Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах
Проанализирован метод разделения на равные части видеоинформации в распределенных системах и определены его основные недостатки. Предложен метод, основанный на корреляционном анализе видеопоследовательности с динамической чувствительностью анализатора, не имеющий таких недостатков, что позволяет уме...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Электронное моделирование |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61792 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах / С.Ю. Скрупский // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 6. — С. 57-72. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61792 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Скрупский, С.Ю. 2014-05-11T15:08:04Z 2014-05-11T15:08:04Z 2011 Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах / С.Ю. Скрупский // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 6. — С. 57-72. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61792 004.627:004.272.26 Проанализирован метод разделения на равные части видеоинформации в распределенных системах и определены его основные недостатки. Предложен метод, основанный на корреляционном анализе видеопоследовательности с динамической чувствительностью анализатора, не имеющий таких недостатков, что позволяет уменьшить битрейт и регулировать нагрузку на вычислительные узлы распределенной системы. Проаналізовано метод розділення на рівні частини відеоінформації в розподілених системах та визначено його основні недоліки. Запропоновано метод, базований на кореляційному аналізі відеопослідовності з динамічною чутливістю аналізатора, який не має таких недоліків, що дозволяє знизити бітрейт та регулювати навантаження на обчислю вальні вузли розподіленої системи. The paper deals with the split methods of video information in distributed systems. The method of video sequence split into equal parts has been analyzed. Its main disadvantages are considered. The new method of a video sequence split based on the correlation analysis with the dynamic analyzer sensitivity has been proposed. The proposed method has no such disadvantages and allows to decrease bitrate and to regulate computational nodes load. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Вычислительные процессы и системы Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах |
| spellingShingle |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах Скрупский, С.Ю. Вычислительные процессы и системы |
| title_short |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах |
| title_full |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах |
| title_fullStr |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах |
| title_full_unstemmed |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах |
| title_sort |
повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах |
| author |
Скрупский, С.Ю. |
| author_facet |
Скрупский, С.Ю. |
| topic |
Вычислительные процессы и системы |
| topic_facet |
Вычислительные процессы и системы |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Электронное моделирование |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Проанализирован метод разделения на равные части видеоинформации в распределенных системах и определены его основные недостатки. Предложен метод, основанный на корреляционном анализе видеопоследовательности с динамической чувствительностью анализатора, не имеющий таких недостатков, что позволяет уменьшить битрейт и регулировать нагрузку на вычислительные узлы распределенной системы.
Проаналізовано метод розділення на рівні частини відеоінформації в розподілених системах та визначено його основні недоліки. Запропоновано метод, базований на кореляційному аналізі відеопослідовності з динамічною чутливістю аналізатора, який не має таких недоліків, що дозволяє знизити бітрейт та регулювати навантаження на обчислю вальні вузли розподіленої системи.
The paper deals with the split methods of video information in distributed systems. The method of video sequence split into equal parts has been analyzed. Its main disadvantages are considered. The new method of a video sequence split based on the correlation analysis with the dynamic analyzer sensitivity has been proposed. The proposed method has no such disadvantages and allows to decrease bitrate and to regulate computational nodes load.
|
| issn |
0204-3572 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61792 |
| citation_txt |
Повышение эффективности сжатия видеоинформации в распределенных компьютерных системах / С.Ю. Скрупский // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 6. — С. 57-72. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT skrupskiisû povyšenieéffektivnostisžatiâvideoinformaciivraspredelennyhkompʹûternyhsistemah |
| first_indexed |
2025-11-24T21:03:23Z |
| last_indexed |
2025-11-24T21:03:23Z |
| _version_ |
1850494497234878464 |
| fulltext |
ÓÄÊ 004.627:004.272.26
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé, àñïèðàíò
Çàïîðîæñêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
(Óêðàèíà, 69063, Çàïîðîæüå, óë. Æóêîâñêîãî, 64,
òåë. (061) 7698249, E-mail: 88sts88@mail.ru)
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ
âèäåîèíôîðìàöèè â ðàñïðåäåëåííûõ
êîìïüþòåðíûõ ñèñòåìàõ
Ïðîàíàëèçèðîâàí ìåòîä ðàçäåëåíèÿ íà ðàâíûå ÷àñòè âèäåîèíôîðìàöèè â ðàñïðåäåëåííûõ
ñèñòåìàõ è îïðåäåëåíû åãî îñíîâíûå íåäîñòàòêè. Ïðåäëîæåí ìåòîä, îñíîâàííûé íà
êîððåëÿöèîííîì àíàëèçå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ñ äèíàìè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ
àíàëèçàòîðà, íå èìåþùèé òàêèõ íåäîñòàòêîâ, ÷òî ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü áèòðåéò è ðåãóëè-
ðîâàòü íàãðóçêó íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìû.
Ïðîàíàë³çîâàíî ìåòîä ðîçä³ëåííÿ íà ð³âí³ ÷àñòèíè â³äåî³íôîðìàö³¿ â ðîçïîä³ëåíèõ ñèñòå-
ìàõ òà âèçíà÷åíî éîãî îñíîâí³ íåäîë³êè. Çàïðîïîíîâàíî ìåòîä, áàçîâàíèé íà êîðåëÿ-
ö³éíîìó àíàë³ç³ â³äåîïîñë³äîâíîñò³ ç äèíàì³÷íîþ ÷óòëèâ³ñòþ àíàë³çàòîðà, ÿêèé íå ìàº
òàêèõ íåäîë³ê³â, ùî äîçâîëÿº çíèçèòè á³òðåéò òà ðåãóëþâàòè íàâàíòàæåííÿ íà îá÷èñëþ-
âàëüí³ âóçëè ðîçïîä³ëåíî¿ ñèñòåìè.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: âèäåîèíôîðìàöèÿ, êîððåëÿöèÿ, êîìïðåññèÿ, ðàñïðåäåëåííàÿ ñèñòå-
ìà, áèòðåéò.
 ñîâðåìåííîé ñèñòåìå òåëåâåùàíèÿ ïåðåäà÷à âèäåîñèãíàëà íà äàëüíèå
ðàññòîÿíèÿ (îò âåùàòåëüíîé ñòàíöèè äî ïðèåìíèêà êîíå÷íîãî ïîëüçîâà-
òåëÿ) îñóùåñòâëÿåòñÿ â ñæàòîì öèôðîâîì âèäå. Ñòàíäàðò òåëåâèäåíèÿ
âûñîêîé ÷åòêîñòè HDTV (High-Definition Television) [1] îáåñïå÷èâàåò áî-
ëåå âûñîêîå êà÷åñòâî (HD) ïðåäñòàâëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè ïî ñðàâíå-
íèþ ñ ñóùåñòâóþùèìè ñòàíäàðòàìè. Îñíîâíîé íåäîñòàòîê ýòîãî ñòàíäàðòà
ñîñòîèò â òîì, ÷òî íåñæàòàÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü çàíèìàåò çíà÷èòåëü-
íûé îáúåì ïàìÿòè, à òðåáîâàíèÿ ê ïðîèçâîäèòåëüíîñòè îáîðóäîâàíèÿ,
îñóùåñòâëÿþùåãî êîäèðîâàíèå (ñæàòèå) è äåêîäèðîâàíèå âèäåîèíôîðìà-
öèè, âûñîêè.
Äëÿ ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè ïðèìåíÿþò ñîâðåìåííûå ìåòîäû êîìï-
ðåññèè, îñíîâàííûå íà óñòðàíåíèè èíòðàêàäðîâîé è èíòåðêàäðîâîé èçáû-
òî÷íîñòè âèäåîèíôîðìàöèè. Îäíîé èç îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê êîäåðà
ÿâëÿåòñÿ áèòðåéò — ÷èñëî áèò, ôîðìèðóåìûõ â åäèíèöó âðåìåíè, äëÿ
êîäèðîâàíèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè. ×åì áîëüøå áèòðåéò çàêîäèðî-
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 57
âàííîé âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, òåì ìåíüøå åå èñêàæåíèÿ îòíîñèòåëüíî
èñõîäíîé, íî òåì áîëüøèé îáúåì ïàìÿòè îíà çàíèìàåò. Áèòðåéò êîñâåííî
âûðàæàåò ñòåïåíü ñæàòèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðè ôèêñèðîâàííîì
óðîâíå åå èñêàæåíèÿ.
Âûñîêàÿ âû÷èñëèòåëüíàÿ ñëîæíîñòü ñîâðåìåííûõ ìåòîäîâ êîìïðåñ-
ñèè âèäåîèíôîðìàöèè íå ïîçâîëÿåò ñæèìàòü âèäåîèíôîðìàöèþ ñòàíäàð-
òà HDTV â ðåàëüíîì âðåìåíè íà îäíîïðîöåññîðíûõ êîìïüþòåðàõ (äàæå ñ
÷åòûðüìÿ ëîãè÷åñêèìè ÿäðàìè). Ýòî îáóñëîâëèâàåò àêòóàëüíîñòü ðàçðàáîòêè
íîâûõ ìåòîäîâ è ñðåäñòâ êîìïðåññèè âèäåîèíôîðìàöèè, â ÷àñòíîñòè, ñ èñ-
ïîëüçîâàíèåì ïàðàëëåëüíûõ è ðàñïðåäåëåííûõ êîìïüþòåðíûõ ñèñòåì.
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è. Ñóùåñòâóþùèå ñïîñîáû êîìïðåññèè âèäåîèí-
ôîðìàöèè â ðàñïðåäåëåííûõ êîìïüþòåðíûõ ñèñòåìàõ îñíîâàíû íà ïðåä-
âàðèòåëüíîì ðàçäåëåíèè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé íà ðàâíûå ÷àñòè ñ ïîñëå-
äóþùèì ñæàòèåì èõ íà âû÷èñëèòåëüíûõ óçëàõ [2 — 5]. Ìåòîä ðàçäåëåíèÿ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé íà ðàâíûå ÷àñòè èìååò ñëåäóþùèå íåäîñòàòêè:
âîçðàñòàíèå áèòðåéòà ñæàòûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé è îòñóòñòâèå âîç-
ìîæíîñòè ðåãóëèðîâàíèÿ íàãðóçêè íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû áåç óâåëè÷åíèÿ
áèòðåéòà ñæàòûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé. Ïðîàíàëèçèðóåì óêàçàííûå íå-
äîñòàòêè è ðàññìîòðèì ìåòîä ðàçäåëåíèÿ íà ÷àñòè âèäåîèíôîðìàöèè â ðàñ-
ïðåäåëåííûõ ñèñòåìàõ, îñíîâàííûé íà êîððåëÿöèîííîì àíàëèçå âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòè ñ äèíàìè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ àíàëèçàòîðà, êîòîðûé
ïîçâîëÿåò ñíèçèòü áèòðåéò ñæàòûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé è ðåãóëèðî-
âàòü íàãðóçêó íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû áåç óâåëè÷åíèÿ áèòðåéòà.
Öâåòîâûå ìîäåëè ïðåäñòàâëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè. Âèäåîèíôîð-
ìàöèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìàññèâ áàéò íà íîñèòåëå, îïèñûâàþùèé öâå-
òîâûå êîìïîíåíòû âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ïðåäñòàâèì âèäåîïîñëåäî-
âàòåëüíîñòü VS, ñîñòîÿùóþ èç N êàäðîâ ñ ðàçðåøåíèåì WH, â ñëåäóþùåì
âèäå: VS F F F N�{ , , ..., }1 2 , ãäå F i — êàäð âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè; i —
íîìåð êàäðà, i N�1 2, ,..., ; N — ÷èñëî êàäðîâ â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè.
Êàæäûé êàäð âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðåäñòàâëåí â âèäå ìàññèâà
÷èñåë, îïèñûâàþùèõ ëèáî öâåòîâûå êîìïîíåíòû, ëèáî ÿðêîñòíóþ è öâå-
òîðàçíîñòíûå êîìïîíåíòû ïèêñåëîâ. Â òåëåâèäåíèè äëÿ ïðåäñòàâëåíèÿ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé â öèôðîâîì âèäå íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿþòñÿ
òðè öâåòîâûå ìîäåëè:
1. RGB — ÷èñëî áàéò íà êðàñíóþ R, çåëåíóþ G è ñèíþþ B êîìïîíåíòû
öâåòà îäèíàêîâî.  ýòîì ñëó÷àå îáúåì ïàìÿòè, çàíèìàåìûé âèäåîèíôîð-
ìàöèåé, ðàñõîäóåòñÿ íåðàöèîíàëüíî. Âèäåîèíôîðìàöèÿ âûñîêîé ÷åòêîñòè
â òàêîé öâåòîâîé ìîäåëè çàíèìàåò èçëèøíèå îáúåìû ïàìÿòè è îáÿçàòåëü-
íî äîëæíà áûòü ñæàòà.
2. YUV 4:2:2 — íà êàæäûå äâà áàéòà Y-êîìïîíåíòû ïðèõîäèòñÿ îäèí
áàéò U-êîìïîíåíòû è îäèí áàéò V-êîìïîíåíòû, ò.å. U- è V-êîìïîíåíòû
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
58 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
ñîäåðæàò â äâà ðàçà ìåíüøå èíôîðìàöèè ïî ãîðèçîíòàëè. Òàêàÿ öâåòîâàÿ
ìîäåëü îñíîâàíà íà òîì ôàêòå, ÷òî ÷åëîâå÷åñêàÿ çðèòåëüíàÿ ñèñòåìà áîëåå
÷óâñòâèòåëüíà ê ÿðêîñòè, ÷åì ê öâåòíîñòè.
3. YUV 4:2:0 — íà êàæäûå ÷åòûðå áàéòà Y-êîìïîíåíòû ïðèõîäèòñÿ
îäèí áàéò U-êîìïîíåíòû è îäèí áàéò V-êîìïîíåíòû, ò.å. U- è V-êîìïî-
íåíòû ñîäåðæàò â äâà ðàçà ìåíüøå èíôîðìàöèè ïî ãîðèçîíòàëè è â äâà
ðàçà ìåíüøå èíôîðìàöèè ïî âåðòèêàëè — ÷åòûðåõêðàòíàÿ ýêîíîìèÿ áèò-
ðåéòà ïî U- è V-êîìïîíåíòàì.
Ðàññìîòðèì ìåòîä ðàçäåëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè â ðàñïðåäåëåííîé
ñèñòåìå ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòèõ öâåòîâûõ ìîäåëåé ïðåäñòàâëåíèÿ âèäåî-
èíôîðìàöèè.
Àíàëèç ìåòîäà ðàçäåëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè íà ðàâíûå ÷àñòè.
Ìåòîä ðàçäåëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè íà ðàâíûå ÷àñòè ìîæíî ïðåäñòàâèòü
â ñëåäóþùåì âèäå:
VS VS VS VS VSj K�{ , , ..., , ..., }1 2 ,
VS F F Fj
i i
i
N
K� � �
�
{ , , ..., }1 2 ,
(1)
ãäå VS — èñõîäíàÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü; j — íîìåð åå ÷àñòè; K —
÷èñëî ÷àñòåé, íà êîòîðûå ðàçäåëÿåòñÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü (îáû÷íî
K âûáèðàþò ïðîïîðöèîíàëüíûì ÷èñëó âû÷èñëèòåëüíûõ óçëîâ); N — ÷èñ-
ëî êàäðîâ â èñõîäíîé âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè; i — íîìåð ãðóïïû êàä-
ðîâ, i N K N N K� �0, / , ..., / .
Íåäîñòàòêè ýòîãî ìåòîäà ñëåäóþùèå.
1. Ïðè ðàçäåëåíèè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà ðàâíûå ÷àñòè íå ó÷è-
òûâàåòñÿ åå êîððåëÿöèîííàÿ ñòðóêòóðà, ÷òî ïðèâîäèò ê íåðàöèîíàëüíîé
ðàññòàíîâêå îïîðíûõ êàäðîâ è, êàê ñëåäñòâèå, ê ðîñòó áèòðåéòà. Ïîÿñíèì
ýòî íà ïðèìåðå.
Ïóñòü â èñõîäíîé âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè VS F F F�{ , , ..., }1 2 100 , ñîñ-
òîÿùåé èç 100 êàäðîâ, ñóùåñòâóåò çíà÷èòåëüíàÿ êîððåëÿöèîííàÿ çàâèñèìîñòü
ìåæäó êàäðàìè F F1 40... è ìåæäó êàäðàìè F F41 100... , ò.å. â âèäåîïîñëåäî-
âàòåëüíîñòè ñöåíû ìåíÿþòñÿ ðåäêî. Ïðè ðàçäåëåíèè VS ïî ôîðìóëå (1) íà 10
÷àñòåé ïî 10 êàäðîâ êàæäàÿ êàêîé-ëèáî âû÷èñëèòåëüíûé óçåë ïîëó÷àåò
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòüVS F F F1
1 2 10�{ , , ..., }. Ïåðâîìó êàäðó ãðóïïû —
F 1 ïðèñâàèâàåòñÿ I-òèï, êîòîðûé ñæèìàåòñÿ èíòðàêàäðîâûì ìåòîäîì. Îñ-
òàëüíûå äåâÿòü êàäðîâ ñæèìàþòñÿ ñ ó÷åòîì îöåíêè äâèæåíèÿ (ÎÄ).
Äðóãîé âû÷èñëèòåëüíûé óçåë ïîëó÷àåò âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü VS 2 �
�{ , , ..., }F F F11 12 20 è F 11 (êàê ïåðâûé êàäð ãðóïïû) ñæèìàåòñÿ èíòðà-
êàäðîâûì ìåòîäîì, îñòàëüíûå êàäðû â VS 2 ñæèìàþòñÿ èíòåðêàäðîâûì
ìåòîäîì.
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 59
Òàêèì îáðàçîì, â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, îáúåäèíÿþùåéVS1 èVS 2,
íàõîäèòñÿ ëèøíèé I-êàäð. Ïîñêîëüêó êàäð òàêîãî òèïà ñæèìàåòñÿ òîëüêî
èíòðàêàäðîâûì ìåòîäîì, ýòî óâåëè÷èâàåò áèòðåéò. Ïî òàêîìó ïðèíöèïó
âî âñåé ñæàòîé âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè VS îïðåäåëÿþòñÿ âîñåìü ëèø-
íèõ I-êàäðîâ (êðîìå F 1 è F 41). Ñëåäîâàòåëüíî, òàêîé ìåòîä ðàçäåëåíèÿ
ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ áèòðåéòà.
2. Ðàçäåëåíèå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà äëèííûå ðàâíûå ÷àñòè îáóñ-
ëîâëèâàåò ïîòðåáíîñòü â áîëüøîì êîëè÷åñòâå âðåìåíè äëÿ èõ ïåðåñûëêè íà
âû÷èñëèòåëüíûå óçëû, ïîñêîëüêó ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü ñåòè îãðàíè÷åíà
ïðèìåíÿåìûì ñòàíäàðòîì ïåðåäà÷è äàííûõ â êîìïüþòåðíîé ñåòè. ×åì áîëü-
øå âû÷èñëèòåëüíûõ óçëîâ, òåì äîëüøå îíè ïðîñòàèâàþò â îæèäàíèè âõîä-
íûõ äàííûõ äëÿ ñæàòèÿ.
Íàïðèìåð, â ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìå äëÿ ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ðàçìåðîì â 1 ÃÁ âûäåëåíî ÷åòûðå óçëà, îáúåäèíåííûõ ñðåäîé ïåðåäà÷è ñ
ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòüþ 1 Ãáèò/ñ. Ðàçäåëèâ âèäåîèíôîðìàöèþ íà ÷åòû-
ðå ðàâíûå ÷àñòè ïî 256 ÌÁ, îòïðàâèì èõ íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû. Ïåðâàÿ
÷àñòü äîñòàâëÿåòñÿ ïåðâîìó óçëó çà 2 ñ (îñòàëüíûå óçëû â ýòî âðåìÿ
ïðîñòàèâàþò), âòîðàÿ ÷àñòü äîñòàâëÿåòñÿ âòîðîìó óçëó ÷åðåç 4 ñ, òðåòüÿ —
÷åðåç 6 ñ, à ÷åòâåðòàÿ — ÷åðåç 8 ñ.
Òàêèì îáðàçîì, âðåìÿ ïðîñòîÿ âû÷èñëèòåëüíûõ óçëîâ â îæèäàíèè
äîñòàâêè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè äëÿ ñæàòèÿ ïðîïîðöèîíàëüíî ðàçìåðó
÷àñòåé, ïîëó÷åííûõ ïîñëå ðàçäåëåíèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ÷èñëó
âû÷èñëèòåëüíûõ óçëîâ è îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ïðîïóñêíîé ñïîñîá-
íîñòè ñåòè. Âìåñòå ñ òåì, ðàçäåëåíèå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà êîðîò-
êèå ðàâíûå ÷àñòè ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ áèòðåéòà ïî ïðè÷èíå âûíóæ-
äåííîé ðàññòàíîâêè ëèøíèõ I-êàäðîâ íà âû÷èñëèòåëüíûõ óçëàõ ðàñïðå-
äåëåííîé ñèñòåìû. Ñëåäîâàòåëüíî, ðåãóëèðîâàòü íàãðóçêó íà âû÷èñëè-
òåëüíûå óçëû ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìû, èñïîëüçóÿ ìåòîä ðàçäåëåíèÿ íà
ðàâíûå ÷àñòè, áåç óâåëè÷åíèÿ áèòðåéòà íåâîçìîæíî.
Êîððåëÿöèîííûé àíàëèç âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ïðîâåäåì àíàëî-
ãèþ ìåæäó âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ è âðåìåííûì ðÿäîì. Âðåìåííîé
ðÿä — ýòî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ýëåìåíòîâ, â êîòîðîé êàæäûé ýëåìåíò ÿâ-
ëÿåòñÿ ðåàëèçàöèåé íåêîòîðîãî ïðîòåêàþùåãî âî âðåìåíè ïðîöåññà. Ýëå-
ìåíòû âðåìåííîãî ðÿäà ðàñïîëàãàþòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî, ïðåäñòàâëÿÿ ïîñëå-
äîâàòåëüíûå ðåàëèçàöèè ïðîöåññà, îáû÷íî ÷åðåç ðàâíûå ïðîìåæóòêè âðå-
ìåíè. Âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü — ýòî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êàäðîâ, â êî-
òîðîé êàæäûé êàäð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåàëèçàöèþ îòîáðàæàåìîãî â íåé
ïðîöåññà. Êàäðû âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè òàêæå ðàñïîëàãàþòñÿ ïîñëåäî-
âàòåëüíî, ïðåäñòàâëÿÿ ïîñëåäîâàòåëüíûå ðåàëèçàöèè ïðîöåññà.
Òàêèì îáðàçîì, âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü ÿâëÿåòñÿ ÷àñòíûì ñëó÷àåì
âðåìåííîãî ðÿäà. Ïîñêîëüêó ïèêñåëû êàäðîâ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè —
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
60 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû (â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè íåâîçìîæíî äîñòîâåðíî
ïðåäñêàçàòü èõ ÿðêîñòü è öâåò), ê âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè öåëåñîîáðàçíî
ïðèìåíèòü ìåòîäû êîððåëÿöèîííîãî àíàëèçà äëÿ âûÿâëåíèÿ ñòàòèñòè-
÷åñêîé çàâèñèìîñòè ìåæäó ïèêñåëàìè ñîñåäíèõ êàäðîâ è ìåæêàäðîâîé
ðàçíèöû.
Îáðàçóåì èç âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè VS ïàðû ñìåæíûõ êàäðîâ:
( , )F F1 2 , ( , )F F2 3 , ..., ( , )F Fk k �1 , ..., ( , )F FN N�1 . Ïåðâûé ýëåìåíò êàæäîé
ïàðû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ðåàëèçàöèþ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû, à âòîðîé —
êàê ðåàëèçàöèþ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû ñ ëàãîì, ðàâíûì åäèíèöå, îòíîñè-
òåëüíî ïåðâîãî ýëåìåíòà, ò.å. âòîðîé ýëåìåíò êàæäîé ïàðû — ýòî ðåàëè-
çàöèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû, îòñòàþùàÿ íà îäèí êàäð â âèäåîïîñëåäîâà-
òåëüíîñòè îòíîñèòåëüíî ïåðâîãî ýëåìåíòà.
Âîñïîëüçóåìñÿ âûáîðî÷íîé àâòîêîððåëÿöèîííîé ôóíêöèåé [6] âðå-
ìåííîãî ðÿäà x x x N1 2, ,..., äëÿ îöåíêè êîýôôèöèåíòà êîððåëÿöèè åãî ñìåæ-
íûõ çíà÷åíèé:
r
x x x x
x x x x
t
N
t t
t
N
t t
1
1
1
1
1
1
2
1
2
�
� �
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
( )( )
( ) ( )
, (2)
ãäå r1 — êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè äëÿ ñìåæíûõ çíà÷åíèé âðåìåííîãî ðÿäà;
x t , x t�1 — ñìåæíûå çíà÷åíèÿ âðåìåííîãî ðÿäà; x — ñðåäíåå çíà÷åíèå x t ,
x
x
N
t
N
t
�
�
�
�
�
1
1
1
.
Ðàññìîòðèì öâåòîâóþ ìîäåëü YUV 4:2:2 è íàéäåì êîýôôèöèåíòû êîð-
ðåëÿöèè äëÿ âñåõ ïàð ñìåæíûõ êàäðîâ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ó÷èòû-
âàþùèå ÿðêîñòíóþ è öâåòîðàçíîñòíûå êîìïîíåíòû ïèêñåëîâ. Ïðèìåíèòåëü-
íî ê ÿðêîñòíîé êîìïîíåíòå Y äëÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè VS ôîðìóëà (2)
ïðèìåò âèä
r
f f f f
Y Y i
W
j
H
ij
Y Y
ij
Y Y
i
W
j
H
,
( )( )
(
� � �
� �
� �
�
� �� �
� �
1 1 1
1 1
1 1
f f f fij
Y Y
ij
Y Y� �� �) ( )2 1 1 2
,
ãäå rY Y, �1 — êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ïî ÿðêîñòè äëÿ ñìåæíûõ êàäðîâ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè; W è H — øèðèíà è âûñîòà êàäðà; i, j — èíäåê-
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 61
ñû ïèêñåëà â êàäðå; f ij
Y , f ij
Y �1 — ÿðêîñòè ïèêñåëîâ ñìåæíûõ êàäðîâ â ñîîò-
âåòñòâóþùèõ ïîçèöèÿõ; f Y , f Y �1 — ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ÿðêîñòè ïèêñåëîâ
ïî ñìåæíûì êàäðàì,
f
f
WH
Y i
W
j
H
ij
Y
�
� �
� �
1 1
, f
f
WH
Y i
W
j
H
ij
Y
� � �
�
�
� �
1 1 1
1
.
Êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ïî U-êîìïîíåíòå äëÿ ïèêñåëîâ ñìåæíûõ
êàäðîâ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè íàéäåì ïî ôîðìóëå (2) ñ ó÷åòîì äâó-
êðàòíîãî óìåíüøåíèÿ êîëè÷åñòâà èíôîðìàöèè ïî ãîðèçîíòàëè (â ñîîò-
âåòñòâèè ñ öâåòîâîé ìîäåëüþ YUV 4:2:2):
r
f f f f
U U i
W
j
H
ij
U U
ij
U U
i
W
j
,
/
/
( )( )
� � �
� �
� �
�
� �� �
�
1 1
2
1
1 1
1
2
1
2 1 1 2
H
ij
U U
ij
U Uf f f f� � �� �( ) ( )
,
ãäå rU U, �1 — êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ïî U-êîìïîíåíòå ïèêñåëîâ äëÿ
ñìåæíûõ êàäðîâ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè; f ij
U , f ij
U �1 — çíà÷åíèÿ U-êîì-
ïîíåíòû ïèêñåëîâ ñìåæíûõ êàäðîâ â ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîçèöèÿõ; f U ,
f U �1 — ñðåäíèå çíà÷åíèÿ U-êîìïîíåíòû ïî ñìåæíûì êàäðàì,
f
f
W H
U i
W
j
H
ij
U
�
� �
� �
1
2
1
2
/
, f
f
W H
U i
W
j
H
ij
U
� � �
�
�
� �
1 1
2
1
1
2
/
.
Àíàëîãè÷íî îïðåäåëèì êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ïî V-êîìïîíåíòå
ïèêñåëîâ äëÿ ñìåæíûõ êàäðîâ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Äëÿ öâåòîâîé
ìîäåëè RGB êîýôôèöèåíòû êîððåëÿöèè r R R, �1, rG G, �1, r B B, �1 ìîæíî íàéòè
ïî ôîðìóëå (2) ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî ìàòðèöû, îïèñûâàþùèå êîìïîíåíòû
öâåòà, îäèíàêîâîãî ðàçìåðà.
Ðåçóëüòèðóþùèé êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè äëÿ ïàðû ñìåæíûõ êàäðîâ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ìîæíî îïðåäåëèòü êàê ñðåäíåå çíà÷åíèå ïîëó-
÷åííûõ êîýôôèöèåíòîâ êîððåëÿöèè äëÿ âñåõ êîìïîíåíò öâåòîâîé ìîäåëè
ñ ó÷åòîì èõ âåñîâûõ êîýôôèöèåíòîâ. Òàê, äëÿ öâåòîâîé ìîäåëè YUV 4:2:2
ðåçóëüòèðóþùèé êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè èìååò âèä
r
r r r
YUV
k k
Y Y U U V V
,
, , ,
�
� � �
�
� �1
1 1 12
4
.
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
62 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
Äëÿ öâåòîâîé ìîäåëè RGB ðåçóëüòèðóþùèé êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè
îïðåäåëèì â âèäå
r
r r r
RGB
k k
R R G G B B
,
, , ,
�
� � �
�
� �1
1 1 1
3
.
Íàéäåì êîýôôèöèåíòû êîððåëÿöèè äëÿ âñåõ ïàð ñìåæíûõ êàäðîâ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè (ïîëó÷èì N �1çíà÷åíèé) {rYUV
1 2, , rYUV
2 3, , ..., rYUV
k k, �1, ...
..., rYUV
N N�1, }, ïî êîòîðûì ïîñòðîèì êîððåëîãðàììó. Àíàëîãè÷íûå äåéñòâèÿ
ìîæíî âûïîëíèòü äëÿ öâåòîâîé ìîäåëè RGB.
Ôóíêöèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê ñìåíå ñöåí àíàëèçàòîðà âèäåîïî-
ñëåäîâàòåëüíîñòè. Äëÿ àíàëèçà ïîëó÷åííîé êîððåëîãðàììû ââåäåì ôóíê-
öèþ ÷óâñòâèòåëüíîñòè àíàëèçàòîðà âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ê ñìåíå ñöåí
� ( )k . Â ìåñòàõ, ãäå êîððåëÿöèÿ ìåæäó ñîñåäíèìè êàäðàìè âèäåîïîñëåäîâà-
òåëüíîñòè îïðåäåëåíà êàê ñëàáàÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ àíàëè-
çàòîðà, ò.å. r kYUV
k k, ( )� �1 � , ðàçäåëèì âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü íà ÷àñòè: ïåð-
âàÿ ÷àñòü — âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü, ñîäåðæàùàÿ êàäðû èñõîäíîé âèäåî-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè äî ìåñòà ñëàáîé ìåæêàäðîâîé êîððåëÿöèè, à âòîðàÿ —
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü ñ êàäðàìè ïîñëå ìåñòà ñëàáîé ìåæêàäðîâîé êîð-
ðåëÿöèè. Ïîñëå êàæäîãî ðàçäåëåíèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ôóíêöèÿ � ( )k
ïðèíèìàåò ïåðâîíà÷àëüíîå çíà÷åíèå, � ( )1 è àíàëèç îñòàâøåéñÿ ÷àñòè âèäåî-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðîäîëæàåòñÿ ñ åå «íîâîãî» ïåðâîãî êàäðà.
Ôóíêöèÿ � ( )k äîëæíà ìîíîòîííî âîçðàñòàòü ñ óâåëè÷åíèåì íîìåðà
òåêóùåãî êàäðà (k � �1 2, ,..., ), ò.å. ÷óâñòâèòåëüíîñòü àíàëèçàòîðà âèäåîïî-
ñëåäîâàòåëüíîñòè äîëæíà ïîâûøàòüñÿ. Ýòî ïîçâîëèò èçáåæàòü ñèòóàöèè,
ïðè êîòîðîé êîððåëÿöèÿ ìåæäó êàäðàìè ñîõðàíÿåòñÿ íà ñòàáèëüíî âûñî-
êîì óðîâíå ñëèøêîì äîëãî. Ñëåäîâàòåëüíî, ìåñòà ðàçäåëåíèÿ âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòè áóäóò íàõîäèòüñÿ íà î÷åíü áîëüøîì ðàññòîÿíèè îäíî îò
äðóãîãî, ÷òî ïðèâåäåò ê ñîçäàíèþ áîëüøèõ ÷àñòåé âèäåîïîñëåäîâàòåëü-
íîñòè è ê íåðàâíîìåðíîé íàãðóçêå íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû. Ïîñêîëüêó
0 11� ��rYUV
k k, , äëÿ àíàëèçà êîððåëîãðàììû íåîáõîäèìà ôóíêöèÿ ñ îáëàñòüþ
çíà÷åíèé � ( ) ( ; )k 0 1 .
Èñõîäÿ èç ïåðå÷èñëåííûõ òðåáîâàíèé, ââåäåì ñëåäóþùóþ ôóíêöèþ
÷óâñòâèòåëüíîñòè:
�
( )k
k
� �
�
1
1
1
, (3)
ãäå k — íîìåð òåêóùåãî êàäðà;
— ïàðàìåòð, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ìîæíî
óïðàâëÿòü ñêîðîñòüþ âîçðàñòàíèÿ ôóíêöèè ÷óâñòâèòåëüíîñòè. Íàïðèìåð,
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 63
ïðè
�0005, ÷óâñòâèòåëüíîñòü àíàëèçàòîðà íèçêàÿ, ïðè
�001, — ñðåäíÿÿ,
ïðè
�003, — âûñîêàÿ, à ïðè
�01, — î÷åíü âûñîêàÿ. Òàêèå âûâîäû
äåëàåì, èñõîäÿ èç íîìåðà êàäðà, ïðè äîñòèæåíèè êîòîðîãî çíà÷åíèå ôóíê-
öèè ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñòàíåò áîëåå 0,8, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î çíà÷èòåëü-
íîé êîððåëÿöèîííîé çàâèñèìîñòè ìåæäó ýëåìåíòàìè âðåìåííîãî ðÿäà.
Ñåìåéñòâî êðèâûõ� ( )k â çàâèñèìîñòè îò ïàðàìåòðà
ïîêàçàíî íà ðèñ. 1.
Ïðåäëîæåííàÿ ôóíêöèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè � ( )k àíàëèçàòîðà âèäåîïî-
ñëåäîâàòåëüíîñòè ê ñìåíå ñöåí èìååò îáëàñòü îïðåäåëåíèÿ k � �1 2, ,...,
(èñõîäÿ èç ôèçè÷åñêîãî ñìûñëà ôóíêöèè), îáëàñòü çíà÷åíèé � ( ) ( ; )k 0 1 è
ÿâëÿåòñÿ ìîíîòîííî âîçðàñòàþùåé íà âñåé îáëàñòè îïðåäåëåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, â ìåñòàõ, ãäå àíàëèçàòîð, â ñîîòâåòñòâèè ñ åãî òåêóùåé
÷óâñòâèòåëüíîñòüþ, îïðåäåëèë êîððåëÿöèþ ìåæäó ñîñåäíèìè êàäðàìè êàê
ñëàáóþ, áóäåì ðàçäåëÿòü âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü íà ÷àñòè äëÿ îòïðàâêè íà
âû÷èñëèòåëüíûå óçëû. Ïðè ýòîì ìîãóò âîçíèêíóòü òðè ñëó÷àÿ.
