ЛекцииММ3 (Курс электронных лекций), страница 2

Компонентное видео неудобно с точки зрения монтажа.

Плюсы цифрового видео: возможность цифрового монтажа, копирование (так как аналоговый сигнал бесконечно копировать нельзя, так как ухудшается качество).

Форматы:

1. S – VHS : сигнал цветности и яркости записывается на 2 разных дорожках.

2. H – 8: похож на вышеописанный.

3. Component (YUV) = BetaCam: использует 3 дорожки. Яркость, краснота, глубина. Требует ускоренного движения ленты. Звуковых каналов – 4. Дальнейшим расширением этого стандарта является – BetaCamSP – разработан для профессиональной видео записи.

4. Digital BetaCam – 4 звуковых канала. Качество как на CD. Качество изображения является самым высоким на сегодняшний день.

5. D1 – дискретный сигнал, двоичный формат для профессиональной цифровой записи.

Цифровое видео.

Основные характеристики цифрового видео:

1. Частота кадров. Стандарт: 30 кадров/сек – видео. 24 кадра/сек – кино. Кадры прорисовываются дважды, сначала нечёнтые строки, потом чётные.

2. Глубина цвета – количество цветов, одновременно отображаемых на экране. RGB: 8 бит – 256 цветов, 16 бит – 65535 цветов, 24 бита – 16,7 миллионов цветов. YUV: 411 и 422 – 2 млн., 444 – 16 млн.

3. Экранное разрешение – количество точек, из которых состоит изображение.

4. Стандарты телевизионного сигнала. NTSC – 768x484 – США, Япония. PAL, SECAM – 768x576 – Европа, Россия.

5. Качество изображения (разрешение, частота смены кадров).

Форматы видео файлов:

*.avi (Microsoft) – комбинирует в себе несколько способов сжатия информации. Представляет собой последовательность кадров. Звук представляет собой отдельные дорожки, что приводит к трудностям при синхронизации с видео. В начале файла записывается палитра, которая позволяет делать операции корректировки цвета видео.

*.asf, *.aaf – дочерние форматы *.avi, более новые.

*.mpeg, *.mov – QuickTime, Apple.

*.dv – Digital Video – используется для цифровых видео камер и магнитофонов. Есть поддержка DirectX и QuickTimeMedia.

*.cem – Compression Engine Movie – сжатие цифрового видео основывается на технологии волнового преобразования. Обеспечивает наивысшую степень сжатия, но широко не распространён.

1. Видео. Цифровые видеостандарты.

DVD (Цифровой видеодиск) – изначально ставилась задача разработать носители, которые должны воспроизводиться и поддерживаться бытовой техникой и компьютерами.

Основные принципы:

1. Единый интерактивный стандарт для компьютеров и бытовой техники

2. Совместимость с существующими CD – дисками

3. Совместимость с будущими записываемыми DVD – дисками

4. Единая файловая система для всех приложений

5. Надёжность, ёмкость, высокая скорость.

Стандарты DVD – дисков:

Book A ReadOnly

Book B Video

Book C Audio

Book D WRITE_ONCE

Book E Rewritable

Тежнологии:

DVD5 – односторонний, однослойный диск – размер 4,7 Гб

DVD9 – односторонний двухслойный диск – размер 8,5 Гб

DVD10 – двухсторонний, однослойный диск – размер 9,4 Гб

DVD18 – двухсторонний, двухслойный диск – размер 17 Гб.

MPEG - формат, стандарт, метод сжатия.

Занимает меньше места, чем *.avi., так как предполагает более прогрессивный метод сжатия видеоинформации.

MPEG1 – появился в 1992 году. Стандарт на потоке сжатого видео и звука. Скорость передачи до 4.5 Мб/сек. Стандарт даёт качество телевизионного сигнала.

MPEG2 – появился в 1994 году. Разрабатывался для цифровой передачи данных и отображения видео в формате телевидения высокой чёткости (точности) с разрешением 1920х1080 при частоте 30 Гц. Скорость передачи была поднята до 30 Мб/сек.

Последние требования формировались в MPEG3, но MPEG2 при некоторой доработке перекрыл эти требования и работы по MPEG3 были закончены.

MPEG4 – рассчитан для применения в электронной почте, электронных изданиях, видеотелефонах, оптимизирован для минимальных расширений, вплоть до 176х144 при частоте 10 Гц при скорости передачи данных 64000 бит/сек.

1. Видео. Аппаратура. Видеобластер. Оцифровка, редактирование.

Видеобластер – аппаратная плата для преобразования аналогового сигнала в цифровой.

Видедозахват позволяет захватывать и оцифровывать видео. Это позволяют сделать видеобластеры MPEG и AVI.

В Microsoft существует специальная программа VidCap для осуществления оцифровки в формате AVI и видеозахвата. В Adobe Premier также можно осуществлять видеозахват.

Если видеобластер не справляется с потоком кадров, он начинает пропускать кадры. Чтобы избежать пропуска кадров иногда используют источение захвата звука. Звук всегда можно записать отдельно.

«Стоп - кадр» - это не остановка, а окончание формирование кадра.

Это позволяет изменить скорость передачи на видеобластер.

1. Видео. Сжатие, классификация методов кодирования, MPEG.

1) Сжатие в реальном масштабе времени.

Сжатие видеоинформации осуществляется в процессе приёма этой информации со скоростью воспроизведения. Для этого необходимы очень мощные аппаратные средства. Коэффициенты сжатия небольшие. Необходимости в таком сжатии по существу нет. Есть опасность уменьшения количества кадров в процессе сжатия, если система понимает, что не укладывается во временные характеристики.

2) Симметричное и ассиметричное сжатие.

Симметричное – сжатие с такой же скоростью что и воспроизведение.

Ассиметричное – сжатие будет происходить значительно дольше, чем расжатие.

3) Сжатие с потерями и без потерь

Практически все алгоритмы осуществляют сжатие с потерями.

KodakPhotoCD – сжатие видео без потерь (2:1)

4) Коэффициент сжатия

Объём сжимаемой информации меньше оригинала в n раз (n:1).

MPEG позволяет сжимать без заметной потери качества в 200 раз.

5) Покадровое и потоковое сжатие

Покадровое – сжимается каждый кадр, независимо от остальных.

Потоковое – сжимается весь информационный поток, используя то свойство, что соседние кадры обычно мало отличаются друг от друга.

Способ сжатия MPEG.

Анализируется динамика уменьшения видеофрагментов и устраняется избыточность.

В настоящее время он используется практически во всех стандартах.

Основная идея:

Запоминание исходных ключевых кадров. Обычно ключевой кадр запоминается полностью и формируется как один из 10 – 15 кадров. Определяется ключевой кадр и он кодируется в JPEG.. В остальных кадрах запоминаются только изменения, которые происходили по сравнению с ключевым кадром. Таким образом запоминается 10 – 15 кадров. После изменения становятся настолько на столько сильными, что назначается новый ключевой кадр и т.д.

Различные варианты MPEG отличаются способом определения длины цепочки кадров. Кроме ключевых в цепочке формируются предсказуемые (р - кадры), содержащие разность текущего изображения с предыдущим ключевым кадром.

Также существуют двунаправленные кадры, содержащие только отсылки к предыдущим и последующим изображениям.

1. Графика и анимация. Программы для создания и обработки анимации и графики.

Анимация:

1. Двумерная.

• Кадровая (*.fli - FLIC 320x200)

• Классическая (прорисовка каждого кадра)

• Безкадровая (специальные языки, где нет понятия кадра) (???)

• Программная

• Специальная (*.gif)

1. Трёхмерная. Объект создаётся из набора примитивов, задаётся материал, устанавливается освещение и т.д.

Программы анимации:

3D: 3DS Max, Blender, Maya.

2D: ATani, Beneton Movie GIF, GIMP.

Программы графики:

СorelDraw, AdobeFotoshop, CorelXata.

1. Графические форматы. Растровые и векторные изображения.

Растровая графика:

Растровый файл – регулярный набор векторов, в которых записаны цветовые характеристики точек.

Источники:

• Цифровая фотокамера

• Сканер

• Сохранённый рисунок

Формат графических файлов:

1. *.bmp – MS, 8-24b, RLE (сжатие без потерь)

2. *.psd – Adobe PS, RLE, max=30k x 60k

3. *.pcd – Kodak, 24b, max=2048x3072. Используется для хранения данных на диске.

4. *.gif – 256 цветов, max=64k x 64k, LZW (сжатие без потерь). В одном файле может содержаться несколько изображений. Разработан как формат обмена данными между различными приложениями.

5. *.jpg – 24b, max=64k x 64k. Формат разработан для хранения фотографических изображений. Поддерживает встроенный алгоритм сжатия JPEG, который в настоящее время имеет максимальный коэффициент сжатия, обеспечивающие сжатие с потерями.

6. *.fif – 24b, max=∞, фрактальный алгоритм сжатия информации, низкая скорость сжатия, сжатие до х1000. Стандарт – сжатие без потерь.

7. *.wif. 24b. Алгоритм волнового преобразования, сжатие JPEG x 10, сжатие без потерь.

8. *.png. 24b (вообще-то до 32b). Разработан для обмена графическими данными, позволяет создавать графические изображения с прозрачным фоном. LZW.

Векторная графика:

Векторный файл – многоуровневое иерархическое дерево, на нижнем уровне которого находятся графические примитивы (точка, отрезок, дуга окружности и т.д.).

Графические примитивы собираются в сегменты. Из сегментов формируются контуры. Контуры собираются вместе и получается скелетное изображение рисунка. После этого каждый контур заливается свои цветом.

Программы для работы с векторной графикой:

1.

• Adobe Illustrator

• Corel Draw

• Corel Xata

2.

• САПР Autodesk

• 3DS Max

3. Текст и PostScript-контуры.

Изображение может быть плоским или объёмным. Чтобы получить проекцию точки (центральное проектирование) соединим точку в пространстве прямой линией с глазом наблюдателя.

Основой всевозможных преобразований в 3D графике являются матричные операции.

(X,Y,Z,1)*(4x4)=(X,Y,Z,H):H=(x’,y’,z’,1)

(X,Y,Z,1) – 1 добавляется, чтобы можно было умножить этот вектор на матрицу 4x4.

(4x4) – содержит все элементы, которые могут описать все движения точки от какого-то положения 1 до какого-то положения 2. Используется 4x4, т.к. в 3x3 не хватает места для переноса (для констант).

(4x4)= - изменение масштаба по всем координатам.

(4x4)= - сдвиг по всем координатам

(4x4)= - поворот по часовой стрелке по X и Y на угол θ

(4x4)= - проецирование на плоскость, Z0 – расстояние до картинной плоскости.

1. Триангуляция – образование оболочки с помощью точек.

2. Удаление невидимых линий и/или поверхностей для получения качественного изображения.

3. Заливка цветом и освещение.

4. Проецирование.

PostScript – единый язык формирования произвольного выражения. Основа – способность комбинировать текст и графику и применять к ним одинаковый набор преобразований.

Особенности:

1. Работа с равноправными объектами (строка, число, процедура, массив, словарь и т.д.), у каждого свои свойства.