Ecco una ripartizione dei componenti chiave e degli algoritmi comuni:
1. Compressione spaziale (codifica intra-frame): Questo si occupa di comprimere singoli cornici. Le tecniche utilizzate includono:
* Trasformazione del coseno discreta (DCT): Questo è un componente principale di molti codec come MPEG, H.264 e H.265. Trasforma i dati spaziali (valori di pixel) in coefficienti di frequenza. I coefficienti ad alta frequenza, che rappresentano dettagli fini, sono spesso meno significativi e possono essere quantizzati (ridotti in precisione) o scartati, portando alla compressione.
* trasformazioni wavelet: Un'alternativa al DCT, offrendo in alcuni casi una compressione potenzialmente migliore.
* Compressione frattale: Sfrutta l'auto-somiglianza all'interno di un'immagine per ottenere la compressione. Meno comune nella compressione video dovuta a un maggiore costo computazionale.
2. Compressione temporale (codifica tra frame): Questo sfrutta la ridondanza tra cornici consecutive. Le tecniche includono:
* Stima e compensazione del movimento (MEC): Questo identifica le aree di movimento tra i fotogrammi. Invece di codificare l'intero nuovo frame, vengono codificate solo le differenze (vettori di movimento e dati residui). Ciò riduce significativamente la quantità di dati necessari.
* Codice predittiva: Prevede il frame successivo in base a frame precedenti e codifica solo l'errore di previsione.
3. Codice entropica: Questo è il passaggio finale, riducendo ulteriormente le dimensioni dei dati compressi assegnando codici più brevi a simboli più frequenti (ad esempio, utilizzando la codifica Huffman o la codifica aritmetica).
codec video popolari e loro algoritmi:
* MPEG-1, MPEG-2: Standard più vecchi, utilizzando la compensazione DCT e movimento. MPEG-2 è ancora utilizzato per la televisione televisiva.
* MPEG-4 Parte 2 (Divx, XVID): Migliorato su MPEG-1/2, utilizzando una stima del movimento più sofisticate e migliori tecniche di quantizzazione.
* H.264/AVC (codifica video avanzata): Un codec altamente efficiente, ampiamente utilizzato nei dischi Blu-ray, video online e molte altre applicazioni. Utilizza DCT, stima del movimento sofisticata e altre tecniche avanzate.
* H.265/HEVC (codifica video ad alta efficienza): Il successore di H.264, offrendo rapporti di compressione ancora migliori al costo di una maggiore complessità computazionale.
* VP8, VP9, AV1: Codec royalty-free sviluppati da Google (VP8, VP9) e un'alleanza open source (AV1). AV1 è considerato un forte concorrente di H.265.
decompressione: Il processo di decompressione inverte essenzialmente questi passaggi. Implica la decodifica dei dati codificati con entropia, l'esecuzione di trasformazioni inverse DCT o wavelet, applicando la compensazione del movimento (se applicabile) e ricostruendo i frame.
In sintesi, la compressione video è un processo sfaccettato che coinvolge una combinazione di tecniche di compressione spaziale e temporale, insieme alla codifica entropica. Gli algoritmi esatti impiegati dipendono fortemente dal codec prescelto, che determina i compromessi specifici tra efficienza di compressione, qualità e esigenze computazionali.
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