Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В видеоролике члены команды рассказывают о проблемах, возникающих в последние минуты ( Curiosity ) Mars Science Laboratory перед приземлением на поверхность Марса .

Видео - это электронный носитель для записи, копирования , воспроизведения, трансляции и отображения движущихся визуальных носителей . [1] Видео впервые было разработано для механических телевизионных систем, которые были быстро заменены системами с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), которые позже были заменены плоскими дисплеями нескольких типов.

Видеосистемы различаются по разрешению экрана , соотношению сторон , частоте обновления , цветовым возможностям и другим качествам. Существуют аналоговые и цифровые варианты, и их можно переносить на различных носителях, включая радиовещание , магнитную ленту , оптические диски , компьютерные файлы и потоковую передачу по сети .

История

Аналоговое видео

Аналоговый видеосигнал от Sony PlayStation

Видео технология была впервые разработана для механических телевизионных систем, которые были быстро заменены на электронно - лучевой трубки (ЭЛТ) телевизионных систем, но несколько новых технологий для видео устройств отображения с тех пор были изобретены. Видео изначально было исключительно живой технологией. Чарльз Гинзбург возглавил исследовательскую группу Ampex, разработавшую один из первых практических видеомагнитофонов (VTR). В 1951 году первый видеомагнитофон захватил живое изображение с телекамер , записав электрический сигнал камеры на магнитную видеокассету .

В 1956 году видеомагнитофоны были проданы за 50 000 долларов США, а видеокассеты стоили 300 долларов США за часовую катушку. [2] Однако с годами цены постепенно падали; В 1971 году Sony начала продавать на потребительском рынке деки и кассеты для видеомагнитофонов (VCR) . [3]

Цифровое видео

Использование цифровых технологий в видео создает цифровое видео . Первоначально он не мог конкурировать с аналоговым видео из-за того, что раннее цифровое несжатое видео требовало непрактично высоких битрейтов . Практическое цифровое видео стало возможным благодаря кодированию с дискретным косинусным преобразованием (DCT) [4] , процессу сжатия с потерями, разработанному в начале 1970-х годов. [5] [6] [7] DCT-кодирование было адаптировано для сжатия видео DCT с компенсацией движения в конце 1980-х, начиная с H.261 , [4] первого практического цифровогостандарт кодирования видео . [8]

Позднее цифровое видео стало иметь более высокое качество и, в конечном итоге, стало намного дешевле, чем предыдущие аналоговые технологии. После изобретения DVD в 1997 году, а затем Blu-ray Disc в 2006 году продажи видеокассет и записывающего оборудования резко упали. Достижения компьютерных технологий позволяют даже недорогим персональным компьютерам и смартфонам захватывать, хранить, редактировать и передавать цифровое видео, дополнительно снижая стоимость производства видео , позволяя разработчикам программ и вещательным компаниям перейти на безленточное производство . Появление цифрового вещания и последующий переход к цифровому телевидениюнаходится в процессе понижения аналогового видео до статуса устаревшей технологии в большинстве частей мира. Начиная с 2015 года , с ростом использования видеокамер высокого разрешения с улучшенным динамическим диапазоном и цветовой гаммой , а также цифровых промежуточных форматов данных с расширенным динамическим диапазоном и улучшенной глубиной цвета , современные технологии цифрового видео сходятся с технологией цифровой пленки .

Характеристики видеопотоков

Количество кадров в секунду

Частота кадров , количество неподвижных изображений на единицу времени видео, колеблется от шести или восьми кадров в секунду ( кадр / с ) для старых механических камер до 120 или более кадров в секунду для новых профессиональных камер. Стандарты PAL (Европа, Азия, Австралия и т. Д.) И SECAM (Франция, Россия, части Африки и т. Д.) Определяют 25 кадров / с, тогда какстандарты NTSC (США, Канада, Япония и т. Д.) Определяют 29,97 кадров / с. [9] Фильм снимается с более низкой частотой кадров 24 кадра в секунду, что немного усложняет процесс преобразования кинематографического движущегося изображения в видео. Минимальная частота кадров для создания комфортной иллюзии движущегося изображения составляет около шестнадцати кадров в секунду.[10]

Чересстрочная или прогрессивная

Видео может быть чересстрочным или прогрессивным . В системах с прогрессивной разверткой каждый период обновления последовательно обновляет все строки развертки в каждом кадре. При отображении вещательного или записанного сигнала с исходной прогрессивной разверткой результатом является оптимальное пространственное разрешение как неподвижных, так и движущихся частей изображения. Чередование было изобретено как способ уменьшить мерцание на ранних механических и ЭЛТ- дисплеях без увеличения количества полных кадров в секунду . Чередование сохраняет детали, но требует меньшей полосы пропускания по сравнению с прогрессивной разверткой.

В чересстрочном видео строки горизонтальной развертки каждого полного кадра обрабатываются так, как будто они пронумерованы последовательно, и фиксируются как два поля : нечетное поле (верхнее поле), состоящее из строк с нечетным номером, и четное поле (нижнее поле), состоящее из четные строки. Аналоговые устройства отображения воспроизводят каждый кадр, эффективно удваивая частоту кадров в том, что касается заметного общего мерцания. Когда устройство захвата изображения получает поля по одному, а не разделяет полный кадр после его захвата, частота кадров движения также эффективно удваивается, что приводит к более плавному и реалистичному воспроизведению быстро движущихся частей изображения. при просмотре на ЭЛТ-дисплее с чересстрочной разверткой.

NTSC, PAL и SECAM - это чересстрочные форматы. Сокращенные спецификации разрешения видео часто включают i для обозначения чересстрочной развертки. Например, видеоформат PAL часто описывается как 576i50 , где 576 обозначает общее количество горизонтальных строк развертки, i обозначает чересстрочную развертку, а 50 обозначает 50 полей (полукадров) в секунду.

При отображении сигнала с исходной чересстрочной разверткой на устройстве прогрессивной развертки общее пространственное разрешение ухудшается из-за простого удвоения строк - таких артефактов, как мерцание или «гребенчатые» эффекты в движущихся частях изображения, которые появляются, если их не устраняет специальная обработка сигнала. Процедура, известная как деинтерлейсинг, может оптимизировать отображение чересстрочного видеосигнала от аналогового, DVD или спутникового источника на устройстве с прогрессивной разверткой, таком как ЖК-телевизор , цифровой видеопроектор или плазменная панель. Однако деинтерлейсинг не может обеспечить качество видео , эквивалентное исходному материалу с прогрессивной разверткой.

Соотношение сторон

Сравнение соотношения сторон обычного кинематографа и традиционного телевидения (зеленый)

Соотношение сторон описывает пропорциональное соотношение между шириной и высотой видеоэкранов и элементов видеоизображения. Все популярные видеоформаты имеют прямоугольную форму , поэтому их можно описать соотношением ширины и высоты. Отношение ширины к высоте для традиционного телевизионного экрана составляет 4: 3, или примерно 1,33: 1. Телевизоры высокой четкости используют соотношение сторон 16: 9 или около 1,78: 1. Соотношение сторон полного кадра 35-мм пленки со звуковой дорожкой (также известное как коэффициент Академии ) составляет 1,375: 1.

Пиксели на компьютерных мониторах обычно квадратные, но пиксели, используемые в цифровом видео, часто имеют неквадратные пропорции, такие как те, которые используются в вариантах PAL и NTSC стандарта цифрового видео CCIR 601 и соответствующих анаморфных широкоэкранных форматах. В растре 720 на 480 пикселей используются тонкие пиксели на дисплее с соотношением сторон 4: 3 и толстые пиксели на дисплее с соотношением сторон 16: 9.

Популярность просмотра видео на мобильных телефонах привела к росту вертикального видео . Мэри Микер, партнер венчурной компании из Кремниевой долины Kleiner Perkins Caufield & Byers , подчеркнула рост вертикального просмотра видео в своем отчете о тенденциях в Интернете за 2015 год - рост с 5% просмотра видео в 2010 году до 29% в 2015 году. Snapchat в целом смотрят в девять раз чаще, чем горизонтальную видеорекламу. [11]

Цветовая модель и глубина

Пример цветной плоскости UV, значение Y = 0,5

Цвет модель цветового представления видео и отображает кодированные значения цвета в видимые цветы воспроизводятся системой. Обычно используется несколько таких представлений: обычно YIQ используется в телевидении NTSC, YUV используется в телевидении PAL, YDbDr используется в телевидении SECAM, а YCbCr используется для цифрового видео.

Количество различных цветов, которые может представлять пиксель, зависит от глубины цвета, выраженной в количестве бит на пиксель. Обычный способ уменьшить объем данных, требуемых в цифровом видео, - это субдискретизация цветности (например, 4: 4: 4, 4: 2: 2 и т. Д.). Поскольку человеческий глаз менее чувствителен к деталям в цвете, чем к яркости, данные яркости для всех пикселей сохраняются, в то время как данные цветности усредняются для количества пикселей в блоке, и то же значение используется для всех из них. Например, это приводит к уменьшению данных цветности на 50% при использовании 2 блоков пикселей (4: 2: 2) или на 75% при использовании блоков из 4 пикселей (4: 2: 0). Этот процесс не уменьшает количество возможных значений цвета, которые могут отображаться, но уменьшает количество отдельных точек, в которых цвет изменяется.

Качество видео

Качество видео можно измерить с помощью формальных показателей, таких как пиковое отношение сигнал / шум (PSNR), или путем субъективной оценки качества видео с использованием экспертных наблюдений. Многие методы субъективного качества видео описаны в рекомендации ITU-T BT.500. Одним из стандартизованных методов является шкала двойного раздражения (DSIS). В DSIS каждый эксперт просматривает эталонное видео без искажений, за которым следует исправленная версия того же видео. Затем эксперт оценивает искаженное видео по шкале от «ухудшения незаметны» до «ухудшения очень раздражают».

Метод сжатия видео (только цифровой)

Несжатое видео обеспечивает максимальное качество, но с очень высокой скоростью передачи данных . Для сжатия видеопотоков используются различные методы, наиболее эффективные из которых используют группу изображений (GOP) для уменьшения пространственной и временной избыточности . Вообще говоря, пространственная избыточность уменьшается за счет регистрации различий между частями одного кадра; эта задача известна как внутрикадровое сжатие и тесно связана со сжатием изображений . Точно так же временная избыточность может быть уменьшена путем регистрации различий между кадрами; эта задача известна как межкадровое сжатие , включая компенсацию движения.и другие техники. Наиболее распространенными современными стандартами сжатия являются MPEG-2 , используемый для DVD , Blu-ray и спутникового телевидения , и MPEG-4 , используемый для AVCHD , мобильных телефонов (3GP) и Интернета.

Стереоскопический

Стереоскопическое видео для 3D-фильмов и других приложений можно отображать несколькими способами:

  • Два канала: правый канал для правого глаза и левый канал для левого глаза. Оба канала можно просматривать одновременно с помощью светополяризационных фильтров, отклоняющихся от оси на 90 градусов друг от друга на двух видеопроекторах. Эти отдельно поляризованные каналы просматриваются в очках с соответствующими поляризационными фильтрами.
  • Анаглифический 3D, в котором один канал перекрывается двумя слоями с цветовой кодировкой. Эта техника левого и правого слоев иногда используется для сетевого вещания или недавних анаглифических выпусков 3D-фильмов на DVD. Простые красные / голубые пластиковые очки обеспечивают возможность дискретного просмотра изображений для формирования стереоскопического представления контента.
  • Один канал с чередованием левого и правого кадров для соответствующего глаза, с использованием ЖК-очков с затвором, которые синхронизируются с видео, чтобы поочередно блокировать изображение для каждого глаза, чтобы соответствующий глаз видел правильный кадр. Этот метод наиболее распространен в приложениях компьютерной виртуальной реальности, таких как автоматическая виртуальная среда Cave , но снижает эффективную частоту кадров видео в два раза.

Форматы

Каждый из уровней передачи и хранения видео предоставляет свой собственный набор форматов на выбор.

Для передачи есть физический разъем и сигнальный протокол (см. Список видеоразъемов ). Данная физическая ссылка может нести определенные стандарты отображения, которые определяют конкретную частоту обновления, разрешение экрана и цветовое пространство .

Используются многие аналоговые и цифровые форматы записи , и цифровые видеоклипы также могут храниться в файловой системе компьютера в виде файлов, которые имеют свои собственные форматы. В дополнение к физическому формату, используемому устройством хранения данных или средой передачи, передаваемый поток единиц и нулей должен быть в определенном формате цифрового видеокодирования , количество которых доступно (см. Список форматов видеокодирования ).

Аналоговое видео

Аналоговое видео - это видеосигнал, представленный одним или несколькими аналоговыми сигналами . Аналоговые цветные видеосигналы включают в себя яркость , яркость (Y) и цветность (C). При объединении в один канал, как в случае с NTSC , PAL и SECAM, это называется композитным видео . Аналоговое видео может передаваться в отдельных каналах, например в двухканальном S-Video (YC) и многоканальном компонентном видеоформате.

Аналоговое видео используется как в потребительском, так и в профессиональном телевизионном производстве .

  • Композитное видео
    (одноканальный RCA)

  • S-Video
    (2-канальный YC)

  • Компонентное видео
    (3-канальный RGB)

  • SCART

  • VGA

  • TRRC

  • D-терминал

Цифровое видео

Были приняты форматы цифровых видеосигналов , включая последовательный цифровой интерфейс (SDI), цифровой визуальный интерфейс (DVI), мультимедийный интерфейс высокой четкости (HDMI) и интерфейс DisplayPort .

  • Последовательный цифровой интерфейс (SDI)

  • Цифровой визуальный интерфейс (DVI)

  • HDMI

  • DisplayPort

Транспортная среда

Видео можно передавать или транспортировать различными способами, включая наземное беспроводное телевидение в виде аналогового или цифрового сигнала, коаксиальный кабель в замкнутой системе в качестве аналогового сигнала. В вещательных или студийных камерах используется система с одним или двумя коаксиальными кабелями с использованием последовательного цифрового интерфейса (SDI). См. Список видеоразъемов для получения информации о физических разъемах и соответствующих стандартах сигналов.

Видео может передаваться по сетям и другим совместно используемым каналам цифровой связи, используя, например, транспортный поток MPEG , SMPTE 2022 и SMPTE 2110 .

Стандарты отображения

Цифровое телевидение

Цифровые телевизионные передачи используют MPEG-2 и другие форматы кодирования видео и включают:

  • ATSC - США, Канада , Мексика , Корея
  • Цифровое видеовещание (DVB) - Европа
  • ISDB - Япония
    • ISDB-Tb - использует формат кодирования видео MPEG-4 - Бразилия , Аргентина
  • Цифровое мультимедийное вещание (DMB) - Корея

Аналоговое телевидение

Стандарты аналогового телевещания включают:

  • Система последовательного цветовоспроизведения (FCS) - США, Россия; устаревший
  • Мультиплексированные аналоговые компоненты (MAC) - Европа; устаревший
  • Кодирование множественной выборки суб-Найквиста (MUSE) - Япония
  • NTSC - США , Канада , Япония
  • PAL - Европа , Азия , Океания
    • PAL-M - вариант PAL. Бразилия , Аргентина
    • PALplus - расширение PAL, Европа
  • РС-343 (военный)
  • SECAM - Франция , бывший Советский Союз , Центральная Африка
  • Система CCIR A
  • Система CCIR B
  • Система CCIR G
  • Система CCIR H
  • Система CCIR I
  • Система CCIR M

Аналоговый видеоформат состоит из большего количества информации, чем видимое содержимое кадра. Перед изображением и после него находятся линии и пиксели, содержащие метаданные и информацию о синхронизации. Этот окружающий край известен как интервал гашения или область гашения ; горизонтальное и вертикальное переднее крыльцо и заднее крыльцо являются строительными блоками интервала гашения.

Компьютерные дисплеи

Стандарты компьютерных дисплеев определяют комбинацию соотношения сторон, размера дисплея, разрешения дисплея, глубины цвета и частоты обновления. Список общих разрешений доступен.

Запись

VHS видео кассеты.

Раннее телевидение было почти исключительно живым средством с некоторыми программами, записанными на фильм для распространения исторических целей с использованием Kinescope . Аналоговый видеомагнитофон был коммерчески представлен в 1951 году. Примерно в хронологическом порядке. Все перечисленные форматы были проданы вещательным компаниям, производителям видео или потребителям и использовались ими; или имели историческое значение (ВЕРА).

  • 2-дюймовая видеокассета Quadruplex ( Ampex 1956)
  • ВЕРА ( экспериментальный формат BBC , ок. 1958 г.)
  • 1-дюймовая видеокассета типа A ( Ampex )
  • 1/2 "EIAJ (1969)
  • U-matic 3/4 "( Sony )
  • 1/2 "Cartrivision ( Avco )
  • Видеомагнитофон, видеомагнитофон-LP, SVR
  • 1-дюймовая видеокассета типа B ( Robert Bosch GmbH )
  • 1-дюймовая видеокассета типа C ( Ampex , Marconi и Sony )
  • Betamax (Sony)
  • VHS ( JVC )
  • Видео 2000 ( Philips )
  • 2-дюймовая видеокассета со спиральным сканированием ( IVC )
  • 1/4 "CVC ( Funai )
  • Betacam (Sony)
  • HDVS (Sony) [12]
  • Betacam SP (Sony)
  • Video8 ( Sony ) (1986)
  • S-VHS ( JVC ) (1987)
  • VHS-C ( JVC )
  • Pixelvision ( Фишер-Прайс )
  • UniHi 1/2 "HD (Sony) [12]
  • Hi8 (Sony) (середина 1990-х)
  • W-VHS ( JVC ) (1994)

Цифровые видеомагнитофоны предлагают лучшее качество по сравнению с аналоговыми записывающими устройствами.

  • Betacam IMX ( Sony )
  • D-VHS ( JVC )
  • D-Театр
  • D1 ( Sony )
  • D2 ( Sony )
  • D3
  • D5 HD
  • D6 ( Philips )
  • Digital-S D9 ( JVC )
  • Digital Betacam ( Sony )
  • Digital8 ( Sony )
  • DV (включая DVC-Pro)
  • HDCAM ( Sony )
  • HDV
  • ProHD ( JVC )
  • MicroMV
  • MiniDV

Оптические носители информации предложили альтернативу громоздким ленточным форматам, особенно в потребительских приложениях.

  • Диск Blu-ray ( Sony )
  • Китайский синий диск высокой четкости (CBHD)
  • DVD (был диск Super Density Disc , DVD Forum )
  • Профессиональный диск
  • Универсальный медиа-диск (UMD) ( Sony )
  • Расширенный универсальный диск (EVD, спонсируется правительством Китая)
  • HD DVD ( NEC и Toshiba )
  • HD-VMD
  • Емкостной электронный диск
  • Лазерные диски ( MCA и Philips )
  • Телевизионный электронный диск ( Teldec и Telefunken )
  • VHD ( JVC )

Форматы цифрового кодирования

  • CCIR 601 ( ITU-T )
  • H.261 ( ITU-T )
  • H.263 ( ITU-T )
  • H.264 / MPEG-4 AVC ( ITU-T + ISO )
  • H.265
  • M-JPEG ( ISO )
  • MPEG-1 ( ISO )
  • MPEG-2 ( ITU-T + ISO )
  • MPEG-4 ( ISO )
  • Огг - Теора
  • VP8 - WebM
  • ВК-1 ( SMPTE )

Смотрите также

Общий
  • Указатель статей по видео
  • Звукозапись и воспроизведение
  • Редактирование видео
  • Видеосъемка
Формат видео
  • Кабельное телевидение
  • Цветное телевидение
  • Telecine
  • Таймкод
Использование видео
  • Системы охранного телевидения
  • Полноценное видео
  • Интерактивное видео
  • Видео арт
  • Видео-отзыв
  • Отправитель видео
  • Видео синтезатор
  • Видеотелефония
Программное обеспечение для записи видео с экрана
  • Bandicam
  • CamStudio
  • Camtasia
  • CloudApp
  • Fraps

Рекомендации

  1. ^ "Видео - HiDef Аудио и Видео" . hidefnj.com . Архивировано 14 мая 2017 года . Проверено 30 марта 2017 .
  2. ^ Элен, Ричард. «Телевизионные технологии 10. Роликовый видеомагнитофон» . Архивировано 27 октября 2011 года.
  3. ^ "Винтажный видеомагнитофон Umatic - Sony VO-1600. Первый в мире видеомагнитофон. 1971" . Музей перемотки . Архивировано 22 февраля 2014 года . Проверено 21 февраля 2014 года .
  4. ^ a b Ганбари, Мохаммед (2003). Стандартные кодеки: от сжатия изображений до расширенного кодирования видео . Институт инженерии и технологий . С. 1–2. ISBN 9780852967102.
  5. Ахмед, Насир (январь 1991 г.). «Как я пришел к дискретному косинусному преобразованию» . Цифровая обработка сигналов . 1 (1): 4–5. DOI : 10.1016 / 1051-2004 (91) 90086-Z .
  6. ^ Ахмед, Насир ; Натараджан, Т .; Рао, КР (январь 1974), "дискретного косинусного преобразования", IEEE Transactions на компьютерах , C-23 (1): 90-93, DOI : 10,1109 / TC.1974.223784
  7. ^ Рао, КР ; Ип П. (1990), Дискретное косинусное преобразование: алгоритмы, преимущества, приложения , Бостон: Academic Press, ISBN 978-0-12-580203-1
  8. ^ "История инфографики форматов видеофайлов" . RealNetworks . 22 апреля 2012 . Дата обращения 5 августа 2019 .
  9. ^ Сосеман, Нед. "В чем разница между 59,94 и 60 кадрами в секунду?" . Архивировано из оригинального 29 июня 2017 года . Проверено 12 июля 2017 года .
  10. ^ Уотсон, Эндрю Б. (1986). «Временная чувствительность» (PDF) . Сенсорные процессы и восприятие . Архивировано из оригинального (PDF) 08 марта 2016 года.
  11. ^ Constine, Джош (27 мая 2015). «Самые важные выводы из отчета Мэри Микер о тенденциях в Интернете за 2015 год» . TechCrunch . Архивировано 4 августа 2015 года . Проверено 6 августа 2015 года .
  12. ^ a b «Sony HD Formats Guide (2008)» (PDF) . pro.sony.com . Архивировано 6 марта 2015 года (PDF) . Проверено 16 ноября 2014 года .

внешняя ссылка

  • Видео как искусство в Curlie
  • Видео как медиа-продакшн в Curlie
  • Руководство программиста по видеосистемам: подробная техническая информация о 480i, 576i, 1080i, 720p и т. Д.
  • Описание форматов для движущихся изображений - www.digitalpreservation.gov