Войти
Потеря цифровой генерации, вызванная поворотом изображения JPEG на 90 градусов (сверху вниз) 0, 100, 200, 500, 900 и 2000 раз (без использования инструментов без потерь) Потеря генерации - это потеря качества между последующими копиями или транскодированием данных. Все, что снижает качество изображения при копировании и может привести к дальнейшему снижению качества при копировании копии, можно рассматривать как форму потери генерации. Увеличение размера файла является обычным результатом потери генерации, поскольку введение артефактов может фактически увеличивать энтропию данных в каждом поколении.
В аналог В системах (включая системы, которые используют цифровую запись, но делают копии через аналоговое соединение), потеря генерации в основном связана с шумом и полосой пропускания в кабелях, усилители, микшеры, записывающее оборудование и все остальное между источником и местом назначения. Плохо настроенные усилители-распределители и несогласованные импедансы могут усугубить эти проблемы. Повторное преобразование между аналоговым и цифровым также может вызвать потери.
Потери генерации были основным фактором в сложном аналоговом аудио, где многослойные правки часто создавались путем создания промежуточных миксов, которые затем «возвращались» обратно на ленту. Требовалось тщательное планирование, чтобы свести к минимуму потери генерации, а также связанный с этим шум и плохую частотную характеристику.
Одним из способов минимизировать количество необходимых поколений было использование набора для микширования звука или редактирования видео, способного одновременно микшировать большое количество каналов; в крайнем случае, например, с 48-трековой звукозаписывающей студией, все сложное сведение может быть выполнено за одно поколение, хотя это было непомерно дорого для всех проектов, кроме наиболее финансируемых.
Внедрение профессиональных аналоговых систем шумоподавления, таких как Dolby A, помогло уменьшить количество слышимых потерь при генерации, но в конечном итоге они были вытеснены цифровыми системами, которые значительно снизили генерацию потери.
Согласно ATIS, «Потери генерации ограничиваются аналоговой записью, потому что цифровая запись и воспроизведение могут выполняться способом, который по существу свободен от потерь генерации».
При правильном использовании цифровая технология может устранить потерю генерации. Это подразумевает исключительное использование кодеков сжатия без потерь или несжатых данных от записи или создания до окончательного кодирования с потерями для распространения через потоковую передачу через Интернет или оптические диски. Копирование цифрового файла дает точную копию, если оборудование работает правильно. Эта особенность цифровых технологий привела к осознанию риска несанкционированного копирования. До того, как цифровые технологии получили широкое распространение, звукозаписывающая компания , например, могла быть уверена, зная, что несанкционированные копии их музыкальных треков никогда не были так хороши, как оригиналы.
Потеря генерации все еще может происходить при использовании кодеков сжатия видео или аудио с потерями, поскольку они вносят артефакты в исходный материал при каждом кодировании или повторном кодировании. Кодеки со сжатием с потерями, такие как Apple ProRes, Advanced Video Coding и mp3, очень широко используются, поскольку они позволяют значительно уменьшить размер файла, будучи неотличимы от несжатых файлов. или оригинал, сжатый без потерь, для просмотра. Единственный способ избежать потери генерации - использовать несжатые файлы или файлы, сжатые без потерь; что может быть дорогостоящим с точки зрения хранилища, поскольку для них требуется больший объем дискового пространства во флэш-памяти или на жестких дисках в секунду во время выполнения. Несжатое видео требует высокой скорости передачи данных; например, для видео 1080p с частотой 30 кадров в секунду может потребоваться до 370 мегабайт в секунду. Кодеки с потерями делают возможным воспроизведение Blu-ray и потокового видео через Интернет, поскольку ни один из них не может доставить объемы данных, необходимые для несжатого или сжатого без потерь видео, с приемлемой частотой кадров и разрешением. Изображения могут страдать от потери поколения точно так же, как видео и аудио.
Обработка сжатого с потерями файла, а не оригинала, как правило, приводит к большей потере качества, чем создание того же вывода из несжатого оригинала. Например, цифровое изображение с низким разрешением для веб-страницы лучше, если оно создано из несжатого необработанного изображения, чем из уже сжатого файла JPEG более высокого качества.
В цифровых системах некоторые методы, используемые из-за других преимуществ, могут привести к потере генерации и должны использоваться с осторожностью. Однако копирование цифрового файла само по себе не влечет за собой потерь при генерации - скопированный файл идентичен оригиналу при условии, что используется идеальный канал копирования.
Некоторые цифровые преобразования обратимы, а некоторые нет. Сжатие без потерь по определению полностью обратимо, тогда как сжатие с потерями отбрасывает некоторые данные, которые невозможно восстановить. Точно так же многие процессы DSP необратимы.
Таким образом, тщательное планирование цепочки сигналов аудио или видео от начала до конца и переупорядочение для минимизации множественных преобразований важно для предотвращения потерь генерации при использовании кодеков со сжатием с потерями. Часто произвольный выбор количества пикселей и частоты дискретизации для источника, пункта назначения и промежуточных звеньев может серьезно ухудшить цифровые сигналы, несмотря на потенциал цифровой технологии для полного устранения потерь при генерации.
Аналогичным образом, при использовании сжатия с потерями, в идеале это будет выполняться только один раз, в конце рабочего процесса, связанного с файлом, после того, как были внесены все необходимые изменения.
Преобразование между форматами с потерями - будь то декодирование и перекодирование в один и тот же формат, между разными форматами или между разными битрейтами или параметрами одного и того же формата - вызывает потерю генерации.
Повторные применения сжатия с потерями и декомпрессии могут вызвать потерю генерации, особенно если используемые параметры не согласованы между поколениями. В идеале алгоритм должен быть как идемпотентным, что означает, что если сигнал декодируется, а затем перекодируется с идентичными настройками, потерь нет, и масштабируемым, что означает, что если он перекодирован с настройками более низкого качества, результат будет таким же, как если бы он был закодирован из исходного сигнала - см. Масштабируемое кодирование видео. В более общем смысле, перекодирование между различными параметрами конкретного кодирования в идеале даст наивысшее общее общее качество - например, преобразование изображения с 4 битами красного и 8 бит зеленого цвета в изображение с 8 битами красного и 4 бит зеленого цвета будет в идеале - просто изображение с 4 битами глубины красного цвета и 4 битами глубины зеленого цвета без дальнейшего ухудшения качества.
Некоторые алгоритмы сжатия с потерями намного хуже других в этом отношении, поскольку они не идемпотентны и не масштабируемы и приводят к дальнейшему ухудшению качества при изменении параметров.
Например, для JPEG изменение настройки качества приведет к использованию разных констант квантования, что приведет к дополнительным потерям. Кроме того, поскольку JPEG разделен на блоки 16 × 16 (или 16 × 8, или 8 × 8, в зависимости от субдискретизации цветности ), кадрирование, которое не попадает на границу 8 × 8, сдвигает блоки кодирования, вызывая существенную деградацию - подобные проблемы возникают при вращении. Этого можно избежать, используя jpegtran или аналогичные инструменты для обрезки. Подобное ухудшение происходит, если ключевые кадры видео не выстраиваются в линию от поколения к поколению.
Цифровая передискретизация, такая как масштабирование изображения, и другие методы DSP также могут вызывать артефакты или ухудшать отношение сигнал / шум (отношение сигнал / шум) каждый раз, когда они используются, даже если базовое хранилище не содержит потерь.
Передискретизация вызывает наложение, как размытие низкочастотных компонентов, так и добавление высокочастотного шума, вызывая неровности, в то время как округление вычислений для соответствия с конечной точностью вводит квантование, вызывающее полосатость ; если фиксируется с помощью дизеринг, это становится шумом. В обоих случаях они в лучшем случае ухудшают отношение сигнал / шум и могут вызывать артефакты. Квантование можно уменьшить, используя высокую точность при редактировании (особенно числа с плавающей запятой), только вернувшись к фиксированной точности в конце.
Часто конкретные реализации не соответствуют теоретическим идеалам.
Последовательные поколения фотокопий приводят к искажению и ухудшению качества изображения. Документально подтверждено, что последовательные репосты в Instagram приводят к заметным изменениям. Аналогичным образом, повторные публикации на YouTube ухудшили качество работы. Подобные эффекты были зарегистрированы при копировании кассет VHS. Это связано с тем, что обе службы используют кодеки с потерями для всех данных, которые загружаются в них, даже если загружаемые данные являются копией данных, уже размещенных в службе, в то время как VHS является аналоговым носителем, на котором могут возникать такие эффекты, как шум от помех. гораздо более заметное влияние на записи.
Потеря поколений была предметом художественных работ, раскрывающих это явление. Проект Generation Loss был вдохновлен, по крайней мере частично, более ранним усилием - «Я сижу в комнате » (1969) Элвин Люсьер.
