Логотип ТКСфера Тольятти

AVCHD

Advanced Video Coding High Definition -

Формат сжатия видеоданных

Сфера применения термина: Видеонаблюдение

AVCHD — формат сжатия видеоданных, используемый в большинстве современных бытовых видеокамер высокой четкости. Эта аббревиатура — сокращение от Advanced Video Coding High Definition. С последними двумя буквами все понятно (HD — высокая четкость), но что такое AVC?

AVC (Advanced Video Coding, дословный перевод "Продвинутое кодирование видео") — формат сжатия видеоданных, имеющий также стандартные названия H.264 и MPEG4 part 10. Это разновидность формата MPEG4, разработанная как значительное усовершенствование формата MPEG2 (давно используемого, например, в дисках DVD Video). При качественной реализации кодера формат Advanced Video Coding позволяет сохранить изображение более высокого качества (с меньшими потерями относительно несжатого оригинала), чем MPEG2, причем, даже при меньшей величине потока сжатых данных (битрейте). Это достигается за счет более двух десятков усовершенствований формата (впрочем, подробное их разъяснение содержит достаточно сложные технические подробности, что выходит за рамки данной статьи). Однако, это требует и значительно более сложных вычислений при кодировании и декодировании данных.

Также не следует думать, что сжатие видео в формате AVC автоматически означает, что камера лучше, чем все остальные, не записывающие видео в этом формате. Качество изображения в первую очередь зависит от качества оптики, правильности работы автомата замера экспозиции, малошумности матрицы (об этом см. ниже), реального разрешения матрицы (или матриц, если их 3), алгоритмов обработки изображения процессором камеры, величины потока сжатых данных (битрейта), реализации кодера и других параметров.

AVCHD — аббревиатура, предложенная фирмами Sony и Panasonic, которая означает не просто набор букв. Формат AVCHD накладывает некоторые дополнительные ограничения на форматы данных, а именно:

  1. Видео и звук хранятся в контейнере MPEG Transport Stream.
  2. Звук в бытовых AVCHD-камерах хранится в формате AC3 (Dolby Digital).

Существует множество видеокамер, умеющих снимать видео высокой четкости в формате AVC, но не соответствующих стандарту AVCHD, например, фотовидеокамеры, сохраняющие видео в контейнерах MP4 и MOV (QuickTime). Технические особенности разных форматов HD-видео в формате AVC будут рассмотрены в следующих частях статьи.

Почему AVCHD?

Первые HD-видеокамеры, появившиеся в бытовом секторе (самой первой была Sony HC1), снимали видео в формате HDV. Фактически, это уже давно существующий и хорошо зарекомендовавший себя формат сжатия видео MPEG2, сохраняемый на также давно известный и широко распространенный носитель — кассету miniDV. Сохранили даже величину потока данных — около 25 мегабит в секунду на видео и звук, что позволило не изменять скорость движения ленты, плотность записи и механику лентопротяжных механизмов камер. Это позволило сократить расходы и не увеличивать дополнительно стоимость камер за счет стоимости разработки новой механики.

Формат MPEG2 за счет междукадрового сжатия более эффективен по коэффициенту компрессии, чем DV, но за счет того, что площадь полного HD-кадра больше, чем SD, в 5-6 раз (для PAL и NTSC соответственно), требует большого потока данных для получения высокого качества результата. Поэтому для уменьшения заметности артефактов сжатия пришлось пойти на хитрость. На ленте сохраняется изображение, сжатое по горизонтали до разрешения 1440х1080 точек, а при воспроизведении оно растягивается до полного разрешения 1920х1080. Такой подход называется анаморфированием изображения, и пиксель в видео получается неквадратным. Это позволило достичь некого компромисса между качеством видео и потоком данных.
Однако, на динамичных сценах с большим количеством мелких деталей (колышущаяся на ветру листва, мелкие брызги воды у фонтана, сплав по горной реке) потока MPEG2-данных в 25 мегабит в секунду бывает недостаточно, и HDV-изображение иногда рассыпается на мелкие квадраты (хотя заметность этого обычно невысока). Ситуация усугубляется тем, что из-за высокого разрешения пиксели у матриц HD-видеокамер обычно мельче (имеют меньшую площадь), чем у хороших DV-видеокамер обычной четкости, в результате шумы имеют более высокий уровень, и изображение компрессируется с меньшей эффективностью.

Как известно, шумы являются высокочастотными компонентами изображения, и при большом их количестве значительная часть сжатого потока данных расходуется на сохранение шумов вместо "полезной", основной части изображения. Поэтому эффективность сжатия видео тем выше, чем меньше в нем шумов исходно. Некоторый выигрыш в качестве дает предварительное подавление шумов в изображении, но слишком агрессивное шумоподавление вносит искажения и ухудшение детализации изображения.

Не лишен недостатков и носитель данных. DV-кассета при своей относительной дешевизне и довольно высокой надежности, тем не менее, иногда допускает единичные сбои и выпадения кадров. В формате MPEG2 с междукадровой зависимостью это может привести к выпадению целой группы кадров (GOP). Другой недостаток, раздражающий многих пользователей — низкая скорость копирования данных в компьютер: только в реальном времени, т.е. данные копируются в компьютер столько же времени, какова их длительность (одночасовая кассета вводится в компьютер ровно час).

Поэтому в современных бытовых видеокамерах производители переходят как на другие носители данных (записываемый DVD-диск, Flash, жесткий диск), так и на более современный формат сжатия видео — AVCHD. Помимо преимуществ (улучшение качества записи при меньшем объеме данных), этот формат не лишен и недостатков (в основном они связаны со сложностью его декодирования). 

Проконсультируйтесь у специалиста:

Телефон: 8(8482) 62-39-52 Тольятти
Все контакты →