Kompression - Fragen und Antworten PDF

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BILD- Datenkompression/ -Reduktion 7.1. Vergleichen Sie Datenkompression und Datenreduktion Werden Bilddaten vermindert, unterschiedet man zwischen: 1.Kompression-verlustlose 无损耗的 Verminderung der Bilddaten 2. Datenreduktion -verlustbehaftete 损耗的 Verringerung der Bilddaten(Irrelevan 无关的) 7.2. Worin besteht die „Kunst“ der richtigen Datenreduktion? Welche Wahl hat man im Allgemeinen? Die Kunst bei der Datenreduktion besteht darin, die wahrnehmbare Verschlechterung zu kontrollieren und zu steuern. Im Allgemeinen hat man die Wahl zwischen: 数据缩减的艺术 是控制和管理可察觉的降低 1. Guter Qualität bei großer Datenmenge 2. Verminderter Qualität bei kleiner Datenmenge 7.3. Was versteht man im Sinne der Bilddatenreduktion unter „Irrelevanz“ Irrelevanz: Bildteile, die ohne Qualitätsverlust weggelassen werden können (Transformationscodierung mit anschließender Quantisierung) 无关性：可以在不损失质 量的情况下省略的图像部分（带有后续量化的转换编码） 7.4. Geben Sie je zwei Beispiele für eine verlustfreie Datenkompression und verlustbehaftete Datenreduktion verlustfrei: 1. Run Length Encoding -RLE 2. Variable Length Encoding –VLE verlustbehaftet: Transformationscodierungen inkl. Quantisierung 1. Diskrete Cosinus Transformation (DCT) 2. Wavelet Transformation (DWT) 7.5. Erläutern Sie das Verfahren zur Datenkompression mittels Variable Length Encoding 解释使用借助可变长度编码进行数据压缩的过程 Die Variable Längencodierung beruht auf der Annahme, dass einzelne Datenfolgen häufiger auftreten als andere. 可变长度编码基于单个数据序列比其他数据序列出现更频繁的假 设 Häufig auftretende Informationen werden mit kürzeren Codes beschrieben als andere (weniger häufig auftretende Informationen werden mit längeren Codes versehen). 经常出

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现的信息用比其他信息更短的代码来描述（出现频率较低的信息用更长的代码来描 述）。 7.6. Berechnen Sie die Datenrate des komprimierten Signals: Video: Originaldatenrate: 1 gbps, Kompressionsfaktor 压缩系数: 5:1 Audio: Originaldatenrate: 1,5 mbps, Kompressionsfaktor: 10:1 Video = 1 gbps= 1000 mbps/ 5 = 200 mbps Audio = 1,5 mbps= 1500 kbps/ 10 = 150 kbps 7b.1. Nennen sie mind. 2 Ansätze zur Bewegtbild-Encodierung inkl. kurzer Erläuterung 1.Blockmatchingverfahren: (Referenz-)Bildbereiche verschieben sich (z.B. durch einen Kameraschwenk): Statt die gesamte Information für jeden einzelnen Frame zu encodieren wird die Verschiebung/neue Position des bereits bekannten Referenzbereiches angegeben. 块匹配过程：（参考）图像区域移位（例如通过平移相机）：不是对每个单独帧的整 个信息进行编码，而是指定已知参考区域的移位/新位置 2.Einsatz einer VBR (variablen Bitrate): -weniger Bandbreite für Videosequenzen mit einfacherem Bildinhalt -mehr Bandbreite für anspruchsvollere, komplexere Sequenzen 使用 VBR（可变比特率）：- 具有简单图片内容的视频序列的带宽更少 -更多带宽用于要求更高、更复杂的序列 7b.2. Was heißt Transkodieren? Nennen Sie ein Beispiel in der Videoproduktionskette. 影视制作链 Die kombinierten Vorgänge Encodieren 编码 + Decodieren 解码 bzw. Dekodieren und Encodieren. Z.B. beim Einlesen und Umwandeln eines Kamera-Files (z.B. AVC-Intra) in einen editierbaren Codec (z.B. Pro Res) 例如，在读入相机文件（例如 AVC-Intra）并将其转换为可编辑的编 解码器（例如 Pro Res）时 7b.3. Was passiert bei häufigem Transkodieren? 如果我经常转码会怎样 Die Qualität verschlechtert sich mit jedem neuen, verlustbehaftetem Transkodiervorgang. 每个新的有损转码过程都会导致质量下降 7b.4. Was ist eine GOP? Wie ist diese prinzipiell aufgebaut? GOP: Group of Pictures

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1.Eine GOP besteht prinzipiell aus mehreren Frames (oft z.B. 9-30). 一个 GOP 基本上由几 个帧组成 2.In einer GOP finden sich: -I-Frames -P-Frames -B-Frames 3.Nur die I-Frames sind eigenständige, komplette Bilder (z.B. JPEGs) 只有 I 帧是独立的、完整的 图像

-P-und B-Frames weisen Abhängigkeiten zu den anderen Bildern der GOP auf. 7b.5. Woher kommt der Begriff Intra-Frame, woher der Begriff Inter-Frame (Nennen sie jeweils ein Beispiel aus einem anderen Bereich) 帧内术语从何而来，帧间术语从何而来（举一个不同领域的例子） -Intra: (lat.) innerhalb(vgl.: Intranet, StudIP) -Inter: (lat.) zwischen(vgl: Internet) 7b.6. Wodurch wird die Bildqualität einer Intra-Frame Encodierung maßgeblich beeinflusst (Beispiele)? 帧内编码的图像质量如何显着影响？ -Hohe, unregelmäßige Ortsfrequenzen führen zu einem schlechteren Ergebnis im Verhältnis zur benötigten Datenmenge: (z.B. Wellen, Bäume, Gras) 与所需的数据量相比，高、不规 则的空间频率会导致更糟的结果：（例如波浪、树木、草） -Bei gleichmäßigen Bildern (z.B. einfache Grafiken) ist dieses Verhältnis wesentlich besser (z.B. durch VLE oder RLE). -对于均匀的图像（例如简单图形），这个比率要好得多（例 如通过 VLE 或 RLE） 7b.7. Wodurch wird die Bildqualität einer Inter-Frame Encodierung maßgeblich beeinflusst? -Durch den Anteil der Bewegung innerhalb des Videos -z.B. durch Kameraführung oder Schnittfolge 按视频中的运动比例 -例如。通过摄影作品 或剪辑序列 7b.8. Nennen Sie Vor-und Nachteile einer GOP-Komprimierung 说出 GOP 压缩的优缺点 Vorteile:

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-deutlich bessere Bildqualität bei gleicher Datenrate 相同的数据速率更好的图像质量或相 同图像质量具有较低带宽 (bzw. gleiche Bildqualität bei niedrigerer Bandbreite) Nachteile: -sehr rechenintensiv (3-5 fache CPU-Leistung im Vergleich zu I-Frame-OnlyKompression) -daher nicht gut für Schnitt geeignet -Zeitfaktor für das „Rendern“ (Berechnen des Videos aus dem Schnittprogramm) -U.U. Zeitfaktor bei Live-Produktionen, da eine gewisse Anzahl an Bildern erforderlich ist, um die Abhängigkeiten zwischen I-, P-und B-Frames zu analysieren und zu berechnen. - 计算 量非常大（与仅 I 帧压缩相比，CPU 性能提高了 3-5 倍）-因此不适合切割 -“渲染”的时 间因素（从编辑程序计算视频）-U.U. 现场制作中的时间因素，因为需要一定数量的图 像来分析和计算 I、P 和 B 帧之间的依赖关系 7b.09. Welcher Codec wird heutzutage in erster Linie im Web verwendet? Von welchem Codec wird er zu großen Teilen abgelöst werden? 现在网络上主要使用什么编解码器？ 它将主要被哪个编解码器取代？ -H.264 / AVC -H.265 / HEVC 7b.10. Nennen Sie 4 grundsätzliche Ansätze für Speichermedien 储存媒介 1.Band (MAZ –magnetische Aufzeichnung) 2.Festplatte (HDD, Hard Disk Drive): magnetische Aufzeichnung auf sich drehenden Scheiben mechanisch anfällig! 1.Optische Datenträger (Lesen/Schreiben durch Laser) 2.Flash-Speicher: Halbleiter-basierte Speicher1. 第一盘磁带（VTR - 磁记录）2. 硬盘驱动 器（HDD）：旋转磁盘上的磁记录 机械脆弱！1. 光学数据载体（通过激光读/写）2. 闪存：基于半导体的存储器 7b.11. Nennen Sie zwei entscheidende 决定性的 Vorteile von Flash-Speichern 闪存. -Keine Mechanik, daher weniger störanfällig auf mechanische Einflüsse

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-Schnelle Zugriffszeiten - 无机械，因此不易受机械影响 - 快速访问时间 7b.12. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einem Video-Codec und einem Container Video-Codec: 视频编解码器 -eigentliche Video-Information- 实际视频信息 -Reduzierung der Daten-减少数据 -Meistens Verringerung der Bildqualität zugunsten einer kleineren Datenrate - 主要降低图 像质量以降低数据速率 Container: -„Behälter“ zum Transportieren und Speichern von verschiedenen Daten (z.B. Audio, Video, Metadaten etc.) 用于传输和存储各种数据（例如音频、视频、元数据等）的“容器” 7b.13. Beschreiben Sie die folgenden Effekte (kurze Erläuterung): 色调分离

„Banding“: Aufgrund zu niedriger Farbtiefe sind die Übergänge im hell-dunkel-Verlauf als Stufen deutlich zu sehen. Bei höherer Farbtiefe gäbe es mehr Zwischenstufen (mehr Graustufen), so dass der Übergang „weicher“ wäre und keine Stufen zu erkennen wären. 因 为色深太低，明暗渐变中的过渡可以清晰地看成阶梯状。颜色深度越高，中间层次越 多（灰度层次越多），因此过渡会“更柔和”，无法识别任何层次。 7b.14. Beschreiben Sie die folgenden Effekte (kurze Erläuterung): Hier ist deutlich eine Makroblockstruktur von jeweils 8x8 Pixeln zu erkennen. Das deutet auf eine DCT-Komprimierung hin, wie sie z.B. bei JPEGs verwendet wird. Die Ortsfrequenzen scheinen sehr niedrig –die Unterschiede zwischen den Makroblöcken sind hingegen deutlich zu sehen. Dies deutet auf eine starke Kompression hin.

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这里可以清楚地看到每个 8x8 像素的宏块结构。 这表示 DCT 压缩，例如在 JPEG 中使用的压缩。 空间频率似乎非常低 - 然而，可以清楚地看到宏块之间的差异。 这表示强烈的压缩。

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