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Videokompression Teil VI Prof. Dr. H.L.Cycon
Problem:   Riesige Datenmengen! Video Kompression
Beispiele Ein gewöhnliches Fernsehformat (PAL) erzeugt eine  Datenrate von  166 Mbit/sec High DefinitionTV erzeugt  1,327 Gbit/sec ! ABER: Datenraten >> Übertragungsraten VDSL soll 60-90 MBit/sec können DSL kann angeblich 1-16 MBit/sec Highspeed (Ethertnet) Computernetzwerk kann 100 Mbit/s  normales (digitales) Fernsehen kommt  nicht  über  DSL oder über ein Highspeed Computernetzwerk!
Benötigte Kompressionsraten Digit. TV Signal: 166 Mbit/s  über einen 2 Mbit/s - Kanal    =>  Kompression ~1: 80   VideoTelefon CIF: 36.6 Mbit/s    über einen 128 kbit/s Kanal =>  Kompression ~ 1:300
Video Kompressions Konzepte Kompression der Einzelbilder  (Bildkompression)  Kompression einer Sequenz von Bildern unter Ausnutzung deren Ähnlichkeit (Prädiktionscodierung, Bewegungskompensation)
Unidirektionale Prädiktionskodierung ... P I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding I
Unidirektionale Prädiktionskodierung ... P I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding I ... P
Bidirektionale Prädiktionskodierung ... I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding B frames - Bi-directional predictive coding I ... B P P
Bidirektionale Prädiktionskodierung ... I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding B frames - Bi-directional predictive coding I B ... B P P
Bidirektionale Prädiktionskodierung ... I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding B frames - Bi-directional predictive coding I B ... B P B B P
Videokompressions-Standards Telekommunikationswelt H120 H261   H263 H264  Computerwelt MPEG1 MPEG2 MPEG4 AVC (MPEG 10) SVC
ISO und ITU-T Standards  100 Mbit/s 1 Mbit/s 8 kbit/s H264 AVC Quelle: HHI  MPEG-4 ITU H.261 MPEG-1 MPEG-2 ITU H.263 20 Mbit/s 64 kbit/s 1990  1992  1994  1996  1998  2000  2002 …  Vers. 1 Vers. 3 Vers. 2 Mobilfunk Bildtelefon Videokonf. CD-ROM Digitales TV HDTV TV & HDTV Produktion
H.264 / MPEG-4 AVC Anwendungen Mobile TV Digital Video Broadcasting – Handheld (DVB-H)  Digital Video Broadcasting – Satelite (DVB-S) SDTV / HDTV Broadcast / IPTV  Terrestrial HDTV  pay-TV services in France Media Storage HD-DVD  specification of the DVD Forum BD-ROM  specification of the Blu-Ray Disc Gaming / Entertainment Sony PSP and PS 3 Apple iPod

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  • 4. Benötigte Kompressionsraten Digit. TV Signal: 166 Mbit/s über einen 2 Mbit/s - Kanal => Kompression ~1: 80 VideoTelefon CIF: 36.6 Mbit/s über einen 128 kbit/s Kanal => Kompression ~ 1:300
  • 5. Video Kompressions Konzepte Kompression der Einzelbilder (Bildkompression) Kompression einer Sequenz von Bildern unter Ausnutzung deren Ähnlichkeit (Prädiktionscodierung, Bewegungskompensation)
  • 6. Unidirektionale Prädiktionskodierung ... P I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding I
  • 7. Unidirektionale Prädiktionskodierung ... P I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding I ... P
  • 8. Bidirektionale Prädiktionskodierung ... I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding B frames - Bi-directional predictive coding I ... B P P
  • 9. Bidirektionale Prädiktionskodierung ... I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding B frames - Bi-directional predictive coding I B ... B P P
  • 10. Bidirektionale Prädiktionskodierung ... I frames - Intracoding (JPEG) P frames - Uni-directional predictive coding B frames - Bi-directional predictive coding I B ... B P B B P
  • 11. Videokompressions-Standards Telekommunikationswelt H120 H261 H263 H264 Computerwelt MPEG1 MPEG2 MPEG4 AVC (MPEG 10) SVC
  • 12. ISO und ITU-T Standards 100 Mbit/s 1 Mbit/s 8 kbit/s H264 AVC Quelle: HHI MPEG-4 ITU H.261 MPEG-1 MPEG-2 ITU H.263 20 Mbit/s 64 kbit/s 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 … Vers. 1 Vers. 3 Vers. 2 Mobilfunk Bildtelefon Videokonf. CD-ROM Digitales TV HDTV TV & HDTV Produktion
  • 13. H.264 / MPEG-4 AVC Anwendungen Mobile TV Digital Video Broadcasting – Handheld (DVB-H) Digital Video Broadcasting – Satelite (DVB-S) SDTV / HDTV Broadcast / IPTV Terrestrial HDTV pay-TV services in France Media Storage HD-DVD specification of the DVD Forum BD-ROM specification of the Blu-Ray Disc Gaming / Entertainment Sony PSP and PS 3 Apple iPod