Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
H.261
Видеокодек для аудиовизуальных сервисов в пикселях 64 кбит / с
СтатусОпубликовано
Год начался1988 г.
Последняя версия(03/93)
ОрганизацияITU-T , Hitachi , PictureTel , NTT , BT , Toshiba и др.
Комитет VCEG 16-й Исследовательской комиссии МСЭ-Т (затем: Группа специалистов по кодированию для визуальной телефонии)
Связанные стандартыH.262 , H.263 , H.264 , H.265 , H.266 , H.320
Доменсжатие видео
Веб-сайтhttps://www.itu.int/rec/T-REC-H.261

H.261 - это стандарт сжатия видео ITU-T , впервые ратифицированный в ноябре 1988 года. [1] [2] Это первый член семейства стандартов кодирования видео H.26x, входящий в состав 16-й Исследовательской комиссии ITU-T. Группа экспертов по кодированию видео ( VCEG , затем группа специалистов по кодированию для визуальной телефонии) была разработана с рядом компаний, включая Hitachi , PictureTel , NTT , BT и Toshiba . Это был первый практический полезный стандарт кодирования видео.

H.261 был первоначально разработан для передачи по линиям ISDN, на которых скорость передачи данных кратна 64 кбит / с. Алгоритм кодирования был разработан, чтобы иметь возможность работать со скоростью передачи видеоданных от 40 кбит / с до 2 Мбит / с. Стандарт поддерживает два размера видеокадра: CIF (яркость 352 × 288 с цветностью 176 × 144) и QCIF (176 × 144 с цветностью 88 × 72) с использованием схемы дискретизации 4: 2: 0 . Он также имеет обратно совместимый трюк для отправки неподвижных изображений с разрешением яркости 704 × 576 и разрешением цветности 352 × 288 (который был добавлен в более поздней версии в 1993 году).

История [ править ]

Дискретного косинусного преобразования (ДКП), форма сжатия с потерями , впервые был предложен Насиром Ахмеда в 1972 году [3] Ахмед разработал алгоритм работы с Т. Natarajan и КР Рао в 1973 году, [3] и опубликовал его в 1974 году. [4] [5] DCT позже станет основой для H.261. [6]

Первым стандартом кодирования цифрового видео был H.120 , созданный CCITT (ныне ITU-T) в 1984 году. [7] H.120 не использовался на практике, так как его характеристики были слишком низкими. [7] H.120 был основан на дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM), которая имела неэффективное сжатие. В конце 1980-х годов ряд компаний начали экспериментировать с гораздо более эффективным сжатием DCT для кодирования видео, при этом CCITT получил 14 предложений по форматам сжатия видео на основе DCT, в отличие от одного предложения, основанного на сжатии с векторным квантованием (VQ). . Стандарт H.261 был впоследствии разработан на основе сжатия DCT. [6]

H.261 был разработан Группой специалистов XV исследовательской группы CCITT по кодированию для визуальной телефонии (которая позже стала частью ИК16 МСЭ-Т) под председательством Сакаэ Окубо из NTT . [8] В его разработке участвовал ряд компаний, в том числе Hitachi , PictureTel , NTT , BT и Toshiba . [9] Начиная с H.261, сжатие DCT было принято всеми последующими основными стандартами кодирования видео. [6]

В то время как H.261 предшествовал в 1984 году H.120 (который также подвергся пересмотру в 1988 году, имеющий историческое значение) в качестве стандарта кодирования цифрового видео, H.261 был первым действительно практичным стандартом кодирования цифрового видео (с точки зрения поддержки продукта). в значительных количествах). Фактически, все последующие международные стандарты кодирования видео ( MPEG-1 Part 2 , H.262 / MPEG-2 Part 2 , H.263 , MPEG-4 Part 2 , H.264 / MPEG-4 Part 10 и HEVC ) имеют был основан на дизайне H.261. Кроме того, методы, используемые комитетом по разработке H.261 для совместной разработки стандарта, остались основным рабочим процессом для последующей работы по стандартизации в этой области. [8]

