Цифровое видео это: Цифровое видео — это… Что такое Цифровое видео?

Содержание

Цифровое видео — это… Что такое Цифровое видео?

Цифровое видео — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении. Основное отличие от аналогового видео в том, что видеосигналы кодируются и передаются в виде последовательности бит. Цифровое видео может распространяться на различных видеоносителях, посредством цифровых видеоинтерфейсов в виде потока или файлов.

Не стоит путать понятие цифровое видео с цифровым телевидением. Цифровое телевидение определяет стандарты передачи видео- и аудиосигнала от передатчика к телеприемнику, используя при этом цифровую модуляцию, то есть предполагает передачу цифрового видео на расстояние посредством спутниковых, наземных, мобильных или кабельных сетей.

Также отличается технология цифрового кинематографа, в которой используются свои стандарты разрешения, соотношения сторон кадра и кадровой частоты, заимствованные у традиционного пленочного кинематографа.

Формирование цифрового видеосигнала

Компонентное видео

Основная статья: YCbCr

Оптическое изображение формируется с помощью объектива на светочувствительной матрице современных видео- и телевизионных камер, цифровых фотоаппаратов, фотовидеокамер мобильных телефонов, смартфонов или планшетов, веб-камер, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств. С помощью различных систем производится цветоделение светового потока для получения монохромных полутоновых компонент трех основных цветов.

Одноматричные системы

Видеосигнал формируется из последовательности кадров — отдельных изображений, элементы которого считываются с светочувствительного элемента камеры (ПЗС или КМОП-матрица). Для получения цветного видеоизображения применяют специальную RGB-фильтрацию элементов изображения, чтобы на каждый отдельный элемент (пиксель) приходилось по три значения цвета — красного, зеленого и синего. Такой метод применяется в недорогих одноматричных видеокамерах, во всех цифровых фотоаппаратах с поддержкой видеозаписи и других видах устройств, где к качеству видеозаписи не предъявляются повышенные требования.

Трехматричные системы

Преобразование полученных с трех ПЗС-матриц компонент RGB в Y’CrCb

Как правило, для профессиональной видеосъёмки применяются более сложные трёхматричные системы, где оптическое цветоделение производится при помощи дихроичной призмы. Каждое из цветоделённых изображений попадает на отдельную матрицу, с которой считываются элементы кадра, затем формируется видеосигнал отдельной компоненты.

После применения гамма-коррекции сигналов R, G, B производится их преобразование для получения сигнала яркости Y’ и двух цветоразностных сигналов: R’-Y’ и B’-Y’. В соответствии с рекомендациями ITU-R 601 применяется кодирование по следующим формулам для перевода компонентного видеосигнала в цифровую форму :

При передаче таких сигналов, возможно восстановление исходных составляющих цветов: красной (R), синей (B) и зеленой (G), которые используются в большинстве систем отображения видеоинформации, например в мониторах.

Уровни видео

Полученные компоненты Y’, Cr, Cb квантуются с разрядностью 8 или 10 бит. Однако не все уровни используются для передачи сигналов яркости. Например, для 8 битного кодирования из 256 доступных уровней только 220 используются для передачи сигнала яркости (диапазон 16-235), а остальные — для сигналов синхронизации. При 10-битном кодировании — используется 877 уровней. Для цветовых компонент используется только 225 уровней в 8-битной системе и только 897 дискретных уровней видео в 10-битной системе.

Цветовая субдискретизация

Форматы цветовой субдискретизации

При дискретизации Y’, Cr, Cb компонент видеосигнала для сокращения скорости потока применяется так называемая цветовая субдискретизация. Если дискретизация каждой компоненты производится с одинаковой частотой, такая схема будет называться 4:4:4. Однако она редко применяется на практике, из-за ее избыточности. Для цифровых видеостандартов принято базовое соотношение 4:2:2, которое означает, что цветоразностные компоненты Cr, Cb передаются с пространственным разрешением, в два раза меньшим разрешения по яркостному сигналу, потому что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем цвета. При этом частота дискретизации для яркостного сигнала Y’ устанавливается равной 13,5 МГц, что в два раза больше, чем для цветоразностных сигналов Cr и Cb — 6,75 МГц.

В целях дальнейшего сокращения избыточности сигналов цветности применяются схемы с соотношением 4:2:0 и 4:1:1. В последнем случае горизонтальное разрешение цветоразностных сигналов снижается до четверти от полного разрешения сигнала яркости. Оба варианта 4:1:1 и 4:2:0 вдвое сокращают пропускную способность по сравнению с представлением без субдискретизации.

Для сигналов ТВЧ согласно части II Рекомендации ITU-R 709-3 установлены частоты дискретизации сигналов яркости 74,25 МГц и цветности 37,125 МГц.

Стандарты разложения

Основные стандарты разложения

Стандарты разложения цифрового видео определяют следующие параметры:

  • количество видимых строк. Для записи и передачи цифрового видео, также как и аналогового, применяют разложение его на отдельные строки, то есть последовательное сканирование и передача элементов каждой горизонтальной строки. Для видео и телевидения стандартной чёткости эти значения равны 480 или 576 строк, с повышенной четкостью — 720. Для видео высокой чёткости (англ. HD) — 1080.
  • режим развёртки («p» или «i»). Для сокращения передаваемого потока вдвое применяется чересстрочная развёртка, при которой каждый кадр передается двумя последовательными полукадрами — полями. Поле состоит из телевизионных строк. Одно поле содержит чётные строки, второе — нечётные. Такой режим развёртки обозначается значком «i» от англ. interlace. Такой режим был разработан в эпоху аналогового телевидения, когда не было возможности передавать сигналы с широкой полосой пропускания. Также первые цифровые форматы и даже HD использовали этот режим для уменьшения видеопотока. Недостатком такого режима является наличие эффекта «гребёнки» на движущихся объектах при воспроизведении на устройствах отображения с прогрессивной (построчной) развёрткой, для устранения которого применяют деинтерлейсинг. При построчной передаче всего кадра таких проблем не возникает, однако ширина полосы пропускания или поток такого видеосигнала будет вдвое большими. При прогрессивной развертке частоты дискретизации для схемы 4:2:2 будут равными для Y’ — 27 МГц, для Сr/Сb — 13,5 МГц.
  • частота кадров — частота смены кадров за единицу времени, как правило, за секунду. Из-за различных стандартов, принятых в разных странах, в телевизионном вещании, кино и видео производстве появилось значительное число различных стандартов, которые могут частично или полностью поддерживать различные видеоустройства. Основными являются:
    • на основе форматов семейства PAL: 25i, 25p, 50p
    • на основе форматов семейства NTSC: 29.97i, 30i, 29.97p, 30p, 59.94p, 60p
    • киноформаты: 23.98p, 24p

Также немаловажным параметром является соотношение сторон кадра видеоизображения. Типичными форматами для видео являются стандартный 4:3 (1,33:1) или широкоэкранный — 16:9 (1,77:1). Широкоэкранный режим иногда записывается на видео со сжатием по горизонтали до 4:3, а при воспроизведении растягивается. Такая технология называется анаморфирование видеозаписи и при записи широкоформатных фильмов дает возможность полнее использовать кадр телевидения стандартной четкости.

Форматы цифрового кодирования и сжатия

Видеопоток

Видеопоток — это временна́я последовательность кадров определенного формата, закодированная в битовый поток. Скорость передачи несжатого видеопотока с чересстрочной разверткой разрядностью 10 бит и цветовой субдискретизацией 4:2:2 стандартной четкости будет составлять 270 Мбит/с. Такой поток получается если сложить произведения частоты дискретизации на разрядность каждой компоненты: 10 × 13,5 + 10 × 6,75 × 2 = 270 Мбит/с. Однако, расчет размера получаемого файла, содержащего несжатый видеопоток, производится несколько иначе. Сохраняется только активная часть строки видеосигнала. Для представления в пространстве Y’, Cr, Cb расчитываются следующие составляющие:

  • количество пикселей в кадре для яркостной компоненты = 720 × 576 = 414 720
  • количество пикселей в кадре для каждой цветностной компоненты = 360 × 576 = 207 360
  • число битов в кадре = 10 × 414 720 + 10 × 207 360 × 2 = 8294400 = 8,29 Мбит
  • скорость передачи данных (BR) = 8,29 × 25 = 207,36 Мбит / сек
  • размер видео = 207,36 Мбит / сек * 3600 сек = 746 496 Мбит = 93 312 Мбайт = 93,31 Гбайт = 86,9 ГиБ

Расчёт скорости передачи данных:

Для формата 4:2:2 
 BR = BD × (W + 0,5 × W × 2) × H × FR = BD × 2 × W × H × FR
Для формата 4:1:1
 BR = BD × (W + 0,25 × W × 2) × H × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:2:0
 BR = BD × (W × H + 0,5 × W × 0,5 × H × 2) × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:4:4
 BR = BD × 3 × W × H × FR 

BR - скорость передачи данных, бит/с, 
W и H - ширина и высота кадра в пикселях, 
BD - разрядность для каждой компоненты, бит на пиксель
FR - кадровая частота, кадров/с

В таблице приведены скорость передачи несжатого видеопотока и размер требуемого пространства для часовой записи наиболее распространенных стандартов.

Скорость передачи несжатого видеопотока
Размер кадра
(пикселей)
Глубина
цвета(бит)
Дискретизация Кадровая
частота (Гц)
Битрейт
(Мбит/с)
Требуемая
ёмкость (ГиБ/час)
720 × 576 10 4:2:2 25 207 86.9
720 × 576 8 4:1:1, 4:2:0 25 124 52.1
1280 × 720 8 4:2:2 25 369 154.5
1280 × 720 8 4:2:2 50 737 309
1280 × 720 10 4:2:2 25 461 193.1
1920 × 1080 10 4:2:2 25 1037 434.5

Видеокомпрессия

Из-за относительно высокой скорости передачи несжатого видеопотока широко используются алгоритмы видеокомпрессии. Видеокомпрессия позволяет сократить избыточность видеоданных и уменьшить передаваемый поток, что позволит передавать видео по каналам связи с меньшей пропускной способностью или сохранять видеофайлы на носителях с меньшей ёмкостью.

Форматы цифровой видеозаписи

Следующая таблица показывает характеристики большинства видеоформатов и типов применяемой субдискретизации цветоразностных компонент, а также другие связанные с ними параметры, такие как скорость передачи данных и степень сжатия.

Форматы стандартной чёткости (SD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DV/MiniDV Несколько 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 25 Panasonic 4:1:1 8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 50 Panasonic 4:2:2 8 бит 50 ДКП 3,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCAM Sony 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Digital Betacam Sony 4:2:2 10 бит 90 ДКП 2,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Betacam SX Sony 4:2:2 10 бит 18/170 MPEG-2 10:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
MPEG IMX Sony 4:2:2 8 бит 30
40
50
MPEG-2 [email protected] 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)
XDCAM Sony 4:2:0/4:1:1
4:2:2
8 бит 30
40
50
MPEG-2 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)

HD видео

Форматы высокой чёткости (HD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DVCPRO 100 Panasonic 4:2:2 8 бит 100 ДКП 6,7:1 1440×1080
960×720
HDCAM Sony 3:1:1 8 бит 144 ДКП 7:1 1440×1080
HDCAM SR Sony 4:2:2
4:4:4
10 бит 440
880
MPEG-4 4,2:1
2,7:1
1920×1080
HDV Sony JVC Canon 4:2:0 8 бит 19/25 MPEG-2 18:1 1440×1080
1920×1080
1280×720
AVCHD Panasonic Sony 4:2:0 8 бит 18/24 H.264/MPEG-4 1440×1080
1920×1080
1280×720
XDCAM HD Sony 4:2:0 8 бит 18/35 MPEG-2 [email protected]/HL 1440×1080
1280×720
XDCAM HD422 Sony 4:2:2 8 бит 50 MPEG-2 [email protected] 16,5:1 1920×1080
1280×720
Dirac Pro (VC-2) BBC Research 4:2:2 10 бит 50/165 Вейвлет 1920×1080
DNxHD (VC-3) Avid 4:2:2 10 бит
8 бит
220
36/145
ДКП 1920×1080
1280×720
ProRes 422 Apple 4:2:2 10 бит 147/220 ДКП 1920×1080
CineForm CineForm Inc 4:2:2
4:4:4
10 бит
12 бит
Вейвлет 10:1 — 3.5:1 1920×1080

Цифровые видеоинтерфейсы

  • SDI и HD-SDI
  • HDMI (видео и аудио без сжатия). Обязательно HDCP.
  • IEEE 1394
  • DVI (только видео без сжатия). Возможно HDCP.
  • DisplayPort (видео и аудио без сжатия). Поддерживает DPCP, планируется как улучшенная полная замена HDMI.
  • DVB-ASI — для передачи транспортного потока MPEG-TS

Ссылки

Цифровое видео — это… Что такое Цифровое видео?

Цифровое видео — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении. Основное отличие от аналогового видео в том, что видеосигналы кодируются и передаются в виде последовательности бит. Цифровое видео может распространяться на различных видеоносителях, посредством цифровых видеоинтерфейсов в виде потока или файлов.

Не стоит путать понятие цифровое видео с цифровым телевидением. Цифровое телевидение определяет стандарты передачи видео- и аудиосигнала от передатчика к телеприемнику, используя при этом цифровую модуляцию, то есть предполагает передачу цифрового видео на расстояние посредством спутниковых, наземных, мобильных или кабельных сетей.

Также отличается технология цифрового кинематографа, в которой используются свои стандарты разрешения, соотношения сторон кадра и кадровой частоты, заимствованные у традиционного пленочного кинематографа.

Формирование цифрового видеосигнала

Компонентное видео

Основная статья: YCbCr

Оптическое изображение формируется с помощью объектива на светочувствительной матрице современных видео- и телевизионных камер, цифровых фотоаппаратов, фотовидеокамер мобильных телефонов, смартфонов или планшетов, веб-камер, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств. С помощью различных систем производится цветоделение светового потока для получения монохромных полутоновых компонент трех основных цветов.

Одноматричные системы

Видеосигнал формируется из последовательности кадров — отдельных изображений, элементы которого считываются с светочувствительного элемента камеры (ПЗС или КМОП-матрица). Для получения цветного видеоизображения применяют специальную RGB-фильтрацию элементов изображения, чтобы на каждый отдельный элемент (пиксель) приходилось по три значения цвета — красного, зеленого и синего. Такой метод применяется в недорогих одноматричных видеокамерах, во всех цифровых фотоаппаратах с поддержкой видеозаписи и других видах устройств, где к качеству видеозаписи не предъявляются повышенные требования.

Трехматричные системы

Преобразование полученных с трех ПЗС-матриц компонент RGB в Y’CrCb

Как правило, для профессиональной видеосъёмки применяются более сложные трёхматричные системы, где оптическое цветоделение производится при помощи дихроичной призмы. Каждое из цветоделённых изображений попадает на отдельную матрицу, с которой считываются элементы кадра, затем формируется видеосигнал отдельной компоненты.

После применения гамма-коррекции сигналов R, G, B производится их преобразование для получения сигнала яркости Y’ и двух цветоразностных сигналов: R’-Y’ и B’-Y’. В соответствии с рекомендациями ITU-R 601 применяется кодирование по следующим формулам для перевода компонентного видеосигнала в цифровую форму :

При передаче таких сигналов, возможно восстановление исходных составляющих цветов: красной (R), синей (B) и зеленой (G), которые используются в большинстве систем отображения видеоинформации, например в мониторах.

Уровни видео

Полученные компоненты Y’, Cr, Cb квантуются с разрядностью 8 или 10 бит. Однако не все уровни используются для передачи сигналов яркости. Например, для 8 битного кодирования из 256 доступных уровней только 220 используются для передачи сигнала яркости (диапазон 16-235), а остальные — для сигналов синхронизации. При 10-битном кодировании — используется 877 уровней. Для цветовых компонент используется только 225 уровней в 8-битной системе и только 897 дискретных уровней видео в 10-битной системе.

Цветовая субдискретизация

Форматы цветовой субдискретизации

При дискретизации Y’, Cr, Cb компонент видеосигнала для сокращения скорости потока применяется так называемая цветовая субдискретизация. Если дискретизация каждой компоненты производится с одинаковой частотой, такая схема будет называться 4:4:4. Однако она редко применяется на практике, из-за ее избыточности. Для цифровых видеостандартов принято базовое соотношение 4:2:2, которое означает, что цветоразностные компоненты Cr, Cb передаются с пространственным разрешением, в два раза меньшим разрешения по яркостному сигналу, потому что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем цвета. При этом частота дискретизации для яркостного сигнала Y’ устанавливается равной 13,5 МГц, что в два раза больше, чем для цветоразностных сигналов Cr и Cb — 6,75 МГц.

В целях дальнейшего сокращения избыточности сигналов цветности применяются схемы с соотношением 4:2:0 и 4:1:1. В последнем случае горизонтальное разрешение цветоразностных сигналов снижается до четверти от полного разрешения сигнала яркости. Оба варианта 4:1:1 и 4:2:0 вдвое сокращают пропускную способность по сравнению с представлением без субдискретизации.

Для сигналов ТВЧ согласно части II Рекомендации ITU-R 709-3 установлены частоты дискретизации сигналов яркости 74,25 МГц и цветности 37,125 МГц.

Стандарты разложения

Основные стандарты разложения

Стандарты разложения цифрового видео определяют следующие параметры:

  • количество видимых строк. Для записи и передачи цифрового видео, также как и аналогового, применяют разложение его на отдельные строки, то есть последовательное сканирование и передача элементов каждой горизонтальной строки. Для видео и телевидения стандартной чёткости эти значения равны 480 или 576 строк, с повышенной четкостью — 720. Для видео высокой чёткости (англ. HD) — 1080.
  • режим развёртки («p» или «i»). Для сокращения передаваемого потока вдвое применяется чересстрочная развёртка, при которой каждый кадр передается двумя последовательными полукадрами — полями. Поле состоит из телевизионных строк. Одно поле содержит чётные строки, второе — нечётные. Такой режим развёртки обозначается значком «i» от англ. interlace. Такой режим был разработан в эпоху аналогового телевидения, когда не было возможности передавать сигналы с широкой полосой пропускания. Также первые цифровые форматы и даже HD использовали этот режим для уменьшения видеопотока. Недостатком такого режима является наличие эффекта «гребёнки» на движущихся объектах при воспроизведении на устройствах отображения с прогрессивной (построчной) развёрткой, для устранения которого применяют деинтерлейсинг. При построчной передаче всего кадра таких проблем не возникает, однако ширина полосы пропускания или поток такого видеосигнала будет вдвое большими. При прогрессивной развертке частоты дискретизации для схемы 4:2:2 будут равными для Y’ — 27 МГц, для Сr/Сb — 13,5 МГц.
  • частота кадров — частота смены кадров за единицу времени, как правило, за секунду. Из-за различных стандартов, принятых в разных странах, в телевизионном вещании, кино и видео производстве появилось значительное число различных стандартов, которые могут частично или полностью поддерживать различные видеоустройства. Основными являются:
    • на основе форматов семейства PAL: 25i, 25p, 50p
    • на основе форматов семейства NTSC: 29.97i, 30i, 29.97p, 30p, 59.94p, 60p
    • киноформаты: 23.98p, 24p

Также немаловажным параметром является соотношение сторон кадра видеоизображения. Типичными форматами для видео являются стандартный 4:3 (1,33:1) или широкоэкранный — 16:9 (1,77:1). Широкоэкранный режим иногда записывается на видео со сжатием по горизонтали до 4:3, а при воспроизведении растягивается. Такая технология называется анаморфирование видеозаписи и при записи широкоформатных фильмов дает возможность полнее использовать кадр телевидения стандартной четкости.

