Передача відео в режимі multicast
Multicast (англ. групова передача) - спеціальна форма широкомовлення, при якій мережевий пакет одночасно надсилається певній підмножині адресатів - не одному (unicast), і не всім (broadcast).
Поряд з додатками, що встановлюють зв'язок між джерелом і одним одержувачем, існують такі, де потрібна, щоб джерело посилав інформацію відразу групі одержувачів. В якості таких додатків можна згадати дистанційне навчання, розсилку корпоративної інформації, реплікацію баз даних та інформації веб-сайтів та багато іншого. При традиційній технології IP-адресації потрібно кожному одержувачу інформації послати свій пакет даних, тобто одна і та ж інформація передається багато разів. Технологія групової адресації являє собою розширення IP-адресації, що дозволяє направити одну копію пакета відразу всім одержувачам. Безліч одержувачів визначається приналежністю кожного з них до конкретної групи. Розсилку для конкретної групи отримують тільки члени цієї групи.
Технологія IP Multicast надає ряд істотних переваг у порівнянні з традиційним підходом. Наприклад, додавання нових користувачів не тягне за собою необхідне збільшення пропускної здатності мережі. Значно скорочується навантаження на який посилає сервер, що більше не повинен підтримувати безліч двосторонніх сполук. Використання групової адресації дозволяє забезпечити доступ корпоративних користувачів до даних і сервісів, раніше недоступним, тому що для їх реалізації за допомогою звичайної адресації потрібні були б значні мережеві ресурси.
Останнім часом широкого поширення набули мультимедіа трансляції та відеоконференцзв'язок. При використанні традиційної технології пропускної здатності існуючих каналів вистачає лише для встановлення зв'язку з дуже обмеженим числом одержувачів. Групова адресація знімає це обмеження і одержувачів може бути будь-яка кількість.
В даний час IP Multicast є широко підтримуваним мережевим стандартом. Все сучасне мережеве програмне забезпечення та апаратне обладнання підтримує цей стандарт. Для використання групової IP-адресації необхідна її підтримка локальною мережею. Що стосується глобальної мережі, в деяких випадках допустиме використання «тунелювання» для подолання ділянок, цю адресації не підтримують.
Для реалізації групової адресації в локальній мережі необхідні: підтримка групової адресації стеком протоколу TCP / IP; програмна підтримка протоколу IGMP для відправлення запиту про приєднання до групи і отриманні групового трафіку; підтримка групової адресації мережевою картою; додаток, що використовує групову адресацію, наприклад відеоконференція. Для розширення цієї можливості на глобальну мережу додатково необхідна підтримка усіма проміжними маршрутизаторами групової адресації і пропускання групового трафіку використовуваними firewall-ами. У локальній мережі можна домогтися ще більшої оптимізації, використовуючи комутатори з фільтрацією групового трафіку, автоматично налаштовуються на передачу трафіку тільки одержувачам.
Технологія IP Multicast використовує адреси з 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Підтримується статична і динамічна адресація. Прикладом статичних адрес є 224.0.0.1 - адреса групи, що включає в себе всі вузли локальної мережі, 224.0.0.2 - всі маршрутизатори локальної мережі. Діапазон адрес з 224.0.0.0 по 224.0.0.255 зарезервований для протоколів маршрутизації та інших низькорівневих протоколів підтримки групової адресації. Інші адреси динамічно використовуються додатками.
Основна ідея групової маршрутизації полягає в тому, що маршрутизатори, обмінюючись один з одним інформацією, будують шляхи розповсюдження пакетів до всіх необхідних подсетям без дублювання і петель. Кожен з маршрутизаторів передає приймається пакет на один або декілька інших маршрутизаторів, уникаючи тим самим повторної передачі одного і того ж пакету по одному каналу і доставляючи його всім одержувачам групи. Оскільки склад групи з часом може змінюватися, знову з'явилися і вибули члени групи динамічно враховуються в побудові шляхів маршрутизації.
Інтернет радіо
Інтернет-радіо або веб-радіо — група технологій передачі потокових аудіоданих через мережу Інтернет. Також як термін інтернет-радіо або веб-радіо може розумітися радіостанція, що використовує для мовлення технологію потокового мовлення в Інтернет.
У технологічній основі системи лежать три елементи:
Станція — генерує аудіопотік (або із списку звукових файлів, або прямим оцифруванням з аудіо карти, або копіюючи існуючий в мережі потік) і направляє його серверу. (Станція споживає мінімум трафіку, тому що створює один потік)
Сервер (повторювач потоку) — приймає аудіопотік від станції і перенаправляє його копії усім підключеним до сервера клієнтам, по суті є реплікатором даних. (Трафік сервера пропорційний кількості слухачів + 1)
Клієнт — приймає аудіопотік від сервера і перетворює його в аудіосигнал, який і чує слухач інтернет-радіостанції. Можна організовувати каскадні системи радіомовлення, використовуючи як клієнт повторювач потоку. (Клієнт, як і станція, споживає мінімум трафіку. Трафік клієнта-сервера каскадної системи залежить від кількості слухачів такого клієнта.)
Окрім потоку звукових даних зазвичай передаються також текстові дані, щоб в плеєрі відображувалася інформація про станцію і про поточну композицію.
Як станція можуть виступати звичайна програма-аудіоплеєр із спеціальним плагином-кодеком або спеціалізована програма (наприклад — ICes, EzStream, SAM Broadcaster), а також апаратний пристрій, що перетворює аналоговий аудіопотік в цифровий.
Існує чимала кількість серверів інтернет-мовлення. Найпоширеніший сервер Shoutcast компаній «Nullsoft», розроблений спеціально для свого програвача Winamp. Сумісний з Shoutcast-сервер «Icecast» має набагато більшу функціональність, поширюється вільно (на умовах GNU GPL) і безкоштовно. На відміну від Shoutcast, Icecast спроможний передавати кілька аудіопотоків і вимагає менше ресурсів на аудіопотік, частіше оновлюється, підтримує UTF-теги і різні аудіоформати, але є набагато складнішим у налаштуванні.
Сервери можуть розрізнятися по форматах аудіоданих, наприклад: MP3, Ogg/Vorbis, RealAudio.
Деякі програвачі також підтримують мовлення; наприклад, до JetAudio додається JetCast, що надає можливість коментувати радіопотік за допомогою мікрофону, сайт-статус і чат.
Як клієнт можна використовувати будь-який мультимедійний програвач, що підтримує потокове аудіо і здатний декодувати формат, в якому віщає радіо. Слід зауважити, що «інтернет-радіо» до ефірного радіомовлення ніякого відношення не має.
Інтернет телебачення
Телебачення міжмережевого протоколу (інтернет-телебачення або on-line TV) - система, заснована на двосторонній цифровій передачі телевізійного сигналу через інтернет-з'єднання за допомогою широкосмугового підключення.
Можливості інтернет-телебачення:
Система інтернет-телебачення дозволяє реалізувати:
Керування пакетом підписки кожного користувача
Захист змісту телебачення на будь-якому рівні
Трансляцію каналів у форматі MPEG-2, MPEG-4
Подання телевізійних програм
Функції реєстрації телевізійних передач
Пошук минулих телевізійних передач для перегляду
Функції паузи для телеканалу в режимі реального часу
Індивідуальний пакет телеканалів для кожного користувача
Одним з широко відомих проектів, який знаходиться на стадії бета-тестування, є Joost розроблений творцями Skype і Kazaa Янусом Фрісом і Ніколасом Зеннстрьомом. На відміну від звичайного телебачення, яке передає зображення по радіо і кабельних мережах, в Joost трансляція ведеться на основі пірингової технології.
Піринг (від англ. peering — сусідство) — угода інтернет-провайдерів про обмін трафіком між своїми мережами, а також технічну взаємодію, що реалізує дану угоду: з'єднання мереж і обмін інформацією про мережеві маршрути по протоколу BGP.
Договір обміну Інтернет-трафіком між двома і більше мережами Інтернет-провайдерів складається з трьох елементів:
фізичне з'єднання мереж;
технічна взаємодія між мережами, обмін маршрутами;
комерційні і договірні пірингові угоди.
Інтернет-провайдери часто організовують точки обміну трафіком, тобто приміщення, в яких відбувається фізичне з'єднання мереж багатьох операторів.
Піринг може здійснюватися через:
приватний зв'язок за схемою «точка-точка» між двома мережами;
точку обміну трафіком, можливо, незалежну ні від одного провайдера, де безліч операторів обмінюються трафіком.
З комерційної точки зору розрізняють платний і безкоштовний піринг. Зазвичай великі провайдери обмінюються трафіком між собою безкоштовно, і стягують оплату за піринг з дрібних провайдерів. Дрібні провайдери обмінюються між собою на точках обміну трафіком безкоштовно.
Піринг дозволяє скоротити маршрути передачі пакетів між мережами і знизити витрати на трафік. Створення міських чи національних вузлів обміну трафіком допомагає уникнути використання міжміських та міжнародних каналів зв'язку при передачі інформації між різними Інтернет-провайдерами одного міста чи країни. Піринг дозволяє Інтернет-провайдерам пропонувати безкоштовний місцевий трафік.
Завдяки широкосмуговому з'єднанню в бета-версії продукту є можливість перегляду передач ефірних, кабельних і супутникових телеканалів, що дають якісну картинку. Канали Joost виступають в якості плейлистів, які складені з відеофайлів зі списками передач. Повноекранний інтерфейс досить простий і зручний у застосуванні.
Але якісне зображення і простота використання не є межею потенціалу: в Joost є можливість перегляду передач з коментарями, тобто користувач має можливість коментувати відеоролики, переглядати коментарі інших, вивішувати рейтинги передач і надавати контенту теги.
Онлайн-сервіс Joost має ряд конкурентів. Серед них європейський peer-to-peer сервіс інтернет-ТБ - Babelgum, який також знаходиться на стадії тестування і швейцарський сервіс Zattoo.
Мережа децентралізованого (пірингового) телемовлення Babelgum була розроблена Сільвіо Скалья (Silvio Scaglia). Вона, як і Joost, працює в режимі бета-версії. Ідея даної телемережі, вперше реалізована Янусом Фрісом і Ніколасом Зеннстрьомом в проекті Joost, полягає в тому, що відеопотік передається по частинах з безлічі комп'ютерів, а сама програма працює як приймач і передавач. Babelgum бере за основу ідею розробників Joost, але крім цього додає можливість користувачеві створювати свої канали на базі існуючого контенту.
Настільки висока зацікавленість онлайн-телебаченням пояснюється цілим рядом причин: по-перше, це зручність користування, по-друге мінімум реклами, по-третє, потрібну передачу можна завантажити відразу після перегляду і, нарешті, істотну роль грає цікавість до нового.
2. MPEG-4
Основи розробки стандарту MPEG-4 закладені групою вчених з MPEG ще в 1993 році, і вже до кінця 1998 року відбулося утвердження першого стандарту. Згодом стандарт неодноразово допрацьовувався, у 1999 році одержав офіційний статус і потім був стандартизований з боку ISO/IEC.
Метою створення MPEG-4 було вироблення стандарту кодування, що забезпечив би розроблювачам універсального засобу стискання відеоданих, що дозволяє обробляти аудіо- і відеодані як природного (знятого за допомогою відеокамери чи записаного за допомогою мікрофона), так і штучного (синтезованого чи згенерованого на комп'ютері) походження. Це обставина кардинальним чином відрізняє MPEG-4 як відеостандартів попередників MPEG-1 і MPEG-2, у яких ефективний стиск даних досягається лише стосовно до природного відео й аудіо.
MPEG-4 забезпечує необхідні засоби для опису взаємного розташування об'єктів (елементів) сцени в просторі і часі з метою їхній наступного представлення потенційним глядачам у ході відтворення. Зрозуміло, таке трактування припускає поділ сцени на складові її об'єкти, що саме по собі є дуже трудомісткою задачею, до якої, по суті, і зводиться MPEG-4 кодування. Крім того, при розробці стандарту MPEG-4 зважувалися проблеми забезпечення відтворення об'єктів сцени в різних умовах пропускної здатності мереж передачі даних. Був розроблений формат, що допускає «універсальний доступ» до мультимедійної інформації з урахуванням можливих обмежень смуги пропущення, що виникають у мережах при самих різних умовах. Іншими словами, той самий відеофрагмент може бути представлений з різною якістю для різних каналів у залежності від їхньої пропускної здатності.
Кодування у форматі MPEG-4 роздільне. Це означає, що для кодування відео складової застосовуються одні способи й алгоритми стиску, а для кодування аудіо складової – інші. Природною витратою такого специфічного підходу до стиску є необхідність зіставлення двох потоків у ході їх наступного спільного відтворення в режимі реального часу.
В основу функцій стиску відео складової стандарту MPEG-4 була покладена технологія застосування цілого арсеналу алгоритмів стиску, застосовуваних як у залежності від вихідної якості і природи стисливого відеофрагмента, так і в сукупності і (чи) послідовно обробних вихідне відео за допомогою різних по природі алгоритмів стиску. Це методи прогресивного і словникового кодування, кодування з використанням черезрядкового сканування, технології RLE (Run Length Encoding), технології векторної квантизації (Vector Quantization), а також усілякі перетворення (Фур'є, Дискретне Косинусне, Wavelet).
Audio Video Interleave (скорочено AVI; букв. «Чергування аудіо і відео») - RIFF-медіаконтейнера, вперше використаний Microsoft в 1992 році в пакеті Video for Windows.
Формат файлів з розширенням AVI може містити відео та аудіо дані, стислі з використанням різних комбінацій кодеків, що дозволяє синхронно відтворювати відео зі звуком. AVI файл може містити різні види компрессірованних даних (наприклад, DivX - відео + WMA - аудіо або Indeo - відео + PCM - аудіо), залежно від того, який кодек використовується для кодування / декодування. Як і DVD, AVI файли підтримують багатопотікове аудіовідео.
Розширення файлів Matroska:. Mkv - для відео (з субтитрами і звуком),. Mka - для аудіофайлів і. Mks - для субтитрів.
Контейнер Matroska може містити велику кількість потоків аудіо, відео і субтитрів, дозволяючи зберігати в одному файлі цілий фільм і програвати його мультимедіа-програвачем. Matroska є відкритим проектом (open standard). Це означає, що для персонального використання вона абсолютно безкоштовна, а технічна специфікація формату бітового потоку доступна будь-якому, навіть компаніям, що бажають вбудувати підтримку формату в свої продукти (для цього потрібно спеціальна ліцензія). Вихідний код всіх бібліотек, створених групою розробників проекту Matroska, поширюється на умовах LGPL (бібліотека для програвання, написана на Сі з використанням цілочисельний арифметики, поширюється також на умовах ліцензії BSD).
Matroska є прямою відкритою альтернативою контейнерів AVI, ASF, MOV, RealMedia, MP4, MPG.
SVG (від англ. Scalable Vector Graphics - масштабована векторна графіка) - мова розмітки масштабованої векторної графіки, створений Консорціумом Всесвітньої павутини (W3C) і входить до підмножина розширюваної мови розмітки XML, призначений для опису двовимірної векторної і змішаної векторно / растрової графіки в форматі XML . Підтримує як нерухому, так і анімовану інтерактивну графіку - або, в інших термінах, декларативну і скриптовими. Не підтримує опис тривимірних об'єктів (не плутати з імітацією тривимірності шляхом світлотіні). Це відкритий стандарт, який є рекомендацією консорціуму W3C - організації, що розробила такі стандарти, як HTML і XHTML. В основу SVG лягли мови розмітки VML і PGML. Розробляється з 1999 року. У 2001 році вийшла версія 1.0, у 2011 версія 1.1 яка залишається актуальною до сьогоднішнього дня. В даний час в активній розробці знаходиться версія 2.
AAC (Advanced Audio Coding) - формат аудіо-файлу з меншою втратою якості при кодуванні, ніж Mp3 при однакових розмірах. Кодування музики без втрат якості оригіналу за допомогою профілю ALAC. AAC - сімейство алгоритмів аудіо кодування MPEG4. На відміну від гібридного набору фільтрів mp3, AAC використовує MDST технологію (модифіковане косинусне перетворення) - це означає, що слухач отримує більш кращу якість звуку, ніж при MP3 кодуванні з таким же або меншим бітрейтом. Можливі розширення AAC файлів:. M4a. m4b. m4p. FLAC - (Free Lossless Audio Codec). На відміну від кодеків з втратами - Mp3, Ogg і AAC, чи не видаляє ніякої інформації з аудиопотока і призначений для прослуховування музики на високоякісної Hi-Fi, Hi-End апаратури і для архівування професійної аудіо-колекції. В даний час формат FLAC підтримується багатьма аудіо плеєрами і музичними додатками. Щоб зберігати основні типи метаданих, базовий декодер використовує теги ID3v1 і ID3v2, тому їх можна вільно додавати і редагувати.
MP3 - (MPEG Layer версія 3) На даний момент, MP3 є найпопулярнішим форматом цифрового кодування музики. MP3 є форматом стиснення з втратами, тобто частина звукової інформації, згідно психоакустичної моделі, вухо людини сприйняти практично не може видаляється з вихідного файлу - безповоротно. До цих пір не вщухають суперечки з приводу якості Mp3 ... По-перше, якість отриманого MP3 залежить не тільки від бітрейту стисненого файлу, але і від версії використовуваної кодує програми - кодека. Багато музичних гурмани, воліють стискати музику з "максимальною якістю" - 320kbps, або переходити на інші формати, наприклад FLAC, де бітрейт в середньому ~ 1000 kbps. На даний момент MP3 є лідером по общепризнанности, але при цьому не є професійним, за технічними параметрами, форматом. Професійні музиканти та dj вже давно не використовують треки з бітрейтом менш 320kbps.
WMA - (Windows Media Audio) розроблений компанією Microsoft, як альтернатива mp3. Багато меломанів недолюблюють формат WMA за велику кількість помилок різного роду, формат WMA постійно розвивається і поліпшується. Наприклад, в нових версіях цього розширення додані складні алгоритми кодування звуку без втрат (lossless), багатоканальне кодування об'ємного звуку - це дуже перспективне властивість, для WMA тому файли можуть містити ще й відео дані. Файли позначені розширенням. Wma і. Asf.
3. Фрактальні зображення
Фундатор напряму фрактальної геометрії Б. Мандельброт дав таке визначення фрактального зображення, або фрактала (від англ. fraction — дріб): «Фракталом називається структура, що складається з частин, які подібні цілому». Можна взяти певну частину ідеального фрактала, збільшити її в будь-яку кількість разів, і вона в точності повторюватиме вихідний об'єкт або певну його частину.
Графічні бібліотеки OpenGL
OpenGL — (англ. Open Graphics Library — відкрита графічна бібліотека) — специфікація, що визначає незалежний від мови програмування крос-платформовий програмний інтерфейс (API) для написання застосунків, що використовують 2D та 3Dкомп'ютерну графіку. Цей інтерфейс містить понад 250 функцій, які можуть використовуватися для малювання складних тривимірних сцен з простих примітивів. Широко застосовується індустрією комп'ютерних ігор і віртуальної реальності, у графічних інтерфейсах (Compiz, Clutter), при візуалізації наукових даних, в системах автоматизованого проектування тощо.
На базовому рівні, OpenGL — це всього лиш специфікація, тобто, це — просто документ, який описує набір функцій і їх точну поведінку. На основі цих специфікацій виробники апаратного забезпечення створюють реалізації — бібліотеки функцій, які відповідають заявленій в OpenGL специфікації. Ці реалізації проектуються для того, щоб при можливості використовувати можливості апаратного забезпечення. Коли апаратне прискорення не допускається, виконання функцій здійснюється за допомогою програмного забезпечення.
OpenGL 2.0, OpenGL 3.0, OpenGL 4.0,
Проект:
OpenGL обслуговує дві цілі:
Для того, щоб приховувати складнощі встановлення зв'язку комп'ютера з різними 3D акселераторами, надати програмістові один, загальноприйнятий API
Для того, щоб приховати можливості базових інструментальних машин, які відрізняються своїм намаганням виконати підтримку повного набору особливостей OpenGL (використання програмної емуляції, якщо необхідно).
DirectX
DirectX — це набір API функцій, розроблених для простого і ефективного вирішення завдань, пов'язаних з ігровим і відеопрограмуванням під Microsoft Windows. Найширше використовується при написанні комп'ютерних ігор. Пакет засобів розробки DirectX під Microsoft Windows безплатно доступний на сайтіMicrosoft. Раніше DirectX вкладався розробниками в дистрибутиви ігор, але зараз він включений в стандартний набір ПЗ Windows. Найсвіжішою версією є DirectX 11. Часто, свіжі версії DirectX поставляються разом з іграми, оскільки DirectX API оновлюється досить часто, і версія, включена в ОС Windows часто є не останньою.
DirectX API
Практично всі частини DirectX API є набори COM-сумісних об'єктів.
В цілому, DirectX підрозділяється на:
DirectX Graphics, набір інтерфейсів, що раніше (до версії 8.0) ділилися на:
DirectDraw: інтерфейс виведення растрової графіки.
Direct3D (D3D): інтерфейс виведення тривимірних примітивів.
DirectInput: інтерфейс для обробки даних, що поступають з клавіатури, миші, джойстика тощо ігрових контроллерів.
DirectPlay: інтерфейс мережевої комунікації ігор.
DirectSound: інтерфейс низькорівневої роботи із звуком (формату Wave)
DirectMusic: інтерфейс відтворення музики у форматах Microsoft.
DirectShow: інтерфейс для вводу/виводу аудіо- і/або відео- даних.
DirectSetup: частина, відповідальна за установку DirectX.
DirectX Media Objects: реалізує функціональну підтримку потокових об'єктів (наприклад, енкодери/декодери)
4. Відеокамери, web-камери, ір-камери. Проектори, інтерактивні проектори, інтерактивні дошки, засоби вводу-виводу мультимедійних даних Відеокамери.
Професійні відео камери, як наприлат ті що використовуються у телебаченні та інколи виробництві фільмів; бувають мобільними або розташованими на студії (не мобільні). Такі камери зазвичай дозволяють операторові здійснити дуже точні ручні налаштування, часто аж до відмови від автоматичного використання.
Камкодери, які поєднують камеру та відеомагнітофон або ж інший записуючий пристрій в одному апараті; ці камери мобільні, та широко використовуються у виробництві теле-програм, домашніх фільмів, електронне збирання новин (включно з громадянською журналістикою), та подібними застосуваннями. Деякі цифрові камкодери є:
Кишеньковими відео камерами.
Камери відеоспостереження (англ. CCTV cameras ), система передачі інформації з відеокамер, телевізійних камер на обмежену кількість моніторів та/або записуючих пристроїв. Відмінність систем відеоспостереження від телевізійного мовлення полягає в тому, що сигнал не передається у відкритому режимі. Системи відеоспостереження часто використовуються для спостереження в місцях, які потребують постійного нагляду, таких як банки, банкомати, казино, вокзали, аеропорти, військові об'єкти та звичайні магазини.
Вебкамери це цифрові відео чи фотокамери, які мають можливість в реальному часі фіксувати зображення, призначені для подальшої передачі по мережі Інтернет (в програмах типу Skype, Instant Messenger тощо). Веб-камери, які доставляють зображення по інтернету, завантажують зображення на веб-сервер чи по запиту, або безперервно, або через регулярні проміжки часу. Це досягається шляхом підключення камери до комп'ютеру або завдяки можливостям самої камери. Деякі сучасні моделі володіють апаратним та програмним забезпеченням, яке дозволяє камері самостійно працювати в якості веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клієнта і/або відсилати зображення за допомогою електронної пошти.
Цифрові камери пристрої, які використовуються для зйомки відео чи створення фото-знімків або ж обох, в яких світлочутливим матеріалом є матриця або кілька матриць, що складаються з окремих пікселів, сигнал з яких представляється, обробляється і зберігається в самому апараті в цифровому вигляді. Це найпоширеніший пристрій при створенні цифрових фотознімків. Більшість камер 21го сторіччя є цифровими.
Спеціальні системи, як наприклад ті що використовуються в наукових дослідах, тобто на борту супутника або ж космічного апарату, чи у штучному розуму чи у дослідах пов'язаних з роботикою . Такі камери зазвичай налаштовані для виявленя інфрачервоних фотографій (для нічної зйомки та виявлення тепла) або при виявленя рентгенівського випромінювання (для медичних та спекл інтерферометричних цілей).
Але які параметри відрізняють одні типи відеокамер від інших? А такі…)
Формат запису відео
Оптичний зум
Цифровий зум
Тип стабілізації
Кількість пік селів у ПЗЗ
Кількість ПЗЗ
Тип розгортки
Чутливість
Розмір матриці
А тепер коротко по кожному пункту.
Формати запису відео бувають аналоговоми і цифровими.
До аналоговим відносяться відеокамери форматів
VHS-C
S-VHS-C
Video 8
Hi 8
До цифрових відносяться
Digital 8
Mini DV
Мicro MV
DVD
HD
SD
HDV
VHS (англ. Video Home System) - касетний аналоговий формат похило-рядкової відеозапису, розроблений корпорацією JVC і представлений на японському ринку в 1976 році. Один з перших побутових форматів, що використовують відеокасету. З 1980-х років зайняв лідируючу позицію у війні форматів.
Прямокутна пластмасова касета VHS має розміри 187 × 103 × 25 міліметрів. Подаючий і приймаючий рулони намотані на бобіни, розташовані всередині касети в одній площині. Від пошкоджень магнітну стрічку оберігає кришка, що відкидається, яка фіксується в закритому стані спеціальною засувкою, що звільняється при заправці механізму протягування стрічки. Крім того, касета оснащена механізмом, що запобігає провисання і розмотування стрічки з рулонів, які фіксуються механічними гальмами. При установці в відеомагнітофон, фіксатори відключаються через круглий отвір в нижній частині касети і звільняють гальма.
VHS-C (VHