جيل الفقد
يُعرف فقدان الجودة الناتج عن عمليات النسخ المتتالية أو عمليات إعادة ترميز البيانات بفقدان الجودة بين النسخ المتتالية أو عمليات إعادة الترميز . ويُعدّ الضغط، بالإضافة إلى تكبير الصور أو زيادة معدل العينة (في الصوت والتسجيلات الأخرى)، من الأسباب الشائعة لهذا الفقدان. وقد يؤدي إدخال تشوهات ناتجة عن الضغط إلى زيادة عشوائية البيانات مع كل عملية نسخ. وتشمل الأسباب الأخرى ضوضاء الإشارة في الأنظمة التناظرية والتحويل بين التنسيقات التناظرية والرقمية.
فقدان التوليد التناظري
في الأنظمة التناظرية (بما في ذلك الأنظمة التي تستخدم التسجيل الرقمي ولكنها تُجري النسخ عبر وصلة تناظرية)، يعود فقدان الإشارة في الغالب إلى التشويش ومشاكل عرض النطاق الترددي في الكابلات ، والمضخمات ، والخلاطات ، ومعدات التسجيل، وأي شيء آخر بين المصدر والوجهة. ويمكن أن يؤدي سوء ضبط مضخمات التوزيع وعدم تطابق المعاوقات إلى تفاقم هذه المشاكل. كما أن التحويل المتكرر بين الإشارات التناظرية والرقمية قد يتسبب في فقدان الإشارة.
كان فقدان الجودة عاملاً بالغ الأهمية في عمليات تحرير الصوت والفيديو التناظرية المعقدة ، حيث كانت عمليات التحرير متعددة الطبقات تُجرى غالبًا من خلال إنشاء مزيج وسيط ثم إعادة تسجيله على الشريط. وكان التخطيط الدقيق ضروريًا لتقليل فقدان الجودة، وما ينتج عنه من ضوضاء وضعف في استجابة التردد.
إحدى طرق تقليل عدد الأجيال المطلوبة هي استخدام مجموعة أدوات مزج الصوت أو تحرير الفيديو القادرة على مزج عدد كبير من القنوات في وقت واحد؛ في الحالة القصوى، على سبيل المثال مع استوديو تسجيل مكون من 48 مسارًا، يمكن إجراء عملية مزج معقدة كاملة في جيل واحد، على الرغم من أن هذا كان مكلفًا للغاية بالنسبة لجميع المشاريع باستثناء المشاريع ذات التمويل الأفضل.
ساهم إدخال أنظمة تقليل الضوضاء التناظرية الاحترافية مثل Dolby A في تقليل مقدار فقدان الصوت المسموع، ولكن تم استبدالها في النهاية بأنظمة رقمية قللت بشكل كبير من فقدان الصوت. [ 1 ]
وفقًا لـ ATIS ، "يقتصر فقدان الجيل على التسجيل التناظري لأن التسجيل الرقمي وإعادة الإنتاج يمكن إجراؤهما بطريقة خالية أساسًا من فقدان الجيل." [ 1 ]
خسارة الجيل الرقمي
عند استخدامها بشكل صحيح، يمكن للتكنولوجيا الرقمية القضاء على فقدان الجودة. وهذا يعني استخدام برامج ترميز الضغط غير المضغوطة أو البيانات غير المضغوطة حصريًا من التسجيل أو الإنشاء وحتى التشفير النهائي المضغوط للتوزيع عبر البث المباشر على الإنترنت أو الأقراص الضوئية. يضمن نسخ الملف الرقمي الحصول على نسخة طبق الأصل إذا كان الجهاز يعمل بشكل صحيح، مما يلغي فقدان الجودة الناتج عن النسخ، بينما قد يؤدي إعادة ترميز الملفات الرقمية باستخدام برامج ترميز الضغط المضغوطة إلى فقدان الجودة. وقد أدت هذه الخاصية للتكنولوجيا الرقمية إلى زيادة الوعي بمخاطر النسخ غير المصرح به. قبل انتشار التكنولوجيا الرقمية على نطاق واسع، كانت شركات الإنتاج الموسيقي ، على سبيل المثال، تثق تمامًا بأن النسخ غير المصرح بها من أعمالها الموسيقية لا تضاهي جودة النسخ الأصلية.