1. Â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðîèçîøëà ñìåíà ñöåíû, è ïåðâûé êàäð
íîâîé ñöåíû çàêîäèðîâàí êàê I-êàäð.  ýòîì ñëó÷àå ðàçäåëåíèå âèäåî-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà ñöåíû âîîáùå íå ïðèâåäåò ê âîçðàñòàíèþ áèòðåéòà
ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì ñæàòèåì.
2. Â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè äëèòåëüíîå âðåìÿ, íà ïðîòÿæåíèè êîòî-
ðîãî ÷óâñòâèòåëüíîñòü àíàëèçàòîðà ïîâûøàëàñü, ñóùåñòâåííûõ èçìåíå-
íèé íå ïðîèñõîäèëî. Òîãäà ïðåäëîæåííûé ìåòîä íå îáåñïå÷èò âûèãðûøà
â áèòðåéòå ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäîì ðàçäåëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè íà ðàâ-
íûå ÷àñòè, óñòóïèâ ïðè ýòîì ïî âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòè.
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
64 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
� ( )k
0,8
0,6
0,4
0,2
100 200 300 400 500 k
� ��
0,03
0,01
0,005
0
Ðèñ. 1
3. Àíàëèçàòîð îïðåäåëèë êîððåëÿöèþ ìåæäó äâóìÿ ñîñåäíèìè êàäðà-
ìè â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè êàê ñëàáóþ, íî ñìåíû ñöåíû íå ïðîèçîøëî.
Ñëàáàÿ êîððåëÿöèÿ ñâèäåòåëüñòâóåò î çíà÷èòåëüíîé ìåæêàäðîâîé ðàçíè-
öå, ñæàòèå êîòîðîé èíòåðêàäðîâûì ìåòîäîì íå îáåñïå÷èò áîëüøîãî âûèã-
ðûøà â áèòðåéòå ïî ñðàâíåíèþ ñ èíòðàêàäðîâûì. Òîãäà ðàçäåëåíèå âèäåî-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè â ýòîì ìåñòå íå ïðèâåäåò ê çíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷å-
íèþ áèòðåéòà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì ñæàòèåì.
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ïðîâåðêà ìåòîäà ðàçäåëåíèÿ âèäåîèíôîðìà-
öèè â ðàñïðåäåëåííûõ ñèñòåìàõ. Â ðàñïðåäåëåííóþ êîìïüþòåðíóþ ñèñòå-
ìó ïîñòóïàëà âèäåîèíôîðìàöèÿ äëÿ ñæàòèÿ (ðèñ. 2). Àíàëèçàòîð ïðèíèìàë åå
è âûïîëíÿë ðàçäåëåíèå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà ÷àñòè îïèñàííûì ìåòî-
äîì. Ïîëó÷àåìûå â ðåçóëüòàòå ðàçäåëåíèÿ ÷àñòè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïî
ìåðå ïîÿâëåíèÿ ñòàíîâèëèñü â î÷åðåäü íà ñæàòèå âû÷èñëèòåëüíûìè óçëàìè.
Åñëè êàêîé-ëèáî âû÷èñëèòåëüíûé óçåë áûë ñâîáîäåí, îí èçûìàë âèäåî-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èç î÷åðåäè è ñæèìàë åå. Ñæàòàÿ ÷àñòü âèäåîèíôîðìàöèè
ïîñòóïàëà â õðàíèëèùå. Åñëè âñå ðåñóðñû áûëè çàíÿòû, òî âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòü îæèäàëà â î÷åðåäè, ïîêà íå îñâîáîäèòñÿ õîòÿ áû îäèí ïðî-
öåññîð. Òàêàÿ îðãàíèçàöèÿ âû÷èñëèòåëüíîãî ïðîöåññà ïîçâîëèëà èçáåæàòü
íàêëàäíûõ ðàñõîäîâ íà ñèíõðîíèçàöèþ ïðîöåññîðîâ è ñæèìàòü ÷àñòè âè-
äåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ïî ìåðå èõ ïîÿâëåíèÿ.
Äëÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòà èñïîëüçîâàí ïàêåò MATLAB è ñâîáîä-
íûé äëÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ êîíñîëüíûé âèäåîêîìïðåññîð ñ îòêðûòûì êî-
äîì íà áàçå ïðîãðàììû FFmpeg [7], êîòîðûé ïîääåðæèâàåò ñòàíäàðòû
MPEG-2 è MPEG-4/H.264. Äëÿ òåñòîâ èñïîëüçîâàíû âèäåîïîñëåäîâàòåëü-
íîñòè, ïîëó÷åííûå êîíêàòåíàöèåé ôàéëîâ, ñîäåðæàùèõ îáùåïðèíÿòûå
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 65
Ðèñ. 2
äëÿ òåñòèðîâàíèÿ ìåòîäîâ ñæàòèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, îõâàòûâàþ-
ùèå âñå äîñòóïíûå òèïû öèôðîâîé âèäåîèíôîðìàöèè [8, 9]. Êîíêàòåíàöèÿ
îáåñïå÷èâàëà äîïîëíèòåëüíûå ñìåíû ñöåí, òàê êàê òåñòîâûå âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòè çàïèñàíû â îäíîé ñöåíå è íå ïîçâîëÿþò â ïîëíîé ìåðå
ïðîòåñòèðîâàòü ïðåäëîæåííûé ìåòîä ðàçäåëåíèÿ.
Ïðîãðàììà, ðåàëèçîâàííàÿ â MATLAB è óñòàíîâëåííàÿ íà óçëå-àíàëè-
çàòîðå, ñ÷èòûâàëà â ïàìÿòü òåñòîâóþ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü, âû÷èñëÿëà
êîýôôèöèåíòû êîððåëÿöèè äëÿ ñìåæíûõ êàäðîâ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè,
àíàëèçèðîâàëà âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü â ñîîòâåòñòâèè ñ ôóíêöèåé ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè (
�003, ) è ðàçäåëÿëà âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòü íà ÷àñòè (ðèñ. 3).
Äëÿ ñðàâíåíèÿ ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà ñ ìåòîäîì ðàçäåëåíèÿ âèäåîïî-
ñëåäîâàòåëüíîñòè íà ðàâíûå ÷àñòè, ïðîãðàììà íà MATLAB ðàçäåëÿëà òåñòî-
âûå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà ðàâíûå ÷àñòè, ÷èñëî êîòîðûõ, ñîâïàäàëî ñ
÷èñëîì ÷àñòåé, ïîëó÷åííûõ ïîñëå ïðèìåíåíèÿ ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà. Òàê
áûëè îáåñïå÷åíû ðàâíûå óñëîâèÿ äëÿ èñïûòàíèÿ äâóõ ìåòîäîâ.
×àñòè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, ïîëó÷àåìûå ïîñëå ïðèìåíåíèÿ ìå-
òîäîâ ðàçäåëåíèÿ, ïîñòóïàëè â âèäåî êîäåð FFmpeg, êîòîðûé âûïîëíÿë èõ
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
66 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
� ( );k r
0,8
0,6
0,4
0,2
200 400 600 800
YUV
k k+1,
0
k
Ðèñ. 3
ñæàòèå ïî ñòàíäàðòàì MPEG-2 è MPEG-4/H.264 íà âû÷èñëèòåëüíûõ óçëàõ
ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìû. Äëÿ MPEG-2 íàñòðîéêè êîäåðà ñëåäóþùèå:
÷èñëî B-êàäðîâ â ãðóïïå: 3;
÷èñëî âîññòàíîâëåííûõ êàäðîâ äëÿ ÎÄ: 2;
öåëîïèêñåëüíàÿ òî÷íîñòü äëÿ ÎÄ ïîëíûì ïåðåáîðîì ñ áëîêàìè ðàçìå-
ðîì 16�16 ïèêñåëîâ è îáëàñòüþ ïîèñêà 32 ïèêñåëà;
áèòðåéò ïåðåìåííûé ñ ñîõðàíåíèåì èñõîäíîãî êà÷åñòâà.
Äëÿ MPEG-4/H.264 íàñòðîéêè êîäåðà ñëåäóþùèå:
÷èñëî B-êàäðîâ â ãðóïïå: 3;
÷èñëî âîññòàíîâëåííûõ êàäðîâ äëÿ ÎÄ: 5;
÷åòâåðòüïèêñåëíàÿ òî÷íîñòü äëÿ ÎÄ ïîëíûì ïåðåáîðîì ñ áëîêàìè
ïåðåìåííîãî ðàçìåðà è îáëàñòüþ ïîèñêà 128 ïèêñåëîâ;
áèòðåéò ïåðåìåííûé ñ ñîõðàíåíèåì èñõîäíîãî êà÷åñòâà.
Ïîñëå ñæàòèÿ ñîîòâåòñòâóþùèå ÷àñòè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé îáúå-
äèíÿëèñü êîíêàòåíàöèåé ôàéëîâ â õðàíèëèùå (áåç äîïîëíèòåëüíûõ ðàññ÷å-
òîâ). Äëÿ ñðàâíåíèÿ áèòðåéòà ñæàòûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ïðè ïî-
ñëåäîâàòåëüíîé ðåàëèçàöèè êîìïðåññèè è ðåàëèçàöèè â ðàñïðåäåëåííîé
ñèñòåìå òåñòîâûå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè ñæèìàëèñü íà îäíîì ïðîöåñ-
ñîðå áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî ðàçäåëåíèÿ íà ÷àñòè.
 ðåçóëüòàòå ýêñïåðèìåíòà ïîëó÷åíû òàêèå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
ñæàòàÿ ïî îáîèì ñòàíäàðòàì ïîñëå ðàçäåëåíèÿ ïðåäëîæåííûì ìå-
òîäîì;
ñæàòàÿ ïî îáîèì ñòàíäàðòàì ïîñëå ïðèìåíåíèÿ ìåòîäà ðàçäåëåíèÿ íà
ðàâíûå ÷àñòè;
ñæàòàÿ ïî îáîèì ñòàíäàðòàì áåç ðàçäåëåíèÿ íà ÷àñòè.
Çàòåì ñðàâíèâàëèñü áèòðåéòû è óðîâíè èñêàæåíèÿ ìåæäó ñîîòâåòñò-
âóþùèìè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòÿìè. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà ïðåä-
ñòàâëåíû â òàáë. 1. Âåëè÷èíà � bitrate 1 õàðàêòåðèçóåò óìåíüøåíèå áèòðåéòà
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ðàçäåëåííîé ïðåäëîæåííûì ìåòîäîì è ñæàòîé â
ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìå ïî ñòàíäàðòàì MPEG-2 è MPEG-4/H.264, ïî ñðàâ-
íåíèþ ñ áèòðåéòîì âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ïîëó÷åííîé â ðåçóëüòàòå
ïðèìåíåíèÿ ìåòîäà ðàçäåëåíèÿ íà ðàâíûå ÷àñòè è ñæàòîé â ðàñïðåäå-
ëåííîé ñèñòåìå ïî ñîîòâåòñòâóþùåìó ñòàíäàðòó, ïðè îäèíàêîâîì óðîâíå
èñêàæåíèÿ ýòèõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, à âåëè÷èíà � bitrate 2 — óìåíü-
øåíèå áèòðåéòà âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ñæàòîé íà îäíîì ïðîöåññîðå (áåç
ðàçäåëåíèÿ íà ÷àñòè) ïî ñòàíäàðòàì MPEG-2 è MPEG-4/H.264, ïî ñðàâíåíèþ
ñ áèòðåéòîì âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ïîëó÷åííîé â ðåçóëüòàòå ïðèìå-
íåíèÿ ìåòîäà ðàçäåëåíèÿ íà ðàâíûå ÷àñòè è ñæàòîé â ðàñïðåäåëåííîé
ñèñòåìå ïî ñîîòâåòñòâóþùåìó ñòàíäàðòó ïðè îäèíàêîâîì óðîâíå èñêàæå-
íèÿ ýòèõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé.
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 67
Äëÿ êàæäîé ñæàòîé âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè âû÷èñëåíà âåëè÷èíà
AFS, ðàâíàÿ ñðåäíåìó ÷èñëó êàäðîâ â ñöåíàõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
AFS N S� / , ãäå N — ÷èñëî êàäðîâ â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè; S — ÷èñëî
ñöåí, îïðåäåëåííûõ àíàëèçàòîðîì â ñîîòâåòñòâèè ñ ôóíêöèåé ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè. Ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî ÷àñòîòà ñìåíû êàäðîâ â âèäåîïîñëåäîâà-
òåëüíîñòè ôèêñèðîâàíà, âåëè÷èíó AFS ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ îïðå-
äåëåíèÿ ÷àñòîòû ñìåíû ñöåí â âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíîé ïðîâåðêè ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà ñâè-
äåòåëüòâóþò îá óìåíüøåíèè áèòðåéòà ñæàòûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé
îò 0,42 äî 2,45 % äëÿ ñòàíäàðòà MPEG-2 è îò 1,18 äî 6,4 % äëÿ ñòàíäàðòà
MPEG-4/H.264 ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäîì ðàçäåëåíèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëü-
íîñòè íà ðàâíûå ÷àñòè. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåííûé ìåòîä ïîçâîëÿåò
óìåíüøèòü áèòðåéò âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, ñæèìàåìûõ â ðàñïðåäå-
ëåííîé ñèñòåìå. Îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, âëèÿþùèìè íà óìåíüøå-
íèå áèòðåéòà, ÿâëÿþòñÿ âåëè÷èíà êîððåëÿöèîííîé çàâèñèìîñòè ìåæäó
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
68 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
Òåñòîâàÿ
âèäåîïîñëåäî-
âàòåëüíîñòü
Ðàçðåøåíèå
êàäðà
×èñëî
êàäðîâ
AFS
MPEG-2 MPEG-4
� bitrate 1,
%
� bitrate 2,
%
� bitrate 1,
%
� bitrate 2,
%
Akiyo Carphone
Claire 176�144 1176 392 0,42 0,42 4,16 4,16
Foreman 352�288 300 150 1,15 1,18 1,18 1,23
Coastguard
Container
Waterfall 352�288 860 286,7 1,75 1,75 1,87 1,87
Silent Mother
and Daughter
Bus 352�288 750 250 1,06 1,06 2 2
Mobile
Bridge Paris 352�288 1000 333,3 0,94 0,94 1,9 1,9
News Tempete
Hall monitor 352�288 860 215 2,45 2,47 6,4 6,44
Blue sky
Pedestrian area 1920�1080 510 255 2,1 2,1 3,2 3,2
Riverbed
Station 1920�1080 520 260 2,08 2,08 3,08 3,08
Rush hour
Tractor 1920�1080 480 240 2,11 2,11 3,31 3,31
Òàáëèöà 1
êàäðàìè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ñðåäíåå ÷èñëî êàäðîâ â ñöåíå, ðàçðå-
øåíèå êàäðà è ïðèìåíÿåìûé ñòàíäàðò ñæàòèÿ. Íà âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòÿõ
«Foreman» è «News Tempete Hall monitor» àíàëèçàòîð îïðåäåëèë êîððåëÿöèþ
ìåæäó ñîñåäíèìè êàäðàìè êàê ñëàáóþ âíóòðè ñöåíû (ñëó÷àé 3, óêàçàííûé
âûøå), âñëåäñòâèå ÷åãî îäíîïðîöåññîðíàÿ ðåàëèçàöèÿ êîìïðåññèè âèäåîïîñ-
ëåäîâàòåëüíîñòè îêàçàëàñü ýôôåêòèâíåå ïî áèòðåéòó, ÷åì ðåàëèçàöèÿ â ðàñ-
ïðåäåëåííîé ñèñòåìå.
Äëÿ ïðîâåðêè ýôôåêòèâíîñòè ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà íà âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòÿõ ñ ÷àñòîé ñìåíîé ñöåí, êîòîðàÿ õàðàêòåðíà äëÿ ðåêëàìíûõ
ðîëèêîâ, ñïîðòèâíûõ ïåðåäà÷ è áëîêîâ íîâîñòåé, áûëî ñîêðàùåíî ñðåäíåå
÷èñëî êàäðîâ â ñöåíàõ ïîñðåäñòâîì óäàëåíèÿ ðàâíîãî ÷èñëà ïîñëåäíèõ
êàäðîâ òåñòîâûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé. Ðåçóëüòàòû ïîâòîðíîãî ýêñïå-
ðèìåíòà ïðèâåäåíû â òàáë. 2.
Êàê âèäíî èç òàáë. 2, óìåíüøåíèå áèòðåéòà ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåä-
ëîæåííîãî ìåòîäà äëÿ ñæàòûõ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ñîñòàâèëî îò 0,81
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 69
Òåñòîâàÿ
âèäåîïîñëåäî-
âàòåëüíîñòü
Ðàçðåøåíèå
êàäðà
×èñëî
êàäðîâ
AFS
MPEG-2 MPEG-4
� bitrate 1,
%
� bitrate 2,
%
� bitrate 1,
%
� bitrate 2,
%
Akiyo Carphone
Claire 176�144 588 196 0,81 0,81 8,5 8,5
Foreman 352�288 200 100 1,51 1,57 1,9 2
Coastguard
Container
Waterfall 352�288 165 55 3,57 3,57 6,57 6,57
Silent Mother
and Daughter
Bus 352�288 155 51,7 3,14 3,14 6,19 6,19
Mobile
Bridge Paris 352�288 175 58,3 3,2 3,2 6,22 6,22
News Tempete
Hall monitor
352�288 220 55 5,28 5,32 8,58 8,67
Blue sky
Pedestrian area 1920�1080 110 55 6,9 6,9 8,9 8,9
Riverbed
Station 1920�1080 110 55 6,82 6,82 8,82 8,82
Rush hour
Tractor 1920�1080 110 55 7 7 9 9
Òàáëèöà 2
äî 7 % äëÿ ñòàíäàðòà MPEG-2 è îò 1,9 äî 9 % äëÿ ñòàíäàðòà MPEG-4/H.264.
