vetores para o quadro 3 podemos deduzir que os vetores do quadro 2 serão iguais á ½ vetor do quadro 3 e transmitimos apenas a diferença desta previsão ,com isto o nosso fator de compressão para o quadro 2 será de 0,25 aproximadamente.
Este quadro, agora, para ser reproduzido precisa de dois quadros , o 1 e o 3 que são suas ancoras e por isto se chama B-frame ou, com previsão bilateral.
Feito isto montamos uma sequência chamada de GOP ou Grup Off Pictures composto normalmente de 15 quadros sendo o primeiro I-frame e a cada 3 quadros ,um P-frame, o resto de B-frames.
. Assim I,B,P,B,B,B,P,B,B,B,P,B,B,B,P.
Como se vê , o fator de compressão de GOP para N= 15 M=3 ( N é o numero de quadros e M o numero de B-frames que fica entre dois P-frames) é de aproximadamente 0,3904 isto considerando sempre uma compressão sem perdas de detalhes.
No nosso exemplo ficamos com 5,287 Mbps X 0,3904 = 2,064 Mbps então para garantirmos 1,4 Mbps teremos uma perda de detalhes de 30% ficando com um fator de qualidade de 0,70.
Neste ponto cabe ressaltar que quando a quantidade de movimento da cena , aumenta o Sistema Visual Humano não se apercebe dos detalhes da imagem, admitindo uma compressão mais agressiva e por isto , para manter um "Bit-stream" constante na saida , foi criado o VBV (video buffer verifier).
Um buffer (memoria) de saida que quando enche, manda o sistema reduzir o indice de quantização.
Agora que voces já conhecem basicamente o MPEG-1 posso dizer que o MPEG-2 apenas é mais extenso e abrangente,mas isto é assunto para a proxima pagina.
Por enquanto aqui está um programa para calculo de coordenadas que voces já podem ir usando.
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