Video

Video (z lat.  video  - dívám se, vidím) - elektronická technologie pro tvorbu, záznam, zpracování, přenos, uchovávání a přehrávání pohyblivého obrazu, založená na principech televize , jakož i audiovizuálního díla nahraného na fyzické médium (videokazeta, videodisk atd.).

Videozáznam  je elektronická technologie pro záznam vizuální informace, prezentované ve formě video signálu nebo digitálního video datového toku , na fyzické médium za účelem uložení této informace a umožnění její reprodukce a zobrazení na obrazovce. Výsledkem videozáznamu je videogram nebo videofonogram [1] .

Charakteristika videosignálu

Snímková frekvence

Počet (frekvence) snímků za sekundu je počet statických snímků, které se navzájem mění během zobrazení 1 sekundy videa a vytvářejí efekt pohybu objektů na obrazovce. Čím vyšší je snímková frekvence, tím plynulejší a přirozenější bude pohyb. Minimální rychlost, při které bude pohyb vnímán jako homogenní, je přibližně 16 snímků za sekundu (tato hodnota je u každého individuální). Ve zvukové kinematografii byla frekvence natáčení a promítání standardizována od roku 1932 na 24 snímků za sekundu [2] . Televizní systémy PAL a SÉCAM používají 25 snímků za sekundu (25 snímků za sekundu nebo 25  Hz ), zatímco systém NTSC používá 30 snímků za sekundu (přesně 29,97 snímků za sekundu kvůli potřebě vícenásobného přizpůsobení frekvence pomocné nosné). Počítačové video v dobré kvalitě obvykle používá 30 snímků za sekundu. Horní prahová frekvence blikání vnímaná lidským mozkem je v průměru 39-42 Hz a je u každého člověka individuální a závisí také na podmínkách pozorování [3] . Některé moderní profesionální videokamery mohou natáčet až 120 snímků za sekundu. Speciální kamery snímají frekvencí až 1000 snímků za vteřinu, což je nutné například pro detailní studium dráhy střely nebo struktury výbuchu. Ultrarychlé filmové kamery dokážou pořídit několik milionů snímků za sekundu. V nich je film nehybný a nachází se na vnitřní ploše speciálního bubnu a obraz je rozkládán rotujícím hranolem. Existuje i bezrámečkové video, jehož princip je následující: světlocitlivé senzory vysílají vysokou frekvencí data o svém stavu, která se současně zaznamenávají na médium. V tomto případě neexistují žádné samostatné snímky - pouze pole informací z každého ze senzorů ( pixelů ) o jejich změně v čase. Během přehrávání také nejsou žádné snímky - na obrazovce mění pixely svou barvu podle zaznamenaných polí. Pokud pixel nezměnil barvu, pak se neaktualizuje. Pro nejlepší sledování takového videa je vyžadován speciální monitor.

Decomposition Standard

Dekompoziční standard definuje parametry televizního skenování používaného k převodu dvourozměrného obrazu na jednorozměrný video signál nebo datový tok. V konečném důsledku počet prvků obrazu a snímková frekvence závisí na standardu rozkladu.

Skenování může být progresivní (prokládané) nebo prokládané . Při progresivním skenování se postupně zobrazují všechny vodorovné čáry (čáry) obrazu jedna po druhé. Při prokládání je každý snímek rozdělen do dvou polí (půlsnímků), z nichž každé obsahuje sudé nebo liché řádky. Během jednoho snímku jsou vysílána dvě pole, čímž se frekvence blikání kineskopu zvyšuje nad fyziologický práh viditelnosti. Prokládání bylo kompromisem, aby bylo možné přenášet obraz s dostatečně vysokým rozlišením přes kanál s omezenou šířkou pásma [4] . Podobně filmové projektory používají dvoulopatkový obturátor , který zvyšuje frekvenci blikání na obrazovce z 24 Hz na 48 Hz.

Přes své nedostatky se prokládání dodnes používá v televizi se standardním rozlišením kvůli všudypřítomnosti televizorů, které podporují pouze takové standardy. Takovými nedostatky jsou zpravidla rozštěpení vertikálních hranic horizontálně se pohybujících objektů (efekt „hřeben“ nebo „hřeben“) a viditelnost blikání na jemných texturách.

