Video Compression

KOMPRESI VIDEO (VIDEO COMPRESSION)

Input ke algoritma kompresi video terdiri dari urutan gambar bitmap (untuk video digital). Terdapat dua teknik kompresi yaitu kompresi spatial dan kompresi temporal (dalam MPEG kompresi intra-frame dan inter-frame). Spatial dan temporal umumnya digunakan secara bersamaan.

KOMPRESI SPATIAL

Unsur kompresi sepasial video didasarkan pada penggunaan DCT. Pendekatan paling mudah yaitu menerapkan kompresi JPEG pada setiap frame, kompresi ini disebut sebagai kompresi gerakan JPEG atau MJPEG. Teknologi yang menggunakan kompresi spasial adalah DV. Kompresi DV menggunakan DCT dan kuantisasi subsequent untuk mengurangi jumlah data aliran video. Kompresi DV dimulai dengan chrominance sub-sampling dari bingkai dengan dimensi sama sebagai CCIR 601. Sub-sampling tergantung pada standar video (PAL atau NTSC) yang digunakan. Untuk NTSC (Dan DVCPRO PAL), sub-sampling 04:01:01 dengan penggunaan co-sited sampling, untuk format PAL DV 4:02:00 digunakan sebagai gantinya.

Terdapat sepasang proses tambahan pada kompresi DV yaitu DCT dan proses penataan ulang. DCT diterapkan pada 64 piksel dalam setiap blok. Pada bingkai yang statis transformasi ini diterapkan pada seluruh 8 × 8 blok, yang terdiri dari jalur alternatif dari bidang ganjil dan genap. Jika ada banyak gerak, blok dibagi menjadi dua 8 × 4 blok, masing-masing berubah secara independen. Hal ini menyebabkan kompresi lebih efisien. Pada proses penataan ulang, Aliran DV harus menggunakan persis 25 Mbits untuk setiap detik video, 14 byte yang tersedia untuk setiap 8 × 8 blok pixel. Hasil dari proses tambahan yaitu DV mampu mencapai kualitas gambar lebih baik pada 25 Mbits per detik dari MJPEG pada tingkat data yang sama.

KOMPRESI TEMPORAL

Alasan menggunakan kompresi temporal karena kompresi ini merupakan teknik kompresi yang baik dengan rasio yaitu kualitas yang sama atau lebih baik dari DV dan MJPEG. Pendekata naïf untuk kompresi temporal yang mengurangkan nilai setiap pixel dalam frame dari pixel yang sesuai pada frame sebelumnya, menghasilkan perbedaan frame. Perbedaan frame ini harus dimulai pada suatu posisi dengan frame yang spasial asli (intra-frame) yang terkompresi, sehingga dapat digunakan sebagai dasar untuk membedakan frame berikutnya. Frame tersebut disebut “I-pictures” (intra pictures). Sedangkan perbedaan frame yang menggunakan frame sebelumnya disebut “P-pictures” (predictive pictures).

MPEG-kompresor membagi setiap frame menjadi blok-blok 16x16 pixel yang dikenal dengan makroblok. Di samping perbedaan frame, yang dihasilkan dari kompresi tambahan yaitu gerak vector yang menggambarkan perpindahan prediksi makroblok antar frame. Ini dapat disimpan efisien namun vector gerak untuk macroblok kemungkinan serupa dengan vector gerak  untuk makroblok disampingnya. Jadi dengan menyimpan perbedaan antara vector gerak, kompresi tambahan, kompresi analog antar-frame, dapat tercapai.

MPEG-4 dan H.264/AVC

MPEG-4 adalah standar dari pengkodean untu sistem stream multimedia yang terdiri dari berbagai  jenis objek seperti objek video, gambar yang diam, animasi, tekstur, model 3D dan masih banyak lagi. MPEG-4 juga menyediakan cara penyusunan adegan-adegan dari setiap objek yang ada. Dari setiap object yang ada akan direpresentasikan secara optimal, dari semua yang bercampur   dan menjadi sebuah urutan frame video. Tidak hanya kompresi besar yang akan dicapai, namun juga akan membuat interaks dengan adegan yang ada menjadi lebih mudah, karena setiap objek mempertahankan identitas mereka sendiri.

H.264/AVC adalah versi terbaru dari MPEG-4 Bagian 2 yang sudah dioptimalkan. H.264/AVC adalah salah satu dari tiga codec yang harus menggunakan Blue-Ray (yang lainnya adalah MPEG-2, untuk kompatibilitas dengan DVD yang lebih tua, dan VC-1). Hal ini secara rutin mengklaim bahwa "H.264 dapat sesuai dengan kualitas MPEG-2 yang terbaik sampai dengan setengah data rate". Di antara perbaikan lainnya memberikan kontribusi pada peningkatan kinerja, H.264/AVC memungkinkan penggunaan yang berbeda untuk ukuran blok kompensasi gerak, sehingga daerah dengan sedikit perubahan dapat dikodekan secara efisien menggunakan blok besar (hingga 16 × 16 piksel), tetapi daerah yang melakukan perubahan dapat dibagi menjadi blok yang lebih kecil (turun ke 4 × 4 piksel), yang lebih cenderung menghasilkan kompresi, sambil menjaga kualitas gambar yang bergerak cepat di bagian frame. Selain itu, MPEG-4 Bagian 2, seperti MPEG-1, hanya memungkinkan frame perbedaan yang tergantung pada paling banyak satu sebelumnya dan satu frame berikutnya, H.264/AVC memungkinkan data dari tumpukan frame mana saja di film yang akan digunakan. (Film keseluruhan sehingga menjadi sumber blok piksel, yang dapat digunakan kembali ini) .B-frame bahkan mungkin tergantung pada B-frame yang lainnya. 

VIDEO CODEC LAINNYA

Dua codec video lainnya sangat penting praktis yang cukup besar: Windows Media 9 dan On2 codec V6 digunakan untuk Flash Video.

Windows Media adalah teknologi proprietary, dikembangkan oleh Microsoft. Video codec yang telah berkembang selama bertahun-tahun, dengan versi terbaru, WMV 9, menggabungkan banyak ide yang sama seperti H.264

On2 VP6 adalah salah satu dari serangkaian codec VPX yang diciptakan oleh On2 Technologies. On2 VP3 memiliki makna khusus: On2 Technologies diberikan lisensi untuk sebuah organisasi bernama Yayasan Xiph untuk digunakan bebas untuk tujuan apapun. Xiph Yayasan VP3 digunakan sebagai dasar Sumber Ogg Theora Buka codec, yang bebas digunakan untuk tujuan apapun, tidak seperti semua codec lain dijelaskan, yang dikenakan biaya lisensi untuk beberapa tujuan. Akibatnya, Ogg Theora secara luas didokumentasikan.

KUALITAS

Mana codec yang terbaik? Biasanya yang terbaik berarti mampu memproduksi gambar terbaik pada bit rate tertentu (atau rasio kompres tertinggi untuk kualitas yang sama). Namun kecepatan kompresi, kompleksitas dekompresi, atau ketersediaan software yang mendukung untuk memutar video hasil kompresi dengan codec tertentu mungkin lebih penting dari pada performa kompresi.

Kualitas video terkompresi pada bit rate tertentu yang dihasilkan oleh setiap codec akan berbeda dengan sifat dari sumber video dan juga dengan parameter untuk kompresi. Dalam hal apapun, penilaian kualitas bersifat subjektif.

Meskipun dapat menghasilkan kualitas yang sangat baik, WMV 9 dapat menjadi masalah pada sistem selain Windows, sehingga untuk memaksimalkan kompatibilitas, mungkin Anda lebih suka menggunakan H.264/AVC yang dapat dimainkan pada platform apapun.

Untuk melihat apa yang terjadi jika rasio kompresi didorong ke tingkat ekstrem yang tidak masuk akal. Sebagai contoh menggunakan kompresi H.264/AVC dengan rate hanya 256kbps. Gambar bergerak menjadi pecah, sementara latar belakang yang statis terlihat masih sama dengan aslinya. Gambar yang terlihat buram mungkin disebabkan oleh de-blocking filter.