Video

Video ( lat.  videosta  - katson, näen) - television periaatteisiin perustuva elektroninen tekniikka liikkuvan kuvan muodostamiseen, tallentamiseen, käsittelyyn, siirtämiseen, tallentamiseen ja toistoon sekä audiovisuaaliseen teokseen , joka on tallennettu fyysinen tallennusväline (videokasetti, videolevy jne.).

Videotallennus  on elektroninen tekniikka visuaalisen tiedon tallentamiseksi, joka esitetään videosignaalina tai digitaalisena videodatavirran muodossa , fyysiselle välineelle näiden tietojen tallentamiseksi ja sen toistamiseksi ja näyttämiseksi näytöllä. Videotallenteen tulos on videogrammi tai videofonogrammi [1] .

Videosignaalin ominaisuudet

Kuvataajuus

Kuvien määrä (taajuus) sekunnissa on niiden still-kuvien määrä, jotka muuttavat toisiaan 1 sekunnin videon näyttämisen aikana ja saavat aikaan vaikutelman kohteiden liikkeestä näytöllä. Mitä suurempi kuvataajuus, sitä tasaisemmalta ja luonnollisemmalta liike näyttää. Pienin nopeus, jolla liike koetaan homogeeniseksi, on noin 16 kuvaa sekunnissa (tämä arvo on yksilöllinen jokaiselle henkilölle). Äänikuvaustekniikassa kuvaus- ja projisointitaajuus on ollut standardoitu vuodesta 1932 lähtien 24 kuvaa sekunnissa [2] . PAL- ja SÉCAM- televisiojärjestelmät käyttävät 25 kuvaa sekunnissa (25 fps tai 25  Hz ), kun taas NTSC-järjestelmä käyttää 30 kuvaa sekunnissa (tarkka 29,97 fps, koska apukantoaallon taajuus on sovitettava useita kertoja). Hyvälaatuinen tietokonevideo käyttää tyypillisesti 30 kuvaa sekunnissa. Ihmisaivojen havaitsema ylempi kynnysvärähtelytaajuus on keskimäärin 39-42 Hz ja se on yksilöllinen jokaiselle henkilölle ja riippuu myös havainnointiolosuhteista [3] . Jotkut nykyaikaiset ammattivideokamerat voivat kuvata jopa 120 kuvaa sekunnissa. Erikoiskamerat kuvaavat jopa 1000 kuvaa sekunnissa, mikä on tarpeen esimerkiksi luodin liikeradan tai räjähdyksen rakenteen yksityiskohtaiseen tutkimukseen. Erittäin nopeat filmikamerat voivat kuvata useita miljoonia kuvia sekunnissa. Niissä filmi on liikkumaton ja sijaitsee erityisen rummun sisäpinnalla, ja kuva avautuu pyörivän prisman avulla. Mukana on myös kehyksetön video, jonka periaate on seuraava: valoherkät anturit lähettävät suurella taajuudella dataa tilastaan, jotka tallennetaan samanaikaisesti medialle. Tässä tapauksessa ei ole erillisiä kehyksiä - vain tietomatriiseja kustakin anturista ( pikseleistä ) niiden muutoksista ajassa. Toiston aikana ei myöskään ole kehyksiä - näytöllä pikselit vaihtavat väriään tallennettujen ryhmien mukaisesti. Jos pikseli ei vaihtanut väriä, sitä ei päivitetä. Tällaisen videon katsomiseen tarvitaan erityinen näyttö.

Decomposition Standard

Hajotusstandardi määrittelee televisioskannauksen parametrit, joita käytetään kaksiulotteisen kuvan muuntamiseen yksiulotteiseksi videosignaaliksi tai datavirraksi. Viime kädessä kuvaelementtien määrä ja kuvanopeus riippuvat hajottelustandardista.

Skannaus voi olla progressiivista (lomitettua) tai lomitettua . Progressiivisessa skannauksessa kuvan kaikki vaakaviivat (viivat) näytetään peräkkäin peräkkäin. Lomituksen avulla jokainen kehys jaetaan kahteen kenttään (puolikehyksiin), joista jokainen sisältää parillisia tai parittomia viivoja. Yhden kehyksen aikana lähetetään kaksi kenttää, jotka lisäävät kineskoopin välkyntätaajuutta fysiologisen näkyvyyden kynnyksen yläpuolelle. Lomitus oli kompromissi, jotta pystyttiin lähettämään kuva riittävän korkealla resoluutiolla rajoitetun kaistanleveyden kanavalla [4] . Samoin filmiprojektoreissa käytetään kaksiteräistä obturaattoria , joka nostaa näytön välkyntätaajuuden 24 Hz:stä 48 Hz:iin.

Puutteistaan ​​​​huolimatta lomitusta on käytetty tähän päivään standarditelevisiossa , koska vain tällaisia ​​standardeja tukevia televisioita on kaikkialla. Tällaisia ​​puutteita ovat pääsääntöisesti vaakasuoraan liikkuvien kohteiden pystysuorien rajojen halkeaminen ("kampa" tai "kampa" -efekti) ja välkkymisen näkyvyys hienoilla tekstuureilla.

Lomitusta kutsutaan usein englannin kielellä lomitukseksi ( englanniksi  interlace ) tai lomitukseksi . Kineskoopilla varustetut televisiot, joiden skannaus on 100 Hz, välkkyvät taajuudella, jota silmä ei havaitse. Tällaisissa vastaanottimissa lomitettu kuva näytetään kehyksen kaksinkertaistuneena. LCD- ja LED - näytöt ( televisiot ) eivät yleensä välkky. Tällaisissa laitteissa voimme puhua vain kuvan päivitysnopeudesta, joten lomitus niissä on vain yleissopimuksen mitta, joka ei vaikuta näyttöön. Epämiellyttävien vaikutusten estämiseksi, joita esiintyy katsottaessa lomitettua videota progressiivisella pyyhkäisynäytöllä, käytetään erityisiä matemaattisia menetelmiä, joita kutsutaan lomituksen poistamiseksi .

Uudet digitaalitelevisiostandardit, kuten HDTV , mahdollistavat progressiivisen skannauksen. Uusimman tekniikan avulla voit simuloida progressiivista pyyhkäisyä lomitettua videota esitettäessä. Jälkimmäinen on yleensä merkitty "i":llä pystyresoluution jälkeen, kuten 720x576x50. Progressiivinen pyyhkäisy on merkitty symbolilla "p", esimerkiksi 720p (tarkoittaa videota, jonka resoluutio on 1280 × 720 progressiivinen pyyhkäisy). Myös kuvanopeuden tai kenttien erottamiseksi kuvanopeus voidaan ilmaista samoilla symboleilla, esimerkiksi 24p , 50i, 50p.

Resoluutio

Ennen digitaalisen videon aikakauden tuloa analogisen videotallennusjärjestelmän vaakaresoluutio mitattiin television vertikaalisilla viivoilla (TVL) käyttämällä erityisiä televisiotestikaavioita ja osoitti elementtien lukumäärää videokuvan riviä kohden taajuudesta riippuen. tallennuslaitteen ominaisuudet. Kuvan pystyresoluutio määräytyy hajottelustandardissa ja määräytyy juovien lukumäärän mukaan.

Näytön kuvasuhde

Kehyksen leveyden ja korkeuden suhde ( englanninkielinen  kuvasuhde ) on minkä tahansa videotallenteen tärkein parametri. 1800- luvun lopusta lähtien mykkäelokuvien ja myöhemmin "klassisen" formaatin elokuvien kuvasuhde on ollut 4:3 (4 yksikköä leveä ja 3 yksikköä korkea; elokuvassa se kirjoitetaan 1,33:1 ). Uskottiin, että näyttö, jolla on tällainen kuvasuhde, oli lähellä ihmissilmän näkökenttää. Pian sen jälkeen ilmestynyt televisio omaksui tämän suhteen, ja lähes kaikkien analogisten televisiojärjestelmien (ja siten televisioiden ) kuvasuhde oli 4:3. Ensimmäiset tietokonenäytöt perivät myös television kuvasuhdestandardin. Kuitenkin elokuvassa jo 1950-luvun alussa, panoraama- , laajakuva- ja laajakuvaelokuvan tultua , idea ihanteellisesta valkokankaasta ravisteltiin. Laajakuvaelokuvajärjestelmien kuvasuhteet ovat olleet jopa 2,75:1, ja ne pyrkivät maksimaaliseen 'läsnäoloon', jotta kehysten reunat eivät ole näkyvissä. Pääsyynä on se, että ihmisen kiikarinäkökenttä lähestyy suhdetta 2:1. Kehyksen muodon tuomiseksi lähemmäksi luonnollista näkökenttää (ja siten elokuvan havainnoinnin parantamiseksi) kehitettiin elokuvateatterijärjestelmiä, joissa on panoraamakehys. Laajakuvaelokuvien näyttäminen televisiossa edellytti joko kuvan panorointia tai tyhjien marginaalien lisäämistä ylä- ja alaosaan, jotta elokuva mahtuu ruutuun kirjelaatikolla . Molemmat menetelmät johtivat kuvan osien tai sen laadun menettämiseen. Toistaiseksi klassista 1.33:1-muotoa ei käytetä elokuvissa ollenkaan, koska se on kokonaan väistynyt 1.85:1 välimuistissa olevalle kehykselle. Siksi HDTV -näytön kuvasuhdetta valittaessa hyväksyttiin standardi 16:9 (1,78:1), joka on lähempänä yleisiä elokuvamuotoja. Normaalitarkkuuksinen digitaalitelevisio keskittyy yleensä myös 16:9-kuvasuhteeseen käyttämällä digitaalista anamorfiaa . Kaikki tämä on tekijöiden suunnittelemana suunniteltu upottamaan katsoja syvemmälle katsottavan videon tunnelmaan. Laajaan muotoon siirtymiselle on myös vaihtoehtoisia selityksiä: mahdollisuus esitellä salit, joita ei alun perin ole sovitettu elokuviin, halu huonontaa piraattivideokopioiden ja televisiokopioiden laatua.

Komposiitti- ja komponenttivideo

Värillinen videosignaali voidaan lähettää ja tallentaa kahdella eri tavalla: erottamatta väri- ja yksivärisiä komponentteja ja erikseen. Historiallisesti ensimmäinen ilmestyi komposiittivideo, nimeltään Full Color TV Signal , joka sisälsi mustavalkoisen videosignaalin, värillisen apukantoaallon ja synkronointisignaalit. Tämä tallennus- ja lähetysmenetelmä liittyy kuitenkin väistämättömään ylikuulumisen kertymiseen luminanssi- ja krominanssisignaalien välillä, joten edistyneimmissä laitteissa nämä videokomponentit lähetetään ja tallennetaan erikseen.

Digitaalinen videotallennus

Suurin ero analogiseen videotallennukseen on se, että digitaalista dataa tallennetaan analogisen videon sijaan . Digitaalista videota voidaan jakaa erilaisille videomedialle, digitaalisten videorajapintojen kautta datavirran tai tiedostojen muodossa .

Resoluutio

Kaikille digitaalisille videosignaaleille, analogisesti tietokonenäyttöjen resoluution kanssa , on myös ominaista resoluutio ( englanninkielinen  resoluutio ), vaaka- ja pystysuuntainen pikseleinä mitattuna . Standarditarkkuuden analogista videota digitoitaessa resoluutio on 720x576 pikseliä eurooppalaisella 625 / 50 -resoluutiolla ( PAL ja SÉCAM ) 50 Hz:n kuvataajuudella (kaksi kenttää, 2x25); ja 720 x 480 pikseliä US 525/60 ( NTSC ) -resoluutiolle, 59,94 Hz (kaksi kenttää, 2 x 29,97). Lausekkeessa 720×480 ensimmäinen numero on pisteiden lukumäärä riviä kohden (vaakaresoluutio) ja toinen numero on kuvan rakentamiseen osallistuvien aktiivisten juovien lukumäärä (pystyresoluutio). Uusi teräväpiirto - HDTV -digitaalitelevisiostandardi edellyttää jopa 1920 × 1080 resoluutiota 50 Hz:n virkistystaajuudella (60 Hz Yhdysvalloissa) progressiivisella pyyhkäisyllä. Se on 1080 riviä ja 1920 pikseliä riviä kohden. Normaalitarkkuuksisessa televisiossa digitaalinen resoluutio ei ole sama kuin hajotusstandardinimitys, koska se ei ota huomioon vain analogisessa televisiossa lähetettävää redundanttia tietoa.  

Kolmiulotteisen videon resoluutio mitataan vokseleina  - kuvaelementeinä, jotka edustavat pisteitä (kuutiot) kolmiulotteisessa avaruudessa. Esimerkiksi yksinkertaisessa 3D-videossa käytetään nyt pääosin resoluutiota 512×512×512, esimerkkejä tällaisista videoista on nykyään saatavilla jopa kämmenmikroissa .

Värien lukumäärä ja väriresoluutio

Videotallenteen värien lukumäärä ja väriresoluutio on kuvattu värimalleilla . PAL - standardissa käytetään YUV - värimallia , SÉCAMissa YDbDr - mallia , NTSC :ssä YIQ - mallia , tietotekniikassa pääasiassa RGB :tä (ja αRGB :tä ), harvemmin HSV :tä ja tulostustekniikassa CMYK -mallia . Näytön tai projektorin näyttämien värien määrä riippuu näytön tai projektorin laadusta. Ihmissilmä voi havaita eri arvioiden mukaan 5-10 miljoonaa värisävyä. Videotallenteen värien määrä määräytyy kunkin pikselin värin koodaukseen varattujen bittien lukumäärän mukaan ( englanniksi  bits per pixel, bpp ). 1 bitin avulla voit koodata 2 väriä (yleensä mustavalkoinen), 2 bittiä - 4 väriä, 3 bittiä - 8 väriä, ..., 8 bittiä - 256 väriä (2 8 \u003d 256), 16 bittiä - 65 536 väriä ( 2 16 ), 24 16 777 216 väriä ( 224 ). Tietokonetekniikassa on standardi ja 32 bittiä pikseliä kohden ( αRGB ), mutta tätä ylimääräistä α - tavua (8 bittiä) käytetään pikselin läpinäkyvyyskertoimen (α) koodaamiseen, ei värin (RGB) kuvaamiseen. Kun videosovitin käsittelee pikseliä , RGB-arvo muuttuu α-tavun arvon ja alla olevan pikselin värin mukaan (josta tulee "näkyvä" "läpinäkyvän" pikselin kautta), ja sitten α-tavu hylätään, ja vain RGB-värisignaali menee näyttöön.

Bittinopeus (videovirran leveys tai tallennustiedon nopeus)

Leveys (muuten sanotaan nopeudeksi ) videovirta tai bittinopeus ( eng.  bit rate ) on videoinformaation käsiteltyjen bittien määrä sekunnissa (mitattu bittiä sekunnissa - bittiä sekunnissa tai useammin " Mbps " - megabittiä sekunnissa; englanniksi bit/s ja Mbit/s, vastaavasti). Mitä leveämpi videovirta on, sitä parempi on yleensä videon laatu. Esimerkiksi VideoCD -muodossa videovirran leveys on vain noin 1 Mbps ja DVD :llä  noin 5 Mbps. Tietenkään subjektiivisesti laatueroa ei voida arvioida viisinkertaiseksi, mutta objektiivisesti se on. Ja HDTV - digitaalitelevisiomuoto käyttää noin 10 Mbps:n videovirran leveyttä. Videovirran nopeuden ansiosta on myös erittäin kätevää arvioida videon laatua, kun se lähetetään Internetissä .

Videokoodekissa on kahdenlaisia ​​virranleveyden  säätöjä - vakiobittinopeus ( eng.  vakiobittinopeus, CBR ) ja muuttuva bittinopeus ( eng.  variable bit rate, VBR ). Nyt erittäin suosittu VBR-konsepti on suunniteltu säilyttämään videon laatu mahdollisimman paljon ja samalla pienentämään lähetettävän videovirran kokonaismäärää. Samanaikaisesti nopeissa kohtauksissa videovirran leveys kasvaa ja hitaissa kohtauksissa, joissa kuva muuttuu hitaasti, virran leveys pienenee. Tämä on erittäin hyödyllistä puskuroiduissa videolähetyksissä ja tallennetun videon siirtämisessä tietokoneverkkojen kautta . Mutta puskurittomille reaaliaikaisille järjestelmille ja suorille lähetyksille (esimerkiksi puhelinneuvotteluille ) tämä ei sovellu - tällaisissa tapauksissa on tarpeen käyttää jatkuvaa videovirtanopeutta.

Videon laatu

Videon laatua mitataan käyttämällä muodollisia mittareita, kuten PSNR tai SSIM , tai käyttämällä subjektiivista vertaisvertailua.

Subjektiivista videon laatua mitataan seuraavalla menetelmällä:

• Videojaksot valitaan käytettäväksi testissä
• Mittausjärjestelmän parametrit valitaan
• Videon näyttötapa ja mittaustulosten laskenta valitaan
• Kutsutaan tarvittava määrä asiantuntijoita (yleensä vähintään 15)
• Itse testi
• Keskimääräinen pistemäärä lasketaan asiantuntijoiden arvioiden perusteella.

ITU-T BT.500 -suosituksissa kuvataan useita subjektiivisia arviointimenetelmiä . Yksi laajalti käytetyistä arviointimenetelmistä on DSIS ( Double Stimulus Impairment Scale ), jossa asiantuntijoille näytetään ensin alkuperäinen videomateriaali ja sitten käsitelty .  Asiantuntijat arvioivat sitten käsittelyn laadun "prosessointi on huomaamatonta" ja "käsittely parantaa videokuvaa" ja "käsitelty video on erittäin ärsyttävää".

Stereoskooppinen video

Stereoskooppinen video tai yksinkertaisesti stereovideo ( eng.  stereoscopic video tai 3D-video ) oli erittäin suosittu 1900- luvun lopulla , ja nyt sitä kohtaan on säännöllistä kiinnostusta. Kaikkialla maailmassa on elokuvateattereita , jotka toistavat stereoskooppista videota jollain tekniikalla. Stereovideo vaatii kaksi videokanavaa, joita usein kutsutaan tasoiksi : yksi vasemmalle ja toinen oikealle silmälle. On myös tarpeen varmistaa, että oma kuvasi joutuu "oma" silmään. Näin katsojalla on tunne videomateriaalin volyymista, kolmiulotteisuudesta, katselutunteen realistisuus lisääntyy. Suunnilleen sama, mutta laadultaan heikompi vaikutus saadaan katsomalla videota muovilaseissa, jossa toisessa silmässä käytetään punaista valoa ja toisessa vihreä-sinistä suodatinta. Tämä on vanha anaglyfi - stereokuvauksen periaate. Vuonna 2006 käyttöön otetut uudet tekniikat , kuten HD-DVD- ja Blu-Ray- levyt , mahdollistavat enemmän stereosisällön siirtämisen, ja niiden tarkoituksena on tehdä stereoskooppisesta kotivideosta helpommin saavutettavissa.

Mielenkiintoisia faktoja

Ensimmäisessä kotimaisessa stereoelokuvassa "Moskova", joka avattiin 4. helmikuuta 1941, käytettiin valkokangasta varustettua näyttöä [5] . Vuodesta 1947 lähtien Stereokino-elokuvateatterissa on käytetty lasista rasteriseinämää, jossa on erittäin suuri määrä mikroprismoja. Rasterinäytöt mahdollistivat kolmiulotteisen kuvan havainnoinnin ilman erikoislaseja.

Perestroikan jälkeen ainutlaatuinen näyttö vietiin Odessaan ja katosi .

Videoformaatit

Videomateriaali voi olla analogista tai digitaalista .

Videotallennusmuotojen teknisten ominaisuuksien vertailu

Tietokoneen videotiedostopääte

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

Katso myös

• Videonauhuri
• videosignaali
• Tietokonevideon käsittely
• Videon editoiminen

Muistiinpanot

1. ↑ Televisio, 2002 , s. 468.
2. ↑ Elokuvaprojektio kysymyksissä ja vastauksissa, 1971 , s. 186.
3. ↑ Lääketieteelliset ja psykologiset näkökohdat valoäänestimulaation ja biofeedbackin käyttöön (pääsemätön linkki) . Haettu 9. kesäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 3. toukokuuta 2009. (määrätön) 
4. ↑ Televisio, 2002 , s. 34.
5. ↑ Nikolai Mayorov. Stereoelokuvien säännöllisen esittelyn alkamisen 70-vuotispäivänä Venäjällä  // "MediaVision" : aikakauslehti. - 2011. - Nro 8 . - S. 65-67 . (Venäjän kieli)

Kirjallisuus

• V. E. Jaconia. TV. - M . : "Hot Line - Telecom", 2002. - S. 311-316. — 640 s. - ISBN 5-93517-070-1 .
• E. M. Goldovsky. Elokuvaprojektio kysymyksissä ja vastauksissa. - M . : "Taide", 1971. - 220 s.
• GOST 13699. Tiedon tallennus ja toisto. Termit ja määritelmät.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen maailman ympäri Sveitsin historiallinen
Bibliografisissa luetteloissa BNF : 11933779d GND : 4063466-8 J9U : 987007558512305171 LCCN : sh92003035 LNB : 000051593 NKC : ph127097