Prokládání se často nazývá anglickým způsobem prokládání ( anglicky  interlace ) nebo prokládání . Televizory s kineskopem, které mají skenování 100 Hz, blikají frekvencí, kterou oko nevnímá. V takových přijímačích je prokládaný obraz zobrazen se zdvojením snímků. LCD a LED monitory ( televizory ) obecně neblikají. V takových zařízeních můžeme mluvit pouze o rychlosti aktualizace obrazu, takže prokládání v nich je pouze mírou konvence, která neovlivňuje zobrazení. K potlačení nepříjemných efektů, ke kterým dochází při sledování prokládaného videa na obrazovce s progresivním skenováním, se používají speciální matematické metody nazývané odstranění prokládání .

Nové standardy digitální televize, jako je HDTV , umožňují progresivní skenování. Nejnovější technologie umožňuje simulovat progresivní skenování při zobrazování prokládaného videa. Ten je obvykle označen „i“ za vertikálním rozlišením, jako je 720x576x50. Progressive scan se označuje symbolem „p“, například 720p (znamená video s rozlišením progresivního skenování 1280 × 720). Také pro rozlišení snímkové frekvence nebo polí může být snímková frekvence označena stejnými symboly, například 24p , 50i, 50p.

Rozlišení

Před příchodem éry digitálního videa se horizontální rozlišení analogového video záznamového systému měřilo v televizních vertikálních řádcích (TVL) pomocí speciálních televizních testovacích tabulek a označovalo počet prvků na řádek video obrazu v závislosti na frekvenci. vlastnosti záznamového zařízení. Vertikální rozlišení obrazu je stanoveno v normě rozkladu a je určeno počtem řádků.

Poměr stran obrazovky

Poměr šířky a výšky snímku ( anglicky  aspect ratio ) je nejdůležitějším parametrem každého záznamu videa. Němé filmy a následně filmy „klasického“ formátu mají od konce 19. století poměr stran plátna 4:3 (4 jednotky na šířku a 3 jednotky na výšku; v kině se píše 1,33:1 ). Věřilo se, že obrazovka s takovým poměrem stran je blízko zornému poli lidského oka. Televize, která se objevila brzy poté, přijala tento poměr a téměř všechny analogové televizní systémy (a tedy televizory ) měly poměr stran obrazovky 4:3. První počítačové monitory také zdědily standard televizního poměru stran. V kině však již na počátku 50. let, s příchodem panoramatického , širokoúhlého a širokoúhlého kina, byla myšlenka ideální obrazovky otřesena. Širokoúhlé systémy kina mají poměr stran až 2,75:1, s cílem dosáhnout maximální „přítomnosti“, aby byly okraje snímků méně viditelné. Hlavním důvodem je, že lidské pole binokulárního vidění se blíží poměru 2:1. Aby se tvar rámu přiblížil přirozenému zornému poli (a tedy zlepšil vnímání filmu), byly vyvinuty kinosystémy s panoramatickým rámem. Předvádění širokoúhlých filmů v televizi vyžadovalo buď panskenování obrazu , nebo přidání prázdných okrajů nahoře a dole, aby se film vešel na obrazovku pomocí letterboxingu . Obě metody vedly ke ztrátě částí obrazu nebo jeho kvality. K dnešnímu dni se klasický formát 1,33:1 v kině vůbec nepoužívá a zcela ustoupil 1,85:1 uloženému snímku. Při volbě poměru stran HDTV obrazovky byl proto schválen standardní 16:9 (1,78:1), který se blíží běžným filmovým formátům. Digitální televize se standardním rozlišením se obecně zaměřuje také na poměr stran 16:9 pomocí digitálního anamorfismu . To vše v pojetí tvůrců má za cíl ponořit diváka hlouběji do atmosféry sledovaného videa. Existují i ​​alternativní vysvětlení přechodu k širokému formátu: možnost promítání v sálech, které nebyly původně přizpůsobeny pro kino, touha snížit kvalitu pirátských videokopií a televizních kopií.

Kompozitní a komponentní video

Barevný videosignál lze přenášet a zaznamenávat dvěma různými způsoby: bez oddělení barevných a monochromatických složek a samostatně. Historicky jako první se objevilo kompozitní video, nazývané Full Color TV Signal , obsahující černobílý video signál, barevnou subnosnou a synchronizační signály. Tento způsob ukládání a přenosu je však spojen s nevyhnutelnou akumulací přeslechů mezi jasovými a barvonosnými signály, proto jsou v nejpokročilejších zařízeních tyto video komponenty přenášeny a zaznamenávány odděleně.

Digitální video záznam

Hlavní rozdíl od analogového záznamu videa je v tom, že místo analogového videa se zaznamenávají digitální data . Digitální video může být distribuováno na různých video médiích prostřednictvím digitálních video rozhraní ve formě datového toku nebo souborů .

Rozlišení

Jakýkoli digitální video signál, analogicky s rozlišením počítačových monitorů , je také charakterizován rozlišením ( anglicky  resolution ), horizontálním a vertikálním, měřeným v pixelech . Při digitalizaci analogového videa ve standardním rozlišení je rozlišení 720 x 576 pixelů pro evropské rozlišení 625/50 ( PAL a SÉCAM ), při snímkové frekvenci 50 Hz (dvě pole, 2 x 25); a 720 x 480 pixelů pro rozlišení US 525/60 ( NTSC ), při 59,94 Hz (dvě pole, 2 x 29,97). Ve výrazu 720×480 je první číslo počet bodů na řádek (horizontální rozlišení) a druhé číslo je počet aktivních řádků zapojených do konstrukce obrazu (vertikální rozlišení). Nový standard digitální televize HDTV s vysokým rozlišením předpokládá rozlišení až 1920 × 1080 při obnovovací frekvenci 50 Hz (60 Hz pro USA) s progresivním skenováním. To je 1080 řádků s 1920 pixely na řádek. Pro televizi se standardním rozlišením není digitální rozlišení stejné jako označení standardu rozkladu, protože nebere v úvahu redundantní informace přenášené pouze v analogové televizi.  

Rozlišení se v případě trojrozměrného videa měří ve voxelech  – obrazových prvcích představujících body (krychle) v trojrozměrném prostoru. Například pro jednoduché 3D video se nyní používá především rozlišení 512×512×512, demo ukázky takového videa jsou dnes k dispozici i na PDA .

Počet barev a barevné rozlišení

Počet barev a barevné rozlišení videozáznamu popisují barevné modely . Pro standard PAL se používá barevný model YUV , pro SÉCAM model YDbDr , pro NTSC model YIQ , ve výpočetní technice se používá především RGB (a αRGB ), méně často HSV a v technologii tisku - CMYK . Počet barev, které může monitor nebo projektor zobrazit, závisí na kvalitě monitoru nebo projektoru. Lidské oko dokáže vnímat podle různých odhadů od 5 do 10 milionů odstínů barev. Počet barev ve videozáznamu je určen počtem bitů přidělených pro kódování barvy každého pixelu ( anglicky  bits per pixel, bpp ). 1 bit umožňuje kódovat 2 barvy (obvykle černou a bílou), 2 bity - 4 barvy, 3 bity - 8 barev, ..., 8 bitů - 256 barev (2 8 \u003d 256), 16 bitů - 65 536 barev ( 2 16 ), 24 16 777 216 barev ( 224 ). Počítačová technologie má standard a 32 bitů na pixel ( αRGB ), ale tento α- bajt navíc (8 bitů) se používá ke kódování koeficientu průhlednosti pixelu (α), nikoli k reprezentaci barvy (RGB). Když je pixel zpracován grafickým adaptérem , hodnota RGB se změní v závislosti na hodnotě α-bajtu a barvě základního pixelu (který bude „viditelný“ přes „průhledný“ pixel) a poté α-bajt bude zahozen a na monitor půjde pouze barevný signál RGB.

Bitrate (šířka video streamu nebo rychlost záznamu)

Šířka (jinak říkají rychlost ) video stream nebo bitová rychlost ( angl.  bit rate ) je počet zpracovaných bitů video informace za sekundu (měřeno " bit/s " - bity za sekundu nebo častěji " Mbps " - megabity za sekundu; v angličtině bit/s a Mbit/s, v tomto pořadí). Čím širší je video stream, tím je zpravidla lepší kvalita videa. Například pro formát VideoCD je šířka toku videa pouze asi 1 Mbps a pro DVD je  to asi 5 Mbps. Samozřejmě subjektivně nelze rozdíl v kvalitě hodnotit jako pětinásobný, ale objektivně ano. A formát digitální televize HDTV využívá šířku toku videa přibližně 10 Mb/s. Rychlost toku videa také umožňuje velmi pohodlně vyhodnotit kvalitu videa při přenosu přes internet .

Ve video kodeku existují dva typy řízení šířky toku  – konstantní bitová rychlost ( angl.  konstantní bitová rychlost, CBR ) a proměnná bitová rychlost ( angl.  variabilní bitová rychlost, VBR ). Koncept VBR, nyní velmi populární, je navržen tak, aby co nejvíce zachoval kvalitu videa a zároveň snížil celkový objem přenášeného video streamu. Zároveň se u rychlých scén zvětšuje šířka toku videa a u pomalých scén, kde se obraz mění pomalu, se šířka toku zmenšuje. To je velmi užitečné pro vysílání videa ve vyrovnávací paměti a přenos uloženého videa přes počítačové sítě . Ale pro systémy reálného času bez vyrovnávací paměti a pro živé vysílání (například pro telekonference ) to není vhodné - v takových případech je nutné použít konstantní rychlost toku videa.

Kvalita videa

Kvalita videa se měří pomocí formálních metrik, jako je PSNR nebo SSIM , nebo pomocí subjektivního srovnání s ostatními.

Subjektivní kvalita videa se měří podle následující metodiky:

• Pro použití v testu jsou vybrány video sekvence
• Jsou vybrány parametry měřicího systému
• Je zvolen způsob zobrazení videa a výpočet výsledků měření
• Je přizván požadovaný počet odborníků (obvykle minimálně 15)
• Samotný test
• Průměrné skóre se počítá na základě hodnocení expertů.

Několik metod subjektivního hodnocení je popsáno v doporučeních ITU-T BT.500. Jednou z hojně využívaných metod hodnocení je DSIS ( Double Stimulus Impairment Scale ), kdy se odborníkům nejprve ukáže původní video materiál a poté zpracovaný .  Odborníci následně hodnotí kvalitu zpracování, od „zpracování je nepostřehnutelné“ a „zpracování zlepšuje obraz videa“ až po „zpracované video je velmi nepříjemné“.

Stereoskopické video

Stereoskopické video nebo jednoduše stereo video ( angl.  stereoscopic video nebo 3D video ) bylo na konci 20. století velmi populární a nyní se o něj objevují pravidelné vlny zájmu. Po celém světě jsou kina , která přehrávají stereoskopické video pomocí nějaké formy technologie. Stereo video vyžaduje dva video kanály, často označované jako vrstvy : jeden pro levé oko a jeden pro pravé. Je také nutné zajistit, aby se váš vlastní obrázek dostal do „vašeho“ oka. Divák tak má pocit objemu, trojrozměrnosti videomateriálu, zvyšuje se realističnost pocitu ze sledování. Přibližně stejného, ​​ale kvalitativně slabšího efektu dosáhnete sledováním videa v plastových brýlích, kde je pro jedno oko použit filtr červeného světla a pro druhé zeleno-modrý. Toto je starý princip anaglyfové stereofotografie. Nové technologie představené v roce 2006, jako jsou HD DVD a Blu-Ray disky , umožňují přenášet více stereo obsahu a mají zpřístupnit domácí stereoskopické video.

Zajímavosti

V prvním domácím stereo kině „Moskva“, které bylo otevřeno 4. února 1941, bylo použito plátno se štěrbinovým drátěným plátnem [5] . Od roku 1947 se v kině Stereokino používá skleněné rastrové plátno s velmi velkým počtem mikrohranolů. Rastrové obrazovky umožnily pozorovat trojrozměrný obraz bez speciálních brýlí.

Po perestrojce byla unikátní obrazovka převezena do Oděsy a zmizela .

Video formáty

Videozáznam může být analogový nebo digitální .

Porovnání technických vlastností formátů záznamu videa

Přípona souboru s počítačovým videem

3gp , avi , mpeg , mpg , mov , swf , asf , mp2 , mp4 , wmv , mts , mkv , flv

Viz také

• Videorekordér
• video signál
• Počítačové zpracování videa
• Editace videa

Poznámky

1. ↑ Televize, 2002 , str. 468.
2. ↑ Filmová projekce v otázkách a odpovědích, 1971 , str. 186.
3. ↑ Lékařské a psychologické aspekty využití světelně-zvukové stimulace a biofeedbacku (nepřístupný odkaz) . Získáno 9. června 2009. Archivováno z originálu 3. května 2009. (neurčitý) 
4. ↑ Televize, 2002 , str. 34.
5. ↑ Nikolaj Mayorov. U příležitosti 70. výročí zahájení pravidelného předvádění stereo filmů v Rusku  // "MediaVision" : magazín. - 2011. - č. 8 . - S. 65-67 . (Ruština)

Literatura

• V. E. Jaconia. TELEVIZE. - M .: "Hot Line - Telecom", 2002. - S. 311-316. — 640 s. - ISBN 5-93517-070-1 .
• E. M. Goldovský. Filmová projekce v otázkách a odpovědích. - M. : "Umění", 1971. - 220 s.
• GOST 13699. Záznam a reprodukce informací. Termíny a definice.

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština okolo světa švýcarské historické
V bibliografických katalozích BNF : 11933779d GND : 4063466-8 J9U : 987007558512305171 LCCN : sh92003035 LNB : 000051593 NKC : ph127097