Home-theater-designers
يعد البث بدقة 4K هو المعيار الجديد ، ولكن مع نقل معلومات تزيد عن 8.2 مليون بكسل كل 16 مللي ثانية - لا يعد تخزين ونقل فيديو 4K على الإنترنت مهمة سهلة.
فيلم مدته ساعتان يستهلك أكثر من 1.7 تيرابايت من التخزين عند فك ضغطه. لذا ، كيف يمكن لعمالقة البث مثل YouTube و Netflix تخزين وبث مقاطع الفيديو التي تشغل مساحة كبيرة؟
اجعل فيديو اليوم
حسنًا ، لا يفعلون ذلك لأنهم يستخدمون برامج ترميز الفيديو لتقليل حجم الأفلام ، ولكن ما هو برنامج ترميز الفيديو ، وأيها هو الأفضل؟
ما هو برنامج ترميز الفيديو؟
قبل التعمق في تعقيدات برامج ترميز الفيديو ، من الضروري فهم كيفية إنشاء الفيديو. ببساطة ، الفيديو ليس سوى مجموعة من الصور الثابتة التي تحل محل بعضها البعض بسرعة.
بسبب هذه السرعة المتغيرة العالية ، يعتقد الدماغ البشري أن الصور تتحرك ، مما يخلق الوهم بمشاهدة مقطع فيديو. لذلك ، عند مشاهدة مقطع فيديو بدقة 4K ، فأنت تنظر فقط إلى مجموعة من الصور بدقة 2160 × 3840. تتيح هذه الدقة العالية للصور تصوير فيديو بدقة 4K لتقديم تجربة فيديو رائعة. ومع ذلك ، فإن هذه الدقة العالية للصور تزيد من حجم الفيديو ، مما يجعل من المستحيل البث عبر القنوات ذات النطاق الترددي المحدود ، مثل الإنترنت.
لحل هذه المشكلة ، لدينا برامج ترميز الفيديو. اختصار لـ المبرمج / وحدة فك التشفير أو الضغط / إلغاء الضغط ، يقوم برنامج ترميز الفيديو بضغط دفق الصور إلى أجزاء من البيانات. يمكن أن يقلل هذا الضغط من جودة الفيديو أو لا يؤثر عليه بناءً على خوارزميات الضغط المستخدمة.
كيفية البحث عن عنوان IP الخاص بالطابعة windows 7
كما يوحي الاسم ، فإن بت الضغط في برنامج الترميز يقلل من حجم كل صورة. وللقيام بالشيء نفسه ، تستغل خوارزمية الضغط الفروق الدقيقة للعين البشرية - مما يمنع الناس من معرفة أن مقاطع الفيديو التي يشاهدونها مضغوطة.
على العكس من ذلك ، يعمل إلغاء الضغط بشكل معاكس ويعرض الفيديو باستخدام المعلومات المضغوطة.
على الرغم من أن برامج الترميز تقوم بعمل رائع عندما يتعلق الأمر بضغط المعلومات ، إلا أن أداء نفس الشيء يمكن أن يؤدي إلى فرض ضرائب على وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك. نتيجة لهذا ، من الطبيعي أن ترى تقلبات في أداء النظام عند تشغيل خوارزميات ضغط الفيديو على نظامك.
التطبيق لمشاهدة الأفلام مجانا
لحل هذه المشكلة ، تأتي وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات مع أجهزة خاصة يمكنها تشغيل خوارزميات الضغط هذه. تمكين وحدة المعالجة المركزية من أداء المهام في متناول اليد بينما تعالج الأجهزة المخصصة برامج ترميز الفيديو ، مما يحسن الكفاءة.
كيف يعمل برنامج ترميز الفيديو؟
الآن بعد أن أصبح لدينا فهم أساسي لما يفعله برنامج ترميز الفيديو ، يمكننا النظر في كيفية عمل برنامج الترميز.
Chroma Subsampling
كما تم توضيحه سابقًا ، تتكون مقاطع الفيديو من صور ، ويقلل الاختزال الفرعي للصفاء المعلومات الموجودة في كل صورة. للقيام بذلك ، فإنه يقلل من معلومات الألوان الموجودة في كل صورة ، ولكن كيف يتم اكتشاف هذا الانخفاض في معلومات اللون بواسطة العين البشرية؟
حسنًا ، كما ترى ، العيون البشرية رائعة في اكتشاف التغيرات في السطوع ، لكن لا يمكن قول الشيء نفسه عن الألوان. وذلك لأن العين البشرية لديها المزيد من القضبان (خلايا المستقبلات الضوئية المسؤولة عن اكتشاف التغيرات في السطوع) عند مقارنتها بالمخاريط (خلايا المستقبلات الضوئية المسؤولة عن تمييز الألوان). يمنع الاختلاف في القضبان والأقماع العين من اكتشاف تغيرات اللون عند مقارنة الصور المضغوطة وغير المضغوطة.