Хотя H.261 был впервые утвержден в качестве стандарта в 1988 году, в первой версии отсутствовали некоторые важные элементы, необходимые для того, чтобы сделать ее полной спецификацией совместимости . Различные его части были отмечены как «В стадии изучения». [2] Позднее в 1990 году он был пересмотрен, чтобы добавить оставшиеся необходимые аспекты, [10], а затем снова пересмотрен в 1993 году. [11] В редакцию 1993 года добавлено Приложение D, озаглавленное «Передача неподвижного изображения», которое обеспечивает обратную совместимость. способ отправки неподвижных изображений с разрешением яркости 704 × 576 и разрешением цветности 352 × 288 с использованием ступенчатой субдискретизации 2: 1 по горизонтали и вертикали для разделения изображения на четыре фрагмента изображения, которые были отправлены последовательно.[11]

Дизайн H.261 [ править ]

Базовый блок обработки проекта называется макроблоком , и H.261 был первым стандартом, в котором появилась концепция макроблока. Каждый макроблок состоит из массива 16 × 16 образцов яркости и двух соответствующих массивов 8 × 8 образцов цветности с использованием дискретизации 4: 2: 0 и цветового пространства YCbCr . Алгоритм кодирования использует гибрид межкадрового предсказания с компенсацией движения и кодирования с пространственным преобразованием со скалярным квантованием , зигзагообразным сканированием и энтропийным кодированием .

Предсказание между изображениями уменьшает временную избыточность, а векторы движения используются для компенсации движения. В то время как в H.261 поддерживаются только целочисленные векторы движения, к сигналу прогнозирования может применяться фильтр размытия, что частично снижает отсутствие точности вектора движения с дробной выборкой. Кодирование с преобразованием с использованием дискретного косинусного преобразования 8 × 8 (DCT) уменьшает пространственную избыточность. DCT, который широко используется в этом отношении, был введен Н. Ахмедом , Т. Натараджаном и К. Р. Рао в 1974 г. [12]Затем применяется скалярное квантование для округления коэффициентов преобразования до соответствующей точности, определяемой параметром управления размером шага, и квантованные коэффициенты преобразования сканируются зигзагообразно и энтропийно кодируются (с использованием кода переменной длины "уровня прогона " ), чтобы удалить статистическую избыточность.

Стандарт H.261 фактически только определяет, как декодировать видео. Разработчикам кодировщиков было предоставлено право разрабатывать свои собственные алгоритмы кодирования (например, собственные алгоритмы оценки движения ) при условии, что их выходные данные были ограничены должным образом, чтобы их можно было декодировать любым декодером, созданным в соответствии со стандартом. Кодерам также разрешено выполнять любую предварительную обработку своего входного видео, а декодерам разрешено выполнять любую постобработку, которую они хотят для своего декодированного видео, перед отображением. Один из эффективных методов постобработки, который стал ключевым элементом лучших систем на основе H.261, называется деблокирующей фильтрацией. Это уменьшает появление артефактов в форме блоков, вызванных блочной компенсацией движения.и пространственное преобразование частей дизайна. Действительно, блокирование артефактов, вероятно, знакомо почти каждому, кто смотрел цифровое видео. С тех пор деблокирующая фильтрация стала неотъемлемой частью более поздних стандартов H.264 и HEVC (хотя даже при использовании этих новых стандартов дополнительная постобработка все еще разрешена и может улучшить визуальное качество при правильном выполнении).

Усовершенствования конструкции, внесенные в более поздние попытки стандартизации, привели к значительным улучшениям в возможности сжатия по сравнению с конструкцией H.261. Это привело к тому, что H.261 по существу устарел, хотя он все еще используется в качестве режима обратной совместимости в некоторых системах видеоконференцсвязи (например, H.323 ) и для некоторых типов интернет-видео. Однако H.261 остается важной исторической вехой в области развития кодирования видео.