Форматы цифрового кодирования и сжатия

Видеопоток

Видеопоток — это временна́я последовательность кадров определенного формата, закодированная в битовый поток. Скорость передачи несжатого видеопотока с чересстрочной разверткой разрядностью 10 бит и цветовой субдискретизацией 4:2:2 стандартной четкости будет составлять 270 Мбит/с. Такой поток получается если сложить произведения частоты дискретизации на разрядность каждой компоненты: 10 × 13,5 + 10 × 6,75 × 2 = 270 Мбит/с. Однако, расчет размера получаемого файла, содержащего несжатый видеопоток, производится несколько иначе. Сохраняется только активная часть строки видеосигнала. Для представления в пространстве Y’, Cr, Cb расчитываются следующие составляющие:

  • количество пикселей в кадре для яркостной компоненты = 720 × 576 = 414 720
  • количество пикселей в кадре для каждой цветностной компоненты = 360 × 576 = 207 360
  • число битов в кадре = 10 × 414 720 + 10 × 207 360 × 2 = 8294400 = 8,29 Мбит
  • скорость передачи данных (BR) = 8,29 × 25 = 207,36 Мбит / сек
  • размер видео = 207,36 Мбит / сек * 3600 сек = 746 496 Мбит = 93 312 Мбайт = 93,31 Гбайт = 86,9 ГиБ

Расчёт скорости передачи данных:

Для формата 4:2:2 
 BR = BD × (W + 0,5 × W × 2) × H × FR = BD × 2 × W × H × FR
Для формата 4:1:1
 BR = BD × (W + 0,25 × W × 2) × H × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:2:0
 BR = BD × (W × H + 0,5 × W × 0,5 × H × 2) × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:4:4
 BR = BD × 3 × W × H × FR 

BR - скорость передачи данных, бит/с, 
W и H - ширина и высота кадра в пикселях, 
BD - разрядность для каждой компоненты, бит на пиксель
FR - кадровая частота, кадров/с

В таблице приведены скорость передачи несжатого видеопотока и размер требуемого пространства для часовой записи наиболее распространенных стандартов.

Скорость передачи несжатого видеопотока
Размер кадра
(пикселей)
Глубина
цвета(бит)
Дискретизация Кадровая
частота (Гц)
Битрейт
(Мбит/с)
Требуемая
ёмкость (ГиБ/час)
720 × 576 10 4:2:2 25 207 86.9
720 × 576 8 4:1:1, 4:2:0 25 124 52.1
1280 × 720 8 4:2:2 25 369 154.5
1280 × 720 8 4:2:2 50 737 309
1280 × 720 10 4:2:2 25 461 193.1
1920 × 1080 10 4:2:2 25 1037 434.5

Видеокомпрессия

Из-за относительно высокой скорости передачи несжатого видеопотока широко используются алгоритмы видеокомпрессии. Видеокомпрессия позволяет сократить избыточность видеоданных и уменьшить передаваемый поток, что позволит передавать видео по каналам связи с меньшей пропускной способностью или сохранять видеофайлы на носителях с меньшей ёмкостью.

Форматы цифровой видеозаписи

Следующая таблица показывает характеристики большинства видеоформатов и типов применяемой субдискретизации цветоразностных компонент, а также другие связанные с ними параметры, такие как скорость передачи данных и степень сжатия.

Форматы стандартной чёткости (SD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DV/MiniDV Несколько 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 25 Panasonic 4:1:1 8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 50 Panasonic 4:2:2 8 бит 50 ДКП 3,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCAM Sony 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Digital Betacam Sony 4:2:2 10 бит 90 ДКП 2,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Betacam SX Sony 4:2:2 10 бит 18/170 MPEG-2 10:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
MPEG IMX Sony 4:2:2 8 бит 30
40
50
MPEG-2 [email protected] 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)
XDCAM Sony 4:2:0/4:1:1
4:2:2
8 бит 30
40
50
MPEG-2 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)

HD видео

Форматы высокой чёткости (HD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DVCPRO 100 Panasonic 4:2:2 8 бит 100 ДКП 6,7:1 1440×1080
960×720
HDCAM Sony 3:1:1 8 бит 144 ДКП 7:1 1440×1080
HDCAM SR Sony 4:2:2
4:4:4
10 бит 440
880
MPEG-4 4,2:1
2,7:1
1920×1080
HDV Sony JVC Canon 4:2:0 8 бит 19/25 MPEG-2 18:1 1440×1080
1920×1080
1280×720
AVCHD Panasonic Sony 4:2:0 8 бит 18/24 H.264/MPEG-4 1440×1080
1920×1080
1280×720
XDCAM HD Sony 4:2:0 8 бит 18/35 MPEG-2 [email protected]/HL 1440×1080
1280×720
XDCAM HD422 Sony 4:2:2 8 бит 50 MPEG-2 [email protected] 16,5:1 1920×1080
1280×720
Dirac Pro (VC-2) BBC Research 4:2:2 10 бит 50/165 Вейвлет 1920×1080
DNxHD (VC-3) Avid 4:2:2 10 бит
8 бит
220
36/145
ДКП 1920×1080
1280×720
ProRes 422 Apple 4:2:2 10 бит 147/220 ДКП 1920×1080
CineForm CineForm Inc 4:2:2
4:4:4
10 бит
12 бит
Вейвлет 10:1 — 3.5:1 1920×1080

Цифровые видеоинтерфейсы

  • SDI и HD-SDI
  • HDMI (видео и аудио без сжатия). Обязательно HDCP.
  • IEEE 1394
  • DVI (только видео без сжатия). Возможно HDCP.
  • DisplayPort (видео и аудио без сжатия). Поддерживает DPCP, планируется как улучшенная полная замена HDMI.
  • DVB-ASI — для передачи транспортного потока MPEG-TS

Ссылки

Цифровое видео — это… Что такое Цифровое видео?

Цифровое видео — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении. Основное отличие от аналогового видео в том, что видеосигналы кодируются и передаются в виде последовательности бит. Цифровое видео может распространяться на различных видеоносителях, посредством цифровых видеоинтерфейсов в виде потока или файлов.

Не стоит путать понятие цифровое видео с цифровым телевидением. Цифровое телевидение определяет стандарты передачи видео- и аудиосигнала от передатчика к телеприемнику, используя при этом цифровую модуляцию, то есть предполагает передачу цифрового видео на расстояние посредством спутниковых, наземных, мобильных или кабельных сетей.

Также отличается технология цифрового кинематографа, в которой используются свои стандарты разрешения, соотношения сторон кадра и кадровой частоты, заимствованные у традиционного пленочного кинематографа.

Формирование цифрового видеосигнала

Компонентное видео

Основная статья: YCbCr

Оптическое изображение формируется с помощью объектива на светочувствительной матрице современных видео- и телевизионных камер, цифровых фотоаппаратов, фотовидеокамер мобильных телефонов, смартфонов или планшетов, веб-камер, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств. С помощью различных систем производится цветоделение светового потока для получения монохромных полутоновых компонент трех основных цветов.

Одноматричные системы

Видеосигнал формируется из последовательности кадров — отдельных изображений, элементы которого считываются с светочувствительного элемента камеры (ПЗС или КМОП-матрица). Для получения цветного видеоизображения применяют специальную RGB-фильтрацию элементов изображения, чтобы на каждый отдельный элемент (пиксель) приходилось по три значения цвета — красного, зеленого и синего. Такой метод применяется в недорогих одноматричных видеокамерах, во всех цифровых фотоаппаратах с поддержкой видеозаписи и других видах устройств, где к качеству видеозаписи не предъявляются повышенные требования.

Трехматричные системы

Преобразование полученных с трех ПЗС-матриц компонент RGB в Y’CrCb

Как правило, для профессиональной видеосъёмки применяются более сложные трёхматричные системы, где оптическое цветоделение производится при помощи дихроичной призмы. Каждое из цветоделённых изображений попадает на отдельную матрицу, с которой считываются элементы кадра, затем формируется видеосигнал отдельной компоненты.

После применения гамма-коррекции сигналов R, G, B производится их преобразование для получения сигнала яркости Y’ и двух цветоразностных сигналов: R’-Y’ и B’-Y’. В соответствии с рекомендациями ITU-R 601 применяется кодирование по следующим формулам для перевода компонентного видеосигнала в цифровую форму :

При передаче таких сигналов, возможно восстановление исходных составляющих цветов: красной (R), синей (B) и зеленой (G), которые используются в большинстве систем отображения видеоинформации, например в мониторах.

Уровни видео

Полученные компоненты Y’, Cr, Cb квантуются с разрядностью 8 или 10 бит. Однако не все уровни используются для передачи сигналов яркости. Например, для 8 битного кодирования из 256 доступных уровней только 220 используются для передачи сигнала яркости (диапазон 16-235), а остальные — для сигналов синхронизации. При 10-битном кодировании — используется 877 уровней. Для цветовых компонент используется только 225 уровней в 8-битной системе и только 897 дискретных уровней видео в 10-битной системе.

Цветовая субдискретизация

Форматы цветовой субдискретизации

При дискретизации Y’, Cr, Cb компонент видеосигнала для сокращения скорости потока применяется так называемая цветовая субдискретизация. Если дискретизация каждой компоненты производится с одинаковой частотой, такая схема будет называться 4:4:4. Однако она редко применяется на практике, из-за ее избыточности. Для цифровых видеостандартов принято базовое соотношение 4:2:2, которое означает, что цветоразностные компоненты Cr, Cb передаются с пространственным разрешением, в два раза меньшим разрешения по яркостному сигналу, потому что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем цвета. При этом частота дискретизации для яркостного сигнала Y’ устанавливается равной 13,5 МГц, что в два раза больше, чем для цветоразностных сигналов Cr и Cb — 6,75 МГц.

В целях дальнейшего сокращения избыточности сигналов цветности применяются схемы с соотношением 4:2:0 и 4:1:1. В последнем случае горизонтальное разрешение цветоразностных сигналов снижается до четверти от полного разрешения сигнала яркости. Оба варианта 4:1:1 и 4:2:0 вдвое сокращают пропускную способность по сравнению с представлением без субдискретизации.

Для сигналов ТВЧ согласно части II Рекомендации ITU-R 709-3 установлены частоты дискретизации сигналов яркости 74,25 МГц и цветности 37,125 МГц.

Стандарты разложения

Основные стандарты разложения

Стандарты разложения цифрового видео определяют следующие параметры:

  • количество видимых строк. Для записи и передачи цифрового видео, также как и аналогового, применяют разложение его на отдельные строки, то есть последовательное сканирование и передача элементов каждой горизонтальной строки. Для видео и телевидения стандартной чёткости эти значения равны 480 или 576 строк, с повышенной четкостью — 720. Для видео высокой чёткости (англ. HD) — 1080.
  • режим развёртки («p» или «i»). Для сокращения передаваемого потока вдвое применяется чересстрочная развёртка, при которой каждый кадр передается двумя последовательными полукадрами — полями. Поле состоит из телевизионных строк. Одно поле содержит чётные строки, второе — нечётные. Такой режим развёртки обозначается значком «i» от англ. interlace. Такой режим был разработан в эпоху аналогового телевидения, когда не было возможности передавать сигналы с широкой полосой пропускания. Также первые цифровые форматы и даже HD использовали этот режим для уменьшения видеопотока. Недостатком такого режима является наличие эффекта «гребёнки» на движущихся объектах при воспроизведении на устройствах отображения с прогрессивной (построчной) развёрткой, для устранения которого применяют деинтерлейсинг. При построчной передаче всего кадра таких проблем не возникает, однако ширина полосы пропускания или поток такого видеосигнала будет вдвое большими. При прогрессивной развертке частоты дискретизации для схемы 4:2:2 будут равными для Y’ — 27 МГц, для Сr/Сb — 13,5 МГц.
  • частота кадров — частота смены кадров за единицу времени, как правило, за секунду. Из-за различных стандартов, принятых в разных странах, в телевизионном вещании, кино и видео производстве появилось значительное число различных стандартов, которые могут частично или полностью поддерживать различные видеоустройства. Основными являются:
    • на основе форматов семейства PAL: 25i, 25p, 50p
    • на основе форматов семейства NTSC: 29.97i, 30i, 29.97p, 30p, 59.94p, 60p
    • киноформаты: 23.98p, 24p

Также немаловажным параметром является соотношение сторон кадра видеоизображения. Типичными форматами для видео являются стандартный 4:3 (1,33:1) или широкоэкранный — 16:9 (1,77:1). Широкоэкранный режим иногда записывается на видео со сжатием по горизонтали до 4:3, а при воспроизведении растягивается. Такая технология называется анаморфирование видеозаписи и при записи широкоформатных фильмов дает возможность полнее использовать кадр телевидения стандартной четкости.

Форматы цифрового кодирования и сжатия

Видеопоток

Видеопоток — это временна́я последовательность кадров определенного формата, закодированная в битовый поток. Скорость передачи несжатого видеопотока с чересстрочной разверткой разрядностью 10 бит и цветовой субдискретизацией 4:2:2 стандартной четкости будет составлять 270 Мбит/с. Такой поток получается если сложить произведения частоты дискретизации на разрядность каждой компоненты: 10 × 13,5 + 10 × 6,75 × 2 = 270 Мбит/с. Однако, расчет размера получаемого файла, содержащего несжатый видеопоток, производится несколько иначе. Сохраняется только активная часть строки видеосигнала. Для представления в пространстве Y’, Cr, Cb расчитываются следующие составляющие:

  • количество пикселей в кадре для яркостной компоненты = 720 × 576 = 414 720
  • количество пикселей в кадре для каждой цветностной компоненты = 360 × 576 = 207 360
  • число битов в кадре = 10 × 414 720 + 10 × 207 360 × 2 = 8294400 = 8,29 Мбит
  • скорость передачи данных (BR) = 8,29 × 25 = 207,36 Мбит / сек
  • размер видео = 207,36 Мбит / сек * 3600 сек = 746 496 Мбит = 93 312 Мбайт = 93,31 Гбайт = 86,9 ГиБ

Расчёт скорости передачи данных:

Для формата 4:2:2 
 BR = BD × (W + 0,5 × W × 2) × H × FR = BD × 2 × W × H × FR
Для формата 4:1:1
 BR = BD × (W + 0,25 × W × 2) × H × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:2:0
 BR = BD × (W × H + 0,5 × W × 0,5 × H × 2) × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:4:4
 BR = BD × 3 × W × H × FR 

BR - скорость передачи данных, бит/с, 
W и H - ширина и высота кадра в пикселях, 
BD - разрядность для каждой компоненты, бит на пиксель
FR - кадровая частота, кадров/с

В таблице приведены скорость передачи несжатого видеопотока и размер требуемого пространства для часовой записи наиболее распространенных стандартов.

Скорость передачи несжатого видеопотока
Размер кадра
(пикселей)
Глубина
цвета(бит)
Дискретизация Кадровая
частота (Гц)
Битрейт
(Мбит/с)
Требуемая
ёмкость (ГиБ/час)
720 × 576 10 4:2:2 25 207 86.9
720 × 576 8 4:1:1, 4:2:0 25 124 52.1
1280 × 720 8 4:2:2 25 369 154.5
1280 × 720 8 4:2:2 50 737 309
1280 × 720 10 4:2:2 25 461 193.1
1920 × 1080 10 4:2:2 25 1037 434.5

Видеокомпрессия

Из-за относительно высокой скорости передачи несжатого видеопотока широко используются алгоритмы видеокомпрессии. Видеокомпрессия позволяет сократить избыточность видеоданных и уменьшить передаваемый поток, что позволит передавать видео по каналам связи с меньшей пропускной способностью или сохранять видеофайлы на носителях с меньшей ёмкостью.

Форматы цифровой видеозаписи

Следующая таблица показывает характеристики большинства видеоформатов и типов применяемой субдискретизации цветоразностных компонент, а также другие связанные с ними параметры, такие как скорость передачи данных и степень сжатия.

Форматы стандартной чёткости (SD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DV/MiniDV Несколько 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 25 Panasonic 4:1:1 8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 50 Panasonic 4:2:2 8 бит 50 ДКП 3,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCAM Sony 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Digital Betacam Sony 4:2:2 10 бит 90 ДКП 2,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Betacam SX Sony 4:2:2 10 бит 18/170 MPEG-2 10:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
MPEG IMX Sony 4:2:2 8 бит 30
40
50
MPEG-2 [email protected] 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)
XDCAM Sony 4:2:0/4:1:1
4:2:2
8 бит 30
40
50
MPEG-2 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)

HD видео

Форматы высокой чёткости (HD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DVCPRO 100 Panasonic 4:2:2 8 бит 100 ДКП 6,7:1 1440×1080
960×720
HDCAM Sony 3:1:1 8 бит 144 ДКП 7:1 1440×1080
HDCAM SR Sony 4:2:2
4:4:4
10 бит 440
880
MPEG-4 4,2:1
2,7:1
1920×1080
HDV Sony JVC Canon 4:2:0 8 бит 19/25 MPEG-2 18:1 1440×1080
1920×1080
1280×720
AVCHD Panasonic Sony 4:2:0 8 бит 18/24 H.264/MPEG-4 1440×1080
1920×1080
1280×720
XDCAM HD Sony 4:2:0 8 бит 18/35 MPEG-2 [email protected]/HL 1440×1080
1280×720
XDCAM HD422 Sony 4:2:2 8 бит 50 MPEG-2 [email protected] 16,5:1 1920×1080
1280×720
Dirac Pro (VC-2) BBC Research 4:2:2 10 бит 50/165 Вейвлет 1920×1080
DNxHD (VC-3) Avid 4:2:2 10 бит
8 бит
220
36/145
ДКП 1920×1080
1280×720
ProRes 422 Apple 4:2:2 10 бит 147/220 ДКП 1920×1080
CineForm CineForm Inc 4:2:2
4:4:4
10 бит
12 бит
Вейвлет 10:1 — 3.5:1 1920×1080

Цифровые видеоинтерфейсы

  • SDI и HD-SDI
  • HDMI (видео и аудио без сжатия). Обязательно HDCP.
  • IEEE 1394
  • DVI (только видео без сжатия). Возможно HDCP.
  • DisplayPort (видео и аудио без сжатия). Поддерживает DPCP, планируется как улучшенная полная замена HDMI.
  • DVB-ASI — для передачи транспортного потока MPEG-TS

Ссылки

Цифровое видео — это… Что такое Цифровое видео?

Цифровое видео — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении. Основное отличие от аналогового видео в том, что видеосигналы кодируются и передаются в виде последовательности бит. Цифровое видео может распространяться на различных видеоносителях, посредством цифровых видеоинтерфейсов в виде потока или файлов.

Не стоит путать понятие цифровое видео с цифровым телевидением. Цифровое телевидение определяет стандарты передачи видео- и аудиосигнала от передатчика к телеприемнику, используя при этом цифровую модуляцию, то есть предполагает передачу цифрового видео на расстояние посредством спутниковых, наземных, мобильных или кабельных сетей.

Также отличается технология цифрового кинематографа, в которой используются свои стандарты разрешения, соотношения сторон кадра и кадровой частоты, заимствованные у традиционного пленочного кинематографа.

Формирование цифрового видеосигнала

Компонентное видео

Основная статья: YCbCr

Оптическое изображение формируется с помощью объектива на светочувствительной матрице современных видео- и телевизионных камер, цифровых фотоаппаратов, фотовидеокамер мобильных телефонов, смартфонов или планшетов, веб-камер, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств. С помощью различных систем производится цветоделение светового потока для получения монохромных полутоновых компонент трех основных цветов.

