تحويل الترميز

إعادة الترميز هي عملية تحويل رقمية مباشرة من ترميز إلى آخر، ^{[ 1 ]} كما هو الحال في ملفات بيانات الفيديو ، وملفات الصوت (مثل MP3 و WAV )، أو ترميز الأحرف (مثل UTF-8 و ISO/IEC 8859 ). ويتم ذلك عادةً عندما لا يدعم الجهاز المستهدف (أو سير العمل ) التنسيق المطلوب، أو عندما تكون سعة التخزين محدودة مما يستلزم تقليل حجم الملف، ^{[ 2 ]} أو لتحويل البيانات غير المتوافقة أو القديمة إلى تنسيق أحدث أو مدعوم بشكل أفضل.

في عالم الفيديو التناظري، يمكن إجراء عملية إعادة الترميز أثناء البحث عن الملفات، وكذلك أثناء العرض. على سبيل المثال، تُستخدم ملفات Cineon و DPX على نطاق واسع كصيغة شائعة للسينما الرقمية ، ولكن حجم بيانات فيلم مدته ساعتان يبلغ حوالي 8 تيرابايت (TB). ^{[ 2 ]} هذا الحجم الكبير قد يزيد من تكلفة وصعوبة التعامل مع ملفات الأفلام. مع ذلك، تتميز عملية إعادة الترميز إلى صيغة JPEG2000 غير المضغوطة بأداء ضغط بيانات أفضل من تقنيات الترميز غير المضغوطة الأخرى؛ ففي كثير من الحالات، يمكن لـ JPEG2000 ضغط الصور إلى نصف حجمها الأصلي. ^{[ 2 ]}

تُعدّ عملية إعادة الترميز عمليةً تُسبب فقدانًا للبيانات ، مما يؤدي إلى فقدان جزء من جودة الصورة ؛ ومع ذلك، يمكن أن تكون عملية إعادة الترميز غير مُسببة لفقدان البيانات إذا كان الناتج مضغوطًا أو غير مضغوط. ^{[ 2 ]} تُسبب عملية إعادة الترميز إلى تنسيق مُسبب لفقدان البيانات درجات متفاوتة من فقدان جودة الصورة، بينما تُعتبر عملية إعادة الترميز من تنسيق مُسبب لفقدان البيانات إلى تنسيق غير مُسبب لفقدان البيانات أو غير مضغوط، من الناحية الفنية، تحويلًا غير مُسبب لفقدان البيانات لأنه لا يتم فقدان أي معلومات؛ ومع ذلك، عندما يكون التحويل غير قابل للعكس، يُعرف حينها بشكل أدق بأنه تحويل مُتلف .

عملية إعادة الترميز هي عملية من خطوتين يتم فيها فك تشفير البيانات الأصلية إلى تنسيق وسيط غير مضغوط (مثل PCM للصوت؛ YUV للفيديو)، والذي يتم بعد ذلك ترميزه إلى التنسيق المستهدف.

يمكن أيضًا إعادة ترميز البيانات بنفس التنسيق، وذلك لعدة أسباب:

التحرير

إذا رغب المستخدم في تعديل بيانات بتنسيق مضغوط (مثلاً، تعديل صورة بصيغة JPEG )، فإنه عادةً ما يقوم بفك تشفيرها، ثم تعديلها، ثم إعادة تشفيرها. تؤدي إعادة التشفير هذه إلى فقدان بعض البيانات الرقمية ؛ لذا، إذا رغب المستخدم في تعديل ملف بشكل متكرر، فعليه فك تشفيره مرة واحدة فقط ، وإجراء جميع التعديلات على تلك النسخة، بدلاً من إعادة تشفيرها بشكل متكرر. وبالمثل، إذا كان التشفير إلى تنسيق مع فقدان للبيانات مطلوبًا، فيجب تأجيله حتى الانتهاء من معالجة البيانات، مثلاً بعد عملية النسخ النهائي.

معدل بت منخفض

إعادة الترميز هي عملية مشابهة لإعادة الترميز، حيث يتم ترميز الملفات إلى معدل بت أقل دون تغيير تنسيقات الفيديو؛ ^{[ 3 ]} وقد يشمل ذلك تحويل معدل العينة ، ولكن قد يتم استخدام معدل عينة مطابق مع ضغط أعلى. وهذا يسمح بوضع وسائط معينة في مساحة تخزين أصغر (على سبيل المثال، وضع قرص DVD على قرص فيديو مضغوط )، أو عبر قناة ذات نطاق ترددي أقل.