Программные реализации [ править ]

LGPL -licensed кодек включает в себя кодер и декодер H.261. Он поддерживается бесплатным медиаплеером VLC и мультимедийными проигрывателями MPlayer , а также проектами декодеров ffdshow и FFmpeg .

Патентообладатели [ править ]

Следующие компании предоставили патенты на разработку формата H.261: [13]

  • Hitachi
  • PictureTel Corp.
  • Графика Коммуникационные Технологии, Лтд. [14]
  • Nippon Telegraph and Telephone (NTT)
  • BT Group
  • Toshiba
  • KDDI
  • Alcatel
  • Compression Labs, Inc.
  • Корпорация AT&T
  • Системы данных GPT ( GEC )
  • Philips
  • Sony
  • Sharp Corporation
  • Oki Electric Industry
  • Компания Matsushita Communication Industrial Co., Ltd.
  • Mitsubishi Electric
  • Fujitsu
  • Orange SA
  • NEC
  • Научно-исследовательский институт электроники и телекоммуникаций

См. Также [ править ]

  • Сжатие видео
  • CIF - Общий промежуточный формат

Ссылки [ править ]

  1. ^ «(Документ с изложением позиции Nokia). Рекомендации по веб-архитектуре и кодекам для аудиовизуальных услуг» (PDF) . H.261, который (в своей первой версии) был ратифицирован в ноябре 1988 г.
  2. ^ a b ITU-T (1988). «H.261: Видеокодек для аудиовизуальных услуг со скоростью 384 кбит / с в пикселях - Рекомендация H.261 (11/88)» . Проверено 21 октября 2010 .
  3. ^ a b Ахмед, Насир (январь 1991 г.). «Как я пришел к дискретному косинусному преобразованию» . Цифровая обработка сигналов . 1 (1): 4–5. DOI : 10.1016 / 1051-2004 (91) 90086-Z .
  4. ^ Ахмед, Насир ; Натараджан, Т .; Рао, КР (январь 1974), "дискретного косинусного преобразования", IEEE Transactions на компьютерах , C-23 (1): 90-93, DOI : 10,1109 / TC.1974.223784
  5. ^ Рао, КР ; Ип П. (1990), Дискретное косинусное преобразование: алгоритмы, преимущества, приложения , Бостон: Academic Press, ISBN 978-0-12-580203-1
  6. ^ a b c Ганбари, Мохаммед (2003). Стандартные кодеки: от сжатия изображений до расширенного кодирования видео . Институт инженерии и технологий . С. 1–2. ISBN 9780852967102.
  7. ^ а б «История инфографики форматов видеофайлов» . RealNetworks . 22 апреля 2012 . Дата обращения 5 августа 2019 .
  8. ^ a b С. Окубо, "Методология эталонной модели - инструмент для совместного создания стандартов видеокодирования", Proceedings of the IEEE , vol. 83, нет. 2, февраль 1995 г., стр. 139–150.
  9. ^ "Заявленный патент (-ы)" Рекомендацией МСЭ-Т " . ITU . Проверено 12 июля 2019 .
  10. ↑ ITU-T (1990). «H.261: Видеокодек для аудиовизуальных услуг в пикселях 64 кбит / с - Рекомендация H.261 (12/90)» . Проверено 10 декабря 2015 .
  11. ^ a b ITU-T (1993). «H.261: Видеокодек для аудиовизуальных услуг в пикселях 64 кбит / с - Рекомендация H.261 (03/93)» . Проверено 10 декабря 2015 .
  12. ^ Н. Ахмед, Т. Натараджан и К.Р. Рао, «Дискретное косинусное преобразование», IEEE Transactions on Computers , январь 1974 г., стр. 90-93; PDF-файл .
  13. ^ "Заявленный патент (-ы)" Рекомендацией МСЭ-Т " . ITU . Проверено 12 июля 2019 .
  14. ^ "Заявление о патенте, зарегистрированное как H261-07" . ITU . Проверено 11 июля 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • H.261 (03/93): Видеокодек для аудиовизуальных услуг в пикселях 64 кбит / с ( ITU )