Простыми словами о сжатии видео
Вы, наверно, не раз замечали, как в каком-либо видео в YouTube или другом видеохостинге в определённый момент сильно ухудшается качество, а потом через несколько секунд всё встаёт на свои места. Особенно это замечают люди, которые привыкли смотреть всё в высоком качестве. Во всём виноваты алгоритмы сжатии видеоданных.
Для примера я возьму видео, которое показывает играющего человека (имя и фамилия человека, а также название игры я не буду называть, чтобы мой пост не показался рекламой, кто знает, тот молодец).
Как подсказывает Википедия, одна секунда видео с разрешением кадра 720x576 и частотой 25 кадров в секунду без звука и применения сжатия будет весить 14,8 мегабайта. Уж больно много для одной секунды. Полуторачасовой фильм вообще будет весить 78 гигабайт. 78, Карл! В момент зарождения цифрового видео это были немыслимые цифры, не говоря уже о передаче через интернет. Если бы в этот момент прекратили применять сжатие, то торрент, как явление, полностью бы исчезло.
Поэтому надо было как-то решать проблему... и его решили. Эффективное спасение пришло от организации Moving Picture Experts Group, который разработал формат сжатия видеоданных MPEG-1. Суть сжатия предельно проста: на один статический кадр вставляются места изменения.
Для примера возьмём видео, где автомобиль едет от точки А до точки Б. В таком случае кадр будет делиться на две части - на задний план, в котором ничего не двигается (или мелкие движения просто игнорируются) и на область движения (тот самый автомобиль). Соседние кадры сравниваются и находятся различия. Эти различия и накладываются на предыдущий кадр. А потом снова всё также, пока процесс сжатия не пройдёт над всеми кадрами. Поэтому фактически вместо множества полных кадров получаются обрезанные, накладываемые друг на друга. Это очень существенно уменьшает вес видео.
Далее появляется MPEG-2, в котором начинает применяться слегка другой алгоритм сжатия под названием "Компенсация движения". Там он уже не просто сравнивает соседние кадры, но ещё находит векторы движения отдельных частей. Ну а дальше как в MPEG-1, совпадающие части кадров удаляются.
Самый первый кадр видео ни с чем не сравнивается, поэтому ему уготована вечная судьба в виде простого ухудшения (размытие, увеличение мозаичных дефектов, шакалы). Но бывает иногда и такое, что различий между кадрами настолько много или вообще нет никакой схожести между ними, что компенсация просто не эффективна или вообще не срабатывает. Тогда очень отличившемуся кадру приходится пройти через ухудшение.
Такое можно наблюдать на скриншотах ниже, когда в игре после проигрыша появляются помехи. Из-за этих помех (очень сильны различия между кадрами) и срабатывает не компенсация, а ухудшение. Просто приглядитесь к человеку в левом верхнем углу и вы всё увидите. Видео воспроизводились в самом высоком качестве.