لإجراء أخذ عينات فرعية من اللون ، تقوم خوارزمية ضغط الفيديو بتحويل معلومات البكسل في RGB إلى بيانات السطوع واللون. بعد ذلك ، تقلل الخوارزمية مقدار اللون في الصورة بناءً على مستويات الضغط.
إزالة معلومات الإطار الزائدة
تتكون مقاطع الفيديو من عدة إطارات للصور ، وفي معظم الحالات ، تحتوي كل هذه الإطارات على نفس المعلومات. على سبيل المثال ، تخيل مقطع فيديو مع شخص يتحدث على خلفية ثابتة. في مثل هذه الحالة ، كل الإطارات في الفيديو لها نفس التكوين. لذلك ليست هناك حاجة إلى جميع الصور لتقديم الفيديو. كل ما نحتاجه هو صورة أساسية تحتوي على جميع المعلومات والبيانات المتعلقة بالتغيير عند الانتقال من إطار إلى آخر.
وبالتالي ، لتقليل حجم الفيديو ، تقسم خوارزمية الضغط إطارات الفيديو إلى إطارات I و P (الإطارات المتوقعة). أنا هنا الإطارات هي الحقيقة الأساسية وتستخدم لإنشاء إطارات P. يتم بعد ذلك تقديم الإطارات P باستخدام المعلومات الموجودة في الإطارات I ومعلومات التغيير لهذا الإطار المحدد. باستخدام هذه المنهجية ، يتم تقسيم الفيديو إلى مجموعة من إطارات I متداخلة في إطارات P لضغط الفيديو بشكل أكبر.
ابحث عن اسم الأغنية من كلمات جزئية
ضغط الحركة
الآن بعد أن قمنا بتقسيم الفيديو إلى إطارات I و P ، نحتاج إلى النظر في ضغط الحركة. جزء من خوارزمية ضغط الفيديو التي تساعد في إنشاء إطارات P باستخدام الإطارات I. للقيام بذلك ، تقوم خوارزمية الضغط بتقسيم الإطار I إلى كتل تعرف باسم كتل الماكرو. يتم بعد ذلك إعطاء هذه الكتل متجهات الحركة التي تحدد الاتجاه الذي تتحرك فيه هذه الكتل عند الانتقال من إطار إلى آخر.
تساعد معلومات الحركة هذه لكل كتلة خوارزمية ضغط الفيديو على التنبؤ بموقع كل كتلة في إطار قادم.
إزالة بيانات الصور عالية التردد
تمامًا مثل التغييرات في بيانات اللون ، لا تستطيع العين البشرية اكتشاف التغييرات الطفيفة في العناصر عالية التردد في صورة ما ، ولكن ما هي العناصر عالية التردد؟ حسنًا ، كما ترى ، تتكون الصورة المعروضة على شاشتك من عدة وحدات بكسل ، وتتغير قيم هذه البكسلات بناءً على الصورة التي يتم عرضها.
في بعض مناطق الصورة ، تتغير قيم البكسل تدريجيًا ، ويقال إن هذه المناطق ذات تردد منخفض. من ناحية أخرى ، إذا كان هناك تغيير سريع في بيانات البكسل ، يتم تصنيف المنطقة على أنها تحتوي على بيانات عالية التردد. تستخدم خوارزميات ضغط الفيديو تحويل جيب التمام المنفصل لتقليل المكون عالي التردد.
هنا كيف يعمل. أولاً ، تعمل خوارزمية DCT على كل كتلة ماكرو ثم تكتشف المناطق التي يكون فيها التغيير في كثافة البكسل سريعًا جدًا. يقوم بعد ذلك بإزالة نقاط البيانات هذه من الصورة - لتقليل حجم الفيديو.
التشفير
الآن بعد أن تمت إزالة جميع المعلومات الزائدة عن الحاجة في الفيديو ، يمكننا تخزين أجزاء البيانات المتبقية. للقيام بذلك ، تستخدم خوارزمية ضغط الفيديو مخطط ترميز مثل ترميز هوفمان ، والذي يربط جميع بتات البيانات في إطار بعدد مرات ظهورها في الفيديو ثم تربطها بطريقة تشبه الشجرة. يتم تخزين هذه البيانات المشفرة على نظام ، مما يمكّنه من عرض الفيديو بسهولة.