Ëó÷øèå ðåçóëüòàòû ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåäûäóùèì ýêñïåðèìåíòîì îáóñëîâ-
ëåíû ñîêðàùåíèåì ÷èñëà êàäðîâ â ñöåíàõ, òàê êàê óìåíüøåíèå áèòðåéòà ïðè
èñïîëüçîâàíèè ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà ïðîèñõîäèò â ìåñòàõ ñëàáîé ìåæêàä-
ðîâîé êîððåëÿöèè, â òîì ÷èñëå â ìåñòàõ ñìåíû ñöåí, êîòîðûå â äàííîì
ýêñïåðèìåíòå âñòðå÷àþòñÿ ÷àùå.
Èçâåñòíî, ÷òî ñòàíäàðò MPEG-4/H.264 çíà÷èòåëüíî ëó÷øå ñæèìàåò
âèäåîèíôîðìàöèþ èíòåðêàäðîâûì ìåòîäîì, ÷åì ñòàíäàðò MPEG-2 [10].
Ïîýòîìó ñîêðàùåíèå ÷èñëà ëèøíèõ I-êàäðîâ (ñæèìàåìûõ òîëüêî èíòðà-
êàäðîâûì ìåòîäîì) ñ ïîìîùüþ ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà äëÿ âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòåé, ñæàòûõ ïî ñòàíäàðòó MPEG-4/H.264, óìåíüøàåò áèòðåéò
çíà÷èòåëüíåå, ÷åì äëÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, ñæàòûõ ïî ñòàíäàðòó
MPEG-2.
Ïîñêîëüêó ÷èñëî ñâîáîäíûõ ïðîöåññîðîâ ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìû,
êîòîðûå ìîæíî çàäåéñòâîâàòü äëÿ ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè, â êàæäûé
ìîìåíò âðåìåíè ìåíÿåòñÿ, íåâîçìîæíî èçíà÷àëüíî ïîäîáðàòü îïòèìàëüíûé
ðàçìåð áëîêîâ äàííûõ äëÿ äåëåíèÿ èñõîäíîé âèäåîèíôîðìàöèè ìåòîäîì
ðàçäåëåíèÿ íà ðàâíûå ÷àñòè. Íàìåðåííîå óìåíüøåíèå ðàçìåðà ÷àñòåé âèäåî-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðèâåäåò ê âûíóæäåííîìó óâåëè÷åíèþ áèòðåéòà ïðè
ñæàòèè (ðàññòàíîâêà ëèøíèõ I-êàäðîâ íà âû÷èñëèòåëüíûõ óçëàõ). Ïðåäëî-
æåííûé ìåòîä ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ðàçìåð áëîêîâ äàííûõ áåç óâåëè÷åíèÿ
áèòðåéòà.
Îöåíêà íàêëàäíûõ çàòðàò ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåäëîæåííîãî ìå-
òîäà. Îïèñàííûå ýêñïåðèìåíòû áûëè ïðîâåäåíû 10 ðàç â ðàñïðåäåëåííîé
ñèñòåìå. Ïîëó÷åííûå ïðè ýòîì êîëè÷åñòâåííûå îöåíêè íàêëàäíûõ çàòðàò
ïðèâåäåíû â òàáë. 3.
Òàêèì îáðàçîì, ïðèìåíåíèå ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà â ðàñïðåäåëåííîé
ñèñòåìå îïðàâäàíî â ñëó÷àå ñæàòèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ïî ñòàí-
äàðòó MPEG-4/H.264. Ïðè ñæàòèè âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ïî ñòàíäàð-
òó MPEG-2 äîëÿ íàêëàäíûõ çàòðàò äîñòàòî÷íî âåëèêà è ïðåèìóùåñòâà
ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà â ýòîì ñëó÷àå òåðÿþò ïðàêòè÷åñêóþ öåííîñòü.
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
70 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
Ðàçðåøåíèå êàäðà òåñòîâûõ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé
Äîëÿ íàêëàäíûõ çàòðàò â âû÷èñëèòåëüíîì ïðîöåññå (%)
ïðè ñæàòèè ïî ñòàíäàðòó
MPEG-2 MPEG-4/H.264
176 � 144 67 8,33
352 � 288 40 9,52
1920 � 1080 33,96 7,83
Òàáëèöà 3
Âûâîäû
Ïðåäëîæåííûé ìåòîä ðàçäåëåíèÿ âèäåîèíôîðìàöèè â ðàñïðåäåëåííîé
ñèñòåìå, îñíîâàííûé íà êîððåëÿöèîííîì àíàëèçå âèäåîïîñëåäîâàòåëü-
íîñòè ñ äèíàìè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ àíàëèçàòîðà, ïîçâîëÿåò ñîêðà-
òèòü áèòðåéò è ðåãóëèðîâàòü íàãðóçêó íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû áåç óâåëè-
÷åíèÿ áèòðåéòà.
Ïðè ðàçäåëåíèè ó÷èòûâàåòñÿ êîððåëÿöèîííàÿ ñòðóêòóðà, ÷òî ïîçâî-
ëÿåò ðàöèîíàëüíî âûïîëíÿòü ðàññòàíîâêó îïîðíûõ êàäðîâ íà óçëàõ ðàñ-
ïðåäåëåííîé ñèñòåìû, îñóùåñòâëÿþùèõ êîìïðåññèþ âèäåîïîñëåäîâàòåëü-
íîñòè, â ñëåäñòâèå ÷åãî áèòðåéò ñîõðàíÿåòñÿ íà óðîâíå, áëèçêîì ê óðîâíþ,
ñîîòâåòñòâóþùåìó ïîñëåäîâàòåëüíîé êîìïðåññèè.
Êà÷åñòâî ñæàòîé âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè (ïî ìåòðèêå PSNR) ïîñëå
îáðàáîòêè íà âû÷èñëèòåëüíûõ óçëàõ ñîîòâåòñòâóåò êà÷åñòâó ïîñëåäîâà-
òåëüíîé êîìïðåññèè, ò.å. íå äåãðàäèðóåò âñëåäñòâèå ðàçäåëåíèÿ.
Ïîñêîëüêó ÷óâñòâèòåëüíîñòü àíàëèçàòîðà ê ñìåíå ñöåí âèäåîïîñëå-
äîâàòåëüíîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ ñ âîçðàñòàíèåì íîìåðà òåêóùåãî êàäðà è
óïðàâëÿåòñÿ ïàðàìåòðîì
èç (3), ïîëó÷àåìûå ÷àñòè èìåþò îãðàíè÷åííûå
ðàçìåðû, ÷òî ïîçâîëÿåò ðåãóëèðîâòü íàãðóçêó íà âû÷èñëèòåëüíûå óçëû áåç
óâåëè÷åíèÿ áèòðåéòà.
Ýôôåêòèâíîñòü ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà çàâèñèò îò ñëåäóþùèõ ôàê-
òîðîâ:
êîððåëÿöèîííîé çàâèñèìîñòè ìåæäó êàäðàìè: ÷åì îíà ñëàáåå, òåì
ýôôåêòèâíåå ïðåäëîæåííûé ìåòîä;
ñðåäíåãî ÷èñëà êàäðîâ â ñöåíàõ (÷åì îíî ìåíüøå, òåì çíà÷èòåëüíåå
óìåíüøåíèå áèòðåéòà);
ðàçìåðà êàäðà âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòè: ÷åì îí áîëüøå, òåì çíà-
÷èòåëüíåå óìåíüøåíèå áèòðåéòà ïðè ñîõðàíåíèè êà÷åñòâà. Íàïðèìåð, óìåíü-
øåíèå áèòðåéòà ïðèâîäèò ê ýêîíîìèè îáúåìà ïàìÿòè, çàíèìàåìîãî ñæàòîé
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ, îò íåñêîëüêèõ êèëîáàéò äëÿ âèäåîïîñëåäîâà-
òåëüíîñòåé ñ ðàçðåøåíèåì êàäðà 176�144 äî íåñêîëüêèõ ìåãàáàéò äëÿ
âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ñ ðàçðåøåíèåì êàäðà 1920�1080 ïèêñåëîâ.
Ïðè àíàëèçå âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ñ î÷åíü ðåäêîé ñìåíîé ñöåí
ïðåäëîæåííûé ìåòîä íå îáåñïå÷èâàåò âûèãðûøà â áèòðåéòå, óñòóïàÿ ïî
âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòè ìåòîäó ðàçäåëåíèÿ íà ðàâíûå ÷àñòè.
Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíîé ñôåðîé ïðèìåíåíèÿ ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà
ÿâëÿåòñÿ êèíîèíäóñòðèÿ è òåëåâèäåíèå â ôîðìàòå âûñîêîé ÷åòêîñòè, ãäå
äëÿ ñæàòèÿ âèäåîïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ñ áîëüøèì ðàçðåøåíèåì êàäðà ïî
ñòàíäàðòó MPEG-4/H.264 ïðèìåíÿþòñÿ ðàñïðåäåëåííûå êîìïüþòåðíûå
ñèñòåìû äëÿ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîãî êà÷åñòâà è ñòåïåíè ñæàòèÿ çà
îòíîñèòåëüíî ïðèåìëåìîå âðåìÿ.
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âèäåîèíôîðìàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 6 71
The paper deals with the split methods of video information in distributed systems. The method
of video sequence split into equal parts has been analyzed. Its main disadvantages are considered.
The new method of a video sequence split based on the correlation analysis with the dynamic ana-
lyzer sensitivity has been proposed. The proposed method has no such disadvantages and allows
to decrease bitrate and to regulate computational nodes load.
1. Parameter values for the HDTV standards for production and international programme ex-
change : ITU-R Recommendation BT.709, 2008.
2. Kent S., Broadbent P., Warren N., Gulliver S. On-Demand HD Video Using Jini Based Grid.
// ICME.— 2008. — P. 1045—1048.
3. Distributed Video-on-Demand — A grid based VoD solution / Infosys. —\www/ URL:
http://www.infosys.com/offerings/industries/studios-networks/white-ðapers/Documents/video-
on-demand.pdf — 1.10.2010 ã.
4. Farin D., With P. Generic Framework for Parallel and Distributed Processing of Video-
Data// 4th Intern. Symp. on Parallel and Distributed Processing and Applications (ISPA). —
Sorrento, Italy. — 2006. — vol. LNCS 4331. — P. 823—832.
5. Fernàndez J. C., Malumbres M. P. A Parallel implementation of H.26L video encoder//Ðroc.
of EuroPar 2002 conf. (LNCS 2400).— Padderborn, 2002. — P. 830—833.
6. Òþðèí Þ. Í., Ìàêàðîâ À. À. Àíàëèç äàííûõ íà êîìïüþòåðå / Ïîä ðåä. Â.Ý. Ôèãóðíîâà.
3-å èçä. — Ì. : ÈÍÔÐÀ—Ì, 2003. — 544 ñ.
7. FFmpeg. —\www/ URL: http://www.ffmpeg.org/— 1.10.2010 ã.
8. YUV Video Sequences / Arizona State University. — \www/ URL: http://trace.eas.asu.edu/
yuv/ — 1.11.2010 ã.
9. Xiph.org Test Media. — \www/ URL: http://media.xiph.org/video/derf/ — 1.11.2010 ã. —
10. Advanced video coding for generic audiovisual services : ITU-T Recommendation H.264
and ISO/IEC 14496-10 (AVC), 2003.
Ïîñòóïèëà 18.03.11;
ïîñëå äîðàáîòêè 27.05.11
ÑÊÐÓÏÑÊÈÉ Ñòåïàí Þðüåâè÷, àñïèðàíò êàôåäðû êîìïüþòåðíûõ ñèñòåì è ñåòåé Çàïî-
ðîæñêîãî íàöèîíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà, êîòîðûé îêîí÷èë â 2010 ã. Îáëàñòü
íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìåòîäû êîìïðåññèè âèäåîèíôîðìàöèè â ðàñïðåäåëåííûõ êîìïüþ-
òåðíûõ ñèñòåìàõ.
Ñ. Þ. Ñêðóïñêèé
72 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 6
<<
/ASCII85EncodePages false
/AllowTransparency false
/AutoPositionEPSFiles true
/AutoRotatePages /None
/Binding /Left
/CalGrayProfile (Dot Gain 20%)
/CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2)
/sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CannotEmbedFontPolicy /Error
/CompatibilityLevel 1.4
/CompressObjects /Tags
/CompressPages true
/ConvertImagesToIndexed true
/PassThroughJPEGImages true
/CreateJDFFile false
/CreateJobTicket false
/DefaultRenderingIntent /Default
/DetectBlends true
/DetectCurves 0.0000
/ColorConversionStrategy /CMYK
/DoThumbnails false
/EmbedAllFonts true
/EmbedOpenType false
/ParseICCProfilesInComments true
/EmbedJobOptions true
/DSCReportingLevel 0
/EmitDSCWarnings false
/EndPage -1
/ImageMemory 1048576
/LockDistillerParams false
/MaxSubsetPct 100
/Optimize true
/OPM 1
/ParseDSCComments true
/ParseDSCCommentsForDocInfo true
/PreserveCopyPage true
/PreserveDICMYKValues true
/PreserveEPSInfo true
/PreserveFlatness true
/PreserveHalftoneInfo false
/PreserveOPIComments true
/PreserveOverprintSettings true
/StartPage 1
/SubsetFonts true
/TransferFunctionInfo /Apply
/UCRandBGInfo /Preserve
/UsePrologue false
/ColorSettingsFile ()
/AlwaysEmbed [ true
]
/NeverEmbed [ true
]
/AntiAliasColorImages false
/CropColorImages true
/ColorImageMinResolution 300
/ColorImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleColorImages true
/ColorImageDownsampleType /Bicubic
/ColorImageResolution 300
/ColorImageDepth -1
/ColorImageMinDownsampleDepth 1
/ColorImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeColorImages true
/ColorImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterColorImages true
/ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG
/ColorACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/ColorImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000ColorACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000ColorImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasGrayImages false
/CropGrayImages true
/GrayImageMinResolution 300
/GrayImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleGrayImages true
/GrayImageDownsampleType /Bicubic
/GrayImageResolution 300
/GrayImageDepth -1
/GrayImageMinDownsampleDepth 2
/GrayImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeGrayImages true
/GrayImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterGrayImages true
/GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG
/GrayACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/GrayImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000GrayACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000GrayImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasMonoImages false
/CropMonoImages true
/MonoImageMinResolution 1200
/MonoImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleMonoImages true
/MonoImageDownsampleType /Bicubic
/MonoImageResolution 1200
/MonoImageDepth -1
/MonoImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeMonoImages true
/MonoImageFilter /CCITTFaxEncode
/MonoImageDict <<
/K -1
>>
/AllowPSXObjects false
/CheckCompliance [
/None
]
/PDFX1aCheck false
/PDFX3Check false
/PDFXCompliantPDFOnly false
/PDFXNoTrimBoxError true
/PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXSetBleedBoxToMediaBox true
/PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXOutputIntentProfile ()
/PDFXOutputConditionIdentifier ()
/PDFXOutputCondition ()
/PDFXRegistryName ()
/PDFXTrapped /False
/Description <<
/CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002>
/CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002>
/DAN <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>
/DEU <FEFF00560065007200770065006e00640065006e0020005300690065002000640069006500730065002000450069006e007300740065006c006c0075006e00670065006e0020007a0075006d002000450072007300740065006c006c0065006e00200076006f006e002000410064006f006200650020005000440046002d0044006f006b0075006d0065006e00740065006e002c00200076006f006e002000640065006e0065006e002000530069006500200068006f006300680077006500720074006900670065002000500072006500700072006500730073002d0044007200750063006b0065002000650072007a0065007500670065006e0020006d00f60063006800740065006e002e002000450072007300740065006c006c007400650020005000440046002d0044006f006b0075006d0065006e007400650020006b00f6006e006e0065006e0020006d006900740020004100630072006f00620061007400200075006e0064002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006f0064006500720020006800f600680065007200200067006500f600660066006e00650074002000770065007200640065006e002e>
/ESP <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>
/FRA <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>
/ITA <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>
/JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002>
/KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e>
/NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.)
/NOR <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>
/PTB <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>
/SUO <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>
/SVE <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>
/ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.)
>>
/Namespace [
(Adobe)
(Common)
(1.0)
]
/OtherNamespaces [
<<
/AsReaderSpreads false
/CropImagesToFrames true
/ErrorControl /WarnAndContinue
/FlattenerIgnoreSpreadOverrides false
/IncludeGuidesGrids false
/IncludeNonPrinting false
/IncludeSlug false
/Namespace [
(Adobe)
(InDesign)
(4.0)
]
/OmitPlacedBitmaps false
/OmitPlacedEPS false
/OmitPlacedPDF false
/SimulateOverprint /Legacy
>>
<<
/AddBleedMarks false
/AddColorBars false
/AddCropMarks false
/AddPageInfo false
/AddRegMarks false
/ConvertColors /ConvertToCMYK
/DestinationProfileName ()
/DestinationProfileSelector /DocumentCMYK
/Downsample16BitImages true
/FlattenerPreset <<
/PresetSelector /MediumResolution
>>
/FormElements false
/GenerateStructure false
/IncludeBookmarks false
/IncludeHyperlinks false
/IncludeInteractive false
/IncludeLayers false
/IncludeProfiles false
/MultimediaHandling /UseObjectSettings
/Namespace [
(Adobe)
(CreativeSuite)
(2.0)
]
/PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK
/PreserveEditing true
/UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged
/UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile
/UseDocumentBleed false
>>
]
>> setdistillerparams
<<
/HWResolution [2400 2400]
/PageSize [612.000 792.000]
>> setpagedevice
|