digitalni video zapisovanje in stiskanje n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Digitalni video – zapisovanje in stiskanje PowerPoint Presentation
Download Presentation
Digitalni video – zapisovanje in stiskanje

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 39

Digitalni video – zapisovanje in stiskanje - PowerPoint PPT Presentation


  • 136 Views
  • Uploaded on

Digitalni video – zapisovanje in stiskanje. Simon Konečnik Velenje, september 2005. Zakaj ima digitalna tehnologija prihodnost?. Digitalen zapis omogoča boljšo kvaliteto in ostrino slike ter boljšo barvno reprodukcijo.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Digitalni video – zapisovanje in stiskanje' - faith


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
digitalni video zapisovanje in stiskanje

Digitalni video – zapisovanje in stiskanje

Simon Konečnik

Velenje, september 2005

zakaj ima digitalna tehnologija prihodnost
Zakaj ima digitalna tehnologija prihodnost?
  • Digitalen zapis omogoča boljšo kvaliteto in ostrino slike ter boljšo barvno reprodukcijo.
  • Digitalen zapis omogoča presnemavanje in urejanje videa brez izgube kvalitete.
  • Digitalna video produkcija je dosegljiva širokemu krogu ustvarjalcev.
kaj omogo a standard dv
Kaj omogoča standard DV?
  • Digitalen zapis video vsebine.
  • Standard zapisovanja in zgoščevanjaavdio-vizualnih podatkov.
  • Celotna produkcija digitalno zapisane video vsebine:
    • nastajanje,
    • obdelavo,
    • hranjenje,
    • distribucijo in
    • prikazovanje.
kako zgleda digitalen zapis podatkov
Kako zgleda digitalen zapis podatkov?

Slika prikazuje način zapisovanja informacij na videotrak.

pot obdelave video posnetkov
Pot obdelave video posnetkov

Pot obdelave obdelave video posnetkov lahko razdelimo na tri sklope:

  • zajem
  • obdelava posnetkov
  • shranjevanje na različne medije
zajem posnetkov
Zajem posnetkov
  • Pri polni ločljivosti DV mora disk poskrbeti vsaj za 3,5 MB/s prenosa ( DVCPRO 50 MB/s prenosa).
  • Do izraza pride velikost trdih diskov in potreba po ločenem disku od sistema.
  • V poštev pridejo diski IDE, predvsem standard Ultra ATA66 in Ultra ATA100.
  • Zaželeni so tudi SCSI diski, ki so hitrejši in manj obremenjujejo procesor. Zaželena so tudi diskovna polja RAID.
obdelava posnetkov
Obdelava posnetkov
  • Obdelava posnetkov je povezana z različnimi programskimi orodji, ki imajo različne zmogljivosti, ceno, hitrost, različno obremenjujejo procesor …
  • Obdelavo lahko izvajamo na običajnih PC računalnikih, boljše rezultate prinašajo posebne grafične postaje (npr. Matrox ali Canopus Pinnacle). Te imajo lastno digitalno kartico, procesno enoto in seveda ustrezno programsko opremo.
  • Posebne kartice omogočajo hitrejše izračunavanje podanih učinkov in delajo v realnem času.
shranjevanje posnetkov
Shranjevanje posnetkov
  • Možen je zapis na trdi disk, CD, DVD … odvisno od potrebe.
  • Zelo pogosto po obdelavi podatkov le-te vrnemo nazaj na trak videokamere, saj veliko količino podatkov pri popolni kakovosti tako najlaže obvladujemo.
  • Za zapis na CD oz. DVD je potrebno podatke stisniti.
cenej i in dra ji sistemi za obdelavo videa
Cenejši in dražji sistemi za obdelavo videa
  • Glavna razlika je v kakovosti obdelanega materiala.
  • Dražji sistemi video praviloma obdelujejo v nestisnjeni obliki, kar zahteva hitre prenose in velike diske.
  • Posledično so tudi cene storitev na obeh sistemih sorazmerne s ceno strojne in programske opreme.
digitalen zapis video vsebine
Digitalen zapis video vsebine
  • Digitalni video je sestavljen iz digitalno zapisanega zaporedja slik ali okvirjev (frames).

Č A S

problem koli ine podatkov
Problem količine podatkov
  • Koliko podatkov potrebujemo za zapis ene sekunde videa pri velikosti slik 720 × 576 (PAL resolucija)?

720 × 576 = 414720 p/f

414720 p/f * 3 B/p = 1244160 B/f (1,18 MB/f)

1244160 B/f * 25 f/s = 31104000 B/s

29.6 MB/s

  • Za zapis 90 min videa potrebujemo:

156 GB.

stiskanje videa
Stiskanje videa
  • Stiskanje izkorišča redundanco podatkov.
  • Stiskanje videa opravi kodek:
    • (compressor/decompressor),
    • je implementacija algoritma, ki opravi stiskanje/razširjanje avdio ali video podatkov,
    • večina algoritmov stiska z izgubami in
    • razmerje stiskanja je do 25:1.
  • S stiskanjem lahko nadzorujemo dolžino videa (ali podatkovni tok).
  • Vrste stiskanja:
    • zaznavno,
    • prostorsko in
    • časovno.
zaznavno in prostorsko stiskanje
Zaznavno in prostorsko stiskanje
  • Poznano iz stiskanja samostojnih slik.
  • Zaznavno stiskanje:
    • človek je za nekatere zaznavne komponente manj občutljiv (primer: človek je bolj občutljiv na spremembe v svetlosti, kot barvi),
    • zmanjšamo količino podatkov, ki opisujejo te komponente (primer: podatek o svetlosti podamo za vsako točko, medtem ko podatek o barvi podamo za štiri sosedne točke skupaj).
  • Prostorsko stiskanje:
    • izkorišča podobnost znotraj posameznih slik.
asovno stiskanje u inkovit zapis zaporedja slik
Časovno stiskanje:učinkovit zapis zaporedja slik
  • Izkorišča podobnost med sosednjimi slikami.

Slika 1

Slika 2

Slika 3

Sosednje slike med seboj navadno le malo razlikujejo.

Razlika med sliko 1 in 2

Razlika med sliko 2 in 3

zapis videa z razlikami
Zapis videa z razlikami
  • Zaporedje med seboj podobnih slik lahko učinkovito zapišemo z zaporedjem razlik med sosednjimi slikami.

ključna slika

(keyframe)

delta slika

(delta frame)

delta slika

(delta frame)

...

K

D

D

D

D

D

D

D

D

D

K

D

D

zna ilnosti asovnega stiskanja
Za odkodiranje delta slike moramo odkodirati vse zaporedne delta slike pred njo.

Morebitne napake zaradi stiskanja se kopičijo.

Značilnosti časovnega stiskanja

Pri delta slikah namesto vseh podrobnosti zapišemo samo razlike do prejšnje slike.

Zato občasno zapišemo ključno sliko z vsemi podrobnostmi.

pogoste ključne slike redke ključne slike

naključni dostop zaporedni dostop

ni nakopičenih napak vpliv nakopičenih napak

daljši zapis krajši zapis

nekaj raz irjenih kodekov 1
Nekaj razširjenih kodekov (1)
  • Cinepak
    • blokovno orientirano, prostorsko in časovno stiskanje z izgubo
    • vsebuje omejevanje potrebne pasovne širine (data rate limiting)
    • asimetričen: stiskanje je veliko daljše od razširjanja
    • zelo dobro se obnese pri videu, ki vsebuje veliko gibanja
    • pretok 0.1-4 Mb/s, resolucija 160×120-640×480
nekaj raz irjenih kodekov 2
Nekaj razširjenih kodekov (2)
  • Indeo 3.2
    • blokovno orientirano, prostorsko in časovno stiskanje z izgubo
    • vsebuje omejevanje podatkovnega toka
    • asimetričen: stiskanje vendarle hitrejše kot pri Cinepak
    • boljši od Cinepak pri videu z malo gibanja
    • pretok 0.1-4 Mb/s, resolucija 160×120-320×240
nekaj raz irjenih kodekov 3
Nekaj razširjenih kodekov (3)
  • M-JPEG
    • video priredba JPEG standarda
    • blokovno orientirano stiskanje z izgubo (uporablja DCT), stiskanje okoli 5:1
    • ni časovnega stiskanja
    • primeren za urejanje videa
    • ni skupnega standarda (nezdružljive verzije)
    • odlična kvaliteta, vendar slabo stiskanje
    • pretok 1-10 Mb/s, resolucija 160×120-720×576
nekaj raz irjenih kodekov 4
Nekaj razširjenih kodekov (4)
  • MPEG-1
    • načrtovan za do 30 f/s pri 352×240 predvajanje kakovostnega videa iz pasovno omejenega vira
    • blokovno orientirano, prostorsko in časovno stiskanje z izgubo (uporablja DCT), stiskanje do 25:1
    • Kot stranski produkt tega zapisa je nastal MP3
    • uporablja dve vrsti delta slik
      • P slike (razlika od predhodne slike)
      • B slike (razlika od predhodne in do naslednje slike)
      • B slike dobimo z interpolacijo (izredno učinkovito)
    • pretok 1,5 Mb/s, resolucija 352×240 (sedaj več)
nekaj raz irjenih kodekov 5
Nekaj razširjenih kodekov (5)
  • MPEG-2
    • nadgradnja MPEG-1; stiska do 50:1
    • načrtovan za do 60 f/s pri 720 x 576 (PAL)predvajanje kakovostnega videa iz pasovno širokega vira
    • blokovno orientirano, prostorsko in časovno stiskanje z izgubo (uporablja DCT)
    • odlična kvaliteta, vendar računsko zelo zahteven
    • pretok 1.5 – 100 Mb/s, resolucija do 720 x 576
mpeg 4 iso iec 14496
MPEG 4 - ISO/IEC 14496
  • Ponovna nadgradnja – stiska do 500:1
  • Zahteva veliko procesorske moči za obdelavo v realnem času.
  • Naslednik je MPEG 7, ki predstavlja še dodatne nadaljnje korake.
nekaj raz irjenih kodekov 6
Nekaj razširjenih kodekov (6)
  • Sorenson
  • RealVideo
  • MPEG-4
  • H.261/H.263
  • DivX
slide24
DivX
  • Splošna uporaba MPEG-4 se je začela pri francoskem video inženirju in filmskem zasvojencu Jeromu Rotu, znanim pod psevdonimom Gej, ter nemškim hekerjem s psevdonimom Max Morice. Skupaj sta sestavila zbirko kodirno dekodirnih protokolov in jo imenovala DivX.
  • Toda kodek, standardizirana programska datoteka s kodirnim in dekodirnim protokolom, ki omogoča zapisovanje in predvajanje videa je zrasel na tujem, Microsoftovem drevesu.
slide25
Jerome Rota pa je skupaj z nemškim prijateljem ukradeni kodek predelal tako, da ga lahko zdaj uporablja kdorkoli za prepisovanje filmov v digitalni zapis DivX.
  • zbirka protokolov omogoča trenutno le obdelavo video signala, medtem ko je zvok še vedno shranjen v zapisu MP3, kar vseeno zadošča za shranjevanje celotnega filma na enem samem CD-ROM-u.
dejavnik velikosti slik
Dejavnik velikosti slik
  • Primer: če razpolovimo število vrstic in stolpcev, se nam velikost videa zmanjša na četrtino.
dejavnik tevila slik na sekundo
Dejavnik števila slik na sekundo

24 f/s

  • tipične vrednosti so 30 (NTSC), 25 (PAL), 24 (film)
  • Pri občutno nižjih vrednostih se pojavi izguba občutka tekočega gibanja.
  • V nekaterih primerih (video preko interneta) se moramo zadovoljiti tudi z nižjimi vrednostmi.

12 f/s

standard dv
Standard DV
  • digitalni naslednik analognih hišnih (VHS) in pol-profesionalnih (SVHS, HI-8) video sistemov.
  • v osnovi format avdio-vizualnih podatkov
    • kodiranje podatkov o svetlosti in barvi
    • format kodiranih podatkov
    • stiskanje podatkov
  • fizičen zapis na medij je odvisen od sistema (DV, DVCAM, DVPRO, Digital 8)
prednosti standarda dv
Prednosti standarda DV
  • resolucija (število vrstic):
    • VHS, 8mm: 250
    • S-VHS, Hi-8: 400-420
    • DV: > 480/576 (NTSC/PAL) - primerljivo z Betacam
  • boljša barvna reprodukcija
  • avdio
    • 1 × 16bit @ 48kHz stereo ali 2 × 12bit @ 32kHz stereo
  • razpoložljivost dodatnih podatkov
    • časovna koda, index, datum in ura
  • enostavna in kvalitetna digitalna povezljivost z računalnikom
dv od svetlobe do digitalnega zapisa
DV: Od svetlobe do digitalnega zapisa

svetloba

CCD

pretvorba v YCRCb

vzorčenje4:1:1 (NTSC) 4:2:0 (PAL)

stiskanje (5:1)v osnovi DCT prostorsko

zapis na medij (trak)

dv in ieee 1394
DV in IEEE 1394
  • IEEE 1394 omogoča povezljivost DV opreme med seboj, z drugo multimedijsko opremo ali z računalnikom.
  • je komunikacijski protokol za hiter prenos podatkov na kratke razdalje (12,5/25/50 Mb/s)
  • znan je tudi kot FireWire (Apple) ali i.LINK (Sony)
  • računalnik potrebuje IEEE 1394 vmesnik
  • Vse DV kamere imajo IEEE 1394 izhod, nimajo pa vse IEEE 1394 vhoda (navadno tiste kupljene v EU).
digitalna video produkcija
Digitalna video produkcija
  • snemanje/izdelava video posnetkov
  • zajem posnetkov
  • urejanje videa
  • kodiranje/stiskanje končnega videa
  • distribucija
tipi ni scenariji video produkcije
Tipični scenariji video produkcije

IEEE 1394

DV kamera/rekorder

IEEE 1394

DV

DV kamera/rekorder

MPEG1

S-Video

analogna kamera/rekorder

zajem

trdi disk, CD, VCD

composite

kodiranje

AVI

USB

PC kamera

urejanje

video strežnik

Real

DVD

MPEG2

rač. animacija

...

snemanje izdelava in zajem video posnetkov
Snemanje/izdelava in zajem video posnetkov
  • snemanje
    • digitalno (DV)
      • visoka kvaliteta
      • enostaven in kvaliteten zajem (digitalna kopija)
    • analogno (VHS, S-VHS)
      • slabša kvaliteta
      • kvaliteta zajema odvisna od vmesnika (capture card)
    • PC kamera
      • slabša kvaliteta
      • zajem je trivialen (preko USB)
  • Izdelava
    • računalniška animacija
urejanje videa
Urejanje videa
  • DV z računalnikom omogoča
    • linearno urejanje (klasično, zaporedno)
    • nelinearno urejanje (urejanje z naključnim dostopom)
  • freeware programi za enostavno urejanje
    • VirtualDub
    • TMPGEnc
  • bolj napredni
    • Adobe Premiere
kodiranje in distribucija videa
Kodiranje in distribucija videa
  • kodiranje
    • izbira in ustrezna parametrizacija kodeka
    • odvisno je od distribucije
  • disribucija
    • DV (analogna) kaseta
    • CD, VCD
    • DVD
    • spletni strežnik
dv je video za mno ice
DV je video za množice!
  • Pred DV-jem je bila video produkcija dosegljiva le redkim:
    • draga oprema
    • zahtevna oprema
    • nedostopna distribucija
  • DV omogoča celotno video produkcijo vsakomur.
literatura
Literatura
  • Marko Privošnik: Uvod v digitalni video, Fakulteta za računalništvo in informatiko Univerze v Ljubljani
  • www2.arnes.si/~jahtik/ fax/FAX/2/IT/IT-digitalni_video.doc