Bij digitale beeld- en videocodering moet rekening worden gehouden met zeer grote hoeveelheden bits per seconde. Om een voorbeeld te geven, de bitsnelheid die komt van een gedigitaliseerd High Definition TV-signaal is gelijk aan 1,2 Gbit/s, terwijl er voor het transport - afhankelijk van het transmissiekanaal - meestal niet meer dan 140 Mbit/s beschikbaar is. Dit vereist coderingsalgoritmen met een compressiefactor van 10 tot 1000, afhankelijk van de beschikbare bandbreedte en bitsnelheid voor het transport. Een dergelijke HDTV-kwaliteit is natuurlijk niet altijd nodig, maar een videocamera voor videoconferentie met een goede kwaliteit levert nog altijd een bitsnelheid af van 166 Mbit/s, terwijl voor het transport vaak slechts 2 Mbit/s of minder beschikbaar is, zodat ook hier de vereiste compressiefactoren aanzienlijk zijn.
Voor de compressie van een enkel stilstaand beeld wordt veelal gebruik gemaakt van JPEG (Joint Photographic Experts Group). JPEG bestaat uit een basisimplementatie en verschillende toevoegingen hierop voor verschillende toepassingen. De reductiefactor van JPEG kan variëren al naar gelang de gewenste kwaliteit. De compressiefactor ligt in de orde grootte van 16:1, waarbij nauwelijks kwaliteitsverlies optreedt, tot ruwweg 100:1 met zichtbaar kwaliteitsverlies. JPEG codering vereist verschillende stappen. Er wordt begonnen met een beeld van een digitale camera. De data van de digitale camera wordt indien nodig omgezet van RGB (Rood Groen Blauw) naar een YUV schema. Dit YUV schema bestaat uit een drietal 2-D patronen met pixels; één voor de helderheid (luminance - brightness) en 2 voor de kleureninformatie (chrominance - hue). Omdat het oog minder gevoelig is voor hoge frequentie kleureninformatie, wordt de kleureninformatie met minder bits beschreven dan de helderheid. Het beeld wordt daarna opgedeeld in blokken van 8´8 die onafhankelijk worden bewerkt. Met behulp van een Discrete Cosinus Transformatie wordt de data getransformeerd naar het frequentiedomein. De precisie van de beschrijving van de helderheid en de kleureninformatie kan via instelling van de "JPEG kwaliteit" worden gevarieerd. Alleen de frequentiecomponenten die informatie bevatten worden vastgelegd. De componenten worden hierbij volgens een Huffman codering gecodeerd; hoe meer een symbool voorkomt, met hoe minder bits het wordt beschreven. Doordat JPEG de informatie in het frequentiedomein vastlegt, wordt de nadruk gelegd op de overgangen. Bij een te sterke compressie zien we hier dan ook als eerste vervorming (artefacten) ontstaan. De overgangen worden dan 'blokkerig'.
Alhoewel JPEG is ontworpen voor stilstaande beelden, wordt het ook toegepast voor bewegende beelden of video. Motion JPEG is mogelijk als de compressie/decompressie snel genoeg worden verricht. De typische reductiefactor van 10:1 tot 20:1 (typisch: 16:1) voor een full-colour beeld met nagenoeg niet waarneembare verliezen) full-colour beeld is echter niet genoeg voor een goede kwaliteit video.
Plaatjes met een beperkte hoeveelheid kleuren kunnen efficiënter met een verliesvrije compressiemethode als GIF of PNG worden gecomprimeerd. Onlangs is er aan de JPEG standaard een onderdeel toegevoegd. JPEG-LS is een toevoeging voor de verliesvrije compressie van plaatjes met meerdere kleuren.
| « Terug naar de specials | Deel 2: Videocodering » |