Generasjonstap - Generation loss

Digitalt generasjonstap indusert ved å rotere et JPEG -bilde 90 grader (fra topp til bunn) 0, 100, 200, 500, 900 og 2000 ganger (uten bruk av verktøy uten tap)
Denne artikkelen handler om fenomenet signalkvalitet. For romanen av Elizabeth Hand, se Generation Loss .

Generasjonstap er tap av kvalitet mellom påfølgende kopier eller transkoder av data. Alt som reduserer kvaliteten på representasjonen ved kopiering, og som ville føre til ytterligere kvalitetsreduksjon ved kopiering av kopien, kan betraktes som en form for generasjonstap. Filstørrelsesøkninger er et vanlig resultat av generasjonstap, ettersom introduksjon av artefakter faktisk kan øke entropien til dataene gjennom hver generasjon.

Analog generasjonstap

I analoge systemer (inkludert systemer som bruker digital opptak, men lager kopien over en analog tilkobling), skyldes tap av generasjon hovedsakelig problemer med støy og båndbredde i kabler , forsterkere , miksere , opptaksutstyr og alt annet mellom kilden og destinasjonen. Dårlig justerte fordelingsforsterkere og feilpasserte impedanser kan gjøre disse problemene enda verre. Gjentatt konvertering mellom analog og digital kan også føre til tap.

Generasjonstap var en viktig faktor i kompleks analog lyd- og videoredigering , der redigeringer med flere lag ofte ble opprettet ved å lage mellomblandinger som deretter ble "hoppet ned" tilbake på bånd. Nøye planlegging var nødvendig for å minimere tap av generasjon, og den resulterende støyen og dårlig frekvensrespons.

En måte å minimere antall generasjoner som trengs, var å bruke en lydmiksings- eller videoredigeringspakke som kan blande et stort antall kanaler samtidig; i ekstreme tilfeller, for eksempel med et 48-spors innspillingsstudio, kan en hel kompleks blanding gjøres i en enkelt generasjon, selv om dette var uoverkommelig dyrt for alle unntatt de best finansierte prosjektene.

Innføringen av profesjonelle analoge støyreduksjonssystemer som Dolby A bidro til å redusere mengden hørbart generasjonstap, men ble til slutt erstattet av digitale systemer som reduserte generasjonstapet sterkt.

I følge ATIS er "generasjonstap begrenset til analog opptak fordi digital opptak og reproduksjon kan utføres på en måte som i hovedsak er fri for tap av generasjon."

Digitalt generasjonstap

Brukes riktig, kan digital teknologi eliminere tap av generasjon. Dette innebærer eksklusiv bruk av tapsfrie komprimeringskodeker eller ukomprimerte data fra innspilling eller opprettelse til den endelige tapskoden for distribusjon via internettstrømming eller optiske plater. Kopiering av en digital fil gir en eksakt kopi hvis utstyret fungerer som det skal. Denne egenskapen til digital teknologi har gitt bevissthet om risikoen for uautorisert kopiering. Før digital teknologi var utbredt, kunne et plateselskap for eksempel være trygg på å vite at uautoriserte kopier av musikksporene deres aldri var like gode som originalene.

Generasjonstap kan fortsatt oppstå når du bruker tapende video- eller lydkomprimeringskodeker, da disse introduserer artefakter i kildematerialet med hver kode eller omkoding. Tapende komprimeringskodeker som Apple ProRes , Advanced Video Coding og mp3 er veldig mye brukt da de gir mulighet for dramatiske reduksjoner i filstørrelse, mens de ikke kan skilles fra den ukomprimerte eller tapsfrie komprimerte originalen for visningsformål. Den eneste måten å unngå generasjonstap er ved å bruke ukomprimerte eller tapsfrie komprimerte filer; som kan være dyrt fra et lagringspunkt, da de krever større mengder lagringsplass i flash -minne eller harddisker per sekund med kjøretid. Ukomprimert video krever høy datahastighet; for eksempel kan en 1080p video med 30 bilder per sekund kreve opptil 370 megabyte per sekund. Tapte kodeker gjør Blu-stråler og streaming av video over internett mulig, siden ingen av dem kan levere mengden data som er nødvendig for ukomprimert eller komprimert video uten akseptable bildefrekvenser og oppløsninger. Bilder kan lide av generasjonstap på samme måte som video og lyd kan.

Å behandle en tapskomprimert fil i stedet for en original resulterer vanligvis i mer tap av kvalitet enn å generere den samme utskriften fra en ukomprimert original. For eksempel er et lavoppløselig digitalt bilde for en webside bedre hvis det genereres fra et ukomprimert råbilde enn fra en allerede komprimert JPEG- fil av høyere kvalitet.

Teknikker som forårsaker generasjonstap i digitale systemer

I digitale systemer kan flere teknikker, som brukes på grunn av andre fordeler, føre til tap av generasjon og må brukes med forsiktighet. Men å kopiere en digital fil i seg selv medfører ingen generasjon tap-den kopierte filen er identisk med originalen, ga en perfekt kopiering kanal brukes.

Noen digitale transformasjoner er reversible, mens noen ikke er det. Tapsløs komprimering er per definisjon fullt reversibel, mens tapskomprimering kaster bort noen data som ikke kan gjenopprettes. På samme måte er mange DSP -prosesser ikke reversible.

Dermed nøye planlegging av en lyd eller video signal kjeden fra begynnelse til slutt og omorganisere for å minimalisere flere konverteringer er viktig å unngå generasjon tap når du bruker lossy komprimering kodeker. Ofte kan vilkårlige valg av antall piksler og samplingsfrekvenser for kilde, destinasjon og mellomprodukter alvorlig forringe digitale signaler til tross for potensialet til digital teknologi for å eliminere tap av generasjon helt.

På samme måte, når du bruker tapskomprimering, vil det ideelt sett bare bli gjort en gang, på slutten av arbeidsflyten som involverer filen, etter at alle nødvendige endringer er gjort.

Transkoding

Konvertering mellom tapformater-det være seg dekoding og omkoding til samme format, mellom forskjellige formater eller mellom forskjellige bitrater eller parametere i samme format-forårsaker tap av generasjon.

Gjentatte applikasjoner med tapskomprimering og dekomprimering kan forårsake tap av generasjon, spesielt hvis parameterne som brukes ikke er konsistente på tvers av generasjoner. Ideelt en algoritme vil være både idempotent , noe som betyr at hvis signalet blir dekodet og så omkodet med identiske innstillinger, er det ingen tap, og skalerbar, noe som betyr at hvis det er omkodet med lavere innstillinger kvalitet, vil resultatet bli samme som om det hadde blitt kodet fra det originale signalet - se skalerbar videokoding . Mer generelt vil transkoding mellom forskjellige parametere for en bestemt koding ideelt sett gi den største felles delte kvaliteten - for eksempel konvertering fra et bilde med 4 biter rødt og 8 biter grønt til en med 8 biter rødt og 4 biter grønn ville gir ideelt sett bare et bilde med 4 biter rød fargedybde og 4 biter grønn fargedybde uten ytterligere nedbrytning.

Noen lossy komprimeringsalgoritmer er mye dårligere enn andre i denne forbindelse, blir hverken idempotent eller skalerbar, og innføring av ytterligere degradering hvis parametre er endret.

For eksempel, med JPEG , vil endring av kvalitetsinnstillingen føre til at forskjellige kvantiseringskonstanter brukes, noe som medfører ytterligere tap. Ettersom JPEG er delt inn i 16 × 16 blokker (eller 16 × 8 eller 8 × 8, avhengig av chroma -undersampling ), vil beskjæring som ikke faller på en 8 × 8 -grense forskyve kodingsblokkene og forårsake betydelig nedbrytning - lignende problemer skje ved rotasjon. Dette kan unngås ved bruk av jpegtran eller lignende verktøy for beskjæring. Lignende nedbrytning oppstår hvis video -nøkkelrammer ikke står i kø fra generasjon til generasjon.

Redigerer

Digital resampling som bildeskalering og andre DSP- teknikker kan også introdusere artefakter eller forringe signal-til-støy-forhold (S/N-forhold) hver gang de brukes, selv om den underliggende lagringen er tapsfri.

Resampling forårsaker aliasing , både uskarpe lavfrekvente komponenter og tilføring av høyfrekvent støy, forårsaker jaggies , mens avrunding av beregninger for å passe inn i endelig presisjon introduserer kvantisering , forårsaker banding ; Hvis det løses med dither , blir dette i stedet støy. I begge tilfeller forringer disse i beste fall signalets S/N -forhold, og kan forårsake artefakter. Kvantisering kan reduseres ved å bruke høy presisjon under redigering (spesielt flytende tall), og bare redusere tilbake til fast presisjon på slutten.

Ofte mangler bestemte implementeringer teoretiske idealer.

Fotokopiering, fotografering, video og diverse oppslag

Etterfølgende generasjoner av fotokopier resulterer i bildeforvrengning og nedbrytning. Det er dokumentert at påfølgende reposteringer på Instagram resulterer i merkbare endringer. På samme måte forringet gjentatte innlegg på YouTube arbeidet. Lignende effekter er dokumentert ved kopiering av VHS -bånd. Dette er fordi begge tjenestene bruker tapende kodeker på alle dataene som lastes opp til dem, selv om dataene som lastes opp er en duplikat av data som allerede ligger på tjenesten, mens VHS er et analogt medium, der effekter som støy fra forstyrrelser kan ha en mye mer merkbar innvirkning på innspillinger.

Populær kultur

Generasjonstap har vært gjenstand for kunstneriske arbeider som avslørte fenomenet. Generation Loss -prosjektet ble inspirert, i hvert fall delvis, av en tidligere innsats - " I Am Sitting in a Room " (1969) av Alvin Lucier .

Se også

Merknader

Eksterne linker