Physiologische und mathematische Grundlagen
der Videokompression

 

 

Die Kompressionsalgorithmen beruhen auf den physiologischen Erkenntnissen der Genauigkeit des menschlichen Sehvermögens. Da die Farbauflösung aufgrund der Anatomie des Auges schlechter ist als die Auflösung von Helligkeitsunterschieden, kann man die Auflösung der Farbinformationen verringern, ohne dass die Unterschiede stark wahrgenommen werden könnten. Man spricht dabei von Chroma Subsampling (siehe weiter unten).

 

Eine weitere Eigenschaft des visuellen Systems, die ausgenutzt werden kann, ist die Frequenzabhängigkeit. Man kann Bilder, ähnlich wie Töne, auch als Überlagerung von zweidimensionalen Schwingungen darstellen. Niedrige Bildfrequenzen sind für grobe Bildstrukturen verantwortlich, hohe für feine Details. Störungen in den verschiedenen Frequenzbereichen werden unterschiedlich stark wahrgenommen.

 

Die Begriffe Redundanzreduktion und Irrelevanzreduktion stammen aus der Informationstheorie und beschreiben zwei verschiedene Ansätze zur Reduktion der Datenmenge bei der Übertragung von Information. Dabei wird auf ein Modell zurückgegriffen, bei dem Information von einer Quelle zur Senke übertragen wird. Auf den konkreten Fall der Videocodierung übertragen, entspricht die Quelle der Folge von Videobildern wie sie in der ursprünglichen Kamera entstehen, die Senke entspricht dem Auge des Betrachters.

 

 

Redundanzreduktion:

Informationen, die im Original mehrfach vorliegen, werden eliminiert, z.B. indem ein Standbild nur einmal und nicht 25 Mal in der Sekunde übertragen wird. Dabei kommt auch die VLC-Codierung (variable Längencodierung) zum Einsatz. Statt alle zu übertragende Symbole mit konstanter Codewortlänge zu kodieren, werden häufiger auftretende Symbole mit kürzeren Codewörtern kodiert als seltenere Symbole. Eine Steigerung der Datenreduktion ist durch die Lauflängencodierung (Run Length Coding: RLC oder Run Length Encoded: RLE) möglich, dabei wird in Folge auftretenden gleichen Werten ein Symbol zugewiesen. Man spricht von verlustfreier Codierung, da nach Anwendung des Algorithmus die gesamte Information erhalten bleibt.

 

 

Irrelevanzreduktion:

Die Irrelevanzreduktion zielt darauf ab, diejenige Information bei der Übertragung auszulassen, die zu nicht oder kaum wahrnehmbaren Fehlern führt. Da Informationen verloren gehen, spricht man von verlustbehafteter Codierung. Ab einer Kompressionsrate von 10:1 liegt Relevanzreduktion vor, d.h. Störungen werden immer deutlicher sichtbar.

 

 

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Videokompression