Одноматричные системы

Видеосигнал формируется из последовательности кадров — отдельных изображений, элементы которого считываются с светочувствительного элемента камеры (ПЗС или КМОП-матрица). Для получения цветного видеоизображения применяют специальную RGB-фильтрацию элементов изображения, чтобы на каждый отдельный элемент (пиксель) приходилось по три значения цвета — красного, зеленого и синего. Такой метод применяется в недорогих одноматричных видеокамерах, во всех цифровых фотоаппаратах с поддержкой видеозаписи и других видах устройств, где к качеству видеозаписи не предъявляются повышенные требования.

Трехматричные системы

Преобразование полученных с трех ПЗС-матриц компонент RGB в Y’CrCb

Как правило, для профессиональной видеосъёмки применяются более сложные трёхматричные системы, где оптическое цветоделение производится при помощи дихроичной призмы. Каждое из цветоделённых изображений попадает на отдельную матрицу, с которой считываются элементы кадра, затем формируется видеосигнал отдельной компоненты.

После применения гамма-коррекции сигналов R, G, B производится их преобразование для получения сигнала яркости Y’ и двух цветоразностных сигналов: R’-Y’ и B’-Y’. В соответствии с рекомендациями ITU-R 601 применяется кодирование по следующим формулам для перевода компонентного видеосигнала в цифровую форму :

При передаче таких сигналов, возможно восстановление исходных составляющих цветов: красной (R), синей (B) и зеленой (G), которые используются в большинстве систем отображения видеоинформации, например в мониторах.

Уровни видео

Полученные компоненты Y’, Cr, Cb квантуются с разрядностью 8 или 10 бит. Однако не все уровни используются для передачи сигналов яркости. Например, для 8 битного кодирования из 256 доступных уровней только 220 используются для передачи сигнала яркости (диапазон 16-235), а остальные — для сигналов синхронизации. При 10-битном кодировании — используется 877 уровней. Для цветовых компонент используется только 225 уровней в 8-битной системе и только 897 дискретных уровней видео в 10-битной системе.

Цветовая субдискретизация

Форматы цветовой субдискретизации

При дискретизации Y’, Cr, Cb компонент видеосигнала для сокращения скорости потока применяется так называемая цветовая субдискретизация. Если дискретизация каждой компоненты производится с одинаковой частотой, такая схема будет называться 4:4:4. Однако она редко применяется на практике, из-за ее избыточности. Для цифровых видеостандартов принято базовое соотношение 4:2:2, которое означает, что цветоразностные компоненты Cr, Cb передаются с пространственным разрешением, в два раза меньшим разрешения по яркостному сигналу, потому что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем цвета. При этом частота дискретизации для яркостного сигнала Y’ устанавливается равной 13,5 МГц, что в два раза больше, чем для цветоразностных сигналов Cr и Cb — 6,75 МГц.

В целях дальнейшего сокращения избыточности сигналов цветности применяются схемы с соотношением 4:2:0 и 4:1:1. В последнем случае горизонтальное разрешение цветоразностных сигналов снижается до четверти от полного разрешения сигнала яркости. Оба варианта 4:1:1 и 4:2:0 вдвое сокращают пропускную способность по сравнению с представлением без субдискретизации.

Для сигналов ТВЧ согласно части II Рекомендации ITU-R 709-3 установлены частоты дискретизации сигналов яркости 74,25 МГц и цветности 37,125 МГц.

Стандарты разложения

Основные стандарты разложения

Стандарты разложения цифрового видео определяют следующие параметры:

  • количество видимых строк. Для записи и передачи цифрового видео, также как и аналогового, применяют разложение его на отдельные строки, то есть последовательное сканирование и передача элементов каждой горизонтальной строки. Для видео и телевидения стандартной чёткости эти значения равны 480 или 576 строк, с повышенной четкостью — 720. Для видео высокой чёткости (англ. HD) — 1080.
  • режим развёртки («p» или «i»). Для сокращения передаваемого потока вдвое применяется чересстрочная развёртка, при которой каждый кадр передается двумя последовательными полукадрами — полями. Поле состоит из телевизионных строк. Одно поле содержит чётные строки, второе — нечётные. Такой режим развёртки обозначается значком «i» от англ. interlace. Такой режим был разработан в эпоху аналогового телевидения, когда не было возможности передавать сигналы с широкой полосой пропускания. Также первые цифровые форматы и даже HD использовали этот режим для уменьшения видеопотока. Недостатком такого режима является наличие эффекта «гребёнки» на движущихся объектах при воспроизведении на устройствах отображения с прогрессивной (построчной) развёрткой, для устранения которого применяют деинтерлейсинг. При построчной передаче всего кадра таких проблем не возникает, однако ширина полосы пропускания или поток такого видеосигнала будет вдвое большими. При прогрессивной развертке частоты дискретизации для схемы 4:2:2 будут равными для Y’ — 27 МГц, для Сr/Сb — 13,5 МГц.
  • частота кадров — частота смены кадров за единицу времени, как правило, за секунду. Из-за различных стандартов, принятых в разных странах, в телевизионном вещании, кино и видео производстве появилось значительное число различных стандартов, которые могут частично или полностью поддерживать различные видеоустройства. Основными являются:
    • на основе форматов семейства PAL: 25i, 25p, 50p
    • на основе форматов семейства NTSC: 29.97i, 30i, 29.97p, 30p, 59.94p, 60p
    • киноформаты: 23.98p, 24p

Также немаловажным параметром является соотношение сторон кадра видеоизображения. Типичными форматами для видео являются стандартный 4:3 (1,33:1) или широкоэкранный — 16:9 (1,77:1). Широкоэкранный режим иногда записывается на видео со сжатием по горизонтали до 4:3, а при воспроизведении растягивается. Такая технология называется анаморфирование видеозаписи и при записи широкоформатных фильмов дает возможность полнее использовать кадр телевидения стандартной четкости.

Форматы цифрового кодирования и сжатия

Видеопоток

Видеопоток — это временна́я последовательность кадров определенного формата, закодированная в битовый поток. Скорость передачи несжатого видеопотока с чересстрочной разверткой разрядностью 10 бит и цветовой субдискретизацией 4:2:2 стандартной четкости будет составлять 270 Мбит/с. Такой поток получается если сложить произведения частоты дискретизации на разрядность каждой компоненты: 10 × 13,5 + 10 × 6,75 × 2 = 270 Мбит/с. Однако, расчет размера получаемого файла, содержащего несжатый видеопоток, производится несколько иначе. Сохраняется только активная часть строки видеосигнала. Для представления в пространстве Y’, Cr, Cb расчитываются следующие составляющие:

  • количество пикселей в кадре для яркостной компоненты = 720 × 576 = 414 720
  • количество пикселей в кадре для каждой цветностной компоненты = 360 × 576 = 207 360
  • число битов в кадре = 10 × 414 720 + 10 × 207 360 × 2 = 8294400 = 8,29 Мбит
  • скорость передачи данных (BR) = 8,29 × 25 = 207,36 Мбит / сек
  • размер видео = 207,36 Мбит / сек * 3600 сек = 746 496 Мбит = 93 312 Мбайт = 93,31 Гбайт = 86,9 ГиБ

Расчёт скорости передачи данных:

Для формата 4:2:2 
 BR = BD × (W + 0,5 × W × 2) × H × FR = BD × 2 × W × H × FR
Для формата 4:1:1
 BR = BD × (W + 0,25 × W × 2) × H × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:2:0
 BR = BD × (W × H + 0,5 × W × 0,5 × H × 2) × FR = BD × 1,5 × W × H × FR
Для формата 4:4:4
 BR = BD × 3 × W × H × FR 

BR - скорость передачи данных, бит/с, 
W и H - ширина и высота кадра в пикселях, 
BD - разрядность для каждой компоненты, бит на пиксель
FR - кадровая частота, кадров/с

В таблице приведены скорость передачи несжатого видеопотока и размер требуемого пространства для часовой записи наиболее распространенных стандартов.

Скорость передачи несжатого видеопотока
Размер кадра
(пикселей)
Глубина
цвета(бит)
Дискретизация Кадровая
частота (Гц)
Битрейт
(Мбит/с)
Требуемая
ёмкость (ГиБ/час)
720 × 576 10 4:2:2 25 207 86.9
720 × 576 8 4:1:1, 4:2:0 25 124 52.1
1280 × 720 8 4:2:2 25 369 154.5
1280 × 720 8 4:2:2 50 737 309
1280 × 720 10 4:2:2 25 461 193.1
1920 × 1080 10 4:2:2 25 1037 434.5

Видеокомпрессия

Из-за относительно высокой скорости передачи несжатого видеопотока широко используются алгоритмы видеокомпрессии. Видеокомпрессия позволяет сократить избыточность видеоданных и уменьшить передаваемый поток, что позволит передавать видео по каналам связи с меньшей пропускной способностью или сохранять видеофайлы на носителях с меньшей ёмкостью.

Форматы цифровой видеозаписи

Следующая таблица показывает характеристики большинства видеоформатов и типов применяемой субдискретизации цветоразностных компонент, а также другие связанные с ними параметры, такие как скорость передачи данных и степень сжатия.

Форматы стандартной чёткости (SD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DV/MiniDV Несколько 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 25 Panasonic 4:1:1 8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCPRO 50 Panasonic 4:2:2 8 бит 50 ДКП 3,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
DVCAM Sony 4:2:0 (PAL)
4:1:1 (NTSC)
8 бит 25 ДКП 5:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Digital Betacam Sony 4:2:2 10 бит 90 ДКП 2,3:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
Betacam SX Sony 4:2:2 10 бит 18/170 MPEG-2 10:1 720×576(PAL)
720×480(NTSC)
MPEG IMX Sony 4:2:2 8 бит 30
40
50
MPEG-2 [email protected] 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)
XDCAM Sony 4:2:0/4:1:1
4:2:2
8 бит 30
40
50
MPEG-2 6:1
4:1
3,3:1
720×576(PAL)
720×480(NTSC)

HD видео

Форматы высокой чёткости (HD)
Формат Владелец Дискретизация Глубина
цвета
Битрейт
(Мбит/с)
Тип компрессии Степень
сжатия
Размер кадра
(пикселей)
DVCPRO 100 Panasonic 4:2:2 8 бит 100 ДКП 6,7:1 1440×1080
960×720
HDCAM Sony 3:1:1 8 бит 144 ДКП 7:1 1440×1080
HDCAM SR Sony 4:2:2
4:4:4
10 бит 440
880
MPEG-4 4,2:1
2,7:1
1920×1080
HDV Sony JVC Canon 4:2:0 8 бит 19/25 MPEG-2 18:1 1440×1080
1920×1080
1280×720
AVCHD Panasonic Sony 4:2:0 8 бит 18/24 H.264/MPEG-4 1440×1080
1920×1080
1280×720
XDCAM HD Sony 4:2:0 8 бит 18/35 MPEG-2 [email protected]/HL 1440×1080
1280×720
XDCAM HD422 Sony 4:2:2 8 бит 50 MPEG-2 [email protected] 16,5:1 1920×1080
1280×720
Dirac Pro (VC-2) BBC Research 4:2:2 10 бит 50/165 Вейвлет 1920×1080
DNxHD (VC-3) Avid 4:2:2 10 бит
8 бит
220
36/145
ДКП 1920×1080
1280×720
ProRes 422 Apple 4:2:2 10 бит 147/220 ДКП 1920×1080
CineForm CineForm Inc 4:2:2
4:4:4
10 бит
12 бит
Вейвлет 10:1 — 3.5:1 1920×1080

Цифровые видеоинтерфейсы

  • SDI и HD-SDI
  • HDMI (видео и аудио без сжатия). Обязательно HDCP.
  • IEEE 1394
  • DVI (только видео без сжатия). Возможно HDCP.
  • DisplayPort (видео и аудио без сжатия). Поддерживает DPCP, планируется как улучшенная полная замена HDMI.
  • DVB-ASI — для передачи транспортного потока MPEG-TS

Ссылки

Что такое цифровое видео?

Существует два вида видео — цифровое и аналоговое. Сейчас мы рассмотрим, цифровое видео, из чего оно состоит, как построено.

Разобьём общеизвестное понятие «цифровое видео» на составляющие, чтобы точно определить, что же это такое на самом деле. Итак по порядку:

1. Пиксели

Цифровое изображение, как правило, состоит из пикселей. Чем их больше, тем (теоретически) качественнее больше и тяжелее это изображение.
Пиксель (pixel — точка) представляет собой квадратный элемент на экране компьютера. Каждый пиксель имеет определенный цвет. Формат кодирования цвета в пикселе при выводе его на экран определяется текущими установками видеоадаптера компьютера.

2. Цветовой формат RGB

При выведении информации на экран компьютера обычно используется формат RGB.
По сути это комбинация трех цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) из которых строятся все остальные цвета и оттенки. Результирующий цвет варьируется в зависимости от процентного содержания каждого из трех составляющих цветов. Например: R-0 + G-255 + B-0 даст нам зеленый (G = 255), а R-255 + G-255 + B-255 дадут белый, соответственно, если все три цвета поставить в ноль, то получится чёрный цвет.

Режимы видеокарты обычно переключаются с помощью стандартных средств операционной системы. Кроме цвета задаётся разрешение экрана, т.е. «размер» изображения на экране в пикселях по горизонтали и по вертикали (наиболее часто используемые стандартные разрешения: 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024).

3. Режимов вывода изображения на экран

Режим 8 bit (1 байт на пиксель, 256 color)
Отображает 256 цветов, так называемый «палитровый режим». Цвет пикселя кодируется в виде номера в таблице (палитре) из 256 элементов. Для каждого элемента в палитре хранится его RGB содержание. Видеокарта берет значение пикселя (номер цвета в палитре, от 0 до 255) и по значению получает значения его RGB составляющих, которые и выводятся на экран.

Для видеосигнала, получаемого от чёрно-белых камер (одноканальных), возможно, этот режим и даст выигрыш в скорости, но в остальных случаях не используется.

Режим 16 bit (2 байта на пиксель, HiColor)
Отображает 65536 цветов, что обеспечивает вполне реалистичное изображение. При графических операциях пиксель (точка) кодируется всего двумя байтами, что ускоряет обработку изображения.
Этот режим обычно является лучшим для работы с несжатым видеоизображением.

Режим 24 bit (3 байта на пиксель, TrueColor)
TrueColor — это наиболее реалистичный режим. Он отображает 16581375 цветов.
Режим 32 bit (4 байта на пиксель)
Функционально режим аналогичен режиму 24 bit, но на компьютерах с поддержкой технологии MMX и с соответствующей видеокартой работает несколько быстрее.

Дисплеи компьютеров отображают цвет в формате RGB, так что изображения и видеоинформация в других форматах преобразуются в формат RGB перед выводом на экран.

4. Сжатие цифровых изображений

Сжатие графической (в том числе и видео) информации применяется с целью уменьшения занимаемого объёма при хранении и передаче такой информации.

Существует ряд способов сжатия цифрового изображения. Один из самых распространённых заключается в объединении нескольких мелких соседних элементов изображения в один. В этом случае достигается хорошая степень сжатия, но снижается качество изображения. И чем большей будет степень сжатия, тем менее подробным и более нечётким будет результирующее изображение.

Снижение качества выражается в «размывании» мелких деталей, проявления эффекта «дискретизации» закруглённых линий и границ объектов на изображении (плавные линии и границы объектов выглядят состоящими из маленьких квадратиков и «ступенек»), изменении качества цвета и т.п…

Полезными последствиями результата операции сжатия являются меньшие временные и ресурсные затраты на последующие манипуляции с таким изображением. Файлы со сжатым изображением занимают меньше места и передаются по каналам связи быстрее, чем файлы с оригинальным, несжатым изображением.
Кадры (Frames) и скорость отображения кадров (fps)

Видеофрагмент состоит из серии изображений, или кадров (frames). При последовательном выводе этих кадров на экран создаётся имитация «живого» изображения. Подобный принцип используется в кинематографии.

Для получения слитного, плавного движения без рывков, используется особенность человеческого зрения. Человеческое зрение обладает инертностью, т.е. глаз продолжает видеть предмет ещё некоторое (очень малое) время после того, как предмет переместился (или исчез из поля зрения) в другое место. Этот эффект можно наблюдать, если посмотреть на яркий предмет (например, на лампу), а затем быстро закрыть глаза. Даже с закрытыми глазами несколько секунд будет виден, постепенно меркнущий, след от яркого предмета. Таким образом, если сменять кадры на экране с достаточной скоростью, человек будет видеть следующий кадр в то время, как предыдущий ещё не «потух» окончательно. Скорость смены кадров измеряется в «кадрах за секунду» (fps – frames per second).

Для получения более-менее качественного видеоизображения «в реальном времени» достаточно просматривать видеофрагмент со скоростью не менее 16 fps. Мировым стандартом в кинематографии является 24 fps. Для видеосистем наиболее распространёнными являются значения 25 fps для видеостандарта PAL и 30 fps для видеостандарта NTSC.

Чем большее значение скорости будет установлено в настройках программы, тем более качественным и «живым» получится видеоизображение. Соответственно, количество кадров, регистрируемых системой в секунду, возрастёт и, как следствие, возрастёт нагрузка на систему в целом.

5. Стандарты аналоговых видеосистем PAL и NTSC

Наиболее часто используются два стандарта — NTSC (США) и PAL (Западная Европа).

NTSC (National Television System Committee)

Стандарт разработан в США и принят для вещания в 1953 г. Кроме США вещание по этому стандарту ведётся в Канаде, Японии, Южной Корее и ряде стран американского континента. Основной недостаток стандарта — возможность появления искажений в передаче цвета. Они вызывают изменение цветового тона на экране телевизора в зависимости от яркости данного участка изображения. Например, человеческие лица на экране окрашиваются в красноватый цвет в тенях и в зеленоватый — на освещённых участках. Для уменьшения этих искажений телевизоры стандарта NTSC оснащаются регуляторами цветового тона «TINT CONTROL». Этот регулятор позволяет добиться более естественной окраски деталей с какой-то одной яркостью, однако искажения цветового тона более ярких или более темных участков изображения при этом даже возрастают.

Разрешения стандарта NTSC: 320×240, 640×240, 640×480

PAL (Phase Alternation Line)

Стандарт разработан фирмой Telefunken (ФРГ) в 1962—1966 г.г. Телевизионное вещание в этом стандарте ведётся в большинстве стран Западной Европы, в Австралии и ряде стран Азии и Африки. По сути, стандарт PAL представляет собой усовершенствованный вариант стандарта NTSC.

PAL использует метод добавления цвета к телевизионному сигналу чёрного и белого цветов. Создаёт на экране 625 строк с частотой 25 кадров в секунду. Система менее чувствительна к фазовым искажениям, чем NTSC, но в то же время в телеприёмнике происходит усреднение сигналов цветности в двух соседних строках, что приводит к понижению вертикальной четкости цветовой составляющей.

Разрешения стандарта PAL: 384×288, 768×288, 768×576

6. Чересстрочное (Interlaced) видеоизображение

Режимы 768×576 для стандарта PAL и 640×480 для стандарта NTSC представляют собой телевизионный стандарт (стандарт разделённых по времени полукадров или «чересстрочная развертка», Interlaced).

В режимах 640×480 для NTSC и 768×576 для PAL кадр разделяется на два полукадра. Второй полукадр снимается следом за первым и содержит снимок следующего момента времени того же изображения, смещённого построчно – то есть каждая строка второго полукадра располагается между строками первого. Из этих кадров впоследствии собирается целый кадр с вертикальным разрешением вдвое большего стандартного и, за счёт этого, лучшего качества. Работая с полукадрами, электронный луч в первый проход рисует все нечётные строки первого (нечётного) полукадра, затем возвращается в начало и рисует все чётные строки второго (чётного) полукадра.

Данные режимы применимы только в том случае, когда захватываемое изображение статично (т.е. в снимаемой сцене нет быстрого движения). В противном случае появляются специфические искажения за счёт того, что второй кадр «снимается» позже первого.

