Цифровые форматы видеозаписи реферат

Обновлено: 05.07.2024

6. Подсчитывается средняя оценка на основе оценок экспертов.

1.2. Эксплуатационные возможности

В это понятие входит все, что касается работы устройства в системе, рабочие функции, удобство в эксплуатации, возможности интеграции, наличие интерфейсов и входов и выходов, те или иные особенности настроек и т.п.

1.3. Плотность записи, стоимость 1 минуты записи и массогабаритные параметры носителя (для видеолент)

Это немаловажные параметры для формата видеозаписи. Они учитывают три фактора: размер и масса видеокассеты, длительности записи, удельную стоимость одной минуты записи. Чем больше вместимость кассеты, и/или меньше ее размер, и/или ниже удельная стоимость - тем выше оценка.

1.4. Затраты на приобретение и эксплуатацию техники

Данный параметр учитывает стоимость оборудования, технического обслуживания и запасных частей. Высокая оценка соответствует меньшим суммарным затратам на владение и обслуживания техники того или иного формата.

В каждом новом формате видеозаписи разработчики стремятся улучшить эти показатели, но улучшение одного показателя довольно часто происходит за счет ухудшения других. Однако следует признать, что суммарный уровень показателей всех категорий от формата к формату растет.

1.5. Количество кадров в секунду

Количество (частота) кадров в секунду - это число неподвижных изображений, сменяющих друг друга при показе 1 секунды видеоматериала и создающих эффект движения объектов на экране. Чем больше частота кадров в секунду, тем более плавным и естественным будет казаться движение. Минимальный показатель, при котором движение будет восприниматься однородным - примерно 10 кадров в секунду (это значение индивидуально для каждого человека). В традиционном плёночном кинематографе используется частота 24 кадра в секунду. Системы телевидения PAL и SÉCAM используют 25 кадров в секунду (англ. 25 fps или 25 Герц), а система NTSC использует 29,97 кадров в секунду. Компьютерные оцифрованные видеоматериалы хорошего качества, как правило, используют частоту 30 кадров в секунду. Верхняя пороговая частота мелькания, воспринимаемая человеческим мозгом, в среднем составляет 39 - 42 Герца и индивидуальна для каждого человека. Некоторые современные профессиональные камеры могут снимать с частотой до 120 кадров в секунду. А специальные камеры для сверхбыстрой съёмки снимают с частотой до 1000 кадров в секунду, что необходимо, например, для детального изучения траектории полёта пули или структуры взрыва.

1.6. Чересстрочная развёртка

1.7. Разрешение

По аналогии с разрешением компьютерных мониторов, любой видеосигнал также имеет разрешение (англ. resolution ), горизонтальное и вертикальное, измеряемое в пикселях. Обычное аналоговое телевизионное разрешение составляет 720×576 пикселей для стандартов PAL и SECAM, при частоте кадров 50 Герц (одно поле, 2×25); и 640×480 пикселей для NTSC, при частоте 60 Герц (одно поле, 2×29,97). В выражении 640×480 первым числом обозначается количество точек в горизонтальной линии (горизонтальное разрешение), а вторым числом количество самих линий (вертикальное разрешение). Новый стандарт высокочеткого (англ. high- definition ) цифрового телевидения HDTV предполагает разрешения до 1920×1080 при частоте мелькания 60 Герц с прогрессивной развёрткой. То есть 1920 пикселей на линию, 1080 линий.

Разрешение в случае трёхмерного видео измеряется в вокселях - элементах изображения, представляющих точки (кубики) в трёхмерном пространстве. Например, для простого трёхмерного видео сейчас используется в основном разрешение 512×512×512.

1.8. Соотношение сторон экрана

1.9. Количество цветов и цветовое разрешение

1.10. Ширина видеопотока (для цифрового видео)

Различают два вида управления шириной потока в видеокодеке - постоянный битрейт (англ. constant bit rate, CBR ) и переменный битрейт (англ. variable bit rate, VBR ). Концепция VBR, ныне очень популярная, призвана максимально сохранить качество видео, уменьшая при этом суммарный объём передаваемого видеопотока. При этом на быстрых сценах движения, ширина видеопотока возрастает, а на медленных сценах, где картинка меняется медленно, ширина потока падает. Это очень удобно для буферизованных видеотрансляций и передачи сохранённого видеоматериала по компьютерным сетям. Но для безбуферных систем реального времени и для прямого эфира (например, для телеконференций) это не подходит - в этих случаях необходимо использовать постоянную скорость видеопотока.

2.1. Цифровые

ATSC (Advanced Television Systems Committee) - организация, разрабатывающая и утверждающая стандарты для передовых телевизионных систем, в том числе и HDTV. Наиболее широко стандарты ATSC распространены в США и Канаде.

Международная некоммерческая организация Advanced Television Systems Committee (ATSC) была образована в 1982г. с целью разработки новых стандартов телевидения. Именно эта группа специалистов разработала стандарт цифрового вещания ATSC, который теперь является основным на территории США, Канады, Мексики, Аргентины, Тайваня и Южной Кореи.

ATSC -спецификации включают в себя описание HDTV (High Definition TeleVision), SDTV (Standard Definition TeleVision), EDTV (Enhanced Definition TeleVision), многоканальный звук, интерактивное телевидение - в общем все те форматы, в которых возможно цифровое вещание. Набор стандартов ATSC был создан с целью замены NTSC-системы, используемой, главным образом, в Северной Америке. Максимальное качество изображения, которое может предложить ATSC, соответствует разрешению 1920x1080 при формате экрана 16:9 и сжатии с помощью MPEG2. Мало того, качество трансляции приближается к уровню кинотеатрального благодаря тому, что многоканальный 5.1 звук кодируется с помощью формата Dolby Digital AC-3. В целом же спецификация ATSC несёт в себе описание восемнадцати форматов вещания ТВ, причём шесть из этих режимов относятся к HDTV.

