H.261

H.261 - это ITU-T стандарт сжатия видео, впервые ратифицированный в ноябре 1988 года. Это первый член семейства стандартов кодирования видео H.26x в данной области из Исследовательской комиссии ITU-T 16 Группы экспертов по кодированию видео (VCEG, затем Группа специалистов по кодированию для визуальной телефонии), и была разработана с рядом компаний, включая Hitachi, PictureTel, NTT, BT и Toshiba. Это был первый практический полезный стандарт видеокодирования.

H.261 был первоначально разработан для передачи по линиям ISDN, на которых скорости передачи данных кратны 64 кбит / с. Алгоритм кодирования был разработан, чтобы иметь возможность работать со скоростью передачи видеоданных от 40 кбит / с до 2 Мбит / с. Стандарт поддерживает два размера видеокадра: CIF (яркость 352 × 288 с цветностью 176 × 144) и QCIF (176 × 144 с цветностью 88 × 72) с использованием 4: 2: 0 Схема выборки. Он также имеет обратно совместимый трюк для отправки неподвижных изображений с разрешением яркости 704 × 576 и разрешением цветности 352 × 288 (который был добавлен в более поздней версии в 1993 году).

• 1 История
• 2 Дизайн H.261
• 3 Реализации программного обеспечения
• 4 Патентообладатели
• 5 См. Также
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки

Дискретное косинусное преобразование (DCT), форма сжатия с потерями, было впервые предложено Насиром Ахмедом в 1972 году. Ахмед разработал алгоритм работы с Т. Натараджан и К. Р. Рао в 1973 г. и опубликовал его в 1974 г. DCT позже станет основой для H.261.

Первым стандартом цифрового кодирования видео был H. 120, созданный CCITT (ныне ITU-T) в 1984 году. H.120 нельзя было использовать на практике, так как его производительность была слишком низкой. H.120 был основан на дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM), которая имела неэффективное сжатие. В конце 1980-х годов ряд компаний начали экспериментировать с гораздо более эффективным сжатием DCT для кодирования видео, при этом CCITT получил 14 предложений по форматам сжатия видео на основе DCT, в отличие от одного предложения, основанного на векторном квантовании (VQ) сжатие. Стандарт H.261 был впоследствии разработан на основе сжатия DCT.

H.261 был разработан группой специалистов CCITT Study Group XV по кодированию для визуальной телефонии (которая позже стала частью ITU -T ИК16) под председательством Сакаэ Окубо из NTT. В его разработке участвовал ряд компаний, в том числе Hitachi, PictureTel, NTT, BT и Toshiba и другие. Начиная с H.261, сжатие DCT было принято всеми последующими основными стандартами кодирования видео.

В то время как H.261 предшествовал в 1984 году H.120 (который также претерпел в 1988 году пересмотр, имеющий историческое значение.) в качестве стандарта кодирования цифрового видео, H.261 был первым действительно практичным стандартом кодирования цифрового видео (с точки зрения поддержки продукта в значительных количествах). Фактически, все последующие международные стандарты кодирования видео (MPEG-1 Part 2, H.262 / MPEG-2 Part 2, H.263, MPEG-4 Part 2, H.264 / MPEG-4 Part 10 и HEVC ) были во многом основаны на дизайне H.261. Кроме того, методы, используемые комитетом по разработке H.261 для совместной разработки стандарта, остались основным рабочим процессом для последующей работы по стандартизации в этой области.

Хотя H.261 был впервые утвержден в качестве стандарта в 1988 году, в первой версии отсутствовали некоторые важные элементы, необходимые для того, чтобы сделать ее полной спецификацией взаимодействия. Различные его части были отмечены как «В стадии изучения». Позднее в 1990 году он был пересмотрен, чтобы добавить оставшиеся необходимые аспекты, а затем был пересмотрен еще раз в 1993 году. В редакцию 1993 года было добавлено приложение D, озаглавленное «Передача неподвижного изображения», которое обеспечивало обратно совместимый способ отправки неподвижных изображений с разрешением яркости 704 × 576 и разрешением цветности 352 × 288 за счет использования ступенчатой ​​субдискретизации 2: 1 по горизонтали и вертикали для разделения изображения на четыре части изображения, которые были отправлены последовательно.

Базовый блок обработки проекта называется макроблоком, и H.261 был первым стандартом, в котором появилась концепция макроблока. Каждый макроблок состоит из массива 16 × 16 выборок яркости и двух соответствующих массивов 8 × 8 образцов цветности с использованием выборки 4: 2: 0 и YCbCr цветовое пространство. Алгоритм кодирования использует гибрид с компенсацией движения межкадрового предсказания и кодирования с пространственным преобразованием с скалярным квантованием, зигзагообразным сканированием. и энтропийное кодирование.

. Предсказание между изображениями уменьшает временную избыточность с помощью векторов движения, используемых для компенсации движения. В то время как в H.261 поддерживаются только целочисленные векторы движения, к сигналу прогнозирования может применяться фильтр размытия, что частично снижает отсутствие точности вектора движения с дробной выборкой. Кодирование с преобразованием с использованием дискретного косинусного преобразования (DCT) 8 × 8 снижает пространственную избыточность. DCT, широко используемый в этом отношении, был введен Н. Ахмед, Т. Натараджан и К. Р. Рао в 1974 году. Затем применяется скалярное квантование для округления коэффициентов преобразования до соответствующей точности, определяемой параметром управления размером шага, и квантованные коэффициенты преобразования сканируются зигзагообразно и энтропийно кодируются (с использованием "запустите -level "код переменной длины ), чтобы удалить статистическую избыточность.

Стандарт H.261 фактически только определяет, как декодировать видео. Разработчикам кодировщиков было предоставлено право разрабатывать свои собственные алгоритмы кодирования (например, свои собственные алгоритмы оценки движения ) при условии, что их выходные данные были ограничены должным образом, чтобы их можно было декодировать любым декодером, созданным в соответствии со стандартом. Кодеры также могут выполнять любую предварительную обработку своего входного видео, а декодеры могут выполнять любую постобработку, которую они хотят, для своего декодированного видео перед отображением. Один из эффективных методов постобработки, который стал ключевым элементом лучших систем на основе H.261, называется деблокирование фильтрацией. Это уменьшает появление артефактов в форме блоков, вызванных блочной компенсацией движения и частями пространственного преобразования дизайна. Действительно, блокирование артефактов, вероятно, знакомо почти каждому, кто смотрел цифровое видео. С тех пор деблокирующая фильтрация стала неотъемлемой частью более поздних стандартов H.264 и HEVC (хотя даже при использовании этих новых стандартов дополнительная постобработка по-прежнему разрешена и может улучшить визуальное качество при хорошем исполнении).

Усовершенствования конструкции, внесенные в более поздние попытки стандартизации, привели к значительным улучшениям в возможностях сжатия по сравнению с конструкцией H.261. Это привело к тому, что H.261 по существу устарел, хотя он все еще используется в качестве режима обратной совместимости в некоторых системах видеоконференцсвязи (таких как H.323 ) и для некоторых типов интернет-видео. Однако H.261 остается важной исторической вехой в области развития кодирования видео.

Лицензия LGPL libavcodec включает в себя кодировщик и декодер H.261. Он поддерживается бесплатными мультимедийными проигрывателями VLC и MPlayer, а также проектами декодеров ffdshow и FFmpeg