تغيير حجم الصورة

يُعرف تغيير حجم صورة الفيديو باسم تغيير الحجم ، ويُستخدم إذا كانت دقة الإخراج تختلف عن دقة الوسائط. على جهاز ذي إمكانيات عالية، يمكن تغيير حجم الصورة أثناء التشغيل، ولكن يمكن أيضًا القيام بذلك عن طريق إعادة الترميز، خاصةً كجزء من تغيير معدل البت (مثل صورة مُصغّرة تتطلب معدل بت أقل).

يمكن أيضًا استخدام تنسيقات مع خاصية تقليل معدل البت ، والتي تسمح بخفض معدل البت بسهولة دون إعادة ترميز، ولكن الجودة غالبًا ما تكون أقل من إعادة الترميز. على سبيل المثال، في تنسيق Vorbis ، مع خاصية تقليل معدل البت منذ عام 2008، تكون الجودة أقل من إعادة الترميز.

تتمثل العيوب الرئيسية لإعادة الترميز في الصيغ المضغوطة مع فقدان البيانات في انخفاض الجودة. تتراكم تشوهات الضغط ، لذا تتسبب إعادة الترميز في فقدان تدريجي للجودة مع كل جيل لاحق، وهو ما يُعرف بفقدان الجودة الرقمي . لهذا السبب، يُنصح عمومًا بتجنب إعادة الترميز (في الصيغ المضغوطة مع فقدان البيانات) إلا في حال الضرورة القصوى.

بالنسبة للمستخدمين الراغبين في إعادة ترميز الصوت إلى أي صيغة، ولتحرير الصوت الرقمي ، يُفضّل الاحتفاظ بنسخة أصلية بصيغة غير مضغوطة (مثل FLAC و ALAC وTTA و WavPack وغيرها) والتي تشغل نصف مساحة التخزين المطلوبة تقريبًا مقارنةً بصيغ PCM الأصلية غير المضغوطة (مثل WAV و AIFF )، حيث تتميز الصيغ غير المضغوطة عادةً بتوفر خيارات البيانات الوصفية ، والتي تكون إما مفقودة تمامًا أو محدودة للغاية في صيغ PCM. يمكن تحويل هذه الصيغ غير المضغوطة إلى صيغ PCM أو تحويلها مباشرةً من صيغة غير مضغوطة إلى أخرى، دون أي فقدان في الجودة. يمكن تحويلها إلى صيغة مضغوطة، ولكن لن يكون من الممكن حينها تحويل هذه النسخ إلى أي صيغة أخرى (PCM أو غير مضغوطة أو مضغوطة) دون فقدان لاحق في الجودة.

لتحرير الصور، يُنصح المستخدمون بالتقاط الصور أو حفظها بصيغة خام أو غير مضغوطة، ثم تحرير نسخة من تلك النسخة الأصلية، ولا يتم التحويل إلى صيغ مضغوطة إلا إذا كانت هناك حاجة إلى صور أصغر حجماً للتوزيع النهائي. وكما هو الحال مع الصوت، فإن التحويل من صيغة مضغوطة إلى أي صيغة أخرى سيؤدي إلى فقدان الجودة.

في مجال تحرير الفيديو (أو تحويله)، تُضغط الصور عادةً مباشرةً أثناء عملية التسجيل نظرًا لأحجام الملفات الضخمة التي ستُنشأ في حال عدم ضغطها، ولأن متطلبات التخزين الكبيرة ستكون مرهقةً للمستخدم. مع ذلك، فإن مقدار الضغط المستخدم في مرحلة التسجيل قد يكون متغيرًا للغاية، ويعتمد على عدد من العوامل، بما في ذلك جودة الصور المُسجلة (مثلًا: تناظرية أو رقمية، قياسية أو عالية الدقة، إلخ)، ونوع المعدات المتاحة للمستخدم، والتي غالبًا ما ترتبط بقيود الميزانية - إذ قد تكون معدات الفيديو الرقمية عالية الجودة ومساحة التخزين باهظة الثمن. هذا يعني عمليًا أن أي عملية تحويل ستتضمن فقدانًا تراكميًا في جودة الصورة، وبالتالي فإن الحل الأمثل لتقليل فقدان الجودة هو اعتبار التسجيل الأصلي هو النسخة الرئيسية، وتحويل النسخ اللاحقة المطلوبة، والتي غالبًا ما تكون بتنسيق مختلف وحجم ملف أصغر، من تلك النسخة الرئيسية فقط.

على الرغم من أن إعادة الترميز تُستخدم في العديد من مجالات تكييف المحتوى، إلا أنها شائعة الاستخدام في مجال تكييف محتوى الهواتف المحمولة . في هذه الحالة، تُعدّ إعادة الترميز ضرورية نظرًا لتنوّع الأجهزة المحمولة وقدراتها. هذا التنوّع يستلزم مرحلة وسيطة من تكييف المحتوى لضمان عمل المحتوى الأصلي بشكلٍ سليم على الجهاز المُستهدف.

يمكن لعملية تحويل ترميز الفيديو من معظم الكاميرات الرقمية الاستهلاكية أن تقلل حجم الملف بشكل ملحوظ مع الحفاظ على الجودة نفسها تقريبًا. هذا ممكن لأن معظم الكاميرات الاستهلاكية هي أجهزة تعمل في الوقت الفعلي ، ومحدودة الطاقة، ولا تمتلك قوة المعالجة أو مصادر الطاقة القوية التي تتمتع بها وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر المكتبية.

تُعدّ خدمة الرسائل متعددة الوسائط (MMS) من أكثر التقنيات شيوعًا التي تستخدم إعادة الترميز ، وهي تقنية تُستخدم لإرسال واستقبال الرسائل التي تحتوي على وسائط متعددة (صور، صوت، نصوص، وفيديوهات) بين الهواتف المحمولة. على سبيل المثال، عند استخدام كاميرا الهاتف لالتقاط صورة رقمية، يتم إنشاء صورة عالية الجودة بدقة لا تقل عن 640 × 480 بكسل . عند إرسال هذه الصورة إلى هاتف آخر، قد يتم إعادة ترميز هذه الصورة عالية الدقة إلى صورة أقل دقةً وبألوان أقل لتتناسب بشكل أفضل مع حجم شاشة الجهاز المستهدف وقيود الألوان. يُحسّن هذا التصغير في الحجم والألوان تجربة المستخدم على الجهاز المستهدف، وهو أحيانًا الطريقة الوحيدة لإرسال المحتوى بين أجهزة محمولة مختلفة.

تُستخدم عملية تحويل الترميز على نطاق واسع في برامج أنظمة المسرح المنزلي على أجهزة الكمبيوتر لتقليل مساحة القرص التي تشغلها ملفات الفيديو. وتتمثل العملية الأكثر شيوعًا في هذا التطبيق في تحويل ترميز ملفات MPEG-2 إلى تنسيق MPEG-4 أو H.264 .

أصبح التحويل الفوري للترميز بطريقة متعددة إلى متعددة (أي تنسيق إدخال إلى أي تنسيق إخراج) ضرورة لتوفير إمكانية بحث حقيقية لأي محتوى وسائط متعددة على أي جهاز محمول، مع وجود أكثر من 500 مليون مقطع فيديو على الويب وعدد كبير من الأجهزة المحمولة.

قبل ظهور أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة، كان يتم تحقيق تحويل ترميز الفيديو التناظري بين معايير الفيديو المختلفة بدقة ومعدل إطارات في الوقت الفعلي باستخدام أنبوب أشعة الكاثود وأنبوب الكاميرا . لا يكتب جزء أنبوب أشعة الكاثود على مادة فسفورية ، بل على هدف عازل رقيق؛ ويقرأ جزء الكاميرا نمط الشحنة المترسبة بمعدل مسح مختلف من الجانب الخلفي لهذا الهدف. ^{[ 4 ]} ويمكن استخدام هذا الإعداد أيضًا كجهاز مزامنة .

المفاهيم

• تحويل البيانات
• تحويل البيانات
• تحويل البيانات مع فقدان البيانات
• ترميز الفيديو
• البث التكيفي لمعدل البت

مقارنة

• مقارنة برامج نسخ أقراص DVD
• مقارنة بين محولات الفيديو

• المعيار الفيدرالي 1037C
• MIL-STD-188
• قائمة برامج الوسائط المتعددة المحمولة
• PAA Assuncao و M. Ghanbari، " محول ترميز الفيديو في مجال التردد لتقليل معدل البت الديناميكي لتدفقات بت MPEG-2 "، في معاملات IEEE للدوائر والأنظمة لتكنولوجيا الفيديو ، المجلد 8، العدد 8، الصفحات 953-967، ديسمبر 1998.
• Huifang Sun, Xuemin Chen, and Tihao Chiang, Digital Video Transcoding for Transmission and Storage , New York, CRC Press, 2005.

• تقرير مؤسسة IDC حول تحويل ترميز الفيديو
• خمس خطوات لدمج عملية تحويل الترميز في سير عملك (ورقة بيضاء)
• أوراق بيضاء حول تحويل الترميز