DVB (англ. Digital Video Broadcasting ) — семейство европейских стандартов цифрового телевидения.

Данный стандарт определяет физический уровень и канальный уровень в системе телевещания. Устройства взаимодействуют с физическим уровнем через синхронный параллельный интерфейс (SPI), синхронный последовательный интерфейс (SSI), или асинхронный последовательный интерфейс (ASI). Все данные передаются в транспортном потоке MPEG-2 с некоторыми дополнительными ограничениями (DVB-MPEG).

Способы модуляции в различных версиях DVB:

в DVB-S (SHF) используется QPSK, 8PSK или 16-QAM,

в DVB-S2 используется QPSK, 8PSK, 16APSK или 32APSK,

Содержание

2. Основные характеристики:
* Качество изображения
* Эксплуатационные возможности
* Плотность записи, стоимость одной минуты записи
* Затраты на приобретение и эксплуатацию техники
* Количество кадров в секунду
* Развертка
* Разрешение
* Соотношение сторон экрана
* Количество цветов и цветовое разрешение
* Ширина видеопотока (для цифрового видео)
* Стереоскопическое видео

3. Аналоговый и Цифровой сигналы.

4. Стандарты воспроизведения видео.
* NTSC
* PAL
* SECAM
* DVB
* ATSC
* ISDB

5. Форматы цифровых оптических дисковых носителей.
* DVD
* Blu-rayDisc
* Video CD
* EVD
* HD DVD
* CD-i

6. Цифровые форматы видеокассет.
* DigitalBetacam
* D-VHS
* DV

7. Форматы цифрового кодирования и сжатия.
o MJPG
o MPEG-1
o MPEG-2
o MPEG-4
o H.261
o H.263
o H.264, MPEG-4 Part 10 или AVC
o MiniDV
o RealMedia

8. Расширение компьютерных видеофайлов.
o 3gp
o FLV-файл
o AdobeFlash
o WindowsMediaVideo
o Mkv

10. Основные термины.

11. Список используемой литературы.

Работа содержит 1 файл

современные видеоформаты.docx

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕПЛОФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ

1-го курса очной формы обучения

Выполнила: Дерябина А.И.

Руководитель: Перминов А.И.

Введение.

Основные характеристики:

Качество изображения

Эксплуатационные возможности
Плотность записи, стоимость одной минуты записи
Затраты на приобретение и эксплуатацию техники
Количество кадров в секунду
Развертка
Разрешение
Соотношение сторон экрана
Количество цветов и цветовое разрешение
Ширина видеопотока (для цифрового видео)
Стереоскопическое видео

Аналоговый и Цифровой сигналы.

Стандарты воспроизведения видео.

NTSC

PAL
SECAM
DVB
ATSC
ISDB

Форматы цифровых оптических дисковых носителей.

Blu-rayDisc
Video CD
EVD
HD DVD
CD-i

Цифровые форматы видеокассет.

DigitalBetacam

D-VHS
DV

Форматы цифрового кодирования и сжатия.

MJPG

MPEG-1
MPEG-2
MPEG-4
H.261
H.263
H.264, MPEG-4 Part 10 или AVC
MiniDV
RealMedia

Расширение компьютерных видеофайлов.

FLV-файл
AdobeFlash
WindowsMediaVideo
Mkv

Заключение.

Основные термины.

Список используемой литературы.

Так что же представляет собой современное видео?

Ви́део (от лат. video — смотрю, вижу) — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала, а также распространённое название для собственно видеоматериала, телесигнала или кинофильма, в том числе записанного на физическом носителе (видеокассете, видеодиске и т. п.).

Обычные телевизионные видеоданные представляют собой поток аналоговых сигналов. Компьютерная обработка видеоинформации состоит в преобразовании их в цифровой формат с последующим хранением этих данных на жестком или компакт-диске или другом устройстве хранения информации. Преобразование видеосигнала включает две стадии: дискретизация данных аналогового видеопотока, снятие отсчетов с определенной частотой, и преобразование каждого такого отсчета в цифровой эквивалент.

При хранении оцифрованных данных в несжатом формате для показа 5-минутного ролика в указанном формате потребуется информационное пространство, превышающее 1,6 Гб. Естественно, что при работе с такими данными невозможно обойтись без сжатия, однако и в этом случае потребуется время, определенные вычислительные мощности на распаковку данных. Достичь оптимального сжатия можно путем совершенствования аппаратных , программных средств. Под аппаратными средствами подразумевают специальные видеопроцессоры, которые поддерживают высокоскоростную компрессию и декомпрессию данных, не загружая центральный процессор компьютера. Также возможно использование специализированных методов программного сжатия и распаковки предварительно сжатых видеоданных.

Аналоговый видеосигнал включает в себя несколько различных компонентов, объединенных в единое целое. Такой составной видеосигнал малопригоден для оцифровки. Предварительно его следует разделить на так называемые базовые компоненты. Обычно компоненты представляют собой три различных сигнала, соответствующие определенной модели представления цветового пространства. Если в статической графике используется RGB-цветовое представление, то в цифровом видео чаще используется модель YUV. Видеопоследовательности отображаются в виде серии кадров или фреймов, каждый из которых является графическим изображением и включает в себя определенное число пикселов. Такой видеофрейм может быть сжат с помощью одного из алгоритмов сжатия изображений.

1.Основные характеристики.

К основным характеристикам видео относят:

Качество изображения
Эксплуатационные возможности
Плотность записи, стоимость одной минуты записи
Затраты на приобретение и эксплуатацию техники
Количество кадров в секунду
Развертка
Разрешение
Соотношение сторон экрана
Количество цветов и цветовое разрешение
Ширина видеопотока (для цифрового видео)
Стереоскопическое видео

Рассмотрим каждую в отдельности.

