0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основы цифрового видео — I

Содержание

Основы цифрового видео;

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие 🙂 — нам важно ваше мнение.

Автоматическое построение промежуточных кадров

Покадровая анимация

Для реализации анимированного проекта, какой бы вид анимации при этом ни использовался, требуется создание множества статичных картинок. При этом необходимо учитывать то обстоятельство, что плавность и естественность движений персонажей в большей степени зависит не от скорости смены кадров, а оттого, насколько следующий кадр отличается от предыдущего.

Создание покадровой анимации достаточно кропотливое занятие, между тем именно этот метод использовали художники-мультипликаторы до появления компьютерной анимации. В настоящее время покадровая анимация применяется лишь в тех случаях, когда объекты видоизменяются и взаимодействуют друг с другом каким-либо сложным образом и когда необходим полный контроль над изображением каждой детали создаваемого фильма. Покадровая анимация изменяет содержание ролика в каждом кадре.

В основе этого метода лежит алгоритм построения заданного количества промежуточных состояний объекта, если известны его начальные и конечные образ и положение.

При автоматическом способе анимации программа сохраняет только данные о первом и последнем опорном кадрах, а также некоторые числовые значения, ка­сающиеся способа преобразования объекта. Это позволяет получать размер конечного файла значительно меньшим по сравнению с файлом анимации, созданной посредством прорисовки каждого кадра.

Изменения, производимые над объектами (персонажами) фильма, можно представить тремя типами анимации с автоматическим построением промежуточных кадров:

Трансформация объектов. Тип анимации, используемый для создания эффекта перемещения объекта из одной точки в другую (изменение положения) или для изменения характеристик объекта (размер, поворот, наклон и т. д.).

Преобразование объектов. Тип анимации, применяемый для преобразования одного объекта в другой путём изменения формы объекта (морфинг).

Движение по заданной траектории. Тип анимации, позволяющий указывать путь, вдоль которого должен двигаться объект.

Таким образом, автоматическая анимация представляет собой комплексный процесс изменения размера, положения, цвета или формы объ­екта во времени.

Цифровое видео принципиально отличается от анимации способом создания изображения. Разница состоит в том, что при анимации череда независимых рисунков образует (создаёт) иллюзию непрерывного движения, а в ходе цифровой видеосъемки, напротив, непрерывное движение, для записи, разбивается на множество дискретных кадров.

К основным понятиям цифрового видео относятся: размер кадра, частота смены кадров, сжатие видеоданных, а также такие термины, как линейный и нелинейный видеомонтаж.

Цифровые устройства для записи видео и звука. Программы для воспроизведения и записи

На уроке мы рассмотрим обработку аудио- и видеоинформации, технические устройства для записи и воспроизведения, а также программные средства для воспроизведения, сжатия этой информации, кодеки и конвертеры.

Цифровые устройства для записи видео и звука

Для преобразования непрерывного звукового сигнала в дискретную форму (оцифровки), нужно заменить непрерывно звучащий сигнал отсчетами значений сигнала в определенные моменты времени. Количество отсчетов сигнала за единицу времени называется частотой дискретизации. В мультимедийных технологиях приняты следующие значения частоты: 8, 11, 22, 44 килогерца. Это значит, что непрерывно звучащий сигнал в течение одной секунды заменяется набором из сорока четырех тысяч отсчетов значений этого сигнала. Чем больше количество отсчетов, чем выше частота дискретизации, тем лучше качество звучания.

Для цифровой записи аудиоинформации с последующей обработкой ее на компьютере используются микрофоны, диктофоны (Рис. 1).

Рис. 1. Микрофон и цифровой диктофон

Для записи видеоинформации используют цифровые видеокамеры, цифровые фотоаппараты, веб-камеры, мобильные телефоны (Рис. 2).

Рис. 2. Средства для записи видеоинформации

Каждое из этих устройств имеет сменную карту памяти и USB-кабель, позволяющий подключиться к компьютеру. При подключении операционная система находит данное устройство и считывает с него файлы для сохранения на жесткий диск или, при необходимости, для сохранения на внешний носитель.

Программы для воспроизведения

Для воспроизведения видео файлов предназначены специальные программы – плееры, самые распространенные из них: проигрыватели Winamp, QuickTime, Windows Media Player, DVD-проигрыватель (Рис. 3).

Рис. 3. Проигрыватели

Кроме того, популярны DVD-проигрыватель Nero ShowTime, который входит в пакет программ для записи дисков, KM Player, RealPlayer, Adobe Media Player (Рис. 4).

Рис. 4. Проигрыватели

С их помощью можно скачивать и просматривать видеоролики, размещенные на сайтах в Интернете. Список программ для воспроизведения видео не ограничивается только теми, что мы рассмотрели, появляется много новых программ, которые, кроме функции воспроизведения, содержат и дополнительные возможности: запись на DVD, отображение текста песен, имеют графический эквалайзер для коррекции звука.

Форматы звуковых файлов

Для записи звука с микрофона в операционной системе Windows предназначена специальная программа – звукозапись.

Основные форматы звуковых файлов

1. Wav – волновой (waveform). Стандартные параметры записи в этом формате соответствуют качеству аудио-компакт-диска.

2. Midi (Musical Instruments Digital Interface) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов.

3. MP3 – самый распространенный формат хранения и сжатия звука, разработанный для обмена звуком через Интернет.

Форматы .wav и .mp3 более известны, формат .midi встречается реже – это специальный формат, который представляет собой набор инструкций, команд специального устройства – синтезатора, имитирующего звучание музыкальных инструментов. Фактически это нотная запись, так как среди этих инструкций есть информация по высоте звука, длительности звука с указанием конкретного инструмента, звучание которого воспроизводится.

Если сравнивать объемы памяти, которую занимают файлы, записанные в разных форматах, то самый большой формат требуют файлы формата .wav, значительно меньший объем занимают файлы формата .mp3 и наименьший объем памяти требуют файлы формата .midi.

Конвертирование

Не во все электронные документы можно вставлять звуковые файлы любых форматов, так, в презентации можно вставлять звуковые файлы формата .wav, звуковые файлы формата AUDIO CD, но при этом диск с записью музыкального фрагмента должен быть вставлен в дисковод. При вытаскивании диска из дисковода звук в презентации воспроизводиться не будет, потому что вставить звук этого формата и связать с презентацией можно, а внедрить в нее нельзя. Для этого необходимо звук из одного формата конвертировать в другой, используя программу-конвертер.

Конвертирование – преобразование из одного формата в другой. При постановке диска со звуком в дисковод и запуске программы сразу отобразятся все аудиодорожки в окне программы. Мы выбираем дорожку и конвертируем ее в выбранный формат, это произойдет практически без потери качества.

Хранение, сжатие аудио- и видеоинформации, кодеки

Для хранения такой информации требуются большие объемы памяти, но аудио- и видеоинформацию можно сжать, сжатие происходит за счет игнорирования незначительных несущественных деталей или устранения избыточности кадров, то есть временное и пространственное сжатие. Для сжатия аудио- и видеоинформации используются специальные программы – кодеки.

Кодек сжимает и распаковывает файлы записи песен или видео, проигрыватель Windows Media и другие приложения используют кодеки для воспроизведения или создания файлов мультимедиа.

Кодек может состоять из двух компонентов: кодировщика, который сжимает файл мультимедиа (кодировка), и декодера, распаковывающего этот файл (декодирование). Одни кодеки включают в себя оба компонента, другие – только один из них. Эти программы используются для преобразования видео- и аудиофайлов в выбранный формат.

Основные форматы видеофайлов

1. MPEG4 – алгоритм сжатия MPEG, самый распространенный.

2. AVI – аббревиатура названия Audio Video Interleave, означающего «чередование аудио и видео».

3. WMV – формат Windows Media.

4. DVD – формат Digital Versatile Disc.

5. FLV – формат flash-видео.

6. MOV – формат Apple QuickTime.

1. DivX – самый распространенный кодек стандарта MPEG4.

2. Xvid – открытый кодек, основанный на одной из версий DivX.

3. x264 – кодек для сжатия в стандарте H.264.

Конвертеры

Среди распространенных конвертеров можно выделить AVS Video Converter, Xilisoft 3GP Video Converter, Free Video To Flash Converter (Рис. 5).

Рис. 5. Конвертеры

Если в название конвертера есть слово free, значит этот конвертер бесплатный. Функциями конвертирования обладают и видеоредакторы, конвертирование можно выполнять и онлайн, с помощью специальных интернет-сервисов, которые позволяют преобразовывать видео в более удобные для нас форматы.

Заключение

Мы рассмотрели основные цифровые устройства для записи и воспроизведения звуковых файлов, программы для воспроизведения, конвертеры и кодеки, с помощью которых мы можем сжимать, записывать и прослушивать звуковые файлы.

Список литературы

1. Угринович Н.Д. Информатика -9. – М.: БИНОМ. Ла­бо­ра­то­рия зна­ний, 2012.

2. Гейн А.Г., Юнерман Н.А. Информатика-9. – М.: Просвещение, 2012.

3. Соловьева Л.Ф. Информатика и ИКТ. Учебник для 9 класса. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-сайт dic.academic.ru (Источник)

2. Интернет-сайт teatrbaby.ru (Источник)

3. Интернет-сайт metod-kopilka.ru (Источник)

Домашнее задание

1. Назовите основные программы для воспроизведения звуковых файлов.

2. Что такое конвертирование?

3. Как хранятся и сжимаются звуковые файлы?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Основы цифрового видео

«Продаю троллейбус. Полный электропакет» — это из юмора, «Уважаемый Кристофер, с удовольствием читаю Ваши материалы. Расскажите, пожалуйста, о таком цифровом стандарте, как S-VHS (Super VHS)» — это из писем. Что тут сказать? В общем, давайте идти дальше.

Читать еще:  Tesla Gigafactory в Шанхае вырастет вдвое перед началом производства Model Y

Из прошлых материалов по данной тематике, я надеюсь, вы представляете, как устроена обычная аналоговая видеокамера. Ее прототипами послужили обычные телекамеры, которые изначально за счет фоточувствительных элементов преобразовывали изображение в аналоговый сигнал, после чего он шел в прямой эфир либо фиксировался на определенные носители, для чего использовались специальные магнитофоны. С появлением эпохи видео было решено объединить камеру и магнитофон в единое целое. Так, собственно, появились камкодеры (camcorder), то есть записывающие видеокамеры. Запись производилась на обыкновенные носители на базе магнитной ленты, что, собственно, для той эпохи было стандартным решением ситуации.