قد يحدث فقدان في جودة الصورة عند استخدام برامج ترميز ضغط الفيديو أو الصوت مع فقدان البيانات، حيث تُدخل هذه البرامج تشوهات في المادة المصدرية مع كل عملية ترميز أو إعادة ترميز. تُستخدم برامج الترميز مع فقدان البيانات، مثل Apple ProRes و Advanced Video Coding و mp3، على نطاق واسع لأنها تُتيح تقليل حجم الملفات بشكل كبير مع الحفاظ على جودة الصورة الأصلية غير المضغوطة أو المضغوطة بدون فقدان البيانات لأغراض المشاهدة. الطريقة الوحيدة لتجنب فقدان جودة الصورة هي استخدام الملفات غير المضغوطة أو المضغوطة بدون فقدان البيانات، وهو ما قد يكون مكلفًا من ناحية التخزين نظرًا لاحتياجها إلى مساحة تخزين أكبر في ذاكرة الفلاش أو محركات الأقراص الصلبة لكل ثانية من وقت التشغيل. يتطلب الفيديو غير المضغوط معدل بيانات عاليًا؛ على سبيل المثال، يتطلب فيديو بدقة 1080p بمعدل 60 إطارًا في الثانية حوالي 370 ميجابايت في الثانية. [ 2 ] تُتيح برامج الترميز مع فقدان البيانات إمكانية استخدام أقراص Blu-ray وبث الفيديو عبر الإنترنت، حيث لا يستطيع أي منهما توفير كميات البيانات اللازمة للفيديو غير المضغوط أو المضغوط بدون فقدان البيانات بمعدلات إطارات ودقة مقبولة. يمكن أن تعاني الصور من فقدان الجودة بنفس الطريقة التي يمكن أن يعاني بها الفيديو والصوت.
عادةً ما يؤدي معالجة ملف مضغوط مع فقدان للبيانات، بدلاً من الملف الأصلي، إلى فقدان أكبر في الجودة مقارنةً بإنتاج نفس المخرجات من ملف أصلي غير مضغوط. على سبيل المثال، تكون الصورة الرقمية منخفضة الدقة لصفحة ويب أفضل إذا تم إنشاؤها من صورة خام غير مضغوطة بدلاً من ملف JPEG مضغوط مسبقًا بجودة أعلى.
التقنيات التي تسبب فقدان التوليد في الأنظمة الرقمية
في الأنظمة الرقمية ، قد تُسبب بعض التقنيات، مثل برامج الترميز والخوارزميات المضغوطة مع فقدان البيانات، والتي تُستخدم لمزايا أخرى، فقدانًا في جودة الملف، لذا يجب استخدامها بحذر. مع ذلك، لا تُسبب عملية نسخ الملف الرقمي نفسها أي فقدان في الجودة، فالملف المنسوخ مطابق تمامًا للملف الأصلي، شريطة استخدام قناة نسخ مثالية.
بعض عمليات التحويل الرقمي قابلة للعكس، بينما بعضها الآخر غير قابل للعكس. الضغط غير الفاقد للبيانات، بحكم تعريفه، قابل للعكس تمامًا، بينما الضغط الفاقد للبيانات يتخلص من بعض البيانات التي لا يمكن استعادتها. وبالمثل، فإن العديد من عمليات معالجة الإشارات الرقمية غير قابلة للعكس.
لذا، يُعدّ التخطيط الدقيق لسلسلة إشارات الصوت أو الفيديو من البداية إلى النهاية، وإعادة ترتيبها لتقليل عمليات التحويل المتعددة، أمرًا بالغ الأهمية لتجنب فقدان الجودة عند استخدام برامج الترميز المضغوطة التي تُفقد البيانات. غالبًا ما تؤدي الخيارات العشوائية لعدد البكسلات ومعدلات أخذ العينات للمصدر والوجهة والوسائط إلى تدهور كبير في جودة الإشارات الرقمية، على الرغم من إمكانية التكنولوجيا الرقمية في القضاء على فقدان الجودة تمامًا.
وبالمثل، عند استخدام الضغط الفاقد للبيانات، من الأفضل أن يتم ذلك مرة واحدة فقط، في نهاية سير العمل المتعلق بالملف، بعد إجراء جميع التغييرات المطلوبة.
تحويل الترميز
يؤدي التحويل بين التنسيقات التي تفقد البيانات - سواء كان ذلك فك التشفير وإعادة التشفير إلى نفس التنسيق، أو بين تنسيقات مختلفة، أو بين معدلات بت مختلفة أو معلمات لنفس التنسيق - إلى فقدان في الإنتاج.
قد يؤدي تكرار عمليات الضغط وفك الضغط مع فقدان البيانات إلى فقدان الجودة، خاصةً إذا لم تكن المعايير المستخدمة متسقة بين الأجيال. من الناحية المثالية، يجب أن تكون الخوارزمية متطابقة ، أي أنه إذا تم فك تشفير الإشارة ثم إعادة تشفيرها بنفس الإعدادات، فلن يكون هناك أي فقدان، وقابلة للتوسع، أي أنه إذا أُعيد تشفيرها بإعدادات جودة أقل، فستكون النتيجة مماثلة لما لو تم تشفيرها من الإشارة الأصلية - انظر ترميز الفيديو القابل للتوسع . بشكل عام، من الناحية المثالية، يُفترض أن يُحقق التحويل بين معايير مختلفة لترميز معين أعلى جودة مشتركة - على سبيل المثال، التحويل من صورة ذات 4 بتات للأحمر و8 بتات للأخضر إلى صورة ذات 8 بتات للأحمر و4 بتات للأخضر سيُنتج ببساطة صورة ذات 4 بتات لعمق اللون الأحمر و4 بتات لعمق اللون الأخضر دون أي تدهور إضافي.
بعض خوارزميات الضغط الفاقد أسوأ بكثير من غيرها في هذا الصدد، فهي ليست متكررة ولا قابلة للتوسع، وتؤدي إلى مزيد من التدهور إذا تم تغيير المعلمات.
على سبيل المثال، في صيغة JPEG ، يؤدي تغيير إعدادات الجودة إلى استخدام ثوابت تكميم مختلفة، مما يتسبب في فقدان إضافي. علاوة على ذلك، بما أن JPEG مقسم إلى مربعات 16×16 (أو 16×8، أو 8×8، حسب أخذ عينات اللون الفرعية )، فإن الاقتصاص الذي لا يقع ضمن حدود 8×8 يُزيح مربعات التشفير، مما يُسبب تدهورًا كبيرًا في الجودة - وتحدث مشاكل مماثلة عند تدوير الصورة. يمكن تجنب ذلك باستخدام jpegtran أو أدوات مشابهة للاقتصاص. ويحدث تدهور مماثل إذا لم تتطابق إطارات الفيديو الرئيسية من جيل إلى آخر.
التحرير
قد تُؤدي عمليات إعادة التشكيل الرقمي، مثل تغيير حجم الصورة ، وغيرها من تقنيات معالجة الإشارات الرقمية، إلى ظهور تشوهات أو تدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء في كل مرة تُستخدم فيها، حتى لو كانت وحدة التخزين الأساسية غير فاقدة للبيانات. عند إنشاء نسخة من نسخة، تتدهور جودة الصورة مع كل عملية نسخ.
تُؤدي تنسيقات الصور المضغوطة، مثل JPEG ، إلى تدهور جودة الصور عند تعديلها وإعادة حفظها بشكل متكرر. فبينما يحافظ نسخ ملف JPEG مباشرةً على جودته، يُؤدي فتحه وحفظه في برنامج تحرير الصور إلى إنشاء نسخة جديدة مُعاد ترميزها، مما يُدخل تغييرات طفيفة. كما تقوم منصات التواصل الاجتماعي، مثل فيسبوك وتويتر (المعروفة سابقًا باسم X) ، بإعادة ترميز الصور المُحمّلة تلقائيًا بجودة منخفضة لتحسين استخدام مساحة التخزين وعرض النطاق الترددي، مما يزيد من تشوهات الضغط. ومع مرور الوقت، يُمكن أن تُؤدي إعادة الترميز أو المعالجة المتكررة إلى تدهور جودة الصورة بشكل ملحوظ.