7. Ключевые кадры и операция дельта-сжатия

Операция дельта-сжатия представляет последовательность кадров видеофрагмента следующим образом:

Допустим, требуется произвести операцию дельта-сжатия для некоторого видеофрагмента.

Из оригинального видеофрагмента выбирается некий базовый кадр (допустим, первый). Этот кадр сохраняется в результирующем видеофрагменте без изменений и называется ключевым кадром.

Следующий за ним кадр (второй) после дельта-сжатия будет содержать не полное изображение второго оригинального кадра, а только изображение отличий второго кадра от первого. Такой кадр называется дельта-кадром.

Следующий (третий) дельта-кадр будет содержать отличия третьего оригинального кадра от второго оригинального кадра и так далее.

При воспроизведении получившегося видеофрагмента сначала показывается ключевой кадр, а затем поверх него накладываются изменения в виде серии дельта-кадров.

За третьим дельта-кадром будет находиться еще, скажем, 6 дельта-кадров, а затем — следующий ключевой кадр. Зачем он нужен? Если в силу каких-либо причин передача видеоинформации будет сопровождаться помехами, то все неточности изображения будут удалены следующим ключевым кадром.

Цифровое видео: обзор форматов — ITC.ua


В последнее время у домашних пользователей появилась возможность собственноручно создавать цифровые видеофильмы. Нет нужды объяснять, насколько удобно хранить семейные видеоархивы в такой форме. Оцифрованные записи не портятся со временем, не теряют качества при копировании, легко поддаются редактированию. Не последнюю роль в их распространении сыграли технологии сжатия видеоизображений, которые продолжают совершенствоваться и сейчас.


Сначала разберемся, зачем вообще сжимать видео. Чтобы понять это, обратимся к основным принципам оцифровки движущихся изображений.

Видеопоследовательность формируется из следующих друг за другом кадров размером 720 x 576 пикселов, которые сменяются 25 раз в секунду (согласно стандарту PAL). Если оцифровывать их с глубиной цвета в 16 бит, то каждый кадр будет занимать примерно 1,2 MB, а это значит, что для хранения 1 секунды видео потребуется примерно 30 MB дискового пространства, и на полуторачасовой фильм уйдет около 150 GB. Это как минимум впятеро больше емкости жестких дисков, которыми оснащаются современные домашние компьютеры. Попробуйте на досуге посчитать, сколько 650-мегабайтовых СD понадобится для того, чтобы записать один такой фильм. Для уменьшения объема файлов, содержащих оцифрованное видео, применяют различные алгоритмы сжатия данных. Различают два типа алгоритмов, работающих, соответственно, без потери информации и с таковой.

Сжатие без потерь (фактически без снижения качества изображения) в цифровой видеозаписи выполняется методами, аналогичными тем, которые используются в архиваторах вроде WinZIP или WinRAR. Однако из-за некоторых особенностей видеоинформации такие алгоритмы в данном случае недостаточно эффективны (минимальный размер сжатого файла составляет 1/3 от исходного) и поэтому практически не применяется.

Сжатие с потерей качества является основным методом уменьшения размера видеофайлов. Такие алгоритмы позволяют определить ту часть информации, которую зритель, вероятнее всего, не заметит при просмотре фильма, и удалить ее из файла. Основными форматами цифрового видео, использующими сжатие с потерями, на сегодняшний день являются Apple QuickTime, Intel Indeo, MPEG-1, MPEG-2, MJPEG и MPEG-4. В разработке также находятся спецификации стандарта MPEG-7, но о нем пока говорить еще рано.

Apple QuickTime

Формат файлов с расширением MOV был разработан Apple для компьютеров Macintosh и позже перенесен на платформу PC. С 1993 по 1995 г. этот формат был доминирующим. Последняя его версия за номером 4.1 позволяет передавать данные в потоковом режиме. Это значит, что нет необходимости полностью загружать файл, чтобы начать просмотр видеоролика. Однако с появлением спецификаций MPEG данный формат постепенно теряет популярность. Основная его проблема заключается в том, что стандарт QuickTime — закрытый. Способы, с помощью которых кодируется видео, Apple держит в секрете. Следовательно, сторонние программисты не могут написать программ, сжимающих видео в этот формат.

Intel Indeo

Данный формат был разработан корпорацией Intel для сжатия видеоданных с использованием новых возможностей процессоров Intel Pentium MMX. Кроме поддержки потоковой передачи данных и функций защиты авторских прав, этот стандарт реализует несколько новаторских на момент его появления функций. Он позволяет применять к видеопоследовательности различные эффекты (например, изменять яркость или контрастность) в реальном времени, декодировать не весь кадр, а, к примеру, центральный фрагмент, делать часть кадра одного видеоролика прозрачной и накладывать две видеозаписи друг на друга. Последний эффект часто используют в программах телевизионных новостей, когда комментатор изображается на фоне видеорепортажа с места событий.

Однако формат Indeo не получил большого распространения. А с выходом MPEG-4, в котором также присутствуют все эти возможности, данный стандарт вообще оказался не у дел.

MPEG-1

Формат сжатия видеоданных MPEG-1 был разработан Motion Picture Expert Group — международной организацией, создающей стандарты сжатия видеоинформации. Он поддерживает максимальное разрешение кадра 4095 x 4095 пикселов при частоте их смены до 60 раз в секунду. Однако обычно используют разрешение 352 x 288, соответствующее качеству записи на обычную кассету VHS.

Как происходит сжатие информации в этом формате? Предположим, что у нас есть следующая сцена: автомобиль движется из пункта «А» в пункт «Б». Перемещение машины можно описать двумя параметрами: вектором перемещения из точки «А» в точку «Б» и углом поворота вокруг своей оси. Задний план при этом остается неизменным или почти неизменным — зритель вряд ли обратит внимание на колебания мелких веток у дальних деревьев. Следовательно, можно разбить кадр на две составные части — задний план, который сохраняется один раз, а затем подставляется при воспроизведении всех кадров, и область, где движется машина, — ее придется записывать отдельно для каждого кадра.

В формате MPEG-1 все кадры видеоролика подразделяются на три типа: I-, P- и B-кадры. К первому типу (I-кадры, Intra Frames) относятся опорные кадры. Их изображения сохраняются в полном объеме в формате JPEG. Для P-кадров (Predicted Frames) записываются только отличия от предыдущего i-кадра, что требует намного меньше дискового пространства. Для B-кадров (Bi-DirectiOnally Interpolated Frames) сохраняются отличия от предыдущего и следующего I- или P-кадра (рис 2).

В итоге размер сжатого файла составляет примерно 1/35 от исходного. Это значит, что полуторачасовой фильм с качеством, эквивалентным аналоговой записи на кассете VHS, в формате MPEG-1 поместится на два компакт-диска. Для передачи через Internet или в сетях спутникового вещания этот стандарт, конечно же, не подходит. Но бытовых проигрывателей Video CD, работающих в этом формате, выпускалось (и, к слову сказать, выпускается и сейчас) достаточно много.

Более подробно о формате MPEG-1 вы можете прочитать здесь.

MPEG-2

MPEG-2 представляет собой дальнейшее расширение MPEG-1. В нем увеличен рекомендуемый размер кадра — теперь он составляет 1920 x x 1080 точек, добавлена поддержка шестиканального звука. Однако для воспроизведения видео в этом формате требуется более высокая вычислительная мощность компьютера.

Следует отметить, что велась работа над созданием стандарта MPEG-3 (не путать с популярным нынче форматом сжатия звука — MPEG-1 Audio Layer 3). Он должен был стать базовым для систем цифрового телевидения высокой четкости HDTV. Но работа над ним была прервана, поскольку нужные для HDTV требования удалось реализовать в виде небольших расширений к MPEG-2.

Этот формат сейчас довольно широко распространен на Западе: его используют для передачи видео по спутниковым каналам и кабельным сетям цифрового телевидения, кроме того, все видеодиски DVD записаны именно в этом формате.

MJPEG

Фактически MJPEG (Motion JPEG) — это переходный формат от сжатия обычных фотографий к сжатию видео. Каждый кадр записывается в формате JPEG, а затем помещается в видеоряд. MJPEG используется преимущественно в платах видеомонтажа, например Fast AV Master, MiroVideo DC50 и т. д. Он позволяет уменьшить поток видеоданных с 30 MBps до 6 MBps. Для применения в бытовых видеопроигрывателях этот стандарт мало пригоден из-за низкого коэффициента сжатия (5:1) и отсутствия средств для синхронизации видеоряда и звука.

MPEG-4

Форматы MPEG-1 и MPEG-2 не обеспечивали реальной возможности трансляции видео по сети Internet и создания интерактивного телевидения на их основе — слишком уж большим был размер файлов. Для его радикального уменьшения, а также реализации других функций, необходимых для передачи потокового видео, была начата работа над спецификациями нового формата — MPEG-4. По сути, он ориентирован не столько на сжатие видео, сколько на создание так называемого «мультимедийного контента» — слияния интерактивного телевидения, 3D-графики, текста и т. д.

Что касается самого видео, то важнейшим нововведением стало дальнейшее усовершенствование технологий разложения сцены на объекты и алгоритмов их эффективного сжатия. Так, например, при сжатии видеозаписи теннисного матча большинство кадров можно условно разложить на изображения трибун (задний план) и теннисистов. Внимание зрителя, скорее всего, будет приковано к игрокам, поэтому детализацию заднего плана можно уменьшить (это даст дополнительную экономию места), а игроков — увеличить. Для типовых объектов даже разработаны отдельные алгоритмы предсказания и описания их движений — это касается, в частности, походки людей, наиболее распространенных жестов, мимики. Теперь такие изменения в кадрах нет нужды записывать вообще — их можно рассчитать программно.

В MPEG-4 поддерживается отображение текста различными шрифтами поверх видеоизображения. Более того, этот текст может быть озвучен с помощью синтезатора речи с возможностью имитации мужских и женских голосов. При необходимости голос синхронизируется с движениями лица диктора в соответствии с произносимыми фонемами. Также может синтезироваться звучание некоторых музыкальных инструментов. Сжатие оцифрованных звукозаписей осуществляется более эффективно с помощью специально разработанного кодека AAC (Advanced Audio Codec).

Для более подробного ознакомления можно порекомендовать документ «Overview of the MPEG-4 standard», который находится здесь.

Для воспроизведения видео в формате MPEG-4 требуется достаточно большая вычислительная мощность ПК, но зато по эффективности сжатия он не имеет себе равных.

Параметры цифрового видео. Macromedia Flash Professional 8. Графика и анимация

Читайте также








Способы получения цифрового сертификата 



Способы получения цифрового сертификата 
Различаются цифровые сертификаты трех типов: созданные разработчиком, выданные разработчику организацией и полученные от центра сертификации.Цифровой сертификат, созданный разработчиком, обычно используют те пользователи,






Скрытые прелести цифрового ориентализма



Скрытые прелести цифрового ориентализма
Какие бы выводы ни сделал Запад из наблюдений за интернетом в демократической среде, они едва ли применимы к авторитарным государствам. Всякий раз, когда китайские власти ужесточают меры в отношении интернет-кафе, работающих без






27.5. Параметры транзитных узлов и параметры получателя IPv6



27.5. Параметры транзитных узлов и параметры получателя IPv6
Параметры для транзитных узлов и параметры получателя IPv6 имеют одинаковый формат, показанный на рис. 27.3. Восьмиразрядное поле следующий заголовок (next header) идентифицирует следующий заголовок, который следует за






Свитки настроек Shader Basic Parameters (Основные параметры затенения) и Basic Parameters (Основные параметры)



Свитки настроек Shader Basic Parameters (Основные параметры затенения) и Basic Parameters (Основные параметры)
Свитки Shader Basic Parameters (Основные параметры затенения) и Basic Parameters (Основные параметры) (рис. 3.5) позволяют настраивать параметры тонированной раскраски, трех главных компонентов цвета






7.3.2. Параметры-ссылки и параметры-указатели



7.3.2. Параметры-ссылки и параметры-указатели
Когда же лучше использовать параметры-ссылки, а когда – параметры-указатели? В конце концов, и те и другие позволяют функции модифицировать объекты, эффективно передавать в функцию большие объекты типа класса. Что выбрать:






Основы цифрового звука



Основы цифрового звука
Напомним основные принципы и понятия, связанные со звукозаписью и обработкой звука. Звук – это колебания плотной среды, в частности воздуха, которые распространяются в виде волн – области сжатия чередуются с областями разрежения. Частота






Обработка цифрового звука (редакторы)



Обработка цифрового звука (редакторы)

Audacity
Сайт: http://audacity.sourceforge.netРазмер: 1,5 МбСтатус: FreewareAudacity – это бесплатный многоплатформенный аудиоредактор, распространяемый с открытыми исходными кодами. С его помощью вы можете редактировать звуки, применять к ним различные






Принципы цифрового описания



Принципы цифрового описания
Этот раздел посвящен описанию процессов, происходящих при преобразовании непрерывного сигнала в цифровую форму. Автор постаралась избежать сложных формул и подробностей, касающихся аппаратной реализации преобразований. Заинтересованный






Простейшие устройства приема цифрового видеосигнала



Простейшие устройства приема цифрового видеосигнала
Одной из важнейших функций большинства систем видеоввода является оцифровка аналогового сигнала. Однако в последнее время все чаще встречается ситуация, когда мы имеем на входе цифровой сигнал, и задача системы –






ГОСТИНАЯ: Уже известна лучшая платформа для будущего «цифрового мира»



ГОСТИНАЯ: Уже известна лучшая платформа для будущего «цифрового мира»
Автор: Левон АмдилянВ последнее время, беседуя со своими знакомыми (а зачастую они еще и коллеги по компьютерному рынку), я обнаружил, что многие из нас стали, не побоюсь этого слова, счастливыми






Вандана Шива: Вы не умрете из-за цифрового разрыва. Вы умрете от голода



Вандана Шива: Вы не умрете из-за цифрового разрыва. Вы умрете от голода

Вандана Шива (Vandana Shiva) — широко известный в мире эколог и лидер движения за охрану окружающей среды, директор независимого Фонда исследований науки, технологий и природно-ресурсной политики (Дели)






Параметры цифрового звука



Параметры цифрового звука
Настала пора поговорить о параметрах цифрового звука. Если цифровое видео характеризуется тремя параметрами, то в случае цифрового звука их насчитывается четыре.
Внимание!
Дальнейший разговор затрагивает только звук, кодированный способом














Цифровое видео 101: Понимание того, как работает цифровое видео

Понимание того, как работает цифровое видео

Цифровое видео появляется на наших экранах как по волшебству, но концептуально оно такое же, как и более простые для понимания кинофильмы, изобретенные более века назад. Так же, как физический фильм и аналоговое видео, цифровой видеопоток состоит из отдельных кадров, каждый из которых представляет собой временной отрезок сцены. Фильмы показывают 24 кадра в секунду, а американское видео представляет 30 кадров за тот же промежуток времени, известный как частота кадров.Чем больше количество кадров в любую секунду, тем более плавным будет изображение. В цифровых видеоклипах используется частота кадров от 12 до 30 кадров в секунду, при этом обычно используется 24 кадра в секунду. Аудио сохраняется как отдельный поток, но поддерживается в тесной синхронизации с видеоэлементами.

Подобно аналоговому телевидению, цифровое видео использует стратегию «разделяй и властвуй». Но помимо разделения изображения на серию горизонтальных линий, каждая из этих линий дополнительно делится на серию точек, называемых пикселями, а интенсивность каждой точки и цвет представлены числом.Если бы мы посмотрели на кадр цифрового видео и увеличили его масштаб, каждый из этих дискретных пикселей можно было бы легко идентифицировать. Мы можем визуально идентифицировать каждый пиксель в соответствии с его общей интенсивностью и цветом, но этот цвет может быть легко представлен числом, которое однозначно определяет его общее значение и которым компьютер легче манипулировать и хранить.

Мы можем поблагодарить телефонную компанию за работу над видеотелефоном Picturephone ™ (вспомните сцену полета на Луну в фильме Стэнли Кубрика, 2001: Космическая одиссея) как катализатор для разработки растровой графики.Впервые Picturephones дебютировали на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1964 году и обещали добавлять видео к повседневным телефонным звонкам, но это так и не прижилось. Первые версии были в основном традиционными телевизионными системами с низким разрешением, но исследовательское подразделение ATT, Bell Labs, изобравшее транзистор несколькими годами ранее и находившееся в авангарде разработки графических компьютеров, хотело сделать процесс изображения более цифровым.

Объем памяти, выделенной для видеодисплея, — это то, что контролирует воспринимаемое качество видео.Представление изображения меньшим количеством точек и, следовательно, меньшим объемом памяти создает более зернистый и более пиксельный вид. Это похоже на взгляд на картину пуантилистов, которая состоит из множества аккуратно нанесенных мазков кисти при просмотре крупным планом, но выглядит гладкой при взгляде на расстоянии. Ранние цифровые видео были небольшими, обычно 320 пикселей в поперечнике на 240 пикселей по вертикали. По мере того, как память становилась дешевле, а компьютеры работали быстрее, изображения большего размера с размерами в тысячи пикселей легко отображались, обеспечивая по-настоящему реалистичное качество изображения, которое мы видим на современных дисплеях высокой четкости.

К сожалению, чем больше пикселей в изображении, тем больше места потребуется для хранения, и эти числа быстро складываются. Видео с низким разрешением в верхней части рисунка выше содержит 240 строк по 320 пикселей, что требует всего 76800 пикселей. Каждый пиксель состоит из красного, зеленого и синего значений, каждое из которых требует 3 байта, а общий объем памяти составляет более 200 килобайт [1]. Но в видеоклипе не один кадр; их 24 в секунду. Каждой секунде требуется 5 мегабайт для хранения, а минуте — 332 мегабайта.Масштаб этих числовых чисел становится ошеломляющим при разрешении HD: для одной минуты видео требуется целых 8 гигабайт, чтобы сохранить одну минуту [2].

Эти огромные числа представляют собой практическое препятствие на пути к использованию цифрового видео, и ряд математических методов был опробован для уменьшения необходимого большого объема хранилища. В конце концов, самый эффективный метод состоял в том, чтобы смотреть на небольшие фрагменты изображения и проверять, похожи ли они на другие фрагменты изображения. Оказывается, есть много общего между кадрами в видеосцене.Основная часть изменений в любом видеопотоке находится в действии переднего плана, в то время как фон обычно остается прежним. Блок размером 16 на 16 пикселей потребует 768 байтов для хранения, но если бы на него ссылались одним числом вместо того, чтобы указывать каждый пиксель в блоке, размер можно было бы значительно уменьшить. Стандарт видео MPEG делает это (среди ряда других уловок) для уменьшения HD-видео с 8 гигабайт в минуту до все еще больших, но более управляемых, 100–150 мегабайт в минуту. Звуковая часть клипа сжимается с использованием варианта сжатия MP3, используемого на популярных музыкальных онлайн-сайтах.

Сжатие отдельных кадров — это только часть решения для практической доставки цифровых мультимедиа через компьютер. Требуется общая структура для управления потоком мультимедийных данных от запоминающего устройства к экрану и динамикам. Эта структура представляет собой программное приложение, часто связанное с операционной системой компьютера, такое как Apple QuickTime и Microsoft Video for Windows, которые определяют механизм для объединения отдельных потоков в один файл и посредничества в его воспроизведении.К сожалению, даже если базовые потоки сжимаются с использованием стандартного отраслевого формата, такого как MPEG, потоки часто несовместимы друг с другом, что требует установки специального программного обеспечения для воспроизведения.

из Sage on the Screen: Education, media, and how we learn by Bill Ferster. Johns Hopkins University Press, 2016.

Примечания :

  1. 240 строк x 320 пикселей / строка x 3 байта / пиксель = 203 040 байт / кадр.
  2. 1024 строки x 1920 пикселей / строка x 3 байта / пиксель x 24 кадра / секунда x 60 секунд / минута = 8 493 465 600 байт / минуту.

Цифровое видео — Энциклопедия Нового Мира

Цифровое видео — это тип системы видеозаписи, которая работает с использованием цифрового видеосигнала, а не аналогового. (Термины камера, видеокамера, и видеокамера используются как синонимы в этой статье.) Цифровые видеоролики можно копировать несколько раз, практически без ухудшения качества, и их можно редактировать с помощью доступного оборудования и программного обеспечения. .Кроме того, кассета для цифрового видео стоит значительно меньше, чем 35-миллиметровая пленка. Цифровое видео используется не только для цифрового телевидения (включая HDTV), но также для мобильных телефонов, систем видеоконференцсвязи и распространения мультимедиа в Интернете.

История

Ранние эксперименты с цифровым видео были выполнены в 1960-х годах исследовательскими отделами таких институтов, как Британская радиовещательная корпорация (BBC) и Bell Laboratories. Цель состояла в том, чтобы устранить или минимизировать шум и искажения на видеопотоке для телевидения, передаваемом по наземным радиорелейным и коаксиальным кабельным каналам.

С конца 1970-х до начала 1980-х годов было представлено несколько типов оборудования для производства видео, которое работало, принимая стандартный аналоговый видеовход и внутренне оцифровывая его. Примеры включают корректоры временной развертки (TBC) и блоки цифровых видеоэффектов (DVE). Эти системы упростили исправление или улучшение видеосигнала, как в случае TBC, или манипулирование и добавление эффектов к видео, как в случае устройства DVE. Оцифрованное и обработанное видео с этих устройств затем будет преобразовано обратно в стандартное аналоговое видео.

Позже, в 1970-х, производители профессионального оборудования для видеовещания, такие как Bosch (через их подразделение Fernseh), RCA и Ampex, разработали прототипы цифровых видеомагнитофонов в своих исследовательских лабораториях. Однако ни одна из этих ранних машин не продавалась в коммерческих целях.

Цифровое видео было впервые коммерчески представлено в 1986 году с форматом Sony D-1, который записывал несжатый компонентный видеосигнал стандартной четкости в цифровой форме вместо аналоговых форм высокого диапазона, которые были обычным явлением до тех пор.Из-за высокой стоимости D-1 использовался в основном крупными телевизионными сетями. В конечном итоге он был заменен более дешевыми системами, использующими сжатые данные, в первую очередь Sony Digital Betacam, все еще широко используемым профессиональными телевизионными продюсерами в качестве формата полевой записи.

Потребительское цифровое видео впервые появилось в форме QuickTime, архитектуры Apple Computer для форматов временных и потоковых данных, которые появились в грубой форме примерно в 1990 году. оцифрованы в машиночитаемый формат.Хотя сначала качество потребительского цифрового видео было низким, качество потребительского цифрового видео быстро выросло, сначала с введением таких стандартов воспроизведения, как MPEG-1 и MPEG-2 (принятые для использования в телевизионных передачах и DVD-носителях), а затем с появлением Формат ленты DV.

Эти нововведения сделали возможным запись непосредственно в цифровые данные, упростив процесс редактирования, и позволили дешево и широко развернуть системы нелинейного редактирования на настольных компьютерах без необходимости во внешнем оборудовании для воспроизведения или записи.Широкое распространение цифрового видео также резко сократило полосу пропускания, необходимую для телевизионного сигнала высокой четкости (с HDV и AVCHD, а также с несколькими коммерческими вариантами, такими как DVCPRO-HD, которые используют меньшую полосу пропускания, чем аналоговый сигнал стандартной четкости) и безленточных видеокамеры на основе флэш-памяти, часто вариант MPEG-4.

Технический обзор

Цифровые видеокамеры

имеют два разных формата захвата изображения: чересстрочную и прогрессивную развертку. Камеры с чересстрочной разверткой записывают изображение в виде чередующихся наборов строк, то есть строки с нечетным номером и строки с четным номером сканируются поочередно.Каждый набор нечетных или четных строк называется «полем», а соединение двух последовательных полей с противоположной четностью называется «кадром».

Цифровая видеокамера с прогрессивной разверткой записывает каждый кадр как отдельный, причем оба поля идентичны. Таким образом, чересстрочное видео захватывает в два раза больше полей в секунду, чем прогрессивное видео, когда оба работают с одинаковым количеством кадров в секунду. Таким образом, видео имеет «гиперреалистичный» вид, потому что оно рисует другое изображение 60 раз в секунду, тогда как фильм записывает 24 или 25 прогрессивных кадров в секунду.

Камкордеры с прогрессивной разверткой (такие как Panasonic AG-DVX100) обычно более желательны из-за общего сходства с пленкой. Они записывают кадры постепенно, создавая более четкие изображения. Оба они могут снимать со скоростью 24 кадра в секунду, что приводит к стробированию движения (размытость объекта при быстром движении). Таким образом, видеокамеры с прогрессивной разверткой обычно дороже своих аналогов с чересстрочной разверткой. (Хотя формат цифрового видео позволяет только 29.97 чересстрочных кадров в секунду (или 25 для PAL), видео с прогрессивной разверткой 24 кадра в секунду возможно за счет отображения идентичных полей для каждого кадра и отображения 3 полей идентичного изображения для определенных кадров.)

Стандартные пленки, например 16 мм и 35 мм, записывают со скоростью 24 или 25 кадров в секунду. Для видео существует два стандарта частоты кадров, NTSC и PAL, которые снимают со скоростью 30 / 1,001 (около 29,97) кадров в секунду и 25 кадров в секунду соответственно.

Цифровое видео можно копировать без ухудшения качества.Независимо от того, сколько поколений копируется цифровой источник, он будет таким же четким, как и исходный цифровой материал первого поколения.

Цифровое видео можно обрабатывать и редактировать на станции нелинейного монтажа (NLE), устройстве, созданном исключительно для редактирования видео и аудио. Этот тип устройства может импортировать как из аналоговых, так и из цифровых источников, но он не предназначен для чего-либо, кроме редактирования видео. Цифровое видео также можно редактировать на персональном компьютере с соответствующим оборудованием и программным обеспечением.Используя станцию ​​NLE, можно управлять цифровым видео так, чтобы оно следовало за последовательностью видеоклипов. Программное и аппаратное обеспечение Avid почти синонимично профессиональному рынку NLE, но также популярны Final Cut Pro от Apple, Adobe Premiere, Sony Vegas и аналогичные программы.

Цифровое видео обычно редактируется на установке с достаточным дисковым пространством. Цифровое видео, применяемое со стандартным сжатием DV / DVCPRO, занимает около 250 мегабайт в минуту или 13 гигабайт в час.

Существует множество типов сжатия видео для передачи цифрового видео через Интернет и на DVD.Несмотря на то, что цифровая техника допускает широкий спектр эффектов редактирования, наиболее распространенным является резкое вырезание, а редактируемый видеоформат, такой как DV-video, позволяет многократно вырезать без потери качества, поскольку любое сжатие между кадрами происходит без потерь. В то время как DV-видео не сжимается за пределы собственного кодека при редактировании, получаемые в результате размеры файлов нецелесообразны для доставки на оптические диски или через Интернет с такими кодеками, как формат Windows Media, MPEG2, MPEG4, Real Media, более поздние версии. H.264 и медиакодек Соренсона.Вероятно, наиболее широко используемыми форматами для доставки видео через Интернет являются MPEG4 и Windows Media, в то время как MPEG2 используется почти исключительно для DVD, обеспечивая исключительное изображение в минимальном размере, но приводя к высокому уровню использования ЦП для распаковки.

Сообщество производителей видео определяет один стандарт разрешения за другим, хотя устройства используют несовместимые разрешения. Они настаивают на своем разрешении и несколько раз масштабируют видео с сенсора на ЖК-дисплей.

По состоянию на 2007 год, максимальное разрешение, продемонстрированное для генерации цифрового видео, составляет 33 мегапикселя (7680 x 4320) при 60 кадрах в секунду («UHDV»). Однако такое разрешение было продемонстрировано только в специальных лабораторных условиях. Наивысшая скорость была достигнута в промышленных и научных высокоскоростных камерах, которые способны снимать видео 1024×1024 со скоростью до 1 миллиона кадров в секунду в течение коротких периодов записи.

Преимущества и применение

Видео теперь можно редактировать на доступном и все более доступном оборудовании и программном обеспечении.Даже высокобюджетные фильмы, такие как Cold Mountain, , были полностью смонтированы с помощью Final Cut Pro, программы Apple для нелинейного монтажа.

Стоимость цифрового видео значительно ниже, чем 35-миллиметровая пленка, поскольку цифровые ленты можно стирать и перезаписывать несколько раз, просматривать на месте без обработки, а сама лента намного дешевле, чем 35-миллиметровая пленка. (По состоянию на декабрь 2005 г. 60-минутная пленка MiniDV стоила около 3 долларов каждая при покупке оптом. Для сравнения, 35-миллиметровая пленка стоила около 1000 долларов за минуту, включая обработку.)

Цифровое видео полезно вне кино. Например, цифровое телевидение (включая HDTV более высокого качества) начало распространяться в большинстве развитых стран в начале 2000-х годов. Цифровое видео также используется в современных мобильных телефонах и системах видеоконференцсвязи. Кроме того, он используется для распространения мультимедиа в Интернете, в том числе потокового видео и однорангового распространения фильмов.

Интерфейсы и кабели

Многие интерфейсы были разработаны специально для обработки несжатого цифрового видео (примерно со скоростью 400 Мбит / с):

  • Последовательный цифровой интерфейс
  • FireWire
  • Мультимедийный интерфейс высокой четкости
  • Цифровой визуальный интерфейс
  • Единый интерфейс дисплея
  • DisplayPort
  • USB

Интерфейс DVB-ASI был разработан для передачи сжатого видео MPEG-Transport.

Сжатое видео также передается с использованием UDP-IP через Ethernet. Для этого существует два подхода:

  • Использование RTP в качестве оболочки для видеопакетов
  • 1-7 Транспортные пакеты MPEG помещаются непосредственно в пакет UDP.

Форматы хранения

Кодировка

Текущие форматы, перечисленные ниже, основаны на ИКМ (импульсно-кодовой модуляции). (Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — это цифровое представление аналогового сигнала, в котором величина сигнала регулярно дискретизируется с одинаковыми интервалами, а затем квантуется до серии символов в числовом (обычно двоичном) коде.)

  • CCIR 601 используется для вещательных станций
  • MPEG-4 подходит для онлайн-распространения больших видеороликов и видеозаписей, записанных на флэш-память
  • MPEG-2, используемый для DVD и Super-VCD
  • MPEG-1, используемый для видео компакт-дисков
  • H.261
  • H.263
  • H.264, также известный как MPEG-4 Part 10, или AVC
  • Theora стандартизирована, но все еще находится в разработке. используется для видео через Интернет.

Ленты

  • Betacam, BetacamSP, Betacam SX, Betacam IMX, Digital Betacam или DigiBeta — коммерческие видеосистемы Sony, основанные на оригинальной технологии Betamax.
  • HDCAM была представлена ​​Sony как альтернатива высокой четкости DigiBeta
  • .

  • D1, D2, D3, D5, D9 (также известный как Digital-S) — различные коммерческие стандарты цифрового видео SMPTE.
  • DV, MiniDV — используется в большинстве современных бытовых видеокамер с видеокассетами; разработан для качественного и удобного редактирования; также может записывать данные высокой четкости (HDV) в формате MPEG-2
  • DVCAM, DVCPRO — используется в профессиональном вещании; похож на DV, но обычно считается более надежным; хотя эти форматы совместимы с DV, они лучше обрабатывают звук.
  • DVCPRO50, DVCPROHD поддерживают более высокую полосу пропускания по сравнению с DVCPRO от Panasonic.
  • Digital8 — данные в формате DV, записанные на Hi8-совместимые кассеты; в основном потребительский формат
  • MicroMV — данные в формате MPEG-2, записанные на очень маленькую кассету размером со спичечный коробок; устаревший
  • D-VHS — данные в формате MPEG-2, записанные на ленту, аналогичную S-VHS

Диски

  • Видео CD (VCD)
  • DVD
  • HD-DVD
  • Диск Blu-ray
  • Sony ProDATA

Примечания

Список литературы

  • Анг, Том. Справочник по цифровому видео. Лондон: Дорлинг Киндерсли, 2005. ISBN 978-1405306362
  • Аронсон, Ян Дэвид. DV Кинопроизводство: от начала до конца. Цифровая студия О’Рейли. Пекин: О’Рейли, 2006. ISBN 978-0596008482
  • Барретт, Колин. Digitalvideo для начинающих: пошаговое руководство по созданию отличных домашних фильмов. New York: Lark Books, 2005.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 23 октября 2017 г.

Промышленные и домашние видео носители
Магнитная лента
Аналог


VERA (1952) • 2-дюймовая видеокассета Quadruplex (1956) • 1-дюймовая видеокассета типа A (1965) • 1/4 дюйма Akai (1967) • U-matic (1969) • Cartrivision (1972) • Видеокассета Запись (он же VCR) (1972) • V-Cord (1974) • VX (он же «Великая машина времени») (1974) • Betamax (1975) • IVC 2-дюймовая спиральная развертка (1975) — 1 дюйм, тип B видеокассета (1976) • 1 дюймовая видеокассета типа C (1976) • VHS (1976) • VK (1977) • SVR (1979) • Видео 2000 (1980) • CVC (1980) • VHS-C (1982) • M (1982) • Betacam (1982) • Video8 (1985) • MII (1986) • S-VHS (1987) • Hi8 (1989) • S-VHS-C (1987) • W-VHS (1994)

Digital


D1 (1986) • D2 (1988) • D3 (1991) • D5 (1994) • Digital-S (D9) (199?) • Digital Betacam (1993) • DV (1995) • DVCPRO (1995) • DVCAM (1996) • HDCAM (1997) • DVCPRO50 (1998) • D-VHS (1998) • Digital8 (1999) • DVCPRO HD (2000) • D6 HDTV VTR (2000) • MicroMV (2001) • HDV (2003 г.) • HDCAM SR (2003 г.)

Оптический диск
Аналог


Laserdisc (1978) •
Лазерфильм (1984)

Digital


CD Video • VCD (1993) • MovieCD (1995?) • DVD-Video (1995) • MiniDVD • CVD (1998) • SVCD (1998) • FMD (2000) • EVD (2003) • HVD (2004) • FVD (2005) • UMD (2005) • VMD (2006) • HD DVD (2006) • Blu-ray Disc (BD) (2006) • DMD (2006?) • AVCHD (2006) ) • Tapestry Media (2007) • Total Hi Def (2008) • HVD (TBA) • PH-DVD (TBA) • SVOD (TBA) • Диск с протеиновым покрытием (TBA) 3D-диск (TBA)

Рифленые видеодиски
Аналоговый


Baird Television Record aka Phonovision (1927) • TeD (1974) • Емкостной электронный диск aka CED (1981) • VHD (1983)

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Цифровое видео — Энциклопедия Нового Мира

Цифровое видео — это тип системы видеозаписи, которая работает с использованием цифрового видеосигнала, а не аналогового. (Термины камера, видеокамера, и видеокамера используются как синонимы в этой статье.) Цифровые видеоролики можно копировать несколько раз, практически без ухудшения качества, и их можно редактировать с помощью доступного оборудования и программного обеспечения. .Кроме того, кассета для цифрового видео стоит значительно меньше, чем 35-миллиметровая пленка. Цифровое видео используется не только для цифрового телевидения (включая HDTV), но также для мобильных телефонов, систем видеоконференцсвязи и распространения мультимедиа в Интернете.

История

Ранние эксперименты с цифровым видео были выполнены в 1960-х годах исследовательскими отделами таких институтов, как Британская радиовещательная корпорация (BBC) и Bell Laboratories. Цель состояла в том, чтобы устранить или минимизировать шум и искажения на видеопотоке для телевидения, передаваемом по наземным радиорелейным и коаксиальным кабельным каналам.

С конца 1970-х до начала 1980-х годов было представлено несколько типов оборудования для производства видео, которое работало, принимая стандартный аналоговый видеовход и внутренне оцифровывая его. Примеры включают корректоры временной развертки (TBC) и блоки цифровых видеоэффектов (DVE). Эти системы упростили исправление или улучшение видеосигнала, как в случае TBC, или манипулирование и добавление эффектов к видео, как в случае устройства DVE. Оцифрованное и обработанное видео с этих устройств затем будет преобразовано обратно в стандартное аналоговое видео.

Позже, в 1970-х, производители профессионального оборудования для видеовещания, такие как Bosch (через их подразделение Fernseh), RCA и Ampex, разработали прототипы цифровых видеомагнитофонов в своих исследовательских лабораториях. Однако ни одна из этих ранних машин не продавалась в коммерческих целях.

Цифровое видео было впервые коммерчески представлено в 1986 году с форматом Sony D-1, который записывал несжатый компонентный видеосигнал стандартной четкости в цифровой форме вместо аналоговых форм высокого диапазона, которые были обычным явлением до тех пор.Из-за высокой стоимости D-1 использовался в основном крупными телевизионными сетями. В конечном итоге он был заменен более дешевыми системами, использующими сжатые данные, в первую очередь Sony Digital Betacam, все еще широко используемым профессиональными телевизионными продюсерами в качестве формата полевой записи.

Потребительское цифровое видео впервые появилось в форме QuickTime, архитектуры Apple Computer для форматов временных и потоковых данных, которые появились в грубой форме примерно в 1990 году. оцифрованы в машиночитаемый формат.Хотя сначала качество потребительского цифрового видео было низким, качество потребительского цифрового видео быстро выросло, сначала с введением таких стандартов воспроизведения, как MPEG-1 и MPEG-2 (принятые для использования в телевизионных передачах и DVD-носителях), а затем с появлением Формат ленты DV.

Эти нововведения сделали возможным запись непосредственно в цифровые данные, упростив процесс редактирования, и позволили дешево и широко развернуть системы нелинейного редактирования на настольных компьютерах без необходимости во внешнем оборудовании для воспроизведения или записи.Широкое распространение цифрового видео также резко сократило полосу пропускания, необходимую для телевизионного сигнала высокой четкости (с HDV и AVCHD, а также с несколькими коммерческими вариантами, такими как DVCPRO-HD, которые используют меньшую полосу пропускания, чем аналоговый сигнал стандартной четкости) и безленточных видеокамеры на основе флэш-памяти, часто вариант MPEG-4.

Технический обзор

Цифровые видеокамеры

имеют два разных формата захвата изображения: чересстрочную и прогрессивную развертку. Камеры с чересстрочной разверткой записывают изображение в виде чередующихся наборов строк, то есть строки с нечетным номером и строки с четным номером сканируются поочередно.Каждый набор нечетных или четных строк называется «полем», а соединение двух последовательных полей с противоположной четностью называется «кадром».

Цифровая видеокамера с прогрессивной разверткой записывает каждый кадр как отдельный, причем оба поля идентичны. Таким образом, чересстрочное видео захватывает в два раза больше полей в секунду, чем прогрессивное видео, когда оба работают с одинаковым количеством кадров в секунду. Таким образом, видео имеет «гиперреалистичный» вид, потому что оно рисует другое изображение 60 раз в секунду, тогда как фильм записывает 24 или 25 прогрессивных кадров в секунду.

Камкордеры с прогрессивной разверткой (такие как Panasonic AG-DVX100) обычно более желательны из-за общего сходства с пленкой. Они записывают кадры постепенно, создавая более четкие изображения. Оба они могут снимать со скоростью 24 кадра в секунду, что приводит к стробированию движения (размытость объекта при быстром движении). Таким образом, видеокамеры с прогрессивной разверткой обычно дороже своих аналогов с чересстрочной разверткой. (Хотя формат цифрового видео позволяет только 29.97 чересстрочных кадров в секунду (или 25 для PAL), видео с прогрессивной разверткой 24 кадра в секунду возможно за счет отображения идентичных полей для каждого кадра и отображения 3 полей идентичного изображения для определенных кадров.)

Стандартные пленки, например 16 мм и 35 мм, записывают со скоростью 24 или 25 кадров в секунду. Для видео существует два стандарта частоты кадров, NTSC и PAL, которые снимают со скоростью 30 / 1,001 (около 29,97) кадров в секунду и 25 кадров в секунду соответственно.

Цифровое видео можно копировать без ухудшения качества.Независимо от того, сколько поколений копируется цифровой источник, он будет таким же четким, как и исходный цифровой материал первого поколения.

Цифровое видео можно обрабатывать и редактировать на станции нелинейного монтажа (NLE), устройстве, созданном исключительно для редактирования видео и аудио. Этот тип устройства может импортировать как из аналоговых, так и из цифровых источников, но он не предназначен для чего-либо, кроме редактирования видео. Цифровое видео также можно редактировать на персональном компьютере с соответствующим оборудованием и программным обеспечением.Используя станцию ​​NLE, можно управлять цифровым видео так, чтобы оно следовало за последовательностью видеоклипов. Программное и аппаратное обеспечение Avid почти синонимично профессиональному рынку NLE, но также популярны Final Cut Pro от Apple, Adobe Premiere, Sony Vegas и аналогичные программы.

Цифровое видео обычно редактируется на установке с достаточным дисковым пространством. Цифровое видео, применяемое со стандартным сжатием DV / DVCPRO, занимает около 250 мегабайт в минуту или 13 гигабайт в час.

Существует множество типов сжатия видео для передачи цифрового видео через Интернет и на DVD.Несмотря на то, что цифровая техника допускает широкий спектр эффектов редактирования, наиболее распространенным является резкое вырезание, а редактируемый видеоформат, такой как DV-video, позволяет многократно вырезать без потери качества, поскольку любое сжатие между кадрами происходит без потерь. В то время как DV-видео не сжимается за пределы собственного кодека при редактировании, получаемые в результате размеры файлов нецелесообразны для доставки на оптические диски или через Интернет с такими кодеками, как формат Windows Media, MPEG2, MPEG4, Real Media, более поздние версии. H.264 и медиакодек Соренсона.Вероятно, наиболее широко используемыми форматами для доставки видео через Интернет являются MPEG4 и Windows Media, в то время как MPEG2 используется почти исключительно для DVD, обеспечивая исключительное изображение в минимальном размере, но приводя к высокому уровню использования ЦП для распаковки.

Сообщество производителей видео определяет один стандарт разрешения за другим, хотя устройства используют несовместимые разрешения. Они настаивают на своем разрешении и несколько раз масштабируют видео с сенсора на ЖК-дисплей.

По состоянию на 2007 год, максимальное разрешение, продемонстрированное для генерации цифрового видео, составляет 33 мегапикселя (7680 x 4320) при 60 кадрах в секунду («UHDV»). Однако такое разрешение было продемонстрировано только в специальных лабораторных условиях. Наивысшая скорость была достигнута в промышленных и научных высокоскоростных камерах, которые способны снимать видео 1024×1024 со скоростью до 1 миллиона кадров в секунду в течение коротких периодов записи.

Преимущества и применение

Видео теперь можно редактировать на доступном и все более доступном оборудовании и программном обеспечении.Даже высокобюджетные фильмы, такие как Cold Mountain, , были полностью смонтированы с помощью Final Cut Pro, программы Apple для нелинейного монтажа.

Стоимость цифрового видео значительно ниже, чем 35-миллиметровая пленка, поскольку цифровые ленты можно стирать и перезаписывать несколько раз, просматривать на месте без обработки, а сама лента намного дешевле, чем 35-миллиметровая пленка. (По состоянию на декабрь 2005 г. 60-минутная пленка MiniDV стоила около 3 долларов каждая при покупке оптом. Для сравнения, 35-миллиметровая пленка стоила около 1000 долларов за минуту, включая обработку.)

Цифровое видео полезно вне кино. Например, цифровое телевидение (включая HDTV более высокого качества) начало распространяться в большинстве развитых стран в начале 2000-х годов. Цифровое видео также используется в современных мобильных телефонах и системах видеоконференцсвязи. Кроме того, он используется для распространения мультимедиа в Интернете, в том числе потокового видео и однорангового распространения фильмов.

Интерфейсы и кабели

Многие интерфейсы были разработаны специально для обработки несжатого цифрового видео (примерно со скоростью 400 Мбит / с):

  • Последовательный цифровой интерфейс
  • FireWire
  • Мультимедийный интерфейс высокой четкости
  • Цифровой визуальный интерфейс
  • Единый интерфейс дисплея
  • DisplayPort
  • USB

Интерфейс DVB-ASI был разработан для передачи сжатого видео MPEG-Transport.

Сжатое видео также передается с использованием UDP-IP через Ethernet. Для этого существует два подхода:

  • Использование RTP в качестве оболочки для видеопакетов
  • 1-7 Транспортные пакеты MPEG помещаются непосредственно в пакет UDP.

Форматы хранения

Кодировка

Текущие форматы, перечисленные ниже, основаны на ИКМ (импульсно-кодовой модуляции). (Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — это цифровое представление аналогового сигнала, в котором величина сигнала регулярно дискретизируется с одинаковыми интервалами, а затем квантуется до серии символов в числовом (обычно двоичном) коде.)

  • CCIR 601 используется для вещательных станций
  • MPEG-4 подходит для онлайн-распространения больших видеороликов и видеозаписей, записанных на флэш-память
  • MPEG-2, используемый для DVD и Super-VCD
  • MPEG-1, используемый для видео компакт-дисков
  • H.261
  • H.263
  • H.264, также известный как MPEG-4 Part 10, или AVC
  • Theora стандартизирована, но все еще находится в разработке. используется для видео через Интернет.

Ленты

  • Betacam, BetacamSP, Betacam SX, Betacam IMX, Digital Betacam или DigiBeta — коммерческие видеосистемы Sony, основанные на оригинальной технологии Betamax.
  • HDCAM была представлена ​​Sony как альтернатива высокой четкости DigiBeta
  • .

  • D1, D2, D3, D5, D9 (также известный как Digital-S) — различные коммерческие стандарты цифрового видео SMPTE.
  • DV, MiniDV — используется в большинстве современных бытовых видеокамер с видеокассетами; разработан для качественного и удобного редактирования; также может записывать данные высокой четкости (HDV) в формате MPEG-2
  • DVCAM, DVCPRO — используется в профессиональном вещании; похож на DV, но обычно считается более надежным; хотя эти форматы совместимы с DV, они лучше обрабатывают звук.
  • DVCPRO50, DVCPROHD поддерживают более высокую полосу пропускания по сравнению с DVCPRO от Panasonic.
  • Digital8 — данные в формате DV, записанные на Hi8-совместимые кассеты; в основном потребительский формат
  • MicroMV — данные в формате MPEG-2, записанные на очень маленькую кассету размером со спичечный коробок; устаревший
  • D-VHS — данные в формате MPEG-2, записанные на ленту, аналогичную S-VHS

Диски

  • Видео CD (VCD)
  • DVD
  • HD-DVD
  • Диск Blu-ray
  • Sony ProDATA

Примечания

Список литературы

  • Анг, Том. Справочник по цифровому видео. Лондон: Дорлинг Киндерсли, 2005. ISBN 978-1405306362
  • Аронсон, Ян Дэвид. DV Кинопроизводство: от начала до конца. Цифровая студия О’Рейли. Пекин: О’Рейли, 2006. ISBN 978-0596008482
  • Барретт, Колин. Digitalvideo для начинающих: пошаговое руководство по созданию отличных домашних фильмов. New York: Lark Books, 2005.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 23 октября 2017 г.

Промышленные и домашние видео носители
Магнитная лента
Аналог


VERA (1952) • 2-дюймовая видеокассета Quadruplex (1956) • 1-дюймовая видеокассета типа A (1965) • 1/4 дюйма Akai (1967) • U-matic (1969) • Cartrivision (1972) • Видеокассета Запись (он же VCR) (1972) • V-Cord (1974) • VX (он же «Великая машина времени») (1974) • Betamax (1975) • IVC 2-дюймовая спиральная развертка (1975) — 1 дюйм, тип B видеокассета (1976) • 1 дюймовая видеокассета типа C (1976) • VHS (1976) • VK (1977) • SVR (1979) • Видео 2000 (1980) • CVC (1980) • VHS-C (1982) • M (1982) • Betacam (1982) • Video8 (1985) • MII (1986) • S-VHS (1987) • Hi8 (1989) • S-VHS-C (1987) • W-VHS (1994)

Digital


D1 (1986) • D2 (1988) • D3 (1991) • D5 (1994) • Digital-S (D9) (199?) • Digital Betacam (1993) • DV (1995) • DVCPRO (1995) • DVCAM (1996) • HDCAM (1997) • DVCPRO50 (1998) • D-VHS (1998) • Digital8 (1999) • DVCPRO HD (2000) • D6 HDTV VTR (2000) • MicroMV (2001) • HDV (2003 г.) • HDCAM SR (2003 г.)

Оптический диск
Аналог


Laserdisc (1978) •
Лазерфильм (1984)

Digital


CD Video • VCD (1993) • MovieCD (1995?) • DVD-Video (1995) • MiniDVD • CVD (1998) • SVCD (1998) • FMD (2000) • EVD (2003) • HVD (2004) • FVD (2005) • UMD (2005) • VMD (2006) • HD DVD (2006) • Blu-ray Disc (BD) (2006) • DMD (2006?) • AVCHD (2006) ) • Tapestry Media (2007) • Total Hi Def (2008) • HVD (TBA) • PH-DVD (TBA) • SVOD (TBA) • Диск с протеиновым покрытием (TBA) 3D-диск (TBA)

Рифленые видеодиски
Аналоговый


Baird Television Record aka Phonovision (1927) • TeD (1974) • Емкостной электронный диск aka CED (1981) • VHD (1983)

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Цифровое видео — Энциклопедия Нового Мира

Цифровое видео — это тип системы видеозаписи, которая работает с использованием цифрового видеосигнала, а не аналогового. (Термины камера, видеокамера, и видеокамера используются как синонимы в этой статье.) Цифровые видеоролики можно копировать несколько раз, практически без ухудшения качества, и их можно редактировать с помощью доступного оборудования и программного обеспечения. .Кроме того, кассета для цифрового видео стоит значительно меньше, чем 35-миллиметровая пленка. Цифровое видео используется не только для цифрового телевидения (включая HDTV), но также для мобильных телефонов, систем видеоконференцсвязи и распространения мультимедиа в Интернете.

История

Ранние эксперименты с цифровым видео были выполнены в 1960-х годах исследовательскими отделами таких институтов, как Британская радиовещательная корпорация (BBC) и Bell Laboratories. Цель состояла в том, чтобы устранить или минимизировать шум и искажения на видеопотоке для телевидения, передаваемом по наземным радиорелейным и коаксиальным кабельным каналам.

С конца 1970-х до начала 1980-х годов было представлено несколько типов оборудования для производства видео, которое работало, принимая стандартный аналоговый видеовход и внутренне оцифровывая его. Примеры включают корректоры временной развертки (TBC) и блоки цифровых видеоэффектов (DVE). Эти системы упростили исправление или улучшение видеосигнала, как в случае TBC, или манипулирование и добавление эффектов к видео, как в случае устройства DVE. Оцифрованное и обработанное видео с этих устройств затем будет преобразовано обратно в стандартное аналоговое видео.

Позже, в 1970-х, производители профессионального оборудования для видеовещания, такие как Bosch (через их подразделение Fernseh), RCA и Ampex, разработали прототипы цифровых видеомагнитофонов в своих исследовательских лабораториях. Однако ни одна из этих ранних машин не продавалась в коммерческих целях.

Цифровое видео было впервые коммерчески представлено в 1986 году с форматом Sony D-1, который записывал несжатый компонентный видеосигнал стандартной четкости в цифровой форме вместо аналоговых форм высокого диапазона, которые были обычным явлением до тех пор.Из-за высокой стоимости D-1 использовался в основном крупными телевизионными сетями. В конечном итоге он был заменен более дешевыми системами, использующими сжатые данные, в первую очередь Sony Digital Betacam, все еще широко используемым профессиональными телевизионными продюсерами в качестве формата полевой записи.

Потребительское цифровое видео впервые появилось в форме QuickTime, архитектуры Apple Computer для форматов временных и потоковых данных, которые появились в грубой форме примерно в 1990 году. оцифрованы в машиночитаемый формат.Хотя сначала качество потребительского цифрового видео было низким, качество потребительского цифрового видео быстро выросло, сначала с введением таких стандартов воспроизведения, как MPEG-1 и MPEG-2 (принятые для использования в телевизионных передачах и DVD-носителях), а затем с появлением Формат ленты DV.

Эти нововведения сделали возможным запись непосредственно в цифровые данные, упростив процесс редактирования, и позволили дешево и широко развернуть системы нелинейного редактирования на настольных компьютерах без необходимости во внешнем оборудовании для воспроизведения или записи.Широкое распространение цифрового видео также резко сократило полосу пропускания, необходимую для телевизионного сигнала высокой четкости (с HDV и AVCHD, а также с несколькими коммерческими вариантами, такими как DVCPRO-HD, которые используют меньшую полосу пропускания, чем аналоговый сигнал стандартной четкости) и безленточных видеокамеры на основе флэш-памяти, часто вариант MPEG-4.

Технический обзор

Цифровые видеокамеры

имеют два разных формата захвата изображения: чересстрочную и прогрессивную развертку. Камеры с чересстрочной разверткой записывают изображение в виде чередующихся наборов строк, то есть строки с нечетным номером и строки с четным номером сканируются поочередно.Каждый набор нечетных или четных строк называется «полем», а соединение двух последовательных полей с противоположной четностью называется «кадром».

Цифровая видеокамера с прогрессивной разверткой записывает каждый кадр как отдельный, причем оба поля идентичны. Таким образом, чересстрочное видео захватывает в два раза больше полей в секунду, чем прогрессивное видео, когда оба работают с одинаковым количеством кадров в секунду. Таким образом, видео имеет «гиперреалистичный» вид, потому что оно рисует другое изображение 60 раз в секунду, тогда как фильм записывает 24 или 25 прогрессивных кадров в секунду.

Камкордеры с прогрессивной разверткой (такие как Panasonic AG-DVX100) обычно более желательны из-за общего сходства с пленкой. Они записывают кадры постепенно, создавая более четкие изображения. Оба они могут снимать со скоростью 24 кадра в секунду, что приводит к стробированию движения (размытость объекта при быстром движении). Таким образом, видеокамеры с прогрессивной разверткой обычно дороже своих аналогов с чересстрочной разверткой. (Хотя формат цифрового видео позволяет только 29.97 чересстрочных кадров в секунду (или 25 для PAL), видео с прогрессивной разверткой 24 кадра в секунду возможно за счет отображения идентичных полей для каждого кадра и отображения 3 полей идентичного изображения для определенных кадров.)

Стандартные пленки, например 16 мм и 35 мм, записывают со скоростью 24 или 25 кадров в секунду. Для видео существует два стандарта частоты кадров, NTSC и PAL, которые снимают со скоростью 30 / 1,001 (около 29,97) кадров в секунду и 25 кадров в секунду соответственно.

Цифровое видео можно копировать без ухудшения качества.Независимо от того, сколько поколений копируется цифровой источник, он будет таким же четким, как и исходный цифровой материал первого поколения.

Цифровое видео можно обрабатывать и редактировать на станции нелинейного монтажа (NLE), устройстве, созданном исключительно для редактирования видео и аудио. Этот тип устройства может импортировать как из аналоговых, так и из цифровых источников, но он не предназначен для чего-либо, кроме редактирования видео. Цифровое видео также можно редактировать на персональном компьютере с соответствующим оборудованием и программным обеспечением.Используя станцию ​​NLE, можно управлять цифровым видео так, чтобы оно следовало за последовательностью видеоклипов. Программное и аппаратное обеспечение Avid почти синонимично профессиональному рынку NLE, но также популярны Final Cut Pro от Apple, Adobe Premiere, Sony Vegas и аналогичные программы.

Цифровое видео обычно редактируется на установке с достаточным дисковым пространством. Цифровое видео, применяемое со стандартным сжатием DV / DVCPRO, занимает около 250 мегабайт в минуту или 13 гигабайт в час.

Существует множество типов сжатия видео для передачи цифрового видео через Интернет и на DVD.Несмотря на то, что цифровая техника допускает широкий спектр эффектов редактирования, наиболее распространенным является резкое вырезание, а редактируемый видеоформат, такой как DV-video, позволяет многократно вырезать без потери качества, поскольку любое сжатие между кадрами происходит без потерь. В то время как DV-видео не сжимается за пределы собственного кодека при редактировании, получаемые в результате размеры файлов нецелесообразны для доставки на оптические диски или через Интернет с такими кодеками, как формат Windows Media, MPEG2, MPEG4, Real Media, более поздние версии. H.264 и медиакодек Соренсона.Вероятно, наиболее широко используемыми форматами для доставки видео через Интернет являются MPEG4 и Windows Media, в то время как MPEG2 используется почти исключительно для DVD, обеспечивая исключительное изображение в минимальном размере, но приводя к высокому уровню использования ЦП для распаковки.

Сообщество производителей видео определяет один стандарт разрешения за другим, хотя устройства используют несовместимые разрешения. Они настаивают на своем разрешении и несколько раз масштабируют видео с сенсора на ЖК-дисплей.

По состоянию на 2007 год, максимальное разрешение, продемонстрированное для генерации цифрового видео, составляет 33 мегапикселя (7680 x 4320) при 60 кадрах в секунду («UHDV»). Однако такое разрешение было продемонстрировано только в специальных лабораторных условиях. Наивысшая скорость была достигнута в промышленных и научных высокоскоростных камерах, которые способны снимать видео 1024×1024 со скоростью до 1 миллиона кадров в секунду в течение коротких периодов записи.

Преимущества и применение

Видео теперь можно редактировать на доступном и все более доступном оборудовании и программном обеспечении.Даже высокобюджетные фильмы, такие как Cold Mountain, , были полностью смонтированы с помощью Final Cut Pro, программы Apple для нелинейного монтажа.

Стоимость цифрового видео значительно ниже, чем 35-миллиметровая пленка, поскольку цифровые ленты можно стирать и перезаписывать несколько раз, просматривать на месте без обработки, а сама лента намного дешевле, чем 35-миллиметровая пленка. (По состоянию на декабрь 2005 г. 60-минутная пленка MiniDV стоила около 3 долларов каждая при покупке оптом. Для сравнения, 35-миллиметровая пленка стоила около 1000 долларов за минуту, включая обработку.)

Цифровое видео полезно вне кино. Например, цифровое телевидение (включая HDTV более высокого качества) начало распространяться в большинстве развитых стран в начале 2000-х годов. Цифровое видео также используется в современных мобильных телефонах и системах видеоконференцсвязи. Кроме того, он используется для распространения мультимедиа в Интернете, в том числе потокового видео и однорангового распространения фильмов.

Интерфейсы и кабели

Многие интерфейсы были разработаны специально для обработки несжатого цифрового видео (примерно со скоростью 400 Мбит / с):

  • Последовательный цифровой интерфейс
  • FireWire
  • Мультимедийный интерфейс высокой четкости
  • Цифровой визуальный интерфейс
  • Единый интерфейс дисплея
  • DisplayPort
  • USB

Интерфейс DVB-ASI был разработан для передачи сжатого видео MPEG-Transport.

Сжатое видео также передается с использованием UDP-IP через Ethernet. Для этого существует два подхода:

  • Использование RTP в качестве оболочки для видеопакетов
  • 1-7 Транспортные пакеты MPEG помещаются непосредственно в пакет UDP.

Форматы хранения

Кодировка

Текущие форматы, перечисленные ниже, основаны на ИКМ (импульсно-кодовой модуляции). (Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — это цифровое представление аналогового сигнала, в котором величина сигнала регулярно дискретизируется с одинаковыми интервалами, а затем квантуется до серии символов в числовом (обычно двоичном) коде.)

  • CCIR 601 используется для вещательных станций
  • MPEG-4 подходит для онлайн-распространения больших видеороликов и видеозаписей, записанных на флэш-память
  • MPEG-2, используемый для DVD и Super-VCD
  • MPEG-1, используемый для видео компакт-дисков
  • H.261
  • H.263
  • H.264, также известный как MPEG-4 Part 10, или AVC
  • Theora стандартизирована, но все еще находится в разработке. используется для видео через Интернет.

Ленты

  • Betacam, BetacamSP, Betacam SX, Betacam IMX, Digital Betacam или DigiBeta — коммерческие видеосистемы Sony, основанные на оригинальной технологии Betamax.
  • HDCAM была представлена ​​Sony как альтернатива высокой четкости DigiBeta
  • .

  • D1, D2, D3, D5, D9 (также известный как Digital-S) — различные коммерческие стандарты цифрового видео SMPTE.
  • DV, MiniDV — используется в большинстве современных бытовых видеокамер с видеокассетами; разработан для качественного и удобного редактирования; также может записывать данные высокой четкости (HDV) в формате MPEG-2
  • DVCAM, DVCPRO — используется в профессиональном вещании; похож на DV, но обычно считается более надежным; хотя эти форматы совместимы с DV, они лучше обрабатывают звук.
  • DVCPRO50, DVCPROHD поддерживают более высокую полосу пропускания по сравнению с DVCPRO от Panasonic.
  • Digital8 — данные в формате DV, записанные на Hi8-совместимые кассеты; в основном потребительский формат
  • MicroMV — данные в формате MPEG-2, записанные на очень маленькую кассету размером со спичечный коробок; устаревший
  • D-VHS — данные в формате MPEG-2, записанные на ленту, аналогичную S-VHS

Диски

  • Видео CD (VCD)
  • DVD
  • HD-DVD
  • Диск Blu-ray
  • Sony ProDATA

Примечания

Список литературы

  • Анг, Том. Справочник по цифровому видео. Лондон: Дорлинг Киндерсли, 2005. ISBN 978-1405306362
  • Аронсон, Ян Дэвид. DV Кинопроизводство: от начала до конца. Цифровая студия О’Рейли. Пекин: О’Рейли, 2006. ISBN 978-0596008482
  • Барретт, Колин. Digitalvideo для начинающих: пошаговое руководство по созданию отличных домашних фильмов. New York: Lark Books, 2005.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 23 октября 2017 г.

Промышленные и домашние видео носители
Магнитная лента
Аналог


VERA (1952) • 2-дюймовая видеокассета Quadruplex (1956) • 1-дюймовая видеокассета типа A (1965) • 1/4 дюйма Akai (1967) • U-matic (1969) • Cartrivision (1972) • Видеокассета Запись (он же VCR) (1972) • V-Cord (1974) • VX (он же «Великая машина времени») (1974) • Betamax (1975) • IVC 2-дюймовая спиральная развертка (1975) — 1 дюйм, тип B видеокассета (1976) • 1 дюймовая видеокассета типа C (1976) • VHS (1976) • VK (1977) • SVR (1979) • Видео 2000 (1980) • CVC (1980) • VHS-C (1982) • M (1982) • Betacam (1982) • Video8 (1985) • MII (1986) • S-VHS (1987) • Hi8 (1989) • S-VHS-C (1987) • W-VHS (1994)

Digital


D1 (1986) • D2 (1988) • D3 (1991) • D5 (1994) • Digital-S (D9) (199?) • Digital Betacam (1993) • DV (1995) • DVCPRO (1995) • DVCAM (1996) • HDCAM (1997) • DVCPRO50 (1998) • D-VHS (1998) • Digital8 (1999) • DVCPRO HD (2000) • D6 HDTV VTR (2000) • MicroMV (2001) • HDV (2003 г.) • HDCAM SR (2003 г.)

Оптический диск
Аналог


Laserdisc (1978) •
Лазерфильм (1984)

Digital


CD Video • VCD (1993) • MovieCD (1995?) • DVD-Video (1995) • MiniDVD • CVD (1998) • SVCD (1998) • FMD (2000) • EVD (2003) • HVD (2004) • FVD (2005) • UMD (2005) • VMD (2006) • HD DVD (2006) • Blu-ray Disc (BD) (2006) • DMD (2006?) • AVCHD (2006) ) • Tapestry Media (2007) • Total Hi Def (2008) • HVD (TBA) • PH-DVD (TBA) • SVOD (TBA) • Диск с протеиновым покрытием (TBA) 3D-диск (TBA)

Рифленые видеодиски
Аналоговый


Baird Television Record aka Phonovision (1927) • TeD (1974) • Емкостной электронный диск aka CED (1981) • VHD (1983)

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Цифровое видео — Энциклопедия Нового Мира

Цифровое видео — это тип системы видеозаписи, которая работает с использованием цифрового видеосигнала, а не аналогового. (Термины камера, видеокамера, и видеокамера используются как синонимы в этой статье.) Цифровые видеоролики можно копировать несколько раз, практически без ухудшения качества, и их можно редактировать с помощью доступного оборудования и программного обеспечения. .Кроме того, кассета для цифрового видео стоит значительно меньше, чем 35-миллиметровая пленка. Цифровое видео используется не только для цифрового телевидения (включая HDTV), но также для мобильных телефонов, систем видеоконференцсвязи и распространения мультимедиа в Интернете.

История

Ранние эксперименты с цифровым видео были выполнены в 1960-х годах исследовательскими отделами таких институтов, как Британская радиовещательная корпорация (BBC) и Bell Laboratories. Цель состояла в том, чтобы устранить или минимизировать шум и искажения на видеопотоке для телевидения, передаваемом по наземным радиорелейным и коаксиальным кабельным каналам.

С конца 1970-х до начала 1980-х годов было представлено несколько типов оборудования для производства видео, которое работало, принимая стандартный аналоговый видеовход и внутренне оцифровывая его. Примеры включают корректоры временной развертки (TBC) и блоки цифровых видеоэффектов (DVE). Эти системы упростили исправление или улучшение видеосигнала, как в случае TBC, или манипулирование и добавление эффектов к видео, как в случае устройства DVE. Оцифрованное и обработанное видео с этих устройств затем будет преобразовано обратно в стандартное аналоговое видео.

Позже, в 1970-х, производители профессионального оборудования для видеовещания, такие как Bosch (через их подразделение Fernseh), RCA и Ampex, разработали прототипы цифровых видеомагнитофонов в своих исследовательских лабораториях. Однако ни одна из этих ранних машин не продавалась в коммерческих целях.

Цифровое видео было впервые коммерчески представлено в 1986 году с форматом Sony D-1, который записывал несжатый компонентный видеосигнал стандартной четкости в цифровой форме вместо аналоговых форм высокого диапазона, которые были обычным явлением до тех пор.Из-за высокой стоимости D-1 использовался в основном крупными телевизионными сетями. В конечном итоге он был заменен более дешевыми системами, использующими сжатые данные, в первую очередь Sony Digital Betacam, все еще широко используемым профессиональными телевизионными продюсерами в качестве формата полевой записи.

Потребительское цифровое видео впервые появилось в форме QuickTime, архитектуры Apple Computer для форматов временных и потоковых данных, которые появились в грубой форме примерно в 1990 году. оцифрованы в машиночитаемый формат.Хотя сначала качество потребительского цифрового видео было низким, качество потребительского цифрового видео быстро выросло, сначала с введением таких стандартов воспроизведения, как MPEG-1 и MPEG-2 (принятые для использования в телевизионных передачах и DVD-носителях), а затем с появлением Формат ленты DV.

Эти нововведения сделали возможным запись непосредственно в цифровые данные, упростив процесс редактирования, и позволили дешево и широко развернуть системы нелинейного редактирования на настольных компьютерах без необходимости во внешнем оборудовании для воспроизведения или записи.Широкое распространение цифрового видео также резко сократило полосу пропускания, необходимую для телевизионного сигнала высокой четкости (с HDV и AVCHD, а также с несколькими коммерческими вариантами, такими как DVCPRO-HD, которые используют меньшую полосу пропускания, чем аналоговый сигнал стандартной четкости) и безленточных видеокамеры на основе флэш-памяти, часто вариант MPEG-4.

Технический обзор

Цифровые видеокамеры

имеют два разных формата захвата изображения: чересстрочную и прогрессивную развертку. Камеры с чересстрочной разверткой записывают изображение в виде чередующихся наборов строк, то есть строки с нечетным номером и строки с четным номером сканируются поочередно.Каждый набор нечетных или четных строк называется «полем», а соединение двух последовательных полей с противоположной четностью называется «кадром».

Цифровая видеокамера с прогрессивной разверткой записывает каждый кадр как отдельный, причем оба поля идентичны. Таким образом, чересстрочное видео захватывает в два раза больше полей в секунду, чем прогрессивное видео, когда оба работают с одинаковым количеством кадров в секунду. Таким образом, видео имеет «гиперреалистичный» вид, потому что оно рисует другое изображение 60 раз в секунду, тогда как фильм записывает 24 или 25 прогрессивных кадров в секунду.

Камкордеры с прогрессивной разверткой (такие как Panasonic AG-DVX100) обычно более желательны из-за общего сходства с пленкой. Они записывают кадры постепенно, создавая более четкие изображения. Оба они могут снимать со скоростью 24 кадра в секунду, что приводит к стробированию движения (размытость объекта при быстром движении). Таким образом, видеокамеры с прогрессивной разверткой обычно дороже своих аналогов с чересстрочной разверткой. (Хотя формат цифрового видео позволяет только 29.97 чересстрочных кадров в секунду (или 25 для PAL), видео с прогрессивной разверткой 24 кадра в секунду возможно за счет отображения идентичных полей для каждого кадра и отображения 3 полей идентичного изображения для определенных кадров.)

Стандартные пленки, например 16 мм и 35 мм, записывают со скоростью 24 или 25 кадров в секунду. Для видео существует два стандарта частоты кадров, NTSC и PAL, которые снимают со скоростью 30 / 1,001 (около 29,97) кадров в секунду и 25 кадров в секунду соответственно.

Цифровое видео можно копировать без ухудшения качества.Независимо от того, сколько поколений копируется цифровой источник, он будет таким же четким, как и исходный цифровой материал первого поколения.

Цифровое видео можно обрабатывать и редактировать на станции нелинейного монтажа (NLE), устройстве, созданном исключительно для редактирования видео и аудио. Этот тип устройства может импортировать как из аналоговых, так и из цифровых источников, но он не предназначен для чего-либо, кроме редактирования видео. Цифровое видео также можно редактировать на персональном компьютере с соответствующим оборудованием и программным обеспечением.Используя станцию ​​NLE, можно управлять цифровым видео так, чтобы оно следовало за последовательностью видеоклипов. Программное и аппаратное обеспечение Avid почти синонимично профессиональному рынку NLE, но также популярны Final Cut Pro от Apple, Adobe Premiere, Sony Vegas и аналогичные программы.

Цифровое видео обычно редактируется на установке с достаточным дисковым пространством. Цифровое видео, применяемое со стандартным сжатием DV / DVCPRO, занимает около 250 мегабайт в минуту или 13 гигабайт в час.

Существует множество типов сжатия видео для передачи цифрового видео через Интернет и на DVD.Несмотря на то, что цифровая техника допускает широкий спектр эффектов редактирования, наиболее распространенным является резкое вырезание, а редактируемый видеоформат, такой как DV-video, позволяет многократно вырезать без потери качества, поскольку любое сжатие между кадрами происходит без потерь. В то время как DV-видео не сжимается за пределы собственного кодека при редактировании, получаемые в результате размеры файлов нецелесообразны для доставки на оптические диски или через Интернет с такими кодеками, как формат Windows Media, MPEG2, MPEG4, Real Media, более поздние версии. H.264 и медиакодек Соренсона.Вероятно, наиболее широко используемыми форматами для доставки видео через Интернет являются MPEG4 и Windows Media, в то время как MPEG2 используется почти исключительно для DVD, обеспечивая исключительное изображение в минимальном размере, но приводя к высокому уровню использования ЦП для распаковки.

Сообщество производителей видео определяет один стандарт разрешения за другим, хотя устройства используют несовместимые разрешения. Они настаивают на своем разрешении и несколько раз масштабируют видео с сенсора на ЖК-дисплей.

По состоянию на 2007 год, максимальное разрешение, продемонстрированное для генерации цифрового видео, составляет 33 мегапикселя (7680 x 4320) при 60 кадрах в секунду («UHDV»). Однако такое разрешение было продемонстрировано только в специальных лабораторных условиях. Наивысшая скорость была достигнута в промышленных и научных высокоскоростных камерах, которые способны снимать видео 1024×1024 со скоростью до 1 миллиона кадров в секунду в течение коротких периодов записи.

Преимущества и применение

Видео теперь можно редактировать на доступном и все более доступном оборудовании и программном обеспечении.Даже высокобюджетные фильмы, такие как Cold Mountain, , были полностью смонтированы с помощью Final Cut Pro, программы Apple для нелинейного монтажа.

Стоимость цифрового видео значительно ниже, чем 35-миллиметровая пленка, поскольку цифровые ленты можно стирать и перезаписывать несколько раз, просматривать на месте без обработки, а сама лента намного дешевле, чем 35-миллиметровая пленка. (По состоянию на декабрь 2005 г. 60-минутная пленка MiniDV стоила около 3 долларов каждая при покупке оптом. Для сравнения, 35-миллиметровая пленка стоила около 1000 долларов за минуту, включая обработку.)

Цифровое видео полезно вне кино. Например, цифровое телевидение (включая HDTV более высокого качества) начало распространяться в большинстве развитых стран в начале 2000-х годов. Цифровое видео также используется в современных мобильных телефонах и системах видеоконференцсвязи. Кроме того, он используется для распространения мультимедиа в Интернете, в том числе потокового видео и однорангового распространения фильмов.

Интерфейсы и кабели

Многие интерфейсы были разработаны специально для обработки несжатого цифрового видео (примерно со скоростью 400 Мбит / с):

  • Последовательный цифровой интерфейс
  • FireWire
  • Мультимедийный интерфейс высокой четкости
  • Цифровой визуальный интерфейс
  • Единый интерфейс дисплея
  • DisplayPort
  • USB

Интерфейс DVB-ASI был разработан для передачи сжатого видео MPEG-Transport.

Сжатое видео также передается с использованием UDP-IP через Ethernet. Для этого существует два подхода:

  • Использование RTP в качестве оболочки для видеопакетов
  • 1-7 Транспортные пакеты MPEG помещаются непосредственно в пакет UDP.

Форматы хранения

Кодировка

Текущие форматы, перечисленные ниже, основаны на ИКМ (импульсно-кодовой модуляции). (Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — это цифровое представление аналогового сигнала, в котором величина сигнала регулярно дискретизируется с одинаковыми интервалами, а затем квантуется до серии символов в числовом (обычно двоичном) коде.)

  • CCIR 601 используется для вещательных станций
  • MPEG-4 подходит для онлайн-распространения больших видеороликов и видеозаписей, записанных на флэш-память
  • MPEG-2, используемый для DVD и Super-VCD
  • MPEG-1, используемый для видео компакт-дисков
  • H.261
  • H.263
  • H.264, также известный как MPEG-4 Part 10, или AVC
  • Theora стандартизирована, но все еще находится в разработке. используется для видео через Интернет.

Ленты

  • Betacam, BetacamSP, Betacam SX, Betacam IMX, Digital Betacam или DigiBeta — коммерческие видеосистемы Sony, основанные на оригинальной технологии Betamax.
  • HDCAM была представлена ​​Sony как альтернатива высокой четкости DigiBeta
  • .

  • D1, D2, D3, D5, D9 (также известный как Digital-S) — различные коммерческие стандарты цифрового видео SMPTE.
  • DV, MiniDV — используется в большинстве современных бытовых видеокамер с видеокассетами; разработан для качественного и удобного редактирования; также может записывать данные высокой четкости (HDV) в формате MPEG-2
  • DVCAM, DVCPRO — используется в профессиональном вещании; похож на DV, но обычно считается более надежным; хотя эти форматы совместимы с DV, они лучше обрабатывают звук.
  • DVCPRO50, DVCPROHD поддерживают более высокую полосу пропускания по сравнению с DVCPRO от Panasonic.
  • Digital8 — данные в формате DV, записанные на Hi8-совместимые кассеты; в основном потребительский формат
  • MicroMV — данные в формате MPEG-2, записанные на очень маленькую кассету размером со спичечный коробок; устаревший
  • D-VHS — данные в формате MPEG-2, записанные на ленту, аналогичную S-VHS

Диски

  • Видео CD (VCD)
  • DVD
  • HD-DVD
  • Диск Blu-ray
  • Sony ProDATA

Примечания

Список литературы

  • Анг, Том. Справочник по цифровому видео. Лондон: Дорлинг Киндерсли, 2005. ISBN 978-1405306362
  • Аронсон, Ян Дэвид. DV Кинопроизводство: от начала до конца. Цифровая студия О’Рейли. Пекин: О’Рейли, 2006. ISBN 978-0596008482
  • Барретт, Колин. Digitalvideo для начинающих: пошаговое руководство по созданию отличных домашних фильмов. New York: Lark Books, 2005.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 23 октября 2017 г.

Промышленные и домашние видео носители
Магнитная лента
Аналог


VERA (1952) • 2-дюймовая видеокассета Quadruplex (1956) • 1-дюймовая видеокассета типа A (1965) • 1/4 дюйма Akai (1967) • U-matic (1969) • Cartrivision (1972) • Видеокассета Запись (он же VCR) (1972) • V-Cord (1974) • VX (он же «Великая машина времени») (1974) • Betamax (1975) • IVC 2-дюймовая спиральная развертка (1975) — 1 дюйм, тип B видеокассета (1976) • 1 дюймовая видеокассета типа C (1976) • VHS (1976) • VK (1977) • SVR (1979) • Видео 2000 (1980) • CVC (1980) • VHS-C (1982) • M (1982) • Betacam (1982) • Video8 (1985) • MII (1986) • S-VHS (1987) • Hi8 (1989) • S-VHS-C (1987) • W-VHS (1994)

Digital


D1 (1986) • D2 (1988) • D3 (1991) • D5 (1994) • Digital-S (D9) (199?) • Digital Betacam (1993) • DV (1995) • DVCPRO (1995) • DVCAM (1996) • HDCAM (1997) • DVCPRO50 (1998) • D-VHS (1998) • Digital8 (1999) • DVCPRO HD (2000) • D6 HDTV VTR (2000) • MicroMV (2001) • HDV (2003 г.) • HDCAM SR (2003 г.)

Оптический диск
Аналог


Laserdisc (1978) •
Лазерфильм (1984)

Digital


CD Video • VCD (1993) • MovieCD (1995?) • DVD-Video (1995) • MiniDVD • CVD (1998) • SVCD (1998) • FMD (2000) • EVD (2003) • HVD (2004) • FVD (2005) • UMD (2005) • VMD (2006) • HD DVD (2006) • Blu-ray Disc (BD) (2006) • DMD (2006?) • AVCHD (2006) ) • Tapestry Media (2007) • Total Hi Def (2008) • HVD (TBA) • PH-DVD (TBA) • SVOD (TBA) • Диск с протеиновым покрытием (TBA) 3D-диск (TBA)

Рифленые видеодиски
Аналоговый


Baird Television Record aka Phonovision (1927) • TeD (1974) • Емкостной электронный диск aka CED (1981) • VHD (1983)

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Цифровое видео — Энциклопедия Нового Мира

Цифровое видео — это тип системы видеозаписи, которая работает с использованием цифрового видеосигнала, а не аналогового. (Термины камера, видеокамера, и видеокамера используются как синонимы в этой статье.) Цифровые видеоролики можно копировать несколько раз, практически без ухудшения качества, и их можно редактировать с помощью доступного оборудования и программного обеспечения. .Кроме того, кассета для цифрового видео стоит значительно меньше, чем 35-миллиметровая пленка. Цифровое видео используется не только для цифрового телевидения (включая HDTV), но также для мобильных телефонов, систем видеоконференцсвязи и распространения мультимедиа в Интернете.

История

Ранние эксперименты с цифровым видео были выполнены в 1960-х годах исследовательскими отделами таких институтов, как Британская радиовещательная корпорация (BBC) и Bell Laboratories. Цель состояла в том, чтобы устранить или минимизировать шум и искажения на видеопотоке для телевидения, передаваемом по наземным радиорелейным и коаксиальным кабельным каналам.

С конца 1970-х до начала 1980-х годов было представлено несколько типов оборудования для производства видео, которое работало, принимая стандартный аналоговый видеовход и внутренне оцифровывая его. Примеры включают корректоры временной развертки (TBC) и блоки цифровых видеоэффектов (DVE). Эти системы упростили исправление или улучшение видеосигнала, как в случае TBC, или манипулирование и добавление эффектов к видео, как в случае устройства DVE. Оцифрованное и обработанное видео с этих устройств затем будет преобразовано обратно в стандартное аналоговое видео.

Позже, в 1970-х, производители профессионального оборудования для видеовещания, такие как Bosch (через их подразделение Fernseh), RCA и Ampex, разработали прототипы цифровых видеомагнитофонов в своих исследовательских лабораториях. Однако ни одна из этих ранних машин не продавалась в коммерческих целях.

Цифровое видео было впервые коммерчески представлено в 1986 году с форматом Sony D-1, который записывал несжатый компонентный видеосигнал стандартной четкости в цифровой форме вместо аналоговых форм высокого диапазона, которые были обычным явлением до тех пор.Из-за высокой стоимости D-1 использовался в основном крупными телевизионными сетями. В конечном итоге он был заменен более дешевыми системами, использующими сжатые данные, в первую очередь Sony Digital Betacam, все еще широко используемым профессиональными телевизионными продюсерами в качестве формата полевой записи.

Потребительское цифровое видео впервые появилось в форме QuickTime, архитектуры Apple Computer для форматов временных и потоковых данных, которые появились в грубой форме примерно в 1990 году. оцифрованы в машиночитаемый формат.Хотя сначала качество потребительского цифрового видео было низким, качество потребительского цифрового видео быстро выросло, сначала с введением таких стандартов воспроизведения, как MPEG-1 и MPEG-2 (принятые для использования в телевизионных передачах и DVD-носителях), а затем с появлением Формат ленты DV.

Эти нововведения сделали возможным запись непосредственно в цифровые данные, упростив процесс редактирования, и позволили дешево и широко развернуть системы нелинейного редактирования на настольных компьютерах без необходимости во внешнем оборудовании для воспроизведения или записи.Широкое распространение цифрового видео также резко сократило полосу пропускания, необходимую для телевизионного сигнала высокой четкости (с HDV и AVCHD, а также с несколькими коммерческими вариантами, такими как DVCPRO-HD, которые используют меньшую полосу пропускания, чем аналоговый сигнал стандартной четкости) и безленточных видеокамеры на основе флэш-памяти, часто вариант MPEG-4.

Технический обзор

Цифровые видеокамеры

имеют два разных формата захвата изображения: чересстрочную и прогрессивную развертку. Камеры с чересстрочной разверткой записывают изображение в виде чередующихся наборов строк, то есть строки с нечетным номером и строки с четным номером сканируются поочередно.Каждый набор нечетных или четных строк называется «полем», а соединение двух последовательных полей с противоположной четностью называется «кадром».

Цифровая видеокамера с прогрессивной разверткой записывает каждый кадр как отдельный, причем оба поля идентичны. Таким образом, чересстрочное видео захватывает в два раза больше полей в секунду, чем прогрессивное видео, когда оба работают с одинаковым количеством кадров в секунду. Таким образом, видео имеет «гиперреалистичный» вид, потому что оно рисует другое изображение 60 раз в секунду, тогда как фильм записывает 24 или 25 прогрессивных кадров в секунду.

Камкордеры с прогрессивной разверткой (такие как Panasonic AG-DVX100) обычно более желательны из-за общего сходства с пленкой. Они записывают кадры постепенно, создавая более четкие изображения. Оба они могут снимать со скоростью 24 кадра в секунду, что приводит к стробированию движения (размытость объекта при быстром движении). Таким образом, видеокамеры с прогрессивной разверткой обычно дороже своих аналогов с чересстрочной разверткой. (Хотя формат цифрового видео позволяет только 29.97 чересстрочных кадров в секунду (или 25 для PAL), видео с прогрессивной разверткой 24 кадра в секунду возможно за счет отображения идентичных полей для каждого кадра и отображения 3 полей идентичного изображения для определенных кадров.)

Стандартные пленки, например 16 мм и 35 мм, записывают со скоростью 24 или 25 кадров в секунду. Для видео существует два стандарта частоты кадров, NTSC и PAL, которые снимают со скоростью 30 / 1,001 (около 29,97) кадров в секунду и 25 кадров в секунду соответственно.

Цифровое видео можно копировать без ухудшения качества.Независимо от того, сколько поколений копируется цифровой источник, он будет таким же четким, как и исходный цифровой материал первого поколения.

Цифровое видео можно обрабатывать и редактировать на станции нелинейного монтажа (NLE), устройстве, созданном исключительно для редактирования видео и аудио. Этот тип устройства может импортировать как из аналоговых, так и из цифровых источников, но он не предназначен для чего-либо, кроме редактирования видео. Цифровое видео также можно редактировать на персональном компьютере с соответствующим оборудованием и программным обеспечением.Используя станцию ​​NLE, можно управлять цифровым видео так, чтобы оно следовало за последовательностью видеоклипов. Программное и аппаратное обеспечение Avid почти синонимично профессиональному рынку NLE, но также популярны Final Cut Pro от Apple, Adobe Premiere, Sony Vegas и аналогичные программы.

Цифровое видео обычно редактируется на установке с достаточным дисковым пространством. Цифровое видео, применяемое со стандартным сжатием DV / DVCPRO, занимает около 250 мегабайт в минуту или 13 гигабайт в час.

Существует множество типов сжатия видео для передачи цифрового видео через Интернет и на DVD.Несмотря на то, что цифровая техника допускает широкий спектр эффектов редактирования, наиболее распространенным является резкое вырезание, а редактируемый видеоформат, такой как DV-video, позволяет многократно вырезать без потери качества, поскольку любое сжатие между кадрами происходит без потерь. В то время как DV-видео не сжимается за пределы собственного кодека при редактировании, получаемые в результате размеры файлов нецелесообразны для доставки на оптические диски или через Интернет с такими кодеками, как формат Windows Media, MPEG2, MPEG4, Real Media, более поздние версии. H.264 и медиакодек Соренсона.Вероятно, наиболее широко используемыми форматами для доставки видео через Интернет являются MPEG4 и Windows Media, в то время как MPEG2 используется почти исключительно для DVD, обеспечивая исключительное изображение в минимальном размере, но приводя к высокому уровню использования ЦП для распаковки.

Сообщество производителей видео определяет один стандарт разрешения за другим, хотя устройства используют несовместимые разрешения. Они настаивают на своем разрешении и несколько раз масштабируют видео с сенсора на ЖК-дисплей.

По состоянию на 2007 год, максимальное разрешение, продемонстрированное для генерации цифрового видео, составляет 33 мегапикселя (7680 x 4320) при 60 кадрах в секунду («UHDV»). Однако такое разрешение было продемонстрировано только в специальных лабораторных условиях. Наивысшая скорость была достигнута в промышленных и научных высокоскоростных камерах, которые способны снимать видео 1024×1024 со скоростью до 1 миллиона кадров в секунду в течение коротких периодов записи.

Преимущества и применение

Видео теперь можно редактировать на доступном и все более доступном оборудовании и программном обеспечении.Даже высокобюджетные фильмы, такие как Cold Mountain, , были полностью смонтированы с помощью Final Cut Pro, программы Apple для нелинейного монтажа.

Стоимость цифрового видео значительно ниже, чем 35-миллиметровая пленка, поскольку цифровые ленты можно стирать и перезаписывать несколько раз, просматривать на месте без обработки, а сама лента намного дешевле, чем 35-миллиметровая пленка. (По состоянию на декабрь 2005 г. 60-минутная пленка MiniDV стоила около 3 долларов каждая при покупке оптом. Для сравнения, 35-миллиметровая пленка стоила около 1000 долларов за минуту, включая обработку.)

Цифровое видео полезно вне кино. Например, цифровое телевидение (включая HDTV более высокого качества) начало распространяться в большинстве развитых стран в начале 2000-х годов. Цифровое видео также используется в современных мобильных телефонах и системах видеоконференцсвязи. Кроме того, он используется для распространения мультимедиа в Интернете, в том числе потокового видео и однорангового распространения фильмов.

Интерфейсы и кабели

Многие интерфейсы были разработаны специально для обработки несжатого цифрового видео (примерно со скоростью 400 Мбит / с):

  • Последовательный цифровой интерфейс
  • FireWire
  • Мультимедийный интерфейс высокой четкости
  • Цифровой визуальный интерфейс
  • Единый интерфейс дисплея
  • DisplayPort
  • USB

Интерфейс DVB-ASI был разработан для передачи сжатого видео MPEG-Transport.

Сжатое видео также передается с использованием UDP-IP через Ethernet. Для этого существует два подхода:

  • Использование RTP в качестве оболочки для видеопакетов
  • 1-7 Транспортные пакеты MPEG помещаются непосредственно в пакет UDP.

Форматы хранения

Кодировка

Текущие форматы, перечисленные ниже, основаны на ИКМ (импульсно-кодовой модуляции). (Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — это цифровое представление аналогового сигнала, в котором величина сигнала регулярно дискретизируется с одинаковыми интервалами, а затем квантуется до серии символов в числовом (обычно двоичном) коде.)

  • CCIR 601 используется для вещательных станций
  • MPEG-4 подходит для онлайн-распространения больших видеороликов и видеозаписей, записанных на флэш-память
  • MPEG-2, используемый для DVD и Super-VCD
  • MPEG-1, используемый для видео компакт-дисков
  • H.261
  • H.263
  • H.264, также известный как MPEG-4 Part 10, или AVC
  • Theora стандартизирована, но все еще находится в разработке. используется для видео через Интернет.

Ленты

  • Betacam, BetacamSP, Betacam SX, Betacam IMX, Digital Betacam или DigiBeta — коммерческие видеосистемы Sony, основанные на оригинальной технологии Betamax.
  • HDCAM была представлена ​​Sony как альтернатива высокой четкости DigiBeta
  • .

  • D1, D2, D3, D5, D9 (также известный как Digital-S) — различные коммерческие стандарты цифрового видео SMPTE.
  • DV, MiniDV — используется в большинстве современных бытовых видеокамер с видеокассетами; разработан для качественного и удобного редактирования; также может записывать данные высокой четкости (HDV) в формате MPEG-2
  • DVCAM, DVCPRO — используется в профессиональном вещании; похож на DV, но обычно считается более надежным; хотя эти форматы совместимы с DV, они лучше обрабатывают звук.
  • DVCPRO50, DVCPROHD поддерживают более высокую полосу пропускания по сравнению с DVCPRO от Panasonic.
  • Digital8 — данные в формате DV, записанные на Hi8-совместимые кассеты; в основном потребительский формат
  • MicroMV — данные в формате MPEG-2, записанные на очень маленькую кассету размером со спичечный коробок; устаревший
  • D-VHS — данные в формате MPEG-2, записанные на ленту, аналогичную S-VHS

Диски

  • Видео CD (VCD)
  • DVD
  • HD-DVD
  • Диск Blu-ray
  • Sony ProDATA

Примечания

Список литературы

  • Анг, Том. Справочник по цифровому видео. Лондон: Дорлинг Киндерсли, 2005. ISBN 978-1405306362
  • Аронсон, Ян Дэвид. DV Кинопроизводство: от начала до конца. Цифровая студия О’Рейли. Пекин: О’Рейли, 2006. ISBN 978-0596008482
  • Барретт, Колин. Digitalvideo для начинающих: пошаговое руководство по созданию отличных домашних фильмов. New York: Lark Books, 2005.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 23 октября 2017 г.

Промышленные и домашние видео носители
Магнитная лента
Аналог


VERA (1952) • 2-дюймовая видеокассета Quadruplex (1956) • 1-дюймовая видеокассета типа A (1965) • 1/4 дюйма Akai (1967) • U-matic (1969) • Cartrivision (1972) • Видеокассета Запись (он же VCR) (1972) • V-Cord (1974) • VX (он же «Великая машина времени») (1974) • Betamax (1975) • IVC 2-дюймовая спиральная развертка (1975) — 1 дюйм, тип B видеокассета (1976) • 1 дюймовая видеокассета типа C (1976) • VHS (1976) • VK (1977) • SVR (1979) • Видео 2000 (1980) • CVC (1980) • VHS-C (1982) • M (1982) • Betacam (1982) • Video8 (1985) • MII (1986) • S-VHS (1987) • Hi8 (1989) • S-VHS-C (1987) • W-VHS (1994)

Digital


D1 (1986) • D2 (1988) • D3 (1991) • D5 (1994) • Digital-S (D9) (199?) • Digital Betacam (1993) • DV (1995) • DVCPRO (1995) • DVCAM (1996) • HDCAM (1997) • DVCPRO50 (1998) • D-VHS (1998) • Digital8 (1999) • DVCPRO HD (2000) • D6 HDTV VTR (2000) • MicroMV (2001) • HDV (2003 г.) • HDCAM SR (2003 г.)

Оптический диск
Аналог


Laserdisc (1978) •
Лазерфильм (1984)

Digital


CD Video • VCD (1993) • MovieCD (1995?) • DVD-Video (1995) • MiniDVD • CVD (1998) • SVCD (1998) • FMD (2000) • EVD (2003) • HVD (2004) • FVD (2005) • UMD (2005) • VMD (2006) • HD DVD (2006) • Blu-ray Disc (BD) (2006) • DMD (2006?) • AVCHD (2006) ) • Tapestry Media (2007) • Total Hi Def (2008) • HVD (TBA) • PH-DVD (TBA) • SVOD (TBA) • Диск с протеиновым покрытием (TBA) 3D-диск (TBA)

Рифленые видеодиски
Аналоговый


Baird Television Record aka Phonovision (1927) • TeD (1974) • Емкостной электронный диск aka CED (1981) • VHD (1983)

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Основы цифрового видео

1. Основы цифрового видео

В прошлые годы мы в KWH изо всех сил старались сохранить наши программы,
по сути служит архивным отснятым материалом с использованием нашего некачественного, но удобного для пользователя
установлена ​​камера в Арт-кафе. С осени 2013 года мы начали использовать более качественные,
несколько настроек камеры, и это имеет огромное значение. Сравните наши программы Capstone
с весны 2013 г. и весны 2014 г .: http: // writing.upenn.edu/wh/involved/programs/capstone/.

Наша высококачественная установка намного сложнее, чем установка одной камеры Arts Cafe,
и включает в себя множество движущихся частей. Как сотрудник Wexler Studio вы должны
способен понять, как настроить и разбить эти типы программ, и что
функция каждой единицы оборудования.

Сначала рассмотрим два основных свойства цифрового видео.

A. Частота кадров

Подобно цифровому аудио, видео работает, беря «образцы» объекта, для которого оно предназначено.
записывать.При видеозаписи и трансляции эти «образцы» известны как «кадры» и
скорость, с которой эти кадры записываются и воспроизводятся, известна как «частота кадров» (или
FPS, кадры в секунду), концепция, с которой вы наверняка знакомы.

В самом начале истории кино частота кадров кинофильма отличалась от кинофильма.
на фильм — и даже от показа к показу! Это потому, что самые ранние камеры и
проекторы были сделаны вручную, и, поскольку ни один человек не идеален, не может быть двух просмотров фильма
может когда-либо быть просеянным с точно такой же скоростью.

Как только кинотеатры начали использовать механические проекторы, 24 кадра в секунду стали решающим фактором.
стандарт для пленки. Позже, с появлением телевидения стало популярным 30p / 60i (25p / 50i
в Европе). Когда цветной телевизор стал популярным, стандарт фактически переключился на 29,97 FPS,
но по-прежнему часто сокращенно называют 30p. Важно понимать
разница и почему эта разница возникла! Некоторые современные устройства могут снимать в
30p, но в формате, несовместимом со стандартом NTSC.

Сегодня, с распространением цифровых фотоаппаратов и программного обеспечения для монтажа, съемка в
возможна практически любая частота кадров, но традиционные ставки, такие как 30p, остаются популярными для
причины совместимости. Есть еще одна причина, по которой мы часто предпочитаем использовать более низкую
однако частота кадров — посмотрите ссылку «Эффект мыльной оперы» ниже!

B. Разрешение

Еще одна важная концепция, которая часто возникает при работе с цифровыми технологиями.
видео — это разрешение или разрешение изображения.Возможно, вы знакомы с разрешением, если вы
когда-либо пытался изменить размер рабочего стола или масштабировать изображение в Photoshop. Концепции достаточно
прост — любое изображение измеряется в цифровой среде пикселями. Когда мы
При измерении разрешения мы всегда говорим о ширине по высоте, поэтому разрешение 1280×720 составляет 1280
пикселей в ширину и 720 пикселей в высоту. Часто мы слышим видео с разрешением 1280×720, называемое 720p, но
«p» в данном случае относится не к пикселям, а к «прогрессивному», т.е.
характер частоты кадров видео.Не путайте это с «30p», которое относится к
«30 кадров в секунду, прогрессивная». 720p будет более точно выражено как 720p30,
720p60 и т. Д.

Некоторые популярные размеры видео «высокой четкости» включают 720p, 1080i и 1080p.
Кроме того, формат 4K «Ultra High Definition» (2160p) набирает обороты в
производство бытовых телевизоров, но (по состоянию на конец 2014 г.) мы находимся некоторое время от
формат, получивший широкое распространение.

Как правило, при работе с цифровым видео чем больше, тем лучше.Это
Намного проще начать с высококачественного видео и уменьшить его до меньшего размера.
устройств / целей, чем начинать с небольшого видео и бороться с его адаптацией к
большие высококачественные дисплеи. (Та же идея применима к работе с цифровыми изображениями,
также.)

Но больше не ВСЕГДА лучше. Иногда больше просто… больше. Несжатый
видео, и особенно видео высокой четкости, требует значительных затрат на компьютерные ресурсы, и
импорт видео на Mac в кафе Arts часто загружает наш процессор примерно на 85-90%.Программ
мы записываем в HD, часто занимаем более 1 ГБ в пространстве, и нам приходится сжимать файлы
чтобы подготовить их для потоковой передачи на нашем медиа-сервере (наш медиа-сервер не принимает файлы
больше 1 ГБ). Когда мы запускаем несколько видеосигналов в реальном времени в цифровом вещании
настройки, иногда мы вынуждены идти на компромисс — мы часто записываем в формате 480p и транслируем
в 720p для значимых веб-трансляций и 480p / 360p для других громких записей.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *