Відео

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Exquisite-kmencoder.png

Ві́део (від лат. video — дивлюся, бачу) — під цим терміном розуміють широкий спектр технологій запису, обробки, передачі, зберігання й відтворення візуального і аудіовізуального матеріалу на моніторах. У побутовому значенні відео означає відеоматеріал, телесигнал або кінофільм, записаний на фізичному носії (відеокасеті, відеодиску й т. п.).

Характеристики відеосигналу[ред.ред. код]

Відео характеризується такими параметрами:

Кількість кадрів в секунду[ред.ред. код]

Кількість кадрів на секунду — це число нерухомих зображень, що послідовно змінюються одне за одним впродовж однієї секунди відеоматеріалу, створюючи ефект руху об'єктів на екрані. Чим більша частота кадрів на секунду, тим плавнішим і природнішим буде здаватися рух. Мінімальний показник, за якого рух буде сприйматися однорідним — приблизно 10 кадрів на секунду (це значення індивідуальне для кожної людини). У традиційному плівковому кінематографі використовується частота 24 кадри на секунду. Системи телебачення PAL й SECAM використовують 25 кадрів на секунду (англ. 25 fps або 25 Герц), а система NTSC використовує 29,97 кадри на секунду. Комп'ютерні оцифровані відеоматеріали гарної якості, як правило, використовують частоту 30 кадрів на секунду. Верхня гранична частота мерехтіння, що сприймається людським мозком, в середньому становить 39-42 Герца й індивідуальна для кожної людини. Деякі сучасні професійні камери можуть знімати з частотою до 120 кадрів на секунду. Застосовуються також спеціальні камери для надшвидкої зйомки з частотою до 1000 кадрів на секунду і вище, така швидкість необхідна для детального вивчення траєкторії польоту кулі або структури вибуху.

Розгортка[ред.ред. код]

Розгортка відеоматеріалу може бути прогресивною (англ. progressive) або черезрядковою (англ. interlaced, інтерлейс). При прогресивній розгортці всі горизонтальні лінії зображення (рядки) відображаються одночасно. При черезрядковій розгортці показуються почергово парні й непарні рядки (називані також полями кадру). Черезрядкову розгортку було винайдено для показу зображення на кінескопах і використовується зараз для передачі відео по «вузьких» каналах, що не дозволяє передавати зображення у всій якості. Системи PAL, SECAM й NTSC - це всі системи із черезрядковою розгорткою. Нові цифрові стандарти телебачення, наприклад, HDTV передбачають прогресивне розгорнення. Хоча з'явилися технології, що дозволяють імітувати прогресивне розгорнення при показі матеріалу з інтерлейсом. Черезрядкову розгортку звичайно позначають символом «i» після вказівки вертикальної роздільної здатності, наприклад 720×576і×50 для відео у форматі PAL.

Для придушення неприємних ефектів, що виникають при перегляді черезрядкового відео на порядковому екрані, застосовуються спеціальні математичні методи, іменовані деінтерлейсінгом.

Роздільна здатність[ред.ред. код]

Роздільні здатності у порівнянні

За аналогією з роздільною здатністю комп'ютерних моніторів, будь-який відеосигнал також має роздільну здатність (англ. resolution, розділення), горизонтальне і вертикальне, що вимірюється у пікселях. Звичайний аналоговий телевізійне розділення становить 720×576 пікселів для стандартів PAL і SECAM, при частоті кадрів 50 Герц (одне поле, 2×25); і 648×486 пікселів для NTSC, при частоті 60 Герц (одне поле, 2×29,97). В позначенні 648×480 першим числом позначається кількість крапок у горизонтальній лінії (горизонтальне розділення), а другим числом кількість самих ліній (вертикальне розділення). Новий стандарт високоякісного (англ. high-definition) цифрового телебачення HDTV передбачає роздільну здатність до 1920×1080 (тобто 1920 пікселів на лінію, 1080 ліній) при частоті коливань (мелькання, мерехтіння) 60 Герц з прогресивною розгорткою.

Роздільна здатність у випадку трьохмірного відео вимірюється у вокселях — елементах зображення, що являють собою крапки (кубики) у тривимірному просторі. Наприклад, для простого трьохмірного відео зараз використається в основному роздільність 512×512×512, демонстраційні приклади такого відео доступні навіть на PDA.

Співвідношення сторін екрану[ред.ред. код]

Співвідношення сторін кадру у порівнянні

Співвідношення ширини й висоти кадру (англ. aspect ratio) — найважливіший параметр у будь-якому відеоматеріалі. Ще з 1910 року кінофільми мали співвідношення сторін екрана 4:3 (4 одиниці завширшки до 3 одиницям у висоту; іноді ще записується як 1,33:1 або просто 1,33). Уважалося що глядачеві зручніше дивитися фільм на екрані такої форми. Коли з'явилося телебачення, воно успадкувало це співвідношення і майже всі аналогові телесистеми (і, отже, телевізори) мали співвідношення сторін екрана 4:3. Комп'ютерні монітори також успадкували телевізійний стандарт сторін. Хоча ще в 1950-х роках уява про 4:3 суттєво змінилася. Справа в тому, що поле зору людини має співвідношення аж ніяк не 4:3. Оскільки у людини 2 ока, розташовані на одній горизонтальній лінії, то поле зору людини наближається до співвідношення 2:1. Щоб наблизити форму кадру до природного поля зору людини (і, отже, підсилити сприйняття фільму), був уведений стандарт 16:9 (1,78), що майже відповідає так званому «Золотому перетину». Цифрове телебачення в основному теж орієнтується на співвідношення 16:9. До кінця XX століття, після ряду додаткових досліджень у цій області, почали з'являтися навіть і радикальніші співвідношення сторін кадру: 1,85, 2,20 й аж до 2,35 (майже 21:9), що покликані глибше занурити глядача в атмосферу відеоматеріалу.

Кількість кольорів і кольорова розрядність[ред.ред. код]

Кількість кольорів і кольорова розрядність описується кольоровими моделями. Для стандарту PAL застосовується колірна модель YUV, для SECAM модель YDbDr, для NTSC модель YIQ, у комп'ютерній техніці застосовується в основному RGBαRGB), рідше HSV, а в друкарській техніці CMYK. Кількість кольорів, що може показати монітор або проектор залежить від якості монітора або проектора. Людське око може сприйняти, по різних підрахунках, від 5 до 10 мільйонів відтінків кольорів. Кількість кольорів у відеоматеріалі визначається числом бітів, відведеним для кодування кольору кожного пікселя (англ. bits per pixel, bpp). 1 біт дозволяє закодувати 2 кольори (як правило, чорний і білий), 2 біти — 4 кольори, 3 біти — 8 кольорів, …, 8 бітів — 256 кольорів(28 = 256), 16 бітів — 65 536 кольорів (216), 24 біти — 16 777 216 кольорів (224). У комп'ютерній техніці є також стандарт 32 біти на піксель (αRGB), але цей додатковий α-байт (8 бітів) використовується для кодування коефіцієнта прозорості пікселя (α), а не для передачі кольору (RGB). При обробці пікселя відеоадаптером, RGB-значення буде змінено залежно від значення α-байта і кольору належного пікселя (який стане «видимий» через «прозорий» піксель), а потім α-байт буде відкинуто, і на монітор піде тільки колірний сигнал RGB.

Бітова швидкість або ширина відеопотоку (для цифрового відео)[ред.ред. код]

Ширина (або швидкість) відеопотоку вимірюється в бітре́йтах (англ. bit rate) — це кількість оброблюваних бітів відеоінформації за секунду часу, позначається «біт/с» — бітів на секунду. В основному застосовуються величини кбіт/с (англ. kbit/s) - кілобіти в сек. та мбіт/с (англ. mbit/s) — мегабіти в секунду. Чим вище ширина відеопотоку, тим, загалом, краща якість відео. Наприклад, для формату VideoCD ширина відеопотоку становить приблизно 1 мбіт/с, а для DVD становить приблизно 5 мбіт/с. Хоча суб'єктивно різницю в якості не можна оцінити як п'ятикратну, але об'єктивно це так. Формат цифрового телебачення HDTV використовує ширину відеопотоку біля 10 мбіт/с. За допомогою швидкості відеопотоку також дуже зручно оцінювати якість відео при його передачі через Інтернет.

Розрізняють два види керування шириною потоку в відеокодеку — постійний бітрейт (англ. constant bit rate, CBR) і змінний бітрейт (англ. variable bit rate, VBR). Концепція VBR, нині дуже популярна, покликана максимально зберегти якість відео, зменшуючи при цьому сумарний обсяг переданого відеопотоку. При цьому на швидких сценах руху, ширина відеопотоку зростає, а на повільних сценах, де картинка змінюється повільно, ширина потоку падає. Це дуже зручно для буферизованих відеотрансляцій і передачі збереженого відеоматеріалу по комп'ютерних мережах. Проте для безбуферних систем реального часу й для прямого ефіру (наприклад, для телеконференцій) необхідно використовувати постійну швидкість відеопотоку.

Оцінка якості відео[ред.ред. код]

Якість відео виміряється за допомогою формальних метрик, таких, як PSNR або SSI, або з використанням суб'єктивного порівняння із залученням експертів.

Суб'єктивна якість відео виміряється за наступною методикою:

  • Вибираються відеопослідовності для використання в тесті
  • Вибираються параметри системи вимірювання
  • Вибирається метод показу відео й підрахунку результатів виміру
  • Запрошується необхідне число експертів (звичайно не менше 15)
  • Проводиться сам тест
  • Підраховується середня оцінка на основі оцінок експертів.

Кілька методів суб'єктивної оцінки описані в рекомендаціях ITU-T BT.500. Один із широко використовуваних методів оцінки — це DSIS (англ. Double Stimulus Impairment Scale), при якому експертам спочатку показують вихідний відеоматеріал, а потім оброблений. Потім експерти оцінюють якість обробки, варіюючи свої оцінки від «обробка непомітна» і «обробка поліпшує відеозображення» до «оброблений відеоматеріал сильно дратує».

Стереоскопічне відео[ред.ред. код]

Стереоскопічне відео або стереовідео (англ. stereoscopic video або 3D video) було дуже популярно наприкінці XX століття і зараз регулярно виникають хвилі інтересу до нього. По усьому світу є кінотеатри, які за допомогою тієї або іншої технології відтворюють стереоскопічне відео. Для стереовідео потрібно два відеоканали: один для лівого ока, інший для правого. У такий спосіб у глядача виникає відчуття об'ємності, тривимірності відеоматеріалу, підвищується реалістичність відчуття перегляду. Приблизно такий же за якістю, але слабший ефект дає перегляд відео в пластикових окулярах, де одна лінза червона, а інша блакитна або зелена. Нові технології, представлені в 2006 році, зокрема HD DVD і диски HD Blu-Ray, призначені зробити більше доступним і домашнє стереоскопічне відео.

Формати відео[ред.ред. код]

Відеоматеріали можуть бути аналоговими або цифровими.

Стандарти відтворення відео Стандарти відеороз'ємів

Аналогові формати відеокасет

Цифрові формати відеокасет

Формати цифрових оптичних дискових носіїв

Формати цифрового кодування й стиснення

Розширення комп’ютерних відеофайлів[ред.ред. код]

3gp, flv, avi, mpg, mov, swf, asf, mp4, m4v, wmv...

Див. також[ред.ред. код]