VIDEO ZASADA DZIAŁANIA

Transkrypt

1 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 1 VIDEO ZASADA DZIAŁANIA 1873 r. T.A. Edison ruchome obrazy oko ludzkie nie zauważa szybkich zmian (1/15 sekundy) wrażenie płynności ruchu TV i analogowe video problem właściwego momentu pojawienia się piksela na ekranie (timing) PC umieszczenie piksela w odpowiednim miejscu - to kwestia adresu SYSTEM OBRAZU SKANOWANEGO szeregowe przesyłanie pikseli serializacja i deserializacja pikseli skanowanie liniowe (progresywne) - skanowanie z wybieraniem międzyliniowym (interleaced scaning) zwane przeplotem. Częstotliwość odświeżania (refresh rate) Sygnały skanowania sygnał powrotu z wygaszaniem, sygnał powrotu pionowego z interwałem pionowym, sygnały synchronizacji poziomej i pionowej, kolor RGB Composite Video NTSC video sygnały RGB połączone w luminancję oraz sygnały różnicowe (połączone w jeden) zwany chrominancją przesyłane są RAZEM jednym sygnałem S-Video separate video dwa oddzielne kanały dla luminancji oraz dla chrominancji Standardy międzynarodowe NTSC 640x480 pikseli, 30 kl / s, Ameryka Pn, Japonia PAL Phase Alternating Line wyższa częstotliwość nośnika niż NTSC (szersze pasmo) 720x576x25 klatek, Europa SECAM Sequence Colour Memoire, 720x576 pikseli, 25 kl / s (jak PAL) Francja VHS Video Home System rejestracja wideo ze skanowaniem spiralnym wirująca, pochylona głowica (352x288 linii x15 klatek) SuperVHS rozszerzenie pasma przenoszenia w stosunku do VHS Hi-8 8-millimeter tape nieco inne parametry fizyczne niż w VHS

2 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 2 Formaty zapisu cyfrowego: VCD Video Comapct Disc jakość podobna do VHS, 352 x 288 pikseli x 25 kl / s, obraz MPEG-1, stały 1150 kbit/s, audio MPEG-1 l.2, stały 224 kbit/s 1 stereo lub 2 mono, ok. 60 min / CD SVCD (Super VCD) - głównie w Azji, 480 x 576 x25, obraz MPEG-2, zmienny do 2600 kbit/s, audio MPEG-1 l.2 lub MPEG-2, zmienny 384 kbit/s 2 stereo lub 4 mono, 4 napisy, ok. 35 min / CD Mini DVD (Digital Video) - rozdzielczość 720 x 576 x 25, obraz MPEG-2 do 9800 kbit/s, dźwięk MPEG-2 do 640 kbit/s 8x8-kanałów,32 napisy, ok. 15 min / CD także cyfrowe, taśmowe kamkodery. VT CIF Video Telephony telefonia wideo 352x288x15 SIF 320x240x15 VT QCIF telefonia o małej rozdzielczości 176x144x15 QSIF 160x120x15 DV Digital Video DVD 720x576 pikseli HD High Definition 720 (720i/p) lub 1080 (1080i/p) linii, 60 klatek na sekundę, 24 bit dźwięk, próbkowanie 192 khz, krążki HD-DVD (30GB) i Blu-ray (50 GB) HDV 2004 r.- zgodny z HDV-1080i - rozdzielczość: 1920 x 1080 pikseli, aspekt 16:9, kasety MiniDV HDTV 1920x1080 lub 1280x720, MPEG-2 lub MPEG-4 HD ready (z możliwością wprowadzania sygnału HD albo przez analogowe wejście component, albo przez wejście cyfrowe, np.: DVI) Full HD 1920x1080 obsługa pełnego trybu HD

3 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 3 KAMERY Budowa kamery obiektyw ogniskujący obraz na przetworniku, układ sterowania przetwarzający sygnał z przetwornika do postaci wideo, wizjer. Kamkoder kasetowy rejestrator wideo z możliwością nagrywania dźwięku. Obiektyw decyduje o jakości całej kamery Czujniki CCD (transducer) matryce CCD, liczba ogniw decyduje o rozdzielczości obrazu (trzy elementy na piksel), elementów CCD dla rozdzielczości ok. VHS 365x xCCD (1-3 Mpix) Foveon X3 matryca 3 warstwowa (dla barw RGB) wyeliminowana konieczność odgadywania przez procesor barw z otoczenia sensora matrycy mozaikowej. Matryca zdublowana ciemna i jasna FINEPIX S5 Pro 12mln pix (efektywne 6 mln Migawka rejestracja obrazu nieruchomego Zoom optyczny i cyfrowy Stabilizacja obrazu statyw, szeli, wózki itp., układy mechaniczne (matryca, obiektyw), stabilizacja elektroniczna Standardy rejestracji S-VHS, Hi-8 oraz cyfrowe DVD, (2000 r. Hitachi DZ-MV100 8cm DVD-RAM KAMERY INTERNETOWE Możliwość robienia zdjęć, rejestracja dźwięku Rozdzielczość max 640x480 (obraz nieruchomy!) ale tylko kilka-kilkanaście klatek na sekundę Problemy z odwzorowaniem barw w świetle sztucznym z reguły tańsze matryce CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) a nie CCD (Charge Coupled Device) Niska cena Zastosowania komunikatory, TV przemysłowa, wideokonferencje, podglądanie świata Wyposażenie system śledzenia obiektów, łączność bezprzewodowa Seitz 160 foto cyfrówka 160 Mpix matryca 17x6 cm ,- PLN

4 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 4 ALGORYTMY KOMPRESJI WIDEO Cinepak Mackintosh Apple 320x240 pix, 15 klatek / s, asymetryczny (dekompresja w czasie rzeczywistym, kompresja bardzo powoli) Video for Windows 1.1 Indeo Intel jw. z kartą - kodowanie w czasie rzeczywistym QuickTime for Windows +1.1 RLE (Microsoft Run-Length Encoding) dla wykresów animowanych Microsoft Video 1 prosty, nie angażuje w dużym stopniu procesora przeciętna jakość (przeskoki przy dużej dynamice) Motion JPEG kompresja przestrzenna jak dla obrazów nieruchomych krótkookresowa kompresja w oparciu o dobór klatek kluczowych (key frames) analogiczne jak dla JPEG tabele danych każda klatka kluczowa jest niezależnie i bezpośrednio adresowana Duże wymagania dla VGA 3 MB / s MPEG-1 (Motion Picture Experts Group), kb / s, stosunkowo słaba jakość dźwięku i obrazu (352x240). Warstwa 3 to MP3. MPEG , znacznie udoskonalony w stosunku do MPEG-1, stosowany w DVD (do 1920x1150), Mb / s, złamany przez hackerów dzięki czemu później DivX stał się przebojem MPEG-3 dla HDTV, porzucony MPEG-4 kompresja danych strumieniowych (na potrzeby videokonferencji), DivX (Jerome Rot fr), znacznie efektywniejsze algorytmy niż MPEG-1, metody reprezentacji danych multimedialnych na bazie obiektów audiowizualnych AVO (kształt, ruch, tekstura), istotnych dla człowieka (rozpoznawalnych), obiekty syntetyczne lub naturalne (np. twarz człowieka), zaszyfrowany zapis, podział na 6 stref: USA -1, Europa - 2. Dekodowanie MPEG-4 wymaga sporej mocy obliczeniowej MPEG-7 standard opisu treści multimedialnych (nie: standard kodowania obrazu i dźwięku!). na bazie XML metadane, znaczniki czasowe korelujące różne zdarzenia strumieniowa transmisja danych.

5 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 5 Windows Media MPEG 4-v3, wersja Micorosft kodeka MPEG-4, wymaga Pentium III Real G2 with SVT (Scalable Video Technology) oraz RealVideo kodeki RealPlayer. DivX - darmowy kodek do kompresji MPEG-4; nielegalnie wyodrębniony z MPEG_4, bardzo duży stopień kompresji (ok. 10x większy niż MPEG-2) przy dobrej jakości. Rodziny DivX 3.x nielegalnie zmodyfikowany kod MPEG-4 Microsoft, 3.11 oraz istotnie poprawiony 3.12 (łatwa konfiguracja) 4.x kod napisany od nowa, znacznie szybszy przy kompresji, odciąża procesor przy odtwarzaniu, nieco problemów w niektórych konfiguracjach sprzętowych 5.x nowość, wersja uproszczona freeware ze spamem reklamowym, pełna komercyjna, nie pracuje ze starszymi typami kart grafiki Liczne kodeki do wideokonferencji, np. MPEG-1, H.261, H.263 (max 352x288 pikseli), MS Screen V1 i inne. Tylko nowsze kodeki MPEG-2 i 4 umożliwiają kodowanie obrazu o większej rozdzielczości.

6 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 6 FORMATY WIDEO AVI (Audio/Video Interleaved) Video for Windows Przeplecione wzajemnie strumienie (chunk) audio i wideo Struktura zagnieżdżane porcje danych 1. nagłówek identyfikatory RIFF i AVI 2. trzy porcje danych pierwsza hrdl def. formatu danych, druga movi przechowuje dane audio/wideo w formie zagnieżdżonej, trzecia index opcjonalna porcja indeksowa MOV (movie) dla QuickTime for Windows, Macintosh Struktura 1. nagłówek główny typ kodowania, rozdzielczość obrazu, głębia koloru bloki jednorodnych ścieżek audio/wideo QuickTime z własnymi nagłówkami Video for Windows format Microsoft: rozwinęło się w Windows Media; ASF (Advanced Streaming Format) Microsoft, integruje GIF, WAV, AVI, optymalizuje przesyłanie danych, format popierany przez Microsoft, Adobe i wielu innych; MPEG-4 (w szczególności DivX), pozwalają na kompresję filmów DVD na CD-R z niewielką utratą jakości (jak MP3 dla dźwięku)

7 WSFiZ Ełk MULTIMEDIA 7 Obraz przestrzenny - filtracja czerwony/niebieskozielony okulary, skomplikowany system rejestracji - holografia technika przyszłości - nakładki ekranowe zapowiedź na 2007 Neovision Labs I-fusion - kieszonkowy odtwarzacz wideo