Transcript Лекция 4. Составляющие мультимедиа. Видео

Мультимедиа технологии.
Лекция 4. Составляющие мультимедиа. Видео
Антон Викторович Кудинов,
доцент кафедры ВТ
Содержание
Природа видео
 Аналоговые видеостандарты
 Оцифровка
 Цифровые видеостандарты
 Сжатие
 Форматы хранения

2
Природа видео
Инертность зрительного восприятия – задержка
реакции глаза на зрительный раздражитель, из-за
которой возникают остаточные явления
Можно демонстрировать последовательность
неподвижных изображений, которые будут
восприниматься непрерывно
Условия:





3
незначительное отличие соседних изображений
частота не менее 40 Гц (в кино – 24/48 кадров/с, обтюратор,
NTSC 30/60 кадров/с, PAL – 25/50 кадров/с)
Природа видео (продолжение)
Два способа генерации движущихся изображений:



4
видео – запись последовательности кадров реального
движения в реальном мире
анимация – создание отдельных кадров на компьютере
или запись неподвижных изображений
Аналоговые видеостандарты
NTSC (National Television System Committee) – Северная
Америка, Япония, Тайвань, часть стран Латинской и
Южной Америки




5
525 строк (480 видимых, остальные для синхронизации)
чересстрочная развертка – 60 полукадров (30 кадров) в
секунду
для цветного сигнала – 59,94 полукадра в секунду
Аналоговые видеостандарты
PAL (от англ. phase-alternating line – поэтапнопеременная линия) - Европа, Азия, Африки,
Австралия, Южная Америка
SECAM (от фр. Séquentiel couleur à mémoire –
последовательный цвет с памятью) – Франция и
бывшие колонии в Африке и Южной Америке, СССР




6
625 строк (576 видимых, остальные для синхронизации)
чересстрочная развертка – 50 полукадров (25 кадров) в
секунду
Оцифровка видео
Проблема размера памяти:




640 х 480 х 3 байта = 900Кб х 30 кадров/с = 26 Мб/с,
1,6 Гб/мин – для несжатого видео
не хватает скорости для воспроизведения с CD или DVD,
нереально передавать по сети
выход - сжатие при записи в реальном времени
Варианты:



оцифровка в камере
оцифровка в компьютере (внешняя и встроенная карта)
Оцифровка в камере:



7
запись DV-формате
передача в компьютер через интерфейс IEEE 1394 (FireWire,
iLink)
Оцифровка видео

Оцифровка в компьютере:




Оцифровка в камере предпочтительнее, т.к. меньше
искажений при передаче аналогового видеосигнала,
но зато сложнее контролировать параметры
оцифровки
Кодеки:



«слабая» плата требует мощного компьютера
«мощная» плата может работать на слабом компьютере
аппаратные
программные
Алгоритмы сжатия, подходящие для аппаратной
реализации отличаются от алгоритмов, подходящих
8 для программной
Цифровые видеостандарты
Нужны цифровые стандарты, соответствующие
аналоговым (в том числе, для HDTV – High-Defenition
Television)
Стандарт для дискретизации Rec.ITU-R BT.601 (CCIR 601)
PAL – 720 х 576 пикселей, NTSC – 640 х 480 пикселей
Стандарт DV (DVCAM, DVPRO)






скорость 25 Мбит/с (3 Мбайт/с)
коэффициент сжатия 5:1
Профессиональные стандарты Digital-S, HDDV
MPEG-1 (VideoCD), MPEG-2 (DV), MPEG-4 (потоковое
видео от 10Кбит/с до 1,8 Мбит/с)


9
Сжатие видео

Два подхода:







сжимать отдельно каждый кадр (пространственное,
внутрикадровое, intra-frame сжатие)
записывать отличия соседних кадров (временное,
межкадровое, inter-frame сжатие)
можно сочетать оба подхода одновременно
Для внутрикадрового сжатия эффективно только
сжатие с потерей качества
Вывод: монтаж надо вести на несжатом материале, а
сжимать только перед распространением
Ключевые, разностные кадры
Симметричное, асимметричное сжатие
10
Сжатие видео


Motion-JPEG – внутрикадровое сжатие (от 5:1 до
100:1)
MPEG – межкадровое сжатие (до 200:1)
11
Форматы хранения видео




AVI ( Audio Video Interleaved ) – разработка Microsoft
для Windows. Несколько форматов компрессии.
Quick Time Movie ( .qt, .mov ) – разработка Apple для
компьютеров Мас. Несколько форматов компрессии, в
том числе MPEG.
MPEG ( .mpg, .mpeg ) – формат, основанный на
алгоритме MPEG.
Digital Video ( .dv ) – формат, разработанный для
цифровых видеокамер и видеомагнитофонов.
12
Спасибо за внимание!

13
[email protected]