Презентация на тему по ПМ Ввод и обработка информации на тему Технология цифрового видео

– множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения

визуального или аудиовизуального материала.
Также под видео понимают собственные видеоматериалы, телесигнал или кинофильм, в том числе записанный на физическом носителе (видеокассета, видеодиск и др.).
Отличие видео от кинематографа – использование для записи и воспроизведения любого другого носителя, кроме киноплёнки.

и цифровых кинопроекторов окончательно стирает грань между видео и

кино.

персональных компьютеров, за исключением компьютерных игр.
Причины:
Обработка больших объёмов информации,

представляющей собой видеоизображение.
Высокие требования к скорости обработки потока данных.

тому, что обработка видеоинформации стала возможна на компьютерах бытового

назначения – домашних и офисных.
Переход технологии видеозаписи на цифровой код позволил избежать самого трудоёмкого этапа цифровой обработки изображения – оцифровки аналогового сигнала.

Все современные видеокамеры записывают изображение в цифровой форме, что позволяет напрямую вводить поток данных в компьютер.

видеосигнал к их параметрам предъявляются следующие требования:
Высокое быстродействие процессора.
Большой

объём оперативной памяти.
Высокая производительность видеокарт и плат видеозахвата.
Огромная ёмкость винчестера.
Для обработки видеосигнала используются специализированные программы видеомонтажа и алгоритмы эффективной компрессии видеоданных.

с поддержкой многоканального звука на DVD.
Использование фрагментов видеозаписей в

обучающих программах, мультимедийных презентациях и электронных изданиях информационного характера (виртуальные энциклопедии, справочники).
Мультимедийные путеводители в музеях и художественных галереях.

Любительское кино (упрощённые технологии видеозаписи, монтажа и воспроизведения при высоком качестве получаемых видеоматериалов).

реальные фотографии, а анимация – рисованные картинки.
Анимация ближе всего

к мультфильмам.

секунду мультфильма.
Если мультфильм кукольный, то 24 раза изменить положение

куклы. Тогда будет получен эффект движения.

Достаточно выбрать ключевые изображения, а программа рассчитает все промежуточные

изображения. Этого достаточно, чтобы получить эффект непрерывной работы поршня двигателя внутреннего сгорания.

анимации. Простейшие эффекты анимации уже заложены в обычных офисных

приложениях MS Office.

Анимация

При этом её надо оцифровать – перевести в цифровую

форму. Для эффективной работы с видеоданными служат видеокарты.

видеофильмы непосредственно в цифровом формате.
Цифровое видео, представляющее собой последовательность

кадров с определённым разрешением, сохраняется в видео камере на магнитной кассете.
После подключения цифровой видеокамеры к DV- порту компьютера и запуска программы цифрового видеомонтажа производится захват и копирование видео на жёсткий диск компьютера.

к DV- порту

автоматически обнаруживает изменения изображения в потоке видео и разбивает

видео на фрагменты, называемые сценами.
Пользователь в процессе монтажа может разбить видео на сцены по времени или произвольно.

Монтаж цифрового видеофильма производится путём выбора лучших сцен и размещения их в определённой временной последовательности.

Adobe Premiere, Киностудия Windows Live, Windows Movie Maker и

друге.
Пользователь имеет возможность делать монтаж видеофрагментов, регулировать их цветовые оттенки, яркость, насыщенность и контрастность, смешивать сигналы от разных источников и т.д.
Авторинг – окончательное оформление видеоролика.

эффекты: наплыв, растворение, появление и т.д.
Просмотр цифрового видео можно

осуществлять непосредственно на экране монитора компьютера или на подключённом телевизоре.
Видеофильм состоит из потока сменяющих друг друга кадров и звука.
Показ полноценных кадров и воспроизведение высококачественного звука требуют передачи очень больших объёмов информации в единицу времени.

Редактирование видео

производится его сжатие:
Используются методы сжатия неподвижных растровых графических изображений

и звука.
Используется потоковое сжатие - в последовательности кадров выделяются сцены, в которых изображение меняется незначительно.
Выделяется ключевой кадр, на основании которого строятся следующие, зависимые кадры.
В зависимых кадрах вместо передачи кодов цветов всех пикселей передаются коды цвета только небольшого количества пикселей - тех, которые были изменены.

Редактирование видео

Χ 576 пикселей с 24-битовой глубиной цвета. Скорость воспроизведения

составляет 25 кадров в секунду. Следовательно, в одну секунду передаётся объем видеоданных:

І = 24 бита*720 *576*25 =248 832 000 битов =
31 104 000 байтов = 30375 Кбайт = 30 Мбайт

·

Стандарт воспроизведения видео

данных).
В среде Windows, например, уже более 10 лет

применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео).
Все большее распространение в последнее время получают системы сжатия видеоизображений, допускающие некоторые незаметные для глаза искажения изображения с целью повышения степени сжатия. Наиболее известным стандартом подобного класса служит MPEG (Motion Picture Expert Group).
Большое распространение получила технология под названием DivX (Digital Video Express). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей вмесить качественную запись полнометражного фильма на один компакт-диск – сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.

Некоторые форматы видеоданных

USB – порту компьютера подключается Web- камера.
Так как скорость

передачи данных в Интернете ограничена, используются потоковые методы сжатия с использованием одного из двух стандартов: RealVideo или Windows Media.

Потоковое видео

для звука.
Сжатие видео обеспечивается за счёт уменьшения размера кадра,

уменьшения частоты кадров, а также уменьшения количества цветов.
Для сжатия звука можно уменьшить частоту дискретизации и глубину кодирования, а также вместо стерео выбрать монофонический звук (один канал).

Потоковое сжатие

в секунду – это число неподвижных изображений, сменяющих друг

друга при показе одной 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 – около 10 кадров в секунду (это значение индивидуально для каждого человека).

кадров в секунду:
Традиционный плёночный кинематограф – 24 кадра в

секунду.
Системы телевидения PAL и SECAM – 25 кадров в секунду (25 fps и 25 Гц), система NTSC использует частоту 30 кадров в секунду (29,97 fps).
Компьютерные оцифрованные видеоматериалы хорошего качества используют частоту 30 кадров в секунду.
Современные профессиональные камеры – от 120 до 1000 кадров в секунду (например, для изучения траектории полёта пули).
Верхняя пороговая частота мелькания, воспринимаемая человеческим мозгом, составляет в среднем 39-42 Гц и индивидуальна для каждого человека.

(построчной) и чересстрочной.
При прогрессивной развёртке все горизонтальные линии (строки)

изображения отображаются поочерёдно, одна за другой.
При чересстрочной развёртке показываются попеременно то все чётные, то все нечётные строки (вместе они образуют поле кадра, или полукадр).
Чересстрочную развёртку часто называют интерлейс (interlace) или интерлейсинг.

кинескопах. Её цель – повысить частоту мельканий кинескопа (монитора)

до уровня, незаметного человеческому глазу.

Характеристики видеосигнала. Чересстрочная развёртка

видео по «узким» каналам, не позволяющим передавать изображение в

хорошем качестве.
Системы PAL, SECAM (50 полей/с) и NTSC (60 полей/с) – это системы с чересстрочной развёрткой.

Характеристики видеосигнала. Чересстрочная развёртка

HDTV, предусматривают прогрессивную развёртку, хотя появились технологии, позволяющие имитировать

прогрессивную развёртку при показе материала с интерлейсом.

Чересстрочная Прогрессивная

после указания вертикального разрешения.
Например: 720 x 576i x 50
Жидкокристаллические,

плазменные и кинескопные 100-герцовые телевизоры не мерцают. Для них чересстрочная развёртка теряет смысл.

при просмотре чересстрочного видео на построчном экране, применяются специальные

математические методы, называемые деинтерлейсингом.
Таким эффектом является расщепление вертикальных границ горизонтально движущихся объектов (эффект «гребёнки», или «расчёски»).

любой видеосигнал также имеет разрешение (resolution), горизонтальное и вертикальное,

измеряемое в пикселах.

пикселов для стандартов PAL и SECAM при частоте кадров

50 Гц; 720x480 пикселов для NTSС при частоте 60 Гц.
В выражении 720x480 первым числом обозначается количество точек в горизонтальной линии (горизонтальное разрешение), а вторым числом – количество самих линий (вертикальное разрешение).
Новый стандарт цифрового телевидения HDTV высокого разрешения (high-definition) предполагает разрешения до 1920x1080 пикселов при частоте обновления 60 Гц с прогрессивной развёрткой, то есть 1920 пикселов на линию, 1080 линий.

кадра (aspect ratio) – важнейший параметр в любом видеоматериале.

имели соотношение сторон экрана 4:3 – 4 единицы в

ширину к 3 единицам в высоту (иногда это записывается как 1,33:1 или 1,33). Позже это распространилось и на телевидение.
Считалось, что в силу особенностей, человеку было удобнее смотреть изображения при таком соотношении сторон экрана.
Компьютерные мониторы унаследовали телевизионный стандарт сторон.

о соотношении сторон изменилось. Глаза человека расположены на одной

горизонтальной линии, следовательно, поле зрения человека приближается к соотношению 2:1.
Чтобы приблизить форму кадра к естественному полю зрения человека и усилить восприятие фильма, был введён стандарт 16:9 (1,78).
Цифровое телевидение в основном также ориентируется на соотношение 16:9.

после ряда дополнительных исследований стали появляться и более радикальные

соотношения сторон кадра: 1,88; 2,20; вплоть до 2,35 (почти 21:9).

цветов и цветовое разрешение видеосигнала описывается цветовыми моделями.

Количество оттенков

зависит от качества монитора: от 5 до 10 млн оттенков цвета.

цветов в видеоматериале определяется числом бит, отведённых для кодирования

цвета каждого пикселя (bits per pixel, bpp).
1 бит позволяет закодировать 2 цвета – чёрный и белый.
2 бита – 4 цвета (22)
3 бита – 8 цветов (23)
…
8 битов – 256 цветов (28)
16 бит – 65536 цветов (216)
24 бита – 16 777 216 цветов (224).

битрейт (bit rate), - это количество обрабатываемых бит видеоинформации

за 1 секунду.
Единица измерения – бит/с или Мбит/с (соответственно bit/s, Mbit/s).
Чем больше ширина видеопотока, тем лучше качество видео.
Для формата VideoCD ширина видеопотока – 1 Мбит/с, а для DVD – около 5 Мбит/с. Формат цифрового телевидения HDTV использует ширину видеопотока около 10 Мбит/с.
По скорости видеопотока удобно оценивать качество видео при его передаче через Интернет.

шириной потока в видеокодеке:
Постоянный битрейт (constant bit rate –

CBR)
Переменный битрейт (variable bit rate – VBR).
Концепция VBR очень популярна в настоящее время и призвана максимально сохранять качество видео, уменьшая при этом объём передаваемого видеопотока. При этом при быстрых сценах движения ширина видеопотока увеличивается, а при медленных сценах, где картинка меняется медленно, ширина потока уменьшается.

формальных метрик PSNR или SSIM, или с использованием субъективного

сравнения с привлечением экспертов.
Субъективное качество видео измеряется по следующей методике:
Выбираются видеопоследовательности для использования в тесте.
Выбираются параметры системы измерения.
Выбирается метод показа видео и подсчёта результатов измерения.
Приглашается необходимое число экспертов (не меньше 15).
Проводится сам тест.
Подсчитывается средняя оценка на основе оценок экспертов.

video или 3D video) нужны два видеоканала, часто называемые

слоями (один – для левого глаза, а другой – для правого). Таким образом у зрителя возникает чувство объёмности, трёхмерности видеоматериала, повышается реалистичность ощущений от просмотра.

также то, как хранится файл на носителе информации (CD,

DVD, жёстком диске или канале связи). Видео файлы имеют расширения *.avi, *.mpg, *.mov и другие.
Главное требование к форматам для Интернета – компактность.

видеоролика нужно обязательно учитывать видеостандарты.
PAL – видеостандарт, используемый в

Европе и России. Размер видео – 720x576, 25 fps (25 кадров в секунду).
NTSC – 720x480, 29,97 fps.
SECAM – стандарт, используемый в телевещании.
Для России и Европы при создании видеофильма в монтажной программе, конвертации, записи на диск нужно, чтобы в настройках был выбран стандарт PAL.

формат записи на видеокассеты.
DV (Digital Video) – это видеоформат,

разработанный совместно ведущими мировыми компаниями-производителями видео для цифровой записи. Этот формат имеет малый коэффициент сжатия видеосигнала (5:1) и даёт высокое качество видеосъёмки. В этом формате снимают видео MiniDV-камеры.
Формат DV характеризуется большим видеопотоком и имеет большой выходной видеофайл. Часовая запись на MiniDV-кассету будет иметь объём около 12 Гбайт, или 1 мин – 200 Мбайт. Полученное видео нужно сжать для последующего просмотра на ПК, проекторе или DVD-плеере, в Интернете.