Datenkompression: Hybride Verfahren

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7 Hybride Datenkompressionsverfahren 0von10.png

7.1 Fehlerverhalten hybrider Kompressionsverfahren 0von10.png
7.2 Architektur hybrider Kompressionsverfahren 0von10.png

Hybride Datenkompressions-Verfahren[Bearbeiten]

Das Wort "hybrid" deutet es schon an und bedeutet im lateinischen Kontext "von zweierlei Herkunft". Man kombiniert zwei verschiedene Techniken miteinander um ein wesentlich besseres Ergebnis zu erzielen. Beispiele für "hybride" Verfahren sind in der Welt der Video-Codecs zu finden. Die populärsten Verfahren sind MPEG 2 und MPEG 4. Innerhalb dieser Verfahren werden jedoch eine Menge unterschiedlicher Techniken miteinander kombiniert, um eine hohe Kompression zu erreichen.

In den vorhergehenden Abschnitten wurden viele wesentliche Techniken bereits vorgestellt.

Themen:

  • Wie kann verlustbehaftete Kompression und verlustfreie Kompression sinnvoll miteinander kombiniert werden?
  • Änderungen verfolgen/berechnen und beschreiben statt jedes Bild gesondert zu betrachten.
  • Erläutern eines Hybriden Video-Kompressionsverfahrens
  • Superresolution und Mosaiking
  • Subpixel (half-pel/quarter-pel)
  • mehrdimensionale Bewegungsschätzung und Bewegungsvektoren
  • Intra-Frames und Inter-Frames
  • JPEG / MPEG

Fehlerverhalten hybrider Kompressionsverfahren[Bearbeiten]

Wichtig bei der Kombination vieler verschiedener verlustbehafteter Techniken ist, dass sich die Fehler, die bei der Codierung bewusst in Kauf genommen werden, nicht summieren oder gar potenzieren.

Wie kann diesem Problem entgegengewirkt werden?

Zunächst sollte man sich darüber im Klaren sein, wie sich ein Fehler verbreitet und an welchen Stellen der Fehler messbar wird. Diese Überlegung scheint sehr simpel zu sein. Natürlich ergibt sich die Fehlerinformation als Differenz aus Wiedergabeinformation und Originalinformation.

Die Idee eine Kombination aus einem Coder und einem Decoder zu verwenden um den Gesamtfehler zu bestimmen und zu minimieren ist der eigentliche Grundgedanke eines hybriden Kompressionsverfahrens. Nur so kann der Gesamtfehler klein gehalten werden. Andernfalls würde folgendes passieren: Bspw. ein Bild eines Videos wird als Intra-Frame codiert, jedoch mit Fehlern um die Bitrate niedrig zu halten. Anschließend verwendet man ein relativ ungenaues Verfahren zur Bewegungskompensation. Der Decoder dekodiert das Intra-Frame inklusive der Fehler und wendet für die Folgebilder die Bewegungsinformationen auf das Intraframe an. Damit verbreitet sich ein kleiner Fehler nach und nach über die gesamte Fläche. Ohne eine Verknüpfung von Coder und Decoder würden beide Informationen also Original- und Decodierte Daten immer weiter auseinanderlaufen. Verknüpft man Coder und Decoder miteinander, dann kann man das auseinanderlaufen der Informationen verhindern.

Die heute verfügbaren Videocodierverfahren sind genau aus diesem Grund in der Lage eine sehr hohe visuelle Qualität mit einer niedrigen Bitrate zu erzielen. Es ist absehbar, dass es weitere Techniken geben wird, mit denen die gleiche visuelle Qualität bei niedrigerer Bitrate oder eine höhere Qualität bei gleicher Bitrate erreichbar ist. Die dafür wichtigste Ressource ist die Rechenleistung. Die heute verfügbaren Verfahren sind nur deswegen möglich geworden, weil es einerseits verbesserte/optimierte Verfahren/Modelle gibt und andererseits ausreichend Rechenzeit zur Verfügung steht um die noch vorhandene Redundanz und Irrelevanz noch besser voneinander zu trennen und zu codieren. Damit ist absehbar, dass auch weiterhin die Verfahren zur Videokompression immer komplexer und aufwändiger werden.

Architektur hybrider Kompressionsverfahren[Bearbeiten]

Bild für einen Hybrid