تؤدي إعادة التشكيل إلى التشويه ، حيث تُشوّش مكونات التردد المنخفض وتُضيف ضوضاء عالية التردد، مما يُسبب ظهور حواف مُسننة . في المقابل، يُؤدي تقريب العمليات الحسابية لتناسب الدقة المحدودة إلى التكميم ، مما يُسبب ظهور نطاقات . وإذا تم إصلاح ذلك باستخدام التمويه ، فإنه يتحول إلى ضوضاء. في كلتا الحالتين، تُؤدي هذه العوامل في أفضل الأحوال إلى تدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء، وقد تُسبب تشوهات. يُمكن تقليل التكميم باستخدام دقة عالية أثناء التحرير (خاصةً الأرقام العشرية)، ثم العودة إلى الدقة الثابتة في النهاية.
غالباً ما تقصر التطبيقات العملية عن تحقيق المثل العليا النظرية.
أمثلة
تؤدي عمليات النسخ المتكررة إلى تشويه الصورة وتدهور جودتها. [ 3 ] كما أن تحميل المحتوى وإعادة نشره/تحميله بشكل متكرر على منصات مثل إنستغرام أو يوتيوب قد يؤدي إلى تدهور ملحوظ في الجودة. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] وقد تم توثيق تأثيرات مماثلة عند نسخ أشرطة VHS . [ 7 ] ويعود ذلك إلى أن كلا الخدمتين تستخدمان برامج ترميز مع فقدان البيانات على جميع البيانات التي يتم تحميلها إليهما، حتى لو كانت البيانات المحملة نسخة مكررة من بيانات موجودة مسبقًا على الخدمة، بينما يُعد VHS وسيطًا تناظريًا، حيث يمكن أن يكون لتأثيرات مثل التشويش الناتج عن التداخل تأثير أكثر وضوحًا على التسجيلات.
انظر أيضاً
ملحوظات
- 1 2 "فقدان الجيل" . معجم مصطلحات الاتصالات ATIS . تحالف حلول صناعة الاتصالات . 28 سبتمبر 2016. مؤرشف من الأصل في 23 يناير 2017. تم الاطلاع عليه في 28 سبتمبر 2016 .
- ↑ "H.264 سحري: شرح تقني لتقنية رائعة" . 2 نوفمبر 2016.
- ↑ "فقدان الأجيال" . ويبوبيديا. مارس 2007. تم الاطلاع عليه في 28 سبتمبر 2016 .
- ↑ سيمبسون، إسحاق (4 ديسمبر 2013). "نسخ فيديو من يوتيوب ألف مرة هو بمثابة هبوط إلى الجحيم" . ذا ديلي دوت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 سبتمبر 2016 - عبر يوتيوب.
- ↑ تشانغ، مايكل (11 فبراير 2015). "تجربة تُظهر ما يحدث عند إعادة نشر صورة على إنستغرام 90 مرة" . بيتا بيكسل . تم الاطلاع عليه في 28 سبتمبر 2016 .
- ↑ تشانغ، مايكل (4 يونيو 2010). "أنا جالس في غرفة، على طريقة يوتيوب" . بيتا بيكسل . تم الاسترجاع في 28 سبتمبر 2016 .
- ↑ "فقدان جودة الفيديو في VHS (50 إطارًا في الثانية)" . يوتيوب . 4 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 11 سبتمبر 2024 .
روابط خارجية
- سنييرز، جون (10 أبريل 2016). "فقدان الجودة عند إعدادات الجودة العالية" (فيديو) . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 سبتمبر 2016 عبر يوتيوب.
- ضغط البيانات
- النسخ