Мы сейчас не будем описывать именно аналоговые стандарты видео, поскольку это выходит за рамки нашего материала, а обратимся к 1995 году. Вернее, даже раньше, к 1989-му только для того, чтобы напомнить вам, чем занималась экспертная группа JPEG. Стандарт сжатия статических изображений у них уже был изобретен, далее они развили идею и создали стандарт Motion JPEG (M-JPEG). Суть его заключалась в том, что видео представляется как последовательность полноценных кадров, сжатых в формате JPEG. Мы упоминали, что данный стандарт укрепился большей частью для решения небольших локальных задач, таких, как, например, реализация видеоконференций. M-JPEG не подходил ни для тогдашнего телевидения, ни для видео. Дело в том, что каждый кадр не разбивался чересстрочно, а, во-вторых, не было никаких утвержденных технологических совместимостей данного стандарта с профессиональными решениями. MPEG в то время только набирал обороты, а профессиональное цифровое видео подразумевало достаточно громоздкие и избыточные стандарты. Нужно было срочно получить сжатый и оптимизированный вариант.

И вот, 1995-й. Консорциум десяти компаний Matsushita Electric Industrial Corp (Panasonic), Sony Corp, Victor Corporation of Japan (JVC), Philips Electronics, N.V., Sanyo Electric Co. Ltd, Hitachi, Ltd., Sharp Corporation, Thompson Multimedia, Mitsubishi Electric Corporation и Toshiba Corporation представляет новый стандарт цифрового видео, который назвали просто DV (Digital Video). Распространился он очень быстро, и уже через несколько лет консорциум разросся до 60 участников. Суть DV очень схожа с M-JPEG. Стандарт сжатия идентичен, правда, в варианте DV была предусмотрена более профессиональная начинка, а именно, ввели место для служебной информации и меток, а поскольку сам стандарт сжатия изначально подразумевал построчное хранение информации, сделали надстройку, переводящую его в чересстрочное, чем получили совместимость с телевизионными NTSC и PAL. В общем, отличий DV от M-JPEG достаточно много, за исключением схожего подхода к компрессии данных.

И хотя на самом стандарте все сошлись единодушно, разброс и шатание произошли в сфере систем записи/воспроизведения. Например, Sony, не долго думая, решила в качестве накопителей использовать видеокассеты Video8 и Hi8 от своих более старых аналоговых камер. После они переименовали этот вариант в Digital8. Но другие разработчики решили базироваться на принципиально новом стандарте накопителей и, соответственно, систем чтения/записи, и данные кассеты, как и сама технология, получили название miniDV. Причем в обоих случаях (Digital8 и miniDV) мы подразумеваем один и тот же видеоформат DV.

В принципе, кассеты с лентой, хоть они и хранят в себе цифровую информацию, — это атавизм. Ведь даже для того, чтобы перегнать информацию с них, нужно все делать последовательно, то есть, час записи — час копирования. Естественно, можно предусмотреть варианты с жесткими дисками и сменными накопителями. И такие решения имеют место, но. раз уж пошло такое обновление, индустрия решила: менять — так менять!

В 2007 году на смену miniDV был предложен AVCHD, и, например, на выставке CES2007 уже был продемонстрирован целый ряд моделей от различных производителей сразу для нескольких ценовых ниш. Практически все новые модели предусматривают возможность записи на сменные цифровые накопители, такие, как «мобильные» жесткие диски, DVD, флэш-карты и так далее. Среди них есть и гибриды, которые могут производить запись сразу на несколько типов накопителей (на выбор). В качестве основных цифровых стандартов для AVCHD выбраны MPEG-4 AVC (H.264) в изображениях и AC-3 (5.1) в звуке. То есть, это уже не DV. Пока же все-таки miniDV с его последовательной лентой остается доминирующим, но уже не самым современным.

И теперь вопрос.


Как выбирать цифровую видеокамеру?

В любом случае за качество и новые технологии покупатель голосует своим кошельком. Ценовой диапазон достаточно сильно разбросан, но на данный момент на рынке имеется порядка десятка miniDV-моделей в диапазоне около $300-400, которые являются оптимальным вариантом соотношения цена/качество для небольшой видеостудии. Хотя вариантов, как вы понимаете, есть еще очень много.

На что необходимо обратить внимание при выборе камкодера? В первую очередь, достаточно важными влияющими факторами являются: сама конструкция, ее эргономичность, функциональность, быстродействие (с учетом скорости автонаведения на резкость) и энергопотребление. Потом необходимо посмотреть на такой параметр, как цветопередача, причем она определяется для различных режимов работы, таких, как, например, автозахват баланса белого, съемка в помещении (при естественном дневном и искусственном освещении), на улице и т.п. В принципе, это является достаточно субъективным фактором, но если вы, например, видели съемки на свадьбах, где все немного искажено по цветам, то поймете, о чем я говорю. Самое главное — получить достоверность.

После вы смотрите детализацию, кстати, достаточно важным моментом является проверка съемки при слабой освещенности (обратите внимание на то, что в камерах указывается параметр минимальной освещенности). На этом этапе вы можете увидеть некоторые артефакты работы устройства.

Стоит ли смотреть на технические характеристики цифровой матрицы? Именно за нее и ее характеристики вы и голосуете, в основном, кошельком. Чем больше размеры матрицы, тем дороже и современнее камкодер.