Качество изображения

Качество видео (анг.Videoquality) — это характеристика обработанного видео, как правило, по сравнению с оригиналом. С момента записи первой видео последовательности, было разработано большое число систем обработки видео. Различные системы могут оказывать различное влияние на видео последовательность, таким образом, измерение качества видео — это очень важная задача.

Под качеством изображения обычно понимается разрешение, то есть количество воспроизводимых вертикальных линий. Это оценка, по существу, поверхностная, так как существует много других, не менее важных, заметных человеческому глазу параметров.

Качество видео измеряется с помощью формальных метрик, таких, как, например, PSNR, или с использованием субъективного сравнения с привлечением экспертов.

Объективное качество видео.

Объективные техники измерений — это математические модели, которые удачно моделируют результаты субъективной оценки качества, они основаны на критериях и метриках, что могут быть измерены объективно. Объективные методы классифицируются в соответствии с полезностью исходного видеосигнала, для которого обеспечивается высокое качество. Поэтому они классифицируются по трем категориям: полные референсные , сокращенные референсные и нереференсные методы.

Наиболее традиционным методом измерения качества системы обработки цифрового видео (таких как видеокодеки DivX, XviD) является измерение отношения сигнала к шуму между исходным сигналом и сигналом на выходе системы. PSNR — это одна из метрик объективного качества видео. Она может быть автоматически вычислена компьютерной программой. Но хороший PSNR не всегда гарантирует хорошее качество, из-за того что зрительная система человека обладает нелинейным поведением. Были разработаны и другие несколько более сложные и точные метрики, например VQM и SSIM.

Все рассмотренные ранее объективные методы требуют скорость очень маленькой, такие методы являются очень сложными и непрактичными для реализации в коммерческих приложениях. Поэтому, большинство исследований направлено на разработку новых методов объективной оценки качества, которые позволят предсказывать воспринимаемый уровень качества закодированного видео перед кодированием.

Пиковое отношение сигнала к шуму (англ. peaksignal-to-noiseratio) обозначается аббревиатурой PSNR и является инженерным термином, означающим соотношение между максимумом возможного значения сигнала и мощностью шума, искажающего значения сигнала. Поскольку многие сигналы имеют широкий динамический диапазон, PSNR обычно измеряется в логарифмической шкале в децибелах .Типичные значения PSNR для сжатия изображений лежат в пределах от 30 до 40 dB.

Существуют и другие метрики:

MSAD - Значением данной метрики является усреднённая абсолютная разность значений цветовых компонент в соответствующих точках сравниваемых изображений. Используется, например, для отладки кодеков или фильтров.
Delta - Значением данной метрики является усреднённая разность значений цветовых компонент в соответствующих точках сравниваемых изображений.
Bluringmeasure - Данная метрика позволяет сравнить степень размытия двух изображений, относительно друг друга. Чем ближе её значение к 0, тем больше размыто изображение.
Blockingmeasure - Метрика строилась так, чтобы ее значение было пропорционально визуальной степени "блочности". Например, в контрастных областях кадра границы блоков почти незаметны, а в однородных та же граница будет хорошо видна.
SSIM Index - Основывается на замере трёх компонент (сходности по яркости, по контрасту и структурного сходства) и объединения их значений в итоговый результат.
VQM наиболее приближена к оценке человеческим зрением, однако проводит анализ гораздо более широко и автоматизировано.

Субъективное качество видео.

Главной целью множества объективных метрик оценки качества является автоматическая оценка предполагаемого восприятия пользователями обработанного системой видео. Однако иногда, субъективное измерение качества видео является трудной задачей, так как требует опытных экспертов для его оценки. Субъективное качество видео измеряется по следующей методике:

Выбираются видеопоследовательности для использования в тесте;
Выбираются параметры системы измерения;
Выбирается метод показа видео и подсчета результатов измерения;
Приглашается необходимое число экспертов (обычно не меньше 15);
Проводится сам тест;
Подсчитывается средняя оценка на основе оценок экспертов.

Эксплуатационные возможности

Плотность записи, стоимость 1 минуты записи.

Затраты на приобретение и эксплуатацию техники

Данная характеристика учитывает стоимость оборудования, технического обслуживания и запасных частей. Высокая оценка соответствует меньшим суммарным затратам на владение и обслуживания техники того или иного формата. В каждом новом формате видеозаписи разработчики стремятся улучшить эти показатели, но улучшение одного показателя довольно часто происходит за счет ухудшения других. Однако следует признать, что суммарный уровень показателей всех категорий от формата к формату растет.

ВВЕДЕНИЕ
В XXI веке самым лучшим способом передать картинку мира, в котором живешь, можно по праву назвать видеозапись, будь то любительская съемка, документальный фильм, художественное кино или запись камеры видеонаблюдения. Но к ней человечество шло долгие тысячелетия.

Видеоза́пись — электронная технология записи визуальной информации, представленной в форме видеосигнала или цифрового потока видеоданных, на физический носитель с целью сохранения этой информации и возможности последующего её воспроизведения и отображения на устройстве вывода ( монитора , экрана или дисплея ). Результатом видеозаписи является видеограмма или видеофонограмма.

Данна работа направлена на исследование появления видеозаписи и различных ее форматах в современном мире.

Целью данной работы является выяснить, как и когда зародилась видеозапись, как она развивалась и какие форматы видеозаписи существуют в современном мире.

Видеозапись. Возникновение видеозаписи.

Развитие видеозаписи с нуля до сегодняшнего дня.

Важное значение работы Люмьеров состояло в том, что их технология позволяла осуществлять съемку не в специальных помещениях, а в любом месте (в том числе на улице), быстро готовить фильм к просмотру и показывать целом залу.

Годы сменяли друг друга и грубые, огромные камеры на ручном питании видоизменялись вслед за прогрессом, но механика изобретения братьев Люмьер использовалась несколько десятилетий кряду. Ситуация начала кардинально меняться только в 80-х, с появлением первых аналоговых видео.

В 1980 году компания Sony выпустила легендарную экспериментальную модель видеокамеры. Качество изображения оставляло желать лучшего, но теперь камеры стали компактнее и научились снимать в цвете. В 1985 году японская компания выпустила видеопленку аналогового стандарта Video 8, а компания JVC ввела формат VHS-C — “компактную” версию VHS. Записывающее устройство и камера теперь были неразлучны. Так появилась видеокамера-камкордер. Качество картинки хромало, но, несмотря на это, камеры буквально сметали с полок магазинов.

Спустя еще десятилетие, в 1995 году, была представлена первая цифровая камера miniDV — Sony DCR-VX1000. Это цифровая камера, все еще предполагавшая использование магнитной пленки.

Настоящим триумфом стал 2001 год. Именно тогда японские инженеры научились записывать информацию на компактные флэш-носители, а спустя год, в 2002-м, представили миру Sanyo SCP-5300 — первый телефон со встроенной камерой.

ГЛАВА 2. Форматы видеозаписи. Для чего они нужны. Аналоговые форматы видеозаписи. Цифровые форматы видеозаписи.

2.1. Форматы видеозаписи. Для чего они нужны.

Формат видео это то какую структуру имеют видео данные, как они хранятся на карте памяти и какими видео кодеками они зашифрованы. В зависимости от формата: MP4, AVI и т.д., структуры видео файлов могут существенно отличаться друг от друга. Структура представляет собой контейнер для раздельного хранения аудио, видео и текстовых данных, а также служебных мета данных. Некоторые видео форматы, в своей структуре могут хранить несколько звуковых или видео дорожек, с разным качеством и звучанием. При просмотре, с помощью видео плеера, пользователь может выбрать ту или иную дорожку для проигрывания (например, на русском или английском языке).

Цифровые технологии в телевидении возникли далеко не вчера. К разряду цифрового оборудования относится большое количество микшеров, транскодеров, корректоров временных изображений, интерфейсов управления. В более позднее время возникли камеры с цифровой обработкой сигнала (DSP). Все эти устройства давно и прочно утвердились как в работе профессиональных вещателей, так и в работе небольших студий и корпоративных пользователей. Но именно появление на мировом рынке новых цифровых форматов видеозаписи, таких, как DVCPRO , DVCAM, Digital-S, Betacam SX, сделало процесс перехода от аналоговой техники к цифровой практически необратимым. Цифровая техника не просто улучшает технические показатели телевизионной аппаратуры. Речь идет о кардинальных изменениях в технологии производства и распределении телевизионных и аудиовизуальных программ. Таким образом, цифровые технологии проникли во все сферы технической базы современного телевидения.

Вместе с тем в настоящее время подавляющее место на мировом рынке профессионального и вещательного видеооборудования занимают аналоговые форматы видеозаписи. В этих условиях оптимальный переход каждой конкретной студии на цифровые технологии становится задачей не из легких.

2.2. Аналоговые форматы видеозаписи.

Первая видеозаписывающая аппаратура была аналоговых форматов. Первым форматом был формат Q (начальная буква слова Quadruplex) в котором использовалась поперечно-строчная запись 4-мя вращающимися магнитными головками. Запись производилась на магнитную ленту шириной 2 дюйма (50.8 мм). Следующий формат видеозаписи B уже использовал наклонно-строчную запись. Он был разработан фирмой Bosch. Как и предыдущий Q он относится к типу "сегментных", т.е. таких, в которых за каждый проход видеоголовки по ленте передается только часть поля телевизионного изображения. Именно с формата B начался выпуск видеокассетной аппаратуры. Видеомагнитофоны формата B выпускались двух типов - катушечные и кассетные. Следующий формат С, в отличие от предыдущих, несегментный. Важным преимуществом этого формата является легкость выполнения таких операций как стоп-кадр, замедленное и ускоренное изображение. Все эти три первых формата записывали композитные (полные цветовые) сигналы.

Следующий шаг в развитии видеотехники сделала в 1971 году фирма Sony, которая предложила 3/4-дюймовый (19.01 мм) формат U-matic. Благодаря этому впервые удалось создать репортажный видеокомплект. В этом формате записывается композитный видеосигнал; сигнал цветности переносится ниже сигнала яркости по шкале частот. Изображение записывается 2-мя вращающимися головками: на одной магнитной дорожке записывается одно поле. В верхней части ленты расположена продольная дорожка для записи управляющего сигна ла, а в нижней - 2 дорожки для записи звукового сигнала и дорожка временного кода, которую перекрывают дорожки с изображением.

Одной из первых причин, затруднивших распространение U-matic формата, был формат VHS (Video Home System), разработанный фирмой JVC в 1976 году. А в 1984 году этот формат был утвержден в качестве стандарта бытовой видеозаписи. Каждый кадр телевизионного изображения записывается за один оборот барабана с видеоголовками на 2-х соседних дорожках видеозаписи. Видеомагнитофоны VHS имеют одну особенность: модели, оборудованные дополнительно к двум основным одной или двумя видеоголовками, могут обеспечивать три режима работы: SP (стандартная), LP (повышенная), EP (высокая продолжительность), которые характеризуются разными скоростями движения ленты при записи/воспроизведении,

Появление новых форматов записи всегда имеет целью устранение каких-либо недостатков предыдущих, так, дальнейшим развитием формата VHS явился формат S-VHS, который позволяет получить цветное изображение более высокого качества. По сравнению с VHS этот формат обладает большим значением отношения сигнал/шум (45дБ), улучшенной контрастностью изображения и меньшими перекрестными искажениями. Благодаря существенному расширению полосы частот сигнала яркости, удалось увеличить разрешающую способность по горизонтали на 160 твл.

Аппаратура формата S-VHS хорошо стыкуется с оборудованием других форматов, поэтому, например, в монтажных системах можно использовать в качестве мастера аппарат другого формата. А, если учесть весьма высокую разрешающую способность, возможность разделения сигналов, сравнительно низкую стоимость аппаратуры, то можно сделать вывод о привлекательности для потребителя, а следовательно, перспективности формата S-VHS.

Формат Video-8 был разработан фирмой Sony в 1984 году, а на его основе портативные видеомагнитофоны и автономные моноблочные камеры - Handycam. И благодаря главным образом малым размерам и массе аппаратуры при достаточно хорошем качестве изображения и звука и удобству ее эксплуатации этот формат получил широкое распространение и дальнейшую заинтересованность фирм в его развитии.

В конце 1990 года компания Matsushita Electronic Industrial (торговая марка "Panasoniс") выпустила на рынок семейство новых моделей профессиональных видеомагнитофонов, объединенных названием MII Pro. Это событие открыло новую страницу в развитии и широком распространении аналоговой компонентной видеозаписи во всех сферах человеческой деятельности. Разработанный еще в 1986 году формат MII предназначен для профессиональной видеожурналистики и студийного производства. Для записи компонентного сигнала используется S-VHS-кассета с высококачественной полудюймовой металлопорошковой лентой. В формате MII сигнал яркости поочередно записывается на одной дорожке, а на другой два скомпрессированных по времени цветоразностных сигнала.

2.3. Цифровые форматы видеозаписи.

D1 - цифровой формат, разработанный фирмой Sony. Этот формат один из наилучших для студийной работы, так как используется компонентный сигнал, сохраняется полная полоса частот сигналов, которая позволяет делать высококачественные плавные переходы в рир-проекции, обеспечивается высокое качество при копировании и монтаже. Оборудование формата D1 можно подсоединять без дополнительного транскодирования почти ко всем системам цифровых видеоэффектов, кинотелепреобразователям, дисковым запоминающим устройствам и т.п.

Формат D2 был предложен фирмами Ampex и Sony для обработки, записи и воспроизведения композитного сигнала стандартов PAL и NTSC. D2 характеризуется более низкой стоимостью оборудования по сравнению с аппаратурой формата D1, способностью воспроизведения изображения в широком интервале скоростей и его просмотре в цвете при 60-кратном превышении номинальной скорости и возможностью многократной перезаписи с минимальными потерями качества.

Digital Betacam - этот цифровой формат видеозаписи был разработан фирмой Sony. Для записи используется та же полудюймовая лента, что и в аппаратах Betacam SP. Имеются продольные дорожки управления, режиссерская и временного кода. Все видео- и аудиосигналы записываются сегментным наклонно-строчным способом. Каждое телевизионное поле записывается на 6-ти наклонных дорожках.

Оборудование цифровых форматов видеозаписи позволяет получать материалы высокого качества и обладает стабильностью функционирования, большой надежностью и эффективностью. Еще одно немаловажное преимущество цифровой видеозаписи - это возможность многократной перезаписи без потери качества изображения. К цифровым форматам тажке относятся: D3, D5, D6, DVCPRO (D7), Digital-S (D9), Betacam SX, DVCAM, DV.

Заключение
Существует огромное множество форматов видео файлов, как и их создателей. Одним из основных принципов при их разработке является ориентир на максимально возможное качество изображения видео (и звука) в совокупности с минимально возможным объемом размера файла, что обеспечивает рациональное использование памяти (на жестком диске компьютера или сменном носителе) при хорошем качестве видео и особенно актуально для использования в сетях.

Стандарты цифрового видео модифицируются так быстро, что уже очень скоро (через 5-10 лет) мы будем смотреть высококачественное телевидение, основанное на одной из новых технологий сжатия видео, а также получать огромное количество информации за единицу времени (за счёт большого коэффициента сжатия) из всемирной сети Internet .

ВВЕДЕНИЕ 4
1 КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ 5
2 ЧАСТОТА КАДРОВ 7
3 РАЗВЕРТКА ВИДЕОМАТЕРИАЛА 10
4 РАЗРЕШЕНИЕ ВИДЕОМАТЕРИАЛА 11
5 КОЛИЧЕСТВО ЦВЕТОВ И ЦВЕТОВОЕ РАЗРЕШЕНИЕ 12
6 ШИРИНА ВИДЕОПОТОКА 15
7 МЕТОДЫ СЖАТИЯ ВИДЕОДАННЫХ 17
8 ФОРМАТЫ ВИДЕОФАЙЛОВ 19
9 ФОРМАТ HIGH DEFINITION VIDEO 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 24

Мультимедиа представляет собой систему аппаратных и программных средств, позволяющих пользователю работать в диалоговом режиме с разными данными (изображение, текст, аудио, видео), структурированными в виде единой информационной области.
Совсем недавно еще мало кто мог себе представить, что с помощью обычного стационарного домашнего компьютера можно будет не только просматривать любимые фильмы, но и создавать собственную видеотеку, оцифровывать содержимое старых видеокассет, редактировать семейные видеозаписи и даже создавать самостоятельно собственные кинофильмы.
Видео – это совокупность электронных технологий, которые позволяют записывать, передавать, обрабатывать, хранить и воспроизводить визуальный и аудиовизуальный материал на различных устройствах вывода. Употребляя данное понятие, подразумевают видеоматериал, телевизионный сигнал или фильм. Телевизионные видеоданные представляют собой поток аналоговых сигналов. После появления компьютерных технологий и их развития, сигналы стали преобразовывать в цифровые сигналы, которые могут храниться на физических устройствах. Процесс преобразования сигнала происходит в два этапа: дискретизация данных аналогового сигнала, и преобразование его в цифровой сигнал, по-другому этот процесс называется квантованием.
Чтобы хранить данные широкого формата и высокого качества необходимо много свободного места, поэтому при работе с такими данными используют возможность сжимать информацию. Для процесса сжатия данных используются специальные программы или аппаратные средства.
Видеозапись — это технология записи зрительной информации, представленной в форме видеосигнала или цифрового потока видеоданных, на физическое устройство для хранения данной информации и возможности последующего её воспроизведения и демонстрации на мониторе, экране, дисплее или другом устройстве вывода.

Рисунок 1 – График метрики PSNR

Пока не существовало цифрового видео, разрешающая способность аналоговой системы видеозаписи измерялась в вертикальных телевизионных линиях (твл) с помощью специальных телевизионных испытательных таблиц и значила число составляющих в строке видео изображения, зависящее от частотных характеристик аппарата записи. Разрешающая способность по вертикали в изображении заложена в стандарте разложения и зависит от числа строк.
Аналогично разрешение любого цифрового видеосигнала определяется горизонтальными и вертикальными линиями, такое разрешение измеряется в пикселях. Когда происходит оцифровывание аналогового сигнала со стандартной четкостью, то разрешение составляет 720×576 пикселей для стандарта разложения в Европе 625/50 (PAL и SЕCAM), при частоте кадров 50 Герц (два поля, 2×25); и 720×480 пикселей для стандарта разложения в Америке 525/60 (NTSC), при частоте 59,94 Герц (два поля, 2×29,97).В любом выражении, которое обозначает разрешение первое число означает число точек в строке (по горизонтали), а второе число показывает сколько существует активных строк, которые участвуют в построении изображения. Современный стандарт цифрового телевидения HDTV высокого разрешения предлагает разрешения до 1920×1080 с частотой обновления 50 Герц (60 Гц для США) с прогрессивной развёрткой. То есть 1920 пикселей на строку, 1080 строк.
Помимо двумерного формата видео существует трёхмерное, измерять которое принято в вокселях. Воксель — это составляющее изображения, представляющее собой кубики в трёхмерном пространстве. Для простого трёхмерного видео в наше время используют разрешение 512×512×512.
Существует специальная таблица Resolution Chart, которая на протяжении длительного срока является общемировым стандартом и служит для определения разрешающей способности телевизионного тракта.

Рисунок 2 – Таблица

КОЛИЧЕСТВО ЦВЕТОВ И ЦВЕТОВОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

Для того чтобы определить объем памяти, необходимый для хранения видеоданных, нужно знать как он зависит от разрешения и глубины цвета. Существует специальная формула, которая связывает объем видеопамяти с количеством цветом и разрешением[6]:

В данной формуле I обозначает глубину цвета, a и b – количество точек в изображении, то есть число точек в строке и общее количество строк. Зачастую происходит так, что для нужного режима немного не хватает памяти. В таком случае, необходимо использовать меньшее разрешение или меньшее число цветов.[3]
Далее в таблицах представлены соотношение между числом битов на 1 пиксель и глубиной цвета (табл. 1) и минимально требуемый объем памяти для конкретного разрешения (табл. 2).

Таблица 1 – Соотношение между числом битов на 1 пиксель и глубиной цвета

Таблица 2 – Минимально требуемый объем памяти

Ширину видеопотока называют на современный лад битрейтом (с англ. bitrate). Этот термин обозначает количество бит видеоматериала, которые подлежат обработке за одну секунду времени. Проще говоря, это информационная скорость видеопотока, которая измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с). От этой величины зависит качество видеоинформации: чем больше скорость, тем выше качество. Для стандарта DVD-видео ширина видеопотока равна около 5 Мбит/c, для формата телевидения высокой четкости HDTV – примерно 10 Мбит/с. Значение битрейта чаще всего используют для оценки качества передаваемого видео через Интернет.
Существует два вида управления битрейтом в видеозаписи: постоянный битрейт (англ. constant bit rate, CBR) и переменный битрейт (англ. variable bit rate, VBR). В современном мире стандарт переменного битрейта очень популярен, с его помощью удается максимально сохранить качество видоматериала, при этом уменьшая суммарный объем передаваемого видеопотока. При этом на быстрых сценах движения, ширина видеопотока возрастает, а на медленных сценах, где картинка меняется медленно, ширина потока падает. Данное свойство подходит для буферизованных видеотрансляций и активно используется для передачи сохранённого видеоматериала по компьютерным сетям. Но в случае для безбуферных систем реального времени и для прямого эфира (например, для телеконференций) это не подходит — в этих случаях необходимо использовать постоянную скорость видеопотока.
Далее рассмотрим ещё два существующих понятия битрейта: оптимальный и усредненный. Более оптимально использовать переменный битрейт, при котором происходит увеличение или уменьшение потока данных, в зависимости от динамичности видеоизображения. При процессе установления значения битрейта, необходимо брать за основу одну из самых динамичных сцен в видеоматериале и обработать ее фрагмент. После просмотра полученного объекта, нужно зрительно оценить качество полученного видео. Если качество удовлетворяет пользователя, то в остальных сценах оно не станет хуже, иначе нужно прибегнуть к повышению битрейта. Еще одной разновидностью переменного битрейта является усредненный битрейт, который позволяет настроить среднее значение битрейта, которого придерживается видеокодек. При использовании усредненного битрейта, пользователь позволяет программе изменять значение битрейта по усмотрению, притом его среднее значение должно удовлетворять установленным настройкам. Чаще всего используется именно усредненный битрейт, потому что с его помощью можно получить оптимальное качество видео, при этом рассчитав итоговый размер видеоматериала.
Далее рассмотрим способ самостоятельного расчета битрейта. К этой возможности прибегают в таком случае, если пользователь точно знает каков должен быть размер итогового видео, например, для того чтобы записать материал на диск. При необходимости записи на DVD-диск, чтобы узнать битрейт с которым нужно кодировать видео число 4450 делится на продолжительность видео в секундах, в итоге получится значение битрейта в Мб/с. Предположим, нужно запсать 2 часа видео, то есть 7200 секунд[4]:

4450/7200=0.618 Мб/с=0.618*8=4.94444 Мбит/с=4.944*1024=5062.6 Кбит/с

После вычисления необходимо задать в программе – перекодировщике полученное значение и перекодировать видео. Важно отметить, что полученный битрейт был без учета звука, поэтому в данном случае следует оставить на звук 300-400 Мб памяти, либо можно сократить полученный битрейт на 7-10%. Помимо расчета битрейта вручную, существует разнообразие программ – калькуляторов, которые созданы для расчета значения битрейта.

На рисунке 3 представлен образец простейшего калькулятора для вычисления битрейта, где для определения его значения необходимо указать продолжительность видеоматериала, размер видеоматериала, затраты на аудиоматериал.

Рисунок 3 – Калькулятор

МЕТОДЫ СЖАТИЯ ВИДЕОДАННЫХ

Цифровое сжатие, известное также как сжатие данных или сокращение цифрового потока, является, более высокотехнологичным способом получения максимальных аудиовизуальных результатов при минимуме затрат. И потому при цифровом кодировании звук и видео можно довести до зрителя, значительно уменьшив поток или ширину полосы частот, причем с развитием компьютерных технологий известные методы сжатия дешевеют, а новые постепенно становятся все более жизнеспособными. К тому же такие направления, как цифровое вещание и видео по требованию, вообще не могли бы существовать без применения сжатия, а системы нелинейного (произвольного) монтажа оказались бы без него абсолютно нерентабельными.

Цифровое сжатие представляет собой гибкую технологию, так как используемые уровни сложности кодирования и степень компрессии могут изменяться. Основным принципом цифрового сжатия является использование избыточности звукового или видеосигнала. Избыточность объясняется тем, что звук и видео содержат области, обладающие сходными характеристиками. Таким образом, весь поток информации можно условно разделить на предсказуемую часть (избыточность) и новую, непредсказуемую часть (энтропия). В теории можно полностью устранить избыточность, но для этого необходим идеальный алгоритм сжатия, который был бы чрезвычайно сложным и долго бы работал. Если же степень сжатия настолько велика, что результирующая скорость потока данных становится меньше энтропии, то информация теряется.[5]

На практике коэффициент сжатия выбирается меньше идеального, чтобы обеспечить некоторый запас надежности. Это дает возможность пользоваться более простыми алгоритмами и производить повторное восстановление/сжатие без ощутимых потерь качества. В бытовой аппаратуре коэффициент сжатия может быть больше, чем в студийной, и если не требуется многократная перезапись, то в процессе сжатия некоторая доля энтропии отбрасывается.

Существует множество технологий сжатия цифрового видео. Некоторые из рассматриваемых компрессоров используют не одну технологию сжатия, а некоторую их совокупность.

Первая технология цифрового сжатия — сжатие без потерь качества. Сжатие изображений может осуществляться без потерь качества лишь в том случае, если в процессе сжатия не произошло существенной потери данных. В итоге полученное после декомпрессии изображение будет в точности или побитно совпадать с оригиналом. Примером такого сжатия может служить формат GIF для статической графики и GIF89a для видео.

Следующая технология – сжатие с потерями качества. Сжатие происходит с потерями качества, если в процессе сжатия произошла утеря информации. Если рассматривать этот процесс с точки зрения человеческого восприятия, то к сжатию с потерями относится только то, при котором на глаз заметны различия между сжатым видеоматериалом и оригинальным. Следовательно, даже если сжатое и оригинальное видеоизображение побитно не совпадают, разница на глаз между ними может быть абсолютно не заметна. Примером такого сжатия служит алгоритм JPEG для сжатия статической графики и алгоритм M-JPEG для сжатия видео.

Форматы видеофайлов призваны отображать структуру видео, а именно определять, как именно хранится файл на определенном носителе информации. В современном мире компьютерных технологий существует большое разнообразие форматов видеоданных. Определим основные понятия, относящиеся к данному разделу:

Видеофайл – это набор стационарных картинок, которые сменяют друг друга с определенной частотой. (При отсутствии сжатия данных занимает очень много места).

Кодек – вспомогательная компьютерная программа для сжатия и последующего раскодирования видеофайла, представляет собой архиватор.

Контейнер – это специальный файл (видеофайл), предназначенный для хранения различных мультимедийных данных (видео, аудио, субтитры и пр.)

Рассмотрим самые популярные форматы видеофайлов. Около пяти лет назад существовали три основных формата, которыми кодировали большинство видеороликов: AVI, MOV, MPG.

Формат AVI был разработан компанией Microsoft в 1992 году, до сих пор является актуальным и широко используемым форматом. Контейнер данного формата может содержать видео, которое закодировано любым кодеком. Аудиодорожек может быть несколько, но некоторые плееры способны воспроизводить только дорожку по умолчанию. Одним из важных преимуществ данного формата является то, что практически любое устройство может проигрывать файлы с расширением .avi. Данный формат может содержать в себе видео, аудио, текстовую и midi информацию. На рисунке 4 представлена иконка avi-файла.[7]

Рисунок 4 – Аvi-файл

Формат MPG осуществляет хранение видеофайлов, для которых не применялась компрессия в процессе кодирования. Существует несколько стандартов, которые поддерживает данный формат[7]:

MPEG1 – ныне почти утративший свою популярность стандарт, который был создан с учетом оптимизации под 2-скоростные CD-приводы.

MPEG2 – стандарт, созданный и используемый для телевещания. Фильмы на DVD носители записываются именно в данном стандарте.

MPEG3 – стандарт, изначально разработанный для телевидения высокого качества, а именно HDTV, со временем был объединен с MPEG2.

MPEG4 – стандарт, применяемый в тех случаях, когда нет необходимости в высоком качестве видеоматериала (т.е. в мобильных устройствах, Интернете и т.д.)

В данном формате используется поточное сжатие видео, когда обработке подлежит не отдельный кадр, а происходит анализ изменения видеофрагментов и удаление излишней информации.

Рисунок 5 – Формат MPG Рисунок 6 – Формат MOV

Следующий формат – MOV, который является основным конкурентом AVI формату. Был разработан корпорацией Apple для медиа плеера QuickTime. Данный формат поддерживает очень высокое разрешение и любые видео и аудиокодеки, способен содержать видеоинформацию, анимацию, графику и 3D.[11] Чтобы воспроизводить форматы данного расширения необходимо дополнительное программное обеспечение, а именно плеер QuickTime или плееры, в которых уже установлены кодеки MOV.

ФОРМАТ HIGH DEFINITION VIDEO

Таблица 4 – Стандарты формата HD Video

Описание программного обеспечения, необходимого для работы с цифровым видеоматериалом на компьютере:

Медиаплеер – представляет собой программу для декодирования и воспроизведения видео, например, Windows Media Player, Media Player Classic, Quick Time, Winamp, Power DVD, VLC Media Player и пр.

В процессе установки медиаплеера, одновременно с ним в систему устанавливается определенный набор кодеков, от которого будет зависеть, какие медиаконтейнеры сможет открывать пользователь. К примеру, некоторые не умеют воспроизводить по умолчанию DVD или MKV. Во избежание скопления большого количества неиспользуемых приложений и иметь возможность просматривать любые виды видеофайлов, достаточно установить в систему набор отдельных кодеков, например, K-Lite Codec Pack.

Конвертор – представляет собой программу, которая разрешает преобразовывать видеоданные из одного формата в другой. Существуют мультиформатные конверторы, которые могут работать одновременно с любыми видами контейнеров, и узкоспециализированные, которые рассчитаны для конвертации одного формата. (Total Video Converter, Format Factory, Any Video Converter, Xilisoft Video Converter, MediaCoder, Dr.DivX, ImTOO 3GP Video Converter, ConvertXToDVD и пр.)
Рипперы и грабберы – это программные инструменты, которые позволяют копировать фильмы с DVD и Blu-Ray дисков и разрешают дальнейшую конвертацию в различные форматы. (Xilisoft DVD и Blu-ray Ripper, ImTOO DVD и Blu-ray Ripper, Aleesoft DVD и Blu-ray Ripper, Kingdia DVD Ripper, Best HD Blu-ray Ripper и др.)

Видеоредакторы – это компьютерные приложения, которые имеют набор специальных инструментов для редактирования видеоматериалов на компьютере. Благодаря программам такого типа возможно осуществление функции захвата и оцифровки видео. С помощью видеоредакторов происходит преобразование видеосигнала с внешних источников в цифровой видеопоток, его сжатие и сохранение в определенном контейнере, с целью дальнейшей обработки, хранения или воспроизведения. (Adobe Premiere, Pinnacle Studio, VirtualDub, Corel VideoStudio, Sony Vegas Pro, NeroVision, Ulead VideoStudio Plus и др.)

Продолжительность записи на одну кассету — 60 минут SP или 90 минут LP. Mini DV имеет разрешение изображения до 540 линий по горизонтали (720×576 точек), поддерживается стереозвук качества CD (PCM stereo — 48 кГц/ 16 бит/2 канала или 32 кГц /12 бит/ 4 канала). Формат DV обеспечивает высочайшее качество фотои видеосъемок и позволяет сохранять все данные в цифровом виде на кассете, карте памяти или… Читать ещё >

Форматы цифрового аудио и видео ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Содержание

Введение
Цифровые форматы аудио и их особенности Цифровые форматы видео и их особенности
Заключение
Список литературы

Формат DV обеспечивает высочайшее качество фотои видеосъемок и позволяет сохранять все данные в цифровом виде на кассете, карте памяти или на жестком диске компьютера.

Mini DV (Mini Digital Video) — цифровой полупрофессиональный формат, созданный за счет упрощения и удешевления профессионального формата DV. Использует специальные кассеты Mini DV (ширина ленты — 6,35 мм, скорость — 18,831 мм/с), которые воспроизводятся либо с камеры, либо на специальном цифровом видеомагнитофоне.

Форматы сжатого цифрового видео

AVI (Audio Video Interleaved) — технология фирмы Microsoft, это самый распространенный и наименее сжатый из видеоформатов. Файлы, созданные с использованием этого метода, имеют расширение .avi. Видеои аудиоданные записываются в один файл на диске следующим образом: все информационные потоки разбиваются на множество равных частей (chunks) и затем записываются в один файл друг за другом по очереди. Сначала записывается заголовок, а затем 1-я часть видео и 1-я часть звука; затем 2-я часть видео и 2-я часть звука и т. д. Иначе говоря, используется технология чередования видеокадров и звука, которой, собственно, и определяется аббревиатура AVI (Audio Video Interleaved). В среднем одна секунда AVI-изображения занимает примерно 2 Мбайт на жестком диске.

Тип — медиаконтейнер Совместимые кодеки — DivX, Xvid, Indeo и другие (для видео) и MP3, WMA и другие (для аудио) Расширение файлов — .avi

синхронизация по времени;

компрессия и декомпрессия аудиои видеоданных;

преобразование форматов, масштабирование, смешивание и транскодирование;

аудиои видеоэффекты и переходы;

синхронизация чтения и записи;

импорт и экспорт данных [5, "https://referat.bookap.info"].

Программа и кодеки QuickTime служат для воспроизведения видео как собственного формата (QT и MOV), так и других наиболее распространенных медиаформатов цифрового видео, звука, текста, анимации, а также потокового видео из Интернета. Поддерживаются, в том числе, МРЗ, AVI, MPEG (включая MPEG-4), AAC Audio, Flash.

Тип — медиаконтейнер Совместимые кодеки — Apple Video, H.264 и множество других (для видео) и Apple Lossless, AAC, MP3, WAV и другие (для аудио) Расширения файлов — .mov, .qt

Список литературы

Вуль В. Виртуальный мир книги // Вы и Ваш компьютер.- 2002. № 11−12.

Мамаев Н.С., Мамаев Ю. Н. , Теряев Б. Г. Системы цифрового телевидения и радиовещания. — М.: Горячая линия — Телеком, 2006.

Читайте также: