چالش های صدا و تصویر دیجیتال از جنبه تولید

مشاهده : 113
چالش های صدا و تصویر دیجیتال از جنبه تولید کامپیوتر و موبایل
در این مقاله، قصد داریم، مبحث تولید محتوای چند رسانه ای را از جنبه مشکلات و چالش های فنی هنگام تولید مورد بحث قرار دهیم.یکی از مباحث مهم در این مقوله، بحث فشرده سازی است.ممکن است واژه فشرده سازی در این مرحله، کمی نامفهوم به نظر برسد اما همان طور که یک ضرب المثل چینی […]
در این مقاله، قصد داریم، مبحث تولید محتوای چند رسانه ای را از جنبه مشکلات و چالش های فنی هنگام
تولید مورد بحث قرار دهیم.
یکی از مباحث مهم در این مقوله، بحث فشرده سازی است.
ممکن است واژه فشرده سازی در این مرحله، کمی نامفهوم به نظر برسد اما همان طور که یک ضرب المثل
چینی می گوید: حتی طولانی ترین سفر ها نیز با اولین قدم آغاز می شود؛ پس بیائید با هم پا
به عرصه ناشناخته ها بگذاریم، در هر مرحله یک قدم رو به جلو برداریم تا به قصد برسیم.
این کار حقیقتاً مثل جا دادن یک پیانو در یک صندوق پستی یا رد کردن یک فیل از سوراخ سوزن
است.
در واقع، من فکر می کنم، مثال فیل، مثال بسیار مناسبی در این زمینه است.
بنیان فشرده سازی ویدئویی تماماً روی نوعی مصالحه یا برقراری تعادل بین کیفیت و پارامترهای دیگر است.
از خودتان بپرسید چه چیزی بهترین تجربه ویدئویی مشتریان شما را شکل می دهد؟ این، همان چیزی است که شما
باید با آن کنار بیائید و در مورد آن مصالحه کنید.
کدام یک از موارد زیر فاکتور های اصلی برای شما هستند؟ ـ کیفیت تصویر ـ کیفیت صدا ـ نرخ ارسال
فریم ـ صرفه جویی در فضای دیسک سخت و فضای ذخیره سازی ـ انتقال و حرکت سریع محتوا در شبکه
ـ صرفه جویی در پهنای باند ـ کاهش سرریز باز پخش برای پردازنده های قدیمی تر ـ قابلیت پخش در
تمام پخش کننده ـ استانداردهای باز ـ هزینه های مجوزدهی برای ابزار ـ هزینه های مجوزدهی برای استفاده از محتوا
ـ به جریان انداختن منابع درآمدی از مشتریان به سوی شما ـ کنترل دسترسی و مدیریت حقوق ـ کاهش هزینه
های کار در تولید شما باید هر یک از عوامل را با یکدیگر مقایسه کنید و وزن و ارزش هر
یک را بسنجند.
برخی از این عوامل، در تقابل با یکدیگر هستند.
شما نمی توانید یک کیفیت بالا را با استفاده از یک سیستم ارزان قیمت و کم قدرت که از منابع
ضعیفی استفاده می کند و بر روی یک نوار ویدئویی VHS ضبط شده است، فراهم کنید.
الگوریتم های نرم افزاری روز به روز پیچیده تر می شوند، اما ضرب المثل قدیمی “Garbage in Garbage out” در
هیچ موردی به اندازه فشرده سازی ویدئویی مصداق نداشته است.
موارد عملی و مرتبط با فشرده سازی ویدئویی فقط به تنظیم چند سوئیچ در کد کننده محدود نمی شود، بلکه
باید شرایط و اوضاع و احوال را نیز در نظر گرفت؛ شرایطی که در آن ویدئو تحویل می شود و
همچنین شرایطی که وقتی این ویدئو پردازش شد در آن به کار گرفته می شود.
ما قصد داریم به همراه هم، به بررسی و کشف پس زمینه و دانش عمده ای ویدئو در اختیار داشته
باشید بپردازیم.
فرآیند واقعی فشرده سازی در مقایسه با تنظیمات Contexual و فعالیت هایی که قبل از عمل فشرده سازی انجام می
گیرد تقریباً پیش پا افتاده و سطحی است.
فشرده ساز ویدئویی تمام فشرده سازهای ویدئویی دارای مشخصات مشترکی هستند.
من در اینجا به این مشخصات اشاره کنم و در پایان این مقاله شما باید با تمام این واژه ها
آشنائی کامل پیدا کرده باشید.
ـ Frame difference ـ Motion estimatio ـ تبدیل DCT ـ Entropy coding اوه خدای من! شاید فکر کنید فرا گرفتن
همه این ها بسیار بسیار دشوار و حتی غیر ممکن باشد.
هنوز زود است که از خواندن این مقاله صرف نظر کنید.
فشرده سازی، به آن پیچیدگی که شما فکر می کنید نیست.
اگر ما در هر زمان مسائل مربوط به آن را بخش به بخش کنار هم بگذاریم، خواهید دید که چقدر
ساده است.
به زودی شما خواهید گفت “من قصد دارم بقیه روز خود را صرف entropy code “، این بدان معنا است
که شما قصد دارید زود به خانه بروید زیرا این بعد از ظهر کاری برای انجام دادن ندارید.
تصمیم درست گذشته از تمام مباحث مربوط به بهترین تکنولوژی مورد استفاده، در انتها، تصمیمات شما ممکن است تحت تاثیر
حرف های بخش بازاریابی در مورد رسیدن به مخاطبین بیش تر قرار گیرد.
این تصمیمات باید پشتوانه ای از تحقیقات و آمار دقیق داشته باشند.
به عبارت دیگر، آن ها ممکن است فقط براساس شایعه یا سخنان شفاهی و بدون پشتوانه باشند.
پیامدها و نتایج این تصمیمات، گزینه شما برای انتخاب codecها را فقط به آن هایی که پلتفرم انتخابی شما از
آن پشتیبانی می کند، محدود می کند.
هر چند، شما هنوز هم برای نوآوری در ساخت سیستم تولید، آزاد هستید.
فشرده سازی ویدئو فقط بخش کوچکی از فرآیند end-to-eng محسوب می شود.
این فرآیند با تصمیم گیری در مورد این که از چه چیزی باید فیلم یا عکس گرفته شود آغاز می
شود، با ویرایش و ترکیب آن ها ادامه پیدا می کند و معمولاً با تحویل نوعی رسانه قابل حمل یا
سیستم پخش خاتمه می یابد.
در یک set-up محلی، فرآیند end-to-end ممکن است capture کردن ویدئوی آنالوگ از هوا و به دنبال آن دیجیتالی کردن
و ذخیره سازی موثر آن در یک سرور ویدئویی باشد.
این همان کاری است که PVR انجام می دهد و فشرده سازی ، بخشی اساسی از چگونگی کارکرد محصول نهایی
به شمار می رود.
معمولاً قبل از این که شما حتی چیزی را فشرده کنید کارهای بسیار زیادی برای دادن وجود دارد.
قانونی وجود دارد که می گوید در حدود ۹۰ درصد از کار، قبل از این کار فرآیند فشرده سازی آغاز
شود، انجام می گیرد.
محتوای این مقاله، بازیابی از این قانون است: در حدود ۹۰ درصد آغاز مطالبی که در این مقاله ارائه می
شود چیزهایی است که باید برای استفاده از ۱۰درصد زمان خود به منظور انجام شرده سازی ویدئویی به بهترین و
موثرترین شکل ممکن، بدانید .
ممکن است تعداد اندکی از خوانندگان این مقاله با اصطلاحات فنی که ما به کار می بریم، ناآشنا باشند.
واژه های مثل codec ممکن است در ایین مرحله هیچ معنایی برای شما نداشته باشد.
نیازی به نگرانی نیست زیرا در ادامه این مقاله و با مطالعه هر بخش، تمام این اصطلاحات معنی خواهند شد.
واژهcodec از coder-decoder گرفته شده است و برای اشاره به هر دو انتهای فرآیند (کوچک کردن ویدئو و توسعه آن
به فرمتی قابل دیدن و قابل پخش) به کار می رود.
باید از کدکننده ها و decoder های سازگار استفاده شود تا وقتی آن ها در سیستمی مثلQuik time یا Windiws
Media تحویل داده می شوند، مجدداً با هم جفت شوند.
گاهی اوقات کدکننده بطور رایگان عرضه می شود و در داخل decoder گنجانده شده است.
در سایر مواقع، شما مجبور هستید کدکننده (coder) را بطور جداگانه تهیه کنید.
به هر حال، واژه های coder وdecoder بطور کلی به یک چیز مشترک اشاره دارند.
رجوع به منابع به دلیل این که کانکتورهای متعدد و متنوعی وجود دارد، که در عین حال مفید هم هستند،
دیاگرامی وجود دارد که چیزهایی را که باید به هم متصل شوند.
حتی در یک سیستم متوسط و نیمه حرفه ای نیز حداقل ۱۰ نوع کانکتور مختلف وجود دارد که هر یک
نیاز به یک کابل جداگانه دارند.
FireWire وUSB براساس وسیله ای که به آن ها متصل می شوند، دارای انواع و اقسام کانکتورها هستند.
به همین دلیل به راحتی امکان سردرگم شدن وجود دارد.
نکته اصلی و کلیدی در مورد تمام این کانکتور ها این است که اطمینان حاصل کنید که فقط ابزار سازگار
را به آن ها وصل کنید.
دانستن این که آیا کانکتورها، hot pluggabble هستند نیز می تواند مفید باشد.
اتصالات Hot-pluggable، اتصالاتی هستند که وقتی وسیله روشن است می توان آن ها را متصل کرد.
این موضع بطور عام در مورد یک اتصال سیگنال مصداق دارد نه در مورد اتصال توان الکتریکی .
برخی از سخت افزارها، مثل درایوهای SCSI هرگز نباید در حالی که روشن هستند متصل یا کشیده شوند.
به عبارت دیگر، اینترفس های FireWire برای درایو ها به شکل hot pluggabble طراحی شده اند.
فشرده سازی ویدئویی در طول سالیان متمادی وضوعی مربوط به متخصصان و افراد حرفه ای بوده است.
اتصال های باند پهن به اینترنت امروزه همگانی شده اند و مشتریان نیز دوربین ها و کمکوردرهای دیجیتالی را تهیه
ی کنند.
همه این مشتریان به یک نرم افزار فشرده سازی ویدئویی نیاز دارند.
نکته اصلی در اینجا است که بتوانید به حداکثر فشرده سازی ممکن، با کم ترین میزان افت کیفیت دست پیدا
کنید.
ما، عمل فشرده سازی را براساس منشاء محتوای ویدیویی اصلی شما و از نظری عملی تشریح خواهیم کرد.
شما باید بدانید که فیلم و تلویزیون چگونه تصاویر را باز تولید می کنند و چه تفاوت عمده و اصلی
بین این دو رسانه وجود دارد.
سپس شما وقتی می خواهید سبک عمل فشرده سازی را بر روی سیستم خود انجام دهید می توانید یکی از
گزینه های پیش رو انتخاب کنید.
شا مجبور نیستید کاملاً از محاسبات ریاضی مربوط به فرآیند فشرده سازی سر درآورید.
این دانش فقط در صورتی که بخواهید محصولات فشرده شده خود را برای فروش عرضه کنید یا اگر بر روی
تئوری فشرده سازی مطالعه می کنید به کارتان خواهد آمد.
مقداری دانش پس زمینه در مورد این که یک کدکننده چگونه کار می کند برای شما کافی خواهد بود.
در موارد بسیار نادر، برخی از فرمول های ریاضی در این مقاله ارائه خواهند شد اما می توانید از آن
ها صرف نظر کنید.
تمرکز اصلی ما بر روی مفاهیم عملی کدگذاری محتوای ویدئویی خواهد بود.
وقتی شما خواندن این مقاله را به پایان ببرید، باید قادر باشید محصولات موجود در بازار را بخرید و بطور
عملی از آن ها استفاده کنید.
هر چند، این مقاله، راهنمایی در مورد استفاده و به کارگیری یک محصول خاص نیست.
ما به شکلی ژنریک در مورد فشرده سازی صحبت خواهیم کرد تا شما بتوانید دانش خود را به هر نوع
ابزاری که تمایل استفاده از آن را دارید اعمال کنید.
فلسفه و فرآیند فشرده سازی ما در این مقاله در مورد انواع گوناگونی از codecها بحث خواهیم کرد و هدف
ما تبلیغ برای یک محصول خاص نیست.
خود من، تکنولوژی های Apple را ترجیح می دهم زیرا آن ها به من اجازه می دهند به جای مدیریت
بر سیستم، بر کار خود متمرکز شوم.
من از سیستم های متعددی استفاده کرده ام و چیزی در محصولات Apple وجود دارد که باعث می شود انسان
احساس کند در حال انجام یک کار با ویندوز را ترجیح دهید که هر یک برای انجام کارهایی خاص طراحی
شده اند.
ابزار فشرده سازی برای تمام سیستم عامل های محبوب و پرطرف دار به وفور در دسترس هستند.
این مقاله در مورد فلسفه و فرآیند فشرده سازی صحبت می کند.
گاهی اوقات، تکنولوژی های کم تر شناخته شده به اندازه لازم مورد توجه قرار نگرفته اند و به همین دلیل
ارزش آن را دارند که به آن ها پرداخته شود و من سعی کرده ام نمونه هایی از این تکنولوژی
ها را در این مقاله جای دهم.
اما فضای ما محدود است بنابراین خواهش می کنم اگر یکی از این تکنولوژی ها که ممکن است مورد علاقه
شما باشند، در این مقاله جا افتاد، ناراحت نشوید.
کنکاش بیشتر در انتخاب محصول شما باید از دانش کافی برخوردار باشید تا بتوانید سؤالات نافذ و موثری در مورد
محصولی که به شما عرضه می شود، بکنید.
همیشه قبل از خرید، توانایی ها و مشخصات محصول مورد نظر را دقیقاً بررسی کنید.
اگر می توانید، قبل از اقدام به خرید، ریویوهایی را که در مورد محصول مورد نظرتان نوشته شده است، بخوانید.
اگر مطالب مطرح شده در این مقاله بتواند در انجام این کار کمکی به شما بکنند و باعث جلوگیری از
یک اشتباه پرهزینه شود، ما به هدف خود دست پیدا کرده ایم: مجهز کردن شما به دانش کافی برای پرسیدن
سوالات و درک جواب ها.
محتوای ویدئویی خود را بر روی تمام سیستم هایی که برای خرید در نظر گرفته اید، تست کنید تا به
خودتان ثابت شود که کدام یک مناسب حال شما است.
معمولاً در نمایشگاه ها، فروشندگان، بمنظور آشنا نمودن مشتریان با امکانات و قدرت محصول خود، دموهای محصولات فشرده ساز را
به نمایش می گذارند.
خود من در چنین ارائه هایی حضور داشته ام.
البته گاهی اوقات، محصول عرضه شده از پس کارهایی که برایش معین شده برمی آید و حتی توانایی های آن
بیش از موارد تعریف شده است.
هیچ جایگزینی برای مشاهده کار عملی محصول وجود ندارد.
اگر غذای زیادی به شما عرضه شود، بهتر است کار را با لقمه های کوچک آغاز کنید.
فشرده سازی ویدئویی در صورتی که بخواهید همه چیز را با هم انجام دهید، کمی سخت خواهد شد.
ما باید کار را با درک تصاویر متحرک و اینکه آن ها چگونه تولید می شوند، آغاز کنیم.
همچنین، درک چگونگی کارکرد تلویزیون های آنالوگ نیز می تواند مفید باشد.
بیش تر پیچیدگی موجود در سیستم های فشرده سازی، الزامی است زیرا ما چیزی را فشرده می کنیم که در
اصل یک سیگنال تلویزیونی آنالوگ بوده است.
قراردادها سایز فیلم همیشه با مقادیر متریک و با واحد میلیمتر اندازه گیری می شود.
گاهی اوقات، عمل اسکن با dot per inch یا line per inch توصیف می شود.
سایز صفحات تلویزیون همیشه با اینچ توضیح داده می شود.
اغلب مواقع، این موضوع اهمیت چندانی برای ما ندارد، زیرا ما اندازه گیری تصاویر دیجیتالی را با پیکسل ها بیان
می کنیم.
ناحیه تصویری فیلم با میلیمتر اندازه گیری می شود در نتیجه رزولوشن اسکن فیلم با استفاده از dot per mm
یک موضوع قابل درک به نظر می رسد.
تصاویر تلویزیونی عموماً با خطوط interlace شده اسکن می شوند و کامپیوترها از یک طرح progressive scan استفاده می کنند.
تفاوت بین آن ها در ترتیب تحویل خطوط در تصاویر است.
نرخ ارسال فریم نیز در آن ها متفاوت است.
قراردادی که برای توضیح و بیان یک فرمت اسکن وجود دارد، مشخص کردن تعداد خطوط فیزیکی، مدل اسکن و field
rate است.
برای صفحات interlaceشده، field rate دو برابر frame rate است در حالی که برای صفحات نمایش progressive ، آن ها
با هم برابر هستند.
وقتی در مورد کدگذاری ویدئویی صحبت می کنیم، توجه داشته باشید که حرف B بزرگ به بایت ها اشاره می
کند و حرف b کوچک نشان دهنده بیت ها است.
بنابراین GB نشان دهنده گیگابایت است.
وقتی ما بیت ها و بایت ها را با هر افزایش ضرب می کنیم، مقدار ۱۰۰۰ با نزدیک ترین عدد
مبنای ۲ جایگزین می شود.
بنابراین ما سایز حافظه را به جای ۱۰۰۰ در ۱۰۲۴ ضرب می کنیم.
این موضوع مدت ها است که باعث سردرگمی همه شده است اما نیازی به نگرانی نیست.
با ادامه این مقاله همه چیز برای شما روشن خواهد شد.
واژه شناسی فشرده سازی ویدئو به اندازه کافی گیج کننده بوده است و حالا موضوع جدیدی نیز در مورد اسامی
codecها به سردرگمی قبلی افزوده شده است.
واژه ها و مفاهیم ناآشنای متعددی وجود دارند که باید آن ها را درک کنید.
این موضوع کار را برای افراد مبتدی از این هم دشوارتر می کند.
در هر جایی از این مقاله، به جدیدترین وآخرین codecها اشاره می شود اما در بین این ها یک codec
وجود دارد که حتی افراد با سابقه و حرفه ای را نیز گیج می کند.
۱۰MPEG-4part، که نام دیگر آن H.462 است بخشی از خانواده کد کننده های ویدئویی است.
با مشاهده استفاده از واژه H.264 در بین جامعه فشرده سازی ویدئو طی سال های طولانی، من به این رسیده
ام که افرادی که در زمینه مهندسی کار می کنند از H.264 و افرادی که در حوزه تجاری یا بازاریابی
مشغول بکار هستند از واژه AVC استفاده می کنند که در موردWindows Media codecs صحبت می کنیم، زیرا آن ها
به عنوان SMPTE برای تصویب به عنوان یک استاندارد باز، جا افتاده اند.
در سرتاسر این مقاله تا حد ممکن از واژه VC-1استفاده خواهد شد مگر اینکه نیاز به اشاره به Windows Media
codec با یک معادل متفاوت داشته باشیم.
نیاز غیرقابل اجتناب به فشرده سازی ویدئویی خوب، احتمالاً «شما حالا به فشرده کردن ویدئو فکر می کنید.
این، ممکن است یک موضوع هولناک به نظر برسد، اما حقیقتاً» چنین نیست.
اگر شما کار را با برداشتن قدم های کوچک آغاز کنید، به زودی همه چیز تحت کنترل تان در خواهد
آمد.
در این بخش از مقاله، ما به بیان تاریخچه و اهمیت فشرده سازی ویدئو می پردازیم.
امروزه، محصولات و سرویس های بسیار اندکی وجود دارند که وجود آن ها بدون استفاده از فشرده سازی امکان پذیر
است.
تعداد بسیار زیاد دیگری نیز مراحل توسعه را پشت سر می گذارند.
تحویل ویدئوی دیجیتال در شبکه های موجود بدون فشرده کردن محتوا تقریباً غیر ممکن است.
برای این که تاریخچه ای از این موضوع را بیان کنیم باید بگوئیم که طی سال های متمادی، همواره آرزو
و تمنایی برای تحویل سرویس های تلویزیونی از طریق شبکه های تلفنی وجود داشته است.
در دهه ۸۰ میلادی، آزمایش های زیادی در این زمینه صورت گرفت.
در نهایت، همه آن ها با شکست مواجه شدند زیرا آن ها نمی توانستند محتوا را با سرعت مورد نیاز
از طریق خطوط تلفن تحویل دهند.
حالا، ما در عصری هستیم که می توانیم سرویس های ویدئویی را به اندازه ای فشرده کنیم که آن ها
بتوانند در داخل پهنای باندی که آن ها را در دسترس مشتریان قرار می دهند، جای بگیرند.
نقطه تقاطع این دو تکنولوژی موضوع بسیارمهمی به شمار می رود.
با استفاده از این دو تکنولوژی حتی سرویس های بسیار پیبچیده نیز، درصد اندکی از پهنای باند را اشغال می
کنند.
بنابراین، با افزایش پهنای باند و بهینه شدن فشرده سازها، تمام انواع روش های جدید برای لذت بردن از تلویزیون
و اینترنت به صورت آن لاین عرضه می شوند.
به عنوان مثال، یک سرویس پیش بینی وضع آب و هوا می تواند در یک رویکرد محاوره ای بسته بندی
شود و در پس زمینه دانلود گردد.
اگر این، بر روی یک دیسک سخت محلی cache شود، همیشه به صورت on demand در دسترس خواهد بود.
یک کپی روزآمد شده می تواند در پس زمینه تحویل شود سرویس های مشابه این سرویس می توانند برای پرواز
های خطوط هوایی، وضعیت های ترافیکی و نتایج حاصل از مسابقات ورزشی نیز توسعه داده شوند.
برقراری بهترین تعادل و مصالحه فشرده سازی ویدئویی، برقراری بهترین تعادل و مصالحه ممکن به شکلی است که کیفیت ویدئو
تا حد ممکن کم تر کند.
هر چیزی که مقدار ویدئویی را که باید کدگذاری شود کاهش دهد به کاهش سایز کلی فایل خروجی نهایی یا
stream کمک خواهد کرد.
فشرده سازی فقط در مورد کوچک نگه داشتن فایل نهایی نیست، بلکه به بهینه سازی throughput داده ها نیز می
پردازد.
اگر شما ویدئو را بطور مناسب فشرده نکنید، این ویدئو نمی تواند در pipe جای بگیرد و در نتیجه تحویل
داده می شود، به کاهش ظرفیت مورد نیاز کمک می کند اما حرکت، jerky غیر واقعی می شود.
بالا نگه داشتن تعداد فریم نوعی دست یابی به یک setting مناسب دشوار است، زیرا برخی از انواع محتوا به
راحتی فشرده می شوند در حالی که برخی دیگر اشکالاتی در رابطه با نرخ ارسال بیت مورد نیاز به وجود
می آورند.
فرآیند دیجیتالی کردن اگرچه مقداری از فشرده سازی می تواند در حالی که ویدئو هنوز به شکل آنالوگ است انجام
گیرد، ما فشرده سازی عمده را فقط ابتدا با تبدیل داده ها به یک شکل دیجیتال و سپس کاهش redundacy
به انجام می رسانیم.
تبدیل از آنالوگ به دیجیتال، دیجیتالی کردن یا Diditiz نام دارد.
ما اکنون تکنیک هایی برای دیجیتال کردن تقریباً هر چیزی که ممکن است استفاده کنیم را در اختیار داریم.
اکنون دیگر تمام دنیا دیجیتالی شده است.
فرآیندهای دیجیتالی کردن بطور نرمال، فقط به ایجاد ارائه ای از یک نما مربوط می شود.
ساختار ویدئو به ما اجازه می دهد یک نما را در یک زمان خاص، ایزوله کنیم اما ما نمی توانیم
به سادگی “اشیاء” داخل یک صحنه را ایزوله کنیم و یا مدل spatial یک صحنه را از نو بسازیم.
مگر این که فرآیند های عمده و پیچیده ای را اعمال نمائیم.
نرم افزارهایی وجود دارند که می توانند چنین تحلیلی را انجام دهند، اما انجام چنین کاری بسیار دشوار است.
در عین حال این موضوع منجر به یک فشرده سازی بسیار موثر و کارآمد می شود.
بنابراین استانداردهایی مثل MPEG-4امکان استفاده سه بعدی از اشیای جهان واقعی را فراهم می کنند.
این محتوا، ساختار لازم برای استفاده از این نوع فشرده سازی است زیرا طی فرآیند ایجاد، حفظ شده است.
جلوه های ویژه فیلم ها از مدل سه بعدی و دیجیتالی کردن نمای دو بعدی برای تلفیق و ترکیب شخصیت
ها و صحنه هایی که به طور مصنوعی ایجاد شده اند با دنیای واقعی بهره می گیرند.
بنابراین در هنگام تصویر برداری، اندازه گیری های متعددی باید صورت بگیرد.
Spatial Comperession این نوع فشرده سازی، یک تصویر منفرد را فشرده می کند.
کد کننده فقط داده هایی که در دورن یک تصویر منفرد گنجانده شده اند را در نظر می گیرد و
هیچ اعتنایی به سایر فریم های موجود در یک سکانس نمی نماید.
شما باید از قبل با این فرآیند آشنا باشید.
وقتی ما با استفاده از دوربین های عکس برداری دیجیتال عکس می گیریم و آن ها را به شکل یک
فایل JPEG، آپ لود می کنیم همین کار را انجام می دهیم.
تصاویر GIF و TIFF نیز مثال هایی از spatial compression محسوب می شوند.
codecهای ساده ویدئویی، فقط ترتیبی از فریم های ثابت را ایجاد می کنند که به این شکل کد گذاری می
شوند.
Motion JPEG نمونه ای از چیزی است که در آن هر فریم از دیگر فریم ها مجزا است.
این فرآیند با داده های غیر فشرده ای که یک مقدار رنگ را در یک نقطه کارتزین (یاX-Y) از تصویر
تشریح می کند، آغاز می شود.
شکل(۱)، یک تصویر ابتدایی را در نقشه پیکسلی آن نشان می دهد.
مرحله بعدی، اعمال کدگذاری run-lenght است که روشی است برای تشریح دامنه ای از پیکسل هایی که دارای مقدار مشابه
هستند.
توصیفات تصویر “پیکسل های۰٫۰ تا ۱۰۰٫۱۰۰همه سیاه هستند”، در فایل ثبت می شوند.
یک توصیف فشرده تردر شکل (۲) نشان داده شده است.
این مکانیزم کدگذاری فرض می کند که کدگذاری، بر روی خطوط اسکن خواهد بود.
تکنیک کد گذاری run-lenght بدون از دست رفتن کیفیت، داده ها تکراری زیادی را حذف می کند.
یک فشرده ساز lossless مثل این براساس میزان پیچیدگی تصویر، درحدود ۵۰ درصد از داده های سایز cell-animatedمناسب است.
فرمت تصویری TIFF، از این تکنیک استفاده می کند که معمولاً به واسطه اسم مخترعان آن یعنی Lempel,ziv و Welch،
فشرده سازیLZW نیز نامیده می شود.
استفاده از کدگذاری LZW نیاز به پرداخت حق مالکیت دارد، زیرا این مفهوم تحت حمایت Patent می باشد و این
مبلغ باید در قیمت خرید هر ابزاری که از آن استفاده می کنید،گنجانده شده باشد.
سطح بعدی spatial compression از نظر میزان پیچیدگی، تکنیک JPEG است که را به ماکروبلاک ها خرد می کند و
DCT یا discrete cosinetranform را به آن اعمال می کند.
این نوع از فشرده سازی با افت داده آغاز می شود.
افت های بسیار کوچک توسط چشم انسان قابل شناسایی نیستند، اما با بالا رفتن نرخ فشرده سازی، تصویر از نظر
بصری افت پیدا می کند.
فشرده سازی با استفاده از تکنیک JPEG، داده ها را در حدود ۱۰ درصد سایز اصلی کاهش می دهد.
Temporal Compression ارائه ویدئویی، به زمان و ارائه تصاویر در فواصل زمانی مشخص مربوط می شود.
محور زمان، از طریق توجه به تکرار در چندین تصویر، موقعیت های بیش تری برای صرفه جویی در فضا در
اختیار ما قرار می دهد.
این نوع از فشرده سازی همیشه lossy (یا با کاهش کیفیت) همراه است.
این، در مفهوم گشتن به دنبال تفاوت ها بین تصاویر موفقیت آمیز و توصیف این تفاوت ها، بدون این که
مجبور باشیم توصیف را برای هر بخش از تصویر که تغییر نیافته است، تکرار کنیم، دیده می شود.
spatial compression برای مشخص کردن یک نقطه شروع از فریم کلیدی (key frame) مورد استفاده قرار می گیرد.
بدیهی است که کیفیت خوب، در نرخ داده ای از یک دهم سایز داده اصلی فرمت فشرده نشده به دست
می آید .
برای یافتن راه های پیچیده تر به منظور کدگذاری ویدئو بدون نیاز به decoder ی که سخت کار کند، تحقیقات
زیادی انجام شده و در حال انجام است.
نوآوری در ایجاد کد کننده ها، به شکل عمده ای منجر به فاکتورهای فشرده سازی توسعه یافته ای در طی
به کارگیری پخش کننده (بدون نیاز به جایگزین) شده است.
چرا به فشرده سازی نیاز داریم؟ تامین کنندگان سرویس ها و صاحبان محتوا همیشه به دنبال راه های جدید برای
کسب درآمد از محتوایی که در اختیار دارند، هستند.
به همین دلیل، تکنولوژی که روش هایی برای تسهیل تحول این محتوا به بازارهای جدید فراهم می آورد، برای بسیاری
جذاب و جالب توجه است.
صاحبان محتوا، برای تحویل محتوا به مکان های ذخیره سازی متمرکز، به یک روش موثر نیاز دارند.
همچنین برای تحویل این محتوا به کاربران نهایی به روش های کم و هزینه و موثری نیازی دارند.
در نقطه ای که ویدئو به جریان کاری شما ارسال می شود و همچنین زمانی که زنجیره محتوا به دست
کاربر نهایی می رسد به فشرده سازی ویدئو نیازی است.
اگر شما از فشرده سازی ویدئو در ورودی استفاده کنید، باید مراقبت باشید که artifactهای ناخواسته وغیر ضروری را معرفی
نکنید.چنانچه بتوانید فضای ذخیره سازی کافی را فراهم کنید، باید فقط ویدئوی منبع فشرده نشده را ذخیره نمائید.
معرفی برخی کاربردها اجازه دهید سناریوهای واقعی را که در آن فشرده سازی ویدئویی می تواند به ما کمک کند
را بیان کنیم.
در برخی از این مثال ها، فشرده سازی ویدئویی امکان ایجاد یک فعالیت کاملا تجاری را که در صورت عدم
وجود فشرد سازی، ممکن نبود، فراهم می کند.
روزنامه نگاری سیار در گذشته، عملیات جمع آوری اخبار، با اعزام تیمی از افراد متخصص که تجهیزات سنگین و بسیاری
گران قیمتی را حمل می کردند، انجام می شد.
با پیشرفت تکنولوژی، دوربین ها کوچک تر شده اند و استفاده از آن ها نیز ساده تر شده است.
قبلاً افراد یک گروه تصویرداری، شامل یک مهندسی صدا، تصویربردار، تهیه کننده و خبر نگارانی که گزارش تهیه می کردند،
می شد.
اما این روزها، دوربین توسط خود خبرنگارحمل می شود و به گونه ای تنظیم می گردد که بطور اتوماتیک کار
کند.
پوشش اخبار با استفاده از ویدئوفون ها، دوربین های کوچک و گوشی های تلفن همراه که قادر به فیلم برداری
است، تأمین می شود.
کیفیت این دوربین ها به سرعت در حال افزایش است.
به منظور ایجاد ابزاری که از نظر سایز و وزن مناسب باشند، ظرفیت ذخیره سازی آن ها از نظر سخت
افزاری دارای محدودیت های بسیار مشخصی است.
فشرده سازی ویدئویی، ظرفیت و در نتیجه مدت زمان ضبط را با فشرده کردن داده ها قبل از این که
ضبط انجام پذیرد، افزایش می دهد.
در حال حاضر، تصویربرداری با استفاده از یک دوربین DV کوچک، ویرایش تصاویر، با استفاده از یک لپ تاپ و
سپس ارسال آن با استفاده از یک ویدئوفون یا گیرنده ماهواره ای، به پایگاه اصلی صورت می گیرد.
کیفیت این تصاویر به خوبی تصاویری که در استودیو گرفته می شود، نیست؛ اما حتی با استفاده از نرخ بالای
فشرده سازی نیز کیفیت بسیار خوبی دارند.
بازی های چند کاربره آنلاین تعاملی سیستم های باز آنلاین چند کاربره، در سال های اخیر از محبوبیت بسیار زیادی
برخوردار شده اند.
واقع گرایی بصری این بازی ها همواره در حال گسترش است.
بنابراین، مقدار زیادی از بیت ها باید در یک pipe بسیار باریک جریان پیدا کنند.
با افزایش پیدا می کند زیرا streamهای بیش تری باید بطور همزمان، تحویل گردد.
بازی های آنلاین به شکل قابل توجهی با ویدئوی معمولی تفاوت دارند، زیرا یک بازی برای این که جذاب باشد،
باید قابلیت تعادل بلادرنگ با کاربر در آن، (با قابلیت گرافیکی بالا) بسیار بالا باشد.
در غیر این صورت، تجربه این بازی ها به اندازه کافی، تعاملی و دو طرفه نخواهد بود.
تکنیک های مفیدی وجود دارد که با اعمال آن ها می توان نرخ بیت مورد نیاز را کاهش داد.
به عنوان مثال، بخش هایی از تصویر می تواند استاتیک (ثابت) باشد.
تصاویر استاتیک از آنجایی که تغییری در آن ها ایجاد می شود، هیچ نیازی به یک نرخ بیت خاص از
یک فریم به فریم دیگر ندارند.
فقط پیکسل هایی که در پردازنده اشیاء متحرک هستند،نیاز به تحویل داده دارند.
بازی های پیچیده تری در حال توسعه و تکمیل هستند و “قابلیت تعامل”، در صورتی که شما بتوانید اجزای بصری
متفاوت یک صحنه را در سخت افزار پخش کننده محلی خود cache کنید و سپس در صورت نیاز، آن ها
را با هم ترکیب کنید، بسیار جذاب تر خواهد شد.
این کار امکان به کارگیری تکنیک های واقعیت مجازی (virtual reality) را برای متحرک کردن backdrop از یک تصویر استاتیک
بزرگ فراهم می کند.
با این وجود، هنوز هم برای کوچک کردن این اجزا به سایزی منطقی و قابل قبول، به فشرده سازی نیاز
داریم.
حتی اگر آن ها از یک cache محلی یا CD-RAM تحویل داده شوند.
codecهای مبتنی بر استاندارد جدید، امکان خلق بازی های بسیار پیچیده امروزی را فراهم می کنند.
codecهایی مثلH.264، بسیار موثر و کارآمد هستند.
با استفاده از قابلیت های استاندارد MPEG-4 شما قادر خواهید بود نواحی alpha-blended و غیر چهار گوشی از ویدئوی متحرک
را ایجاد کنید.
شما می توانید این ویدئو را روی یک ۳D mesh که نمایش دهنده سطح زمین یا حتی چهره یک انسان
است map کنید.
استاندارد MPEG-4 همچنین مکانیزم های ساخت صحنه را برای شما فراهم می کند بطوریکه اجزاء ویدئویی می توانند در یک
محیط سه بعدی در پخش کننده جهت داده شوند.
این کار به کاربر اجازه می دهد نقطه دید خود را کنترل نماید.
همچنین bit rate مورد نیاز برای تحویل داده را کاهش می دهد؛ زیرا فقط آن نسخه دو بعدی از محتوا
نیاز به تحویل شدن به عنوان اجزای شیء را دارد.
با هر چه بیش تر واقعی شدن صحنه، فشرده سازی ویدئویی کمک می کند تا بازی های شبیه به این
به اندازه کافی برای استفاده آنلاین، کوچک شوند.
شرطبندی آنلاین سیستم های نامشروع شرطبندی، گاهی اوقات در گروه بازی های آنلاین قرار می گیرند و این موضوع در
برخی از مواقع ممکن است، مناسب به نظر برسد.
اما بازی های آنلاین بیش تر در مورد برقراری تعامل و ارتباط بین گروه کاربران است و ممکن است به
انتقال و تبادل حجم عظیمی از اطلاعات و داده ها به شکل همتا به همتا (peer-to-peer) مربوط شود.
سیستم های شرطبندی می توانند توسعه ای از یک سیستم شرطبندی واقعی باشند که در آن فرد مبلغ خود را
شرطبندی می کند و منتظر مشاهده نتیجه اسب دوانی یا مسابقه ورزشی بر روی صفحه نمایش محل شرطبندی می نشیند.
انتقال و تبادل داده های مربوط به نتایج مسابقه، بر روی این مانیتور یا پی سی و یا صفحه تلویزیون،
با استفاده از فشرده سازی ویدئویی انجام می گیرد.
فشرده سازی بلادرنگ در این جا به کمک می آید زیرا شما نمی توانید بیش از کسری از ثانیه تأخیر
داشته باشید زیرا کاربران نهایی پول های خود را شرطبندی کرده اند و انتظار دارند بطور مرتب و در حداقل
زمان ممکن از نتایج آگاه شوند.
پوشش اخبار و مسابقات ورزشی از بین تمام ژانرهای مختلف محتوا که پخش کنندگان برای کاربران نهایی فراهم می کنند،
اخبار و مسابقات ورزشی دارای اهمیت زیادی است زیرا بطور مستقیم بر چگونگی فشرده شدن ویدئویی که ارائه می شود
تاثیر می گذارند.
شکل (۵)، مثالی از کنسول ویدئویی بی بی سی (که اخبار را به صورت کلیپ های ویدئویی برای ارتباطات باند
پهن در انگلستان تحویل می دهد) را نشان می دهد.
اخبار و مسابقات ورزشی، هر دو ژانرهایی هستند که از نظر اطلاعات بسیار غنی می باشند.
سیستم های تهیه آرشیو، در هر دوی این موارد به بزرگ و حجیم شدن بیشتر و بیشتری گرایش دارند؛ زیرا
اطلاعات و مواد خام اولیه ای بسیار زیادی در دسترس قرار دارد.
متادیتاهای گنجانده شده در این نوع محتوا به فرآیند جستجو کمک می کنند و همچنین از فرآیند مدیریت حقوق قانونی
نیز بهره می گیرند.
محتوا به سادگی قابل دسترس و بطور گسترده ای موجود می باشد، اما در عین حال پخش آن نیز می
تواند تحت کنترل باشد.
ممکن است ویدئو نیاز به رمزگذاری داشته باشد.
تکنولوژی هایی نظیر watermarking نیز مورد استفاده قرار می گیرند و این ها به نوبه خود مشکلات تکنیکی بیش تری
را به نمایش می گذارند.
طبیعت محتوای اخبار ایجاب می کند که به سرعت کدگذاری شده و در کوتاه ترین زمان ممکن پس از وقوع
هر حادثه قابل عرضه باشد.
همین موضوع در مورد پوشش خبری مسابقات ورزشی و سرویس هایی که اخبار عمده و مهم اتفاقات ورزشی را پوشش
می دهند، نیز صدق می کند.
این تقاضاها موجب بکارگیری پروژه های بسیار عظیم زیر ساختاری می شود.
این کار، به اشتراک گذاری دارائی های رسانه ای را به محض این که شروع به رسیدن می کنند، امکان
پذیر می سازد.
ویرایش توسط چندین گروه بطور همزمان انجام می شود و بسته نهایی سپس به سرورهای پخش، هدایت می شود که
در آن جا نیز به سرویس پخش داخلی یا بر روی اینترنت تحویل می گردد.
تبلیغات بر روی اینترنت تبلیغات بر روی اینترنت، آغاز استفاده از ویدئو برای نمایش و عرضه محتوای بصری غنی از
داده ها به شمار می رود.
codecهای جدیدتر نظیر H.264 امکان عرضه ماکروبلاک ها را به شکل چیدمان های ژئومتریک پیچیده فراهم می سازد.
اکنون امکان جای دادن ویدئو در داخل بنرهای چهار گوش سنتی که دارای یک نسبت ابعاد بسیار متفاوت با ویدئوی
عادی هستند، فراهم شده است.ایجاد محتوا ممکن است نیاز به استفاده از ابزار ویرایش ویدئو (که امکان استفاده از سایزهای
غیراستاندارد rester را فراهم می سازد) داشته باشد.
ویدئو کنفرانس شرکت های بزرگ، سال ها است که از کنفرانس ویدئویی استفاده می کنند.
اگر به دهه ۸۰ میلادی برگردیم، متوجه می شویم که شرکت های چند ملیتی خود را آماده می کردند تا
از خطوط استیجاری که از شرکت های مخابرات اجاره می کردند، برای برقراری ارتباط از دفاتر مرکزی خود (در سرتاسر
ایلات متحده امریکا) با اروپا بهره برداری نمایند.
این کار عموما نیاز به یک اطاق حاوی تجهیزات اختصاصی جداگانه داشت که به اندازه ای پر هزینه بود که
فقط یک ایستگاه کنفرانس ویدئویی در هر سایت ساخته می شد.
فقط یک گروه از افراد می توانستند در یک زمان با هم ارتباط داشته باشند و از این تکنولوژی در
مواقع ضروری و حیاتی استفاده می شد.
اما اکنون، کنفرانس ویدئویی می تواند بر روی یک کامپیوتر دسک تاپ، نت بوک، تلفن سیار و …
مورد استفاده قرار گیرد.
این موضوع فقط به این دلیل امکان پذیر است که فشرده سازی ویدئو، نرخ تبادل داده ها راکاهش می دهد.
کاربردهای فعلی کنفرانس ویدئویی از نقیصه عدم سازگاری بین سیستم های مخابراتی رنج می برد.
در حال حاضر، سیستم هایی که معرفی می شوند راه های جدیدی برای در دسترس بودن آن ها به عموم
مردم فراهم می آورند.
شکل (۶)، مثالی از یک اینترفیس کاربری کنفرانس ویدئویی را که بطور همزمان از چندین کاربر پشتیبانی می کند، نشان
می دهد.
پزشکی از راه دور استفاده از دستگاه های راه دور و تکنیک های VR برای کاربردهای پزشکی، چیزی به نام
telemedicine یا پزشکی از راه دور را ایجاد کرده اند که در آن یک نفر متخصص با داشتن سابقه ای
از بیمار، در عمل جراحی که در آن طرف دنیا در حال انجام است، شرکت می کند.
بدیهی است که در این جا و زمانی که تجهیزات پزشکی و جراحی از راه دور مورد استفاده قرار می
گیرند، نیاز به force feedback به وجود می آید؛ در غیر این صورت کسی که در حال جراحی است چگونه
می تواند “احساس” کند که چه نوع تجهیزاتی کار را بر روی سیستم servo-operated راه دور به انجام می رساند؟
کسانی که به بازی های کامپیوتری می پردازند مدت ها است که از سیستم های force-feedback استفاده می کنند.
چالشی که وجود دارد، تطبیق دادن این موضوع با سایر موقعیت ها به منظور ایجاد یک تجربه راه دور کاملاً
هماهنگ شده است.
فشرده سازی ویدئویی یک تکنولوژی حیاتی است که امکان تحویل همزمان چندین تصویر از دوربین های مختلف را در مسافت
های طولانی فراهم می کند.
این موضوع همچنین در سیستم های عکس برداری MRI,ultrasound و اشعه ایکس که می توانند خروجی خود را بطور آنلاین
به یک جراح راه دور ارسال کنند نیز به خوبی کار می کند.
در این جا، عکس های با کیفیتی که با استفاده از اشعه ایکس گرفته شده اند باید به شکل سیاه
و سفید دیجیتالی شوند تا عمق بیت آن ها افزایش یابد.
بدیهی است که این کار باعث افزایش داده هایی که منتقل می شوند، خواهد شد.
منبع: بزرگراه رایانه
2012-06-07 / گردآوری:
گزارش خطا در خبر
نظر خود را بنویسید - نظرات کاربران (۰)
فیلم پرشین وی
برای رشد کسب و کار خود، فالوور بخرید !! برای رشد کسب و کار خود، فالوور بخرید !!
خرید فالوور اینستاگرام، بهترین روش برای افزایش فالوور ارزان
سوژه های روز رو این جا ببینید !
فال روزانه
تعبیر خواب
با دنیای بی نظیر و پر از خلاقیت گوشی های موبایل همراه شوید
گوشی دست دوم بخریم یانه؟ (نکات مهم خرید گوشی دست دوم)
کمی در رابطه با تاریخچه و اطلاعات گوگل کروم بخوانیم
کیفیت و وضوح بالای تلویزیون ۵۵ اینچ سونی به همراه قیمت
تجربه فروش بیشتر با طراحی سایت فروشگاهی
اندروید ۱۰ جدیدترین سیستم عامل گوشی های هوشمند را بیشتر بشناسید
دوربین آیفون ۱۱ را بیشتر بشناسیم
سونی اکسپریا ۵ پرچم دار کوچک سونی
نحوه فهمیدن آنفالو شدن در اینستاگرام توسط سایر کاربران
آیپد پروی جدید و ویژگی های منحصربفردش
آیفون ۱۱ چه چیزهایی برای موفقیت لازم دارد؟
حذف شدن کیبورد گوشی ها با هوش مصنوعی
تعداد لایک در اینستاگرام نمایش داده شود یا نه؟
راه‌ رفتن معلولین با آسانی با شورت ورزشی رباتیک
اسم آیفون آیا از گوشی های اپل حذف خواهد شد؟
بازی‌های رایگان iOS مخصوص فصل تابستان
logo-samandehi