Масштабирование изображения может производиться как оптическим способом, так и цифровым. Большинство моделей совмещают оба варианта. У каждой модели имеется свое фокусное расстояние. Не стоит забывать, что практически каждая видеокамера может работать в режиме фотоаппарата. В некоторых моделях имеется даже специальная вспышка для этих целей, впрочем, как и для видео может иметься специальная лампа. Последние два пункта не обязательны в наличии у современных моделей.

С точки зрения отображения, в видеокамерах имеется LCD-видоискатель, который может быть как цветным, так и черно-белым, и непосредственно LCD-экран (цветной). Описания для каждого даются в спецификации.

Еще если затрагивать технические моменты, в камере может быть разъем для подключения карт памяти (для недорогих miniDV это MMC/SD), хотя в комплекте самих карт обычно не поставляется, и выход USB/IEEE 1394 для подключения к компьютеру.

Режимы записи могут быть как в стандартном варианте, так и в ужатом — SP/LP.

Что касается бонусов, то это, как мы уже упоминали, режимы для баланса белого (автоматический, дневной и т.п.), цифровые переходы (фэйдеры) и цифровые эффекты (у каждой модели свой набор).

С точки зрения звука, решения стандартны — 12 бит (2 стереоканала)/16 бит (1 стереоканал) плюс Wind Cut (функция удаления шума ветра).

Камкодеры могут иметь входы, обычно простой DV, и выходы — обычно AV, S-Video, DV.

Вот, в принципе, все из основного, на что следует обращать внимание.


Немного о комплектации домашней видеостудии

Этому вопросу мы посвятим не один выпуск, но, в общем: современная проектная видеостудия должна включать камкодер и мощный компьютер, оснащенный специальным программным обеспечением, которого на самом деле не много: Adobe Premiere, Corel Ulead MovieStudio, Sony Vegas. Возможно, что для взаимодействия камкодера и компьютера понадобится промежуточный модуль преобразования, который выполнен в виде специальной платы. хотя даже уже и не платы, поскольку варианты записи (захвата) с внешнего видеоисточника имеются в любом недорогом ТВ-тюнере, а также в некоторых видеокартах. Раньше это были отдельные платы. Если вы покупаете современный камкодер со сменными накопителями, то копирование с них происходит обычным компьютерным способом, то есть ничего промежуточного не нужно.

И в завершение данного материала позволим себе развеять некоторые.

Самый большой миф, который существует — все, что касается видео, кино, телевидения, монтажа и т.п., очень сложно и этим могут заниматься только специально подготовленные профессионалы, умеющие обращаться с дорогим оборудованием. Особая каста людей, так сказать. Это неверно. Видео ничем не сложнее того же звука.

Второй миф — все это дорого. Неправда. Все не дороже, чем звуковые технологии лет пять назад. Хотя сейчас хороший профессиональный микрофон может стоить как нормальная цифровая камера.

Третий миф — цифровое видео никогда не сравнится по качеству с кинопленкой. На самом деле, опять же, проведу аналогию со звуком, ведь имели место утверждения: «нет ничего лучше звучания старого доброго винила, магнитной ленты и т.п.». На самом деле это борьба нового и качественного старого. Но сам процесс развития необратим. Например, Джордж Лукас последний эпизод «Звездных войн» снимал уже на «цифру».

Четвертый миф — для профессиональной работы с видео нужны специальные компьютеры, например, Mac’и, созданные под эти задачи. И в звуке (опять же) первые профессиональные студии были на Mac’ах, где проявлялся излишне аппаратный подход. Но платформа РС победила за счет большей распространенности и специфики развития, где очень многое опирается на софт. В видео мы сейчас можем наблюдать ту же ситуацию. Не нужно никаких бешеных студий, заказных компьютеров и так далее.

Цифровые устройства для записи видео и звука. Программы для воспроизведения и записи

На уроке мы рассмотрим обработку аудио- и видеоинформации, технические устройства для записи и воспроизведения, а также программные средства для воспроизведения, сжатия этой информации, кодеки и конвертеры.

Цифровые устройства для записи видео и звука

Для преобразования непрерывного звукового сигнала в дискретную форму (оцифровки), нужно заменить непрерывно звучащий сигнал отсчетами значений сигнала в определенные моменты времени. Количество отсчетов сигнала за единицу времени называется частотой дискретизации. В мультимедийных технологиях приняты следующие значения частоты: 8, 11, 22, 44 килогерца. Это значит, что непрерывно звучащий сигнал в течение одной секунды заменяется набором из сорока четырех тысяч отсчетов значений этого сигнала. Чем больше количество отсчетов, чем выше частота дискретизации, тем лучше качество звучания.

Читать еще:  Создатели Valorant разрешили пользователям отключать античит после выхода из игры

Для цифровой записи аудиоинформации с последующей обработкой ее на компьютере используются микрофоны, диктофоны (Рис. 1).

Рис. 1. Микрофон и цифровой диктофон

Для записи видеоинформации используют цифровые видеокамеры, цифровые фотоаппараты, веб-камеры, мобильные телефоны (Рис. 2).

Рис. 2. Средства для записи видеоинформации

Каждое из этих устройств имеет сменную карту памяти и USB-кабель, позволяющий подключиться к компьютеру. При подключении операционная система находит данное устройство и считывает с него файлы для сохранения на жесткий диск или, при необходимости, для сохранения на внешний носитель.

Программы для воспроизведения

Для воспроизведения видео файлов предназначены специальные программы – плееры, самые распространенные из них: проигрыватели Winamp, QuickTime, Windows Media Player, DVD-проигрыватель (Рис. 3).

Рис. 3. Проигрыватели

Кроме того, популярны DVD-проигрыватель Nero ShowTime, который входит в пакет программ для записи дисков, KM Player, RealPlayer, Adobe Media Player (Рис. 4).

Рис. 4. Проигрыватели

С их помощью можно скачивать и просматривать видеоролики, размещенные на сайтах в Интернете. Список программ для воспроизведения видео не ограничивается только теми, что мы рассмотрели, появляется много новых программ, которые, кроме функции воспроизведения, содержат и дополнительные возможности: запись на DVD, отображение текста песен, имеют графический эквалайзер для коррекции звука.

Форматы звуковых файлов

Для записи звука с микрофона в операционной системе Windows предназначена специальная программа – звукозапись.

Основные форматы звуковых файлов

1. Wav – волновой (waveform). Стандартные параметры записи в этом формате соответствуют качеству аудио-компакт-диска.

2. Midi (Musical Instruments Digital Interface) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов.

3. MP3 – самый распространенный формат хранения и сжатия звука, разработанный для обмена звуком через Интернет.

Форматы .wav и .mp3 более известны, формат .midi встречается реже – это специальный формат, который представляет собой набор инструкций, команд специального устройства – синтезатора, имитирующего звучание музыкальных инструментов. Фактически это нотная запись, так как среди этих инструкций есть информация по высоте звука, длительности звука с указанием конкретного инструмента, звучание которого воспроизводится.

Если сравнивать объемы памяти, которую занимают файлы, записанные в разных форматах, то самый большой формат требуют файлы формата .wav, значительно меньший объем занимают файлы формата .mp3 и наименьший объем памяти требуют файлы формата .midi.

Конвертирование

Не во все электронные документы можно вставлять звуковые файлы любых форматов, так, в презентации можно вставлять звуковые файлы формата .wav, звуковые файлы формата AUDIO CD, но при этом диск с записью музыкального фрагмента должен быть вставлен в дисковод. При вытаскивании диска из дисковода звук в презентации воспроизводиться не будет, потому что вставить звук этого формата и связать с презентацией можно, а внедрить в нее нельзя. Для этого необходимо звук из одного формата конвертировать в другой, используя программу-конвертер.

Конвертирование – преобразование из одного формата в другой. При постановке диска со звуком в дисковод и запуске программы сразу отобразятся все аудиодорожки в окне программы. Мы выбираем дорожку и конвертируем ее в выбранный формат, это произойдет практически без потери качества.

Хранение, сжатие аудио- и видеоинформации, кодеки

Для хранения такой информации требуются большие объемы памяти, но аудио- и видеоинформацию можно сжать, сжатие происходит за счет игнорирования незначительных несущественных деталей или устранения избыточности кадров, то есть временное и пространственное сжатие. Для сжатия аудио- и видеоинформации используются специальные программы – кодеки.

Кодек сжимает и распаковывает файлы записи песен или видео, проигрыватель Windows Media и другие приложения используют кодеки для воспроизведения или создания файлов мультимедиа.

Кодек может состоять из двух компонентов: кодировщика, который сжимает файл мультимедиа (кодировка), и декодера, распаковывающего этот файл (декодирование). Одни кодеки включают в себя оба компонента, другие – только один из них. Эти программы используются для преобразования видео- и аудиофайлов в выбранный формат.

Основные форматы видеофайлов

1. MPEG4 – алгоритм сжатия MPEG, самый распространенный.

2. AVI – аббревиатура названия Audio Video Interleave, означающего «чередование аудио и видео».

3. WMV – формат Windows Media.

4. DVD – формат Digital Versatile Disc.

5. FLV – формат flash-видео.

6. MOV – формат Apple QuickTime.

1. DivX – самый распространенный кодек стандарта MPEG4.

2. Xvid – открытый кодек, основанный на одной из версий DivX.

3. x264 – кодек для сжатия в стандарте H.264.

Конвертеры

Среди распространенных конвертеров можно выделить AVS Video Converter, Xilisoft 3GP Video Converter, Free Video To Flash Converter (Рис. 5).

Рис. 5. Конвертеры

Если в название конвертера есть слово free, значит этот конвертер бесплатный. Функциями конвертирования обладают и видеоредакторы, конвертирование можно выполнять и онлайн, с помощью специальных интернет-сервисов, которые позволяют преобразовывать видео в более удобные для нас форматы.

Заключение

Мы рассмотрели основные цифровые устройства для записи и воспроизведения звуковых файлов, программы для воспроизведения, конвертеры и кодеки, с помощью которых мы можем сжимать, записывать и прослушивать звуковые файлы.

Список литературы

1. Угринович Н.Д. Информатика -9. – М.: БИНОМ. Ла­бо­ра­то­рия зна­ний, 2012.

2. Гейн А.Г., Юнерман Н.А. Информатика-9. – М.: Просвещение, 2012.

3. Соловьева Л.Ф. Информатика и ИКТ. Учебник для 9 класса. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-сайт dic.academic.ru (Источник)

2. Интернет-сайт teatrbaby.ru (Источник)

3. Интернет-сайт metod-kopilka.ru (Источник)

Домашнее задание

1. Назовите основные программы для воспроизведения звуковых файлов.

2. Что такое конвертирование?

3. Как хранятся и сжимаются звуковые файлы?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Основы цифрового видео — I

Видео на компьютере создается быстрому чередованию отдельных статических изображений, называемых кадрами. Количество кадров, демонстрируемых в течение одной секунды, называется частотой кадров. При чередовании с частотой более 20-ти кадров в секунду они создают иллюзию просмотра динамической картины. При работе с цифровым видео большое значение имеет нумерация отдельных кадров. Способ и формат расстановки числовых меток, связанных с каждым кадром, называется тайм-кодом кадра. Чаще всего используется отображение тайм-кода в стандарте NTSC. Цифровое видео характеризуется четырьмя основными факторами: частота кадра (Frame Rate), экранное разрешение (Spatial Resolution), глубина цвета (Color Resolution) и качество изображения (Image Quality) [20]. Первая цветная видеокамера была разработана в 1980 г. компанией Sony, в качестве светочувствительного элемента использовалась ПЗС-матрица [14].

Термин видеозапись можно определить как, электронная технология записи, обработки, хранения и воспроизведения движущегося изображения, основанная на принципах телевидения. Слово «видео» используется применительно к самому записанному таким способом изображению со звуковым сопровождением на физическом носителе: видеокассете, видеодиске и т.п. [23].

Таким образом, видео — это форма фиксирования и архивации эмпирического материала с помощью технических средств. В свою очередь, цифровое видео можно определить как множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении [22]. Основное отличие от аналогового видео являются видеосигналы, которые кодируются и передаются в виде последовательности бит. Цифровое видео может распространяться на различных видео носителях, посредством цифровых видеоинтерфейсом в виде потока или файлов.

Основной принцип цифрового представления видео: эффект восприятия человеческим зрением динамической картины создается благодаря последовательной демонстрации (с достаточной частотой) отдельных кадров. При этом каждый кадр является стандартным компьютерным рисунком, обладая всеми его характерными качествами, а для уменьшения размеров видеофайлов часто применяются специальные программы, называемые кодеками, большинство из которых используют принцип схожести последовательных кадров друг с другом [14].

В цифровое видео часто сопровождается звуком. Цифровой звук определяется, как кодирование аналогового звукового сигнала в виде битовой последовательности [6]. В основе же кодирования звуковых сигналов лежит сложный процесс оцифровки звука, который преобразовывает механические колебания воздуха в электрические колебания тока, а уже после производится дискретизация полученного аналогового электрического сигнала. При дискретизации звуковых сигналов, при двоичном кодировании звука, принято говорить о дискретизации по вертикали и горизонтали. Дискретизация по вертикали это дискретизация по времени — один из способов дискретизации звука в цифровую форму за счет разбивания волны, на отдельные участки, называемые дискретами, где происходит квантование уровней сигналов. Дискретизация по горизонтальному уровню это дискретизация по уровню или ее ещё называют квантование по уровню сигнала. Процесс оцифровки звука — это технология преобразования аналогового звукового сигнала в цифровой вид [22]. Заключается он в осуществлении замеров амплитуды сигнала с определенным временным шагом и последующей записью полученных значений в численном виде. Хранить цифровой звук можно представив его в последовательности различных кодовых комбинаций. Цифровая звукозапись — это представление звука в виде набора бит, который последовательно описывает значение уровня амплитуды звуковой волны в каждый момент времени звучания звукозаписи, для обработки этого значения устройством воспроизведения [22]. Представление аудиоданных в цифровом виде, позволяет очень эффективно изменять исходный материал при помощи специальных устройств или компьютерных программ — звуковых редакторов.

Для работы с цифровым видео необходимо следующие программное обеспечение:

· операционная система Windows (версия XP SP2 или выше);

· звуковой редактор Audacity, проигрыватель Windows Media, Windows — Звукозапись;

· программа видеомонтажа Pinnacle Studio, Movie Maker.

Audacity — это свободный и бесплатный аудиоредактор файлов звукозаписи, ориентированный на работу с несколькими дорожками, работающий под управлением операционных систем: Microsoft Windows, Linux, Mac OSX и др. Интерфейс программы и сопутствующая документация переведены на русский язык. Позволяет редактирование звуковых файлов: Ogg Vorbis, FLAC, MP3 и WAV. Возможности Audacity:

· запись звука через микрофон или линейный вход аудиокарты;

· редактирование звука. Изменение исходного звукового фрагмента: изменение длины, копирование, вырезание или вставка фрагмента; изменение громкости, темпа, высоты звучания; добавление эффектов (эхо, реверберация, эквалайзер и т.д.);

· создание звуковой композиции из нескольких звуковых файлов. Одновременное оперирование с несколькими звуковыми файлами (театральные шумы, фоновые мелодии, голосовые партии);

· сохранение созданной звуковой композиции в отдельный звуковой файл. Сохранив проект в отдельный звуковой файл формата MP3 или WAV.

Читать еще:  Digital Foundry: киберпанк, ниндзя и трассировка лучей — тесты отличной демоверсии Ghostrunner

Проигрыватель Windows Media — это проигрыватель звуковых и видео файлов для операционных систем семейства Windows. Осуществляет просмотр видеофайлов: AVI, MPEG, WMV, и проигрывание музыки: WAV, MP3, WMA, MIDI, Windows Media Player можно использовать для сохранения музыки с компакт-дисков на компьютер, синхронизации содержимого переносных MP3 проигрывателей и проигрывания DVD (только при наличии установленного DVD декодера).

Windows — Звукозапись — это программа для звукозаписи, входящая в состав Microsoft Windows. Позволяет записать звук, подаваемый на линейный вход звуковой карты, с микрофона компакт-диска или любого другого источника. Полученную запись можно прослушать. Если качество звучания не удовлетворяет можно изменить параметры записи и перезаписать звуковую информацию. Программа позволяет провести некоторые операции редактирования и наложения эффектов, а затем сохранить полученную композицию в отдельном файле или вставить в качестве фрагмента в различные документы. Имеется русский интерфейс.

Pinnacle Studio — это программа для нелинейного видеомонтажа. Имеется русский интерфейс. Понятный интерфейс, на основе перетаскивания упрощает захват фотографий и видеозаписей с видеокамеры или цифровой фотокамеры, телефона или компьютера для создания собственных высококачественных фильмов высокой четкости. Программа является коммерческой.

Movie Maker — видеоредактор от Microsoft, предназначен, для создания не сложных, но порой очень эффектных роликов из домашнего видео или фото. Поддерживает множество форматов видео: AVI, ASF, DVR-MS, MPEG, MPG, MP2, WMV, M1V, WM, MPV2. Сохраняется видео в формате WMV. Создаваемый проект можно сохранить с расширением MSWMM. Легок в использовании и освоении. Программа Movie Maker способна брать и обрабатывать видеофайлы с цифровой видеокамеры. Возможности Movie Maker:

· обрезание или склеивание видео;

· добавление заголовков и титров, создание переходов между фрагментами видео;

· добавление простых эффектов.

В данной главе мы рассмотрели основные понятия:

цифровая фотография — это технология фотографии, использующая вместо светочувствительных материалов, основанных на галогениде серебра, преобразование света светочувствительной матрицей и получение цифрового файла, используемого для дальнейшей обработки и печати [17];

цифровое видео — это множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении [22];

цифровой звук — это кодирование аналогового звукового сигнала в виде битовой последовательности [6].

Персональные компьютеры используются в качестве средства воспроизведения и редактирования цифрового фото и видео. Для этого необходимо овладеть умениями работы с редакторами и иметь соответствующее программное обеспечение. На сегодняшний день существует множество программ, которые предназначены для обработки цифровой фотографии и видео, например, такие как GIMP, Adobe Photoshop, Pinnacle, Studio, Movie Maker[20].

Цифровое видео

Цифровое видео — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении. Основное отличие от аналогового видео в том, что видеосигналы кодируются и передаются в виде последовательности бит. Цифровое видео может распространяться на различных видеоносителях, посредством цифровых видеоинтерфейсов в виде потока или файлов.

Не стоит путать понятие цифровое видео с цифровым телевидением. Цифровое телевидение определяет стандарты передачи видео- и аудиосигнала от передатчика к телеприемнику, используя при этом цифровую модуляцию, то есть предполагает передачу цифрового видео на расстояние посредством спутниковых, наземных, мобильных или кабельных сетей.

Также отличается технология цифрового кинематографа, в которой используются свои стандарты разрешения, соотношения сторон кадра и кадровой частоты, заимствованные у традиционного пленочного кинематографа.

Содержание

Формирование цифрового видеосигнала

Компонентное видео

Оптическое изображение формируется с помощью объектива на светочувствительной матрице современных видео- и телевизионных камер, цифровых фотоаппаратов, фотовидеокамер мобильных телефонов, смартфонов или планшетов, веб-камер, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств. С помощью различных систем производится цветоделение светового потока для получения монохромных полутоновых компонент трех основных цветов.

Одноматричные системы

Видеосигнал формируется из последовательности кадров — отдельных изображений, элементы которого считываются с светочувствительного элемента камеры (ПЗС или КМОП-матрица). Для получения цветного видеоизображения применяют специальную RGB-фильтрацию элементов изображения, чтобы на каждый отдельный элемент (пиксель) приходилось по три значения цвета — красного, зеленого и синего. Такой метод применяется в недорогих одноматричных видеокамерах, во всех цифровых фотоаппаратах с поддержкой видеозаписи и других видах устройств, где к качеству видеозаписи не предъявляются повышенные требования.

Трехматричные системы

Как правило, для профессиональной видеосъёмки применяются более сложные трёхматричные системы, где оптическое цветоделение производится при помощи дихроичной призмы. Каждое из цветоделённых изображений попадает на отдельную матрицу, с которой считываются элементы кадра, затем формируется видеосигнал отдельной компоненты.

После применения гамма-коррекции сигналов R, G, B производится их преобразование для получения сигнала яркости Y’ и двух цветоразностных сигналов: R’-Y’ и B’-Y’. В соответствии с рекомендациями ITU-R 601 применяется кодирование по следующим формулам для перевода компонентного видеосигнала в цифровую форму :

При передаче таких сигналов, возможно восстановление исходных составляющих цветов: красной (R), синей (B) и зеленой (G), которые используются в большинстве систем отображения видеоинформации, например в мониторах.

Уровни видео

Полученные компоненты Y’, Cr, Cb квантуются с разрядностью 8 или 10 бит. Однако не все уровни используются для передачи сигналов яркости. Например, для 8 битного кодирования из 256 доступных уровней только 220 используются для передачи сигнала яркости (диапазон 16-235), а остальные — для сигналов синхронизации. При 10-битном кодировании — используется 877 уровней. Для цветовых компонент используется только 225 уровней в 8-битной системе и только 897 дискретных уровней видео в 10-битной системе.

Цветовая субдискретизация

При дискретизации Y’, Cr, Cb компонент видеосигнала для сокращения скорости потока применяется так называемая цветовая субдискретизация. Если дискретизация каждой компоненты производится с одинаковой частотой, такая схема будет называться 4:4:4. Однако она редко применяется на практике, из-за ее избыточности. Для цифровых видеостандартов принято базовое соотношение 4:2:2, которое означает, что цветоразностные компоненты Cr, Cb передаются с пространственным разрешением, в два раза меньшим разрешения по яркостному сигналу, потому что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем цвета. При этом частота дискретизации для яркостного сигнала Y’ устанавливается равной 13,5 МГц, что в два раза больше, чем для цветоразностных сигналов Cr и Cb — 6,75 МГц.

В целях дальнейшего сокращения избыточности сигналов цветности применяются схемы с соотношением 4:2:0 и 4:1:1. В последнем случае горизонтальное разрешение цветоразностных сигналов снижается до четверти от полного разрешения сигнала яркости. Оба варианта 4:1:1 и 4:2:0 вдвое сокращают пропускную способность по сравнению с представлением без субдискретизации.

Для сигналов ТВЧ согласно части II Рекомендации ITU-R 709-3 установлены частоты дискретизации сигналов яркости 74,25 МГц и цветности 37,125 МГц.

Стандарты разложения

Стандарты разложения цифрового видео определяют следующие параметры:

  • количество видимых строк. Для записи и передачи цифрового видео, также как и аналогового, применяют разложение его на отдельные строки, то есть последовательное сканирование и передача элементов каждой горизонтальной строки. Для видео и телевидения стандартной чёткости эти значения равны 480 или 576 строк, с повышенной четкостью — 720. Для видео высокой чёткости (англ.HD ) — 1080.
  • режим развёртки («p» или «i»). Для сокращения передаваемого потока вдвое применяется чересстрочная развёртка, при которой каждый кадр передается двумя последовательными полукадрами — полями. Поле состоит из телевизионных строк. Одно поле содержит чётные строки, второе — нечётные. Такой режим развёртки обозначается значком «i» от англ.interlace . Такой режим был разработан в эпоху аналогового телевидения, когда не было возможности передавать сигналы с широкой полосой пропускания. Также первые цифровые форматы и даже HD использовали этот режим для уменьшения видеопотока. Недостатком такого режима является наличие эффекта «гребёнки» на движущихся объектах при воспроизведении на устройствах отображения с прогрессивной (построчной) развёрткой, для устранения которого применяют деинтерлейсинг. При построчной передаче всего кадра таких проблем не возникает, однако ширина полосы пропускания или поток такого видеосигнала будет вдвое большими. При прогрессивной развертке частоты дискретизации для схемы 4:2:2 будут равными для Y’ — 27 МГц, для Сr/Сb — 13,5 МГц.
  • частота кадров — частота смены кадров за единицу времени, как правило, за секунду. Из-за различных стандартов, принятых в разных странах, в телевизионном вещании, кино и видео производстве появилось значительное число различных стандартов, которые могут частично или полностью поддерживать различные видеоустройства. Основными являются:
    • на основе форматов семейства PAL: 25i, 25p, 50p
    • на основе форматов семейства NTSC: 29.97i, 30i, 29.97p, 30p, 59.94p, 60p
    • киноформаты: 23.98p, 24p

Также немаловажным параметром является соотношение сторон кадра видеоизображения. Типичными форматами для видео являются стандартный 4:3 (1,33:1) или широкоэкранный — 16:9 (1,77:1). Широкоэкранный режим иногда записывается на видео со сжатием по горизонтали до 4:3, а при воспроизведении растягивается. Такая технология называется анаморфирование видеозаписи и при записи широкоформатных фильмов дает возможность полнее использовать кадр телевидения стандартной четкости.

Форматы цифрового кодирования и сжатия

Видеопоток

Видеопоток — это временна́я последовательность кадров определенного формата, закодированная в битовый поток. Скорость передачи несжатого видеопотока с чересстрочной разверткой разрядностью 10 бит и цветовой субдискретизацией 4:2:2 стандартной четкости будет составлять 270 Мбит/с. Такой поток получается если сложить произведения частоты дискретизации на разрядность каждой компоненты: 10 × 13,5 + 10 × 6,75 × 2 = 270 Мбит/с. Однако, расчет размера получаемого файла, содержащего несжатый видеопоток, производится несколько иначе. Сохраняется только активная часть строки видеосигнала. Для представления в пространстве Y’, Cr, Cb расчитываются следующие составляющие:

  • количество пикселей в кадре для яркостной компоненты = 720 × 576 = 414 720
  • количество пикселей в кадре для каждой цветностной компоненты = 360 × 576 = 207 360
  • число битов в кадре = 10 × 414 720 + 10 × 207 360 × 2 = 8294400 = 8,29 Мбит
  • скорость передачи данных (BR) = 8,29 × 25 = 207,36 Мбит / сек
  • размер видео = 207,36 Мбит / сек * 3600 сек = 746 496 Мбит = 93 312 Мбайт = 93,31 Гбайт = 86,9 ГиБ

Расчёт скорости передачи данных:

В таблице приведены скорость передачи несжатого видеопотока и размер требуемого пространства для часовой записи наиболее распространенных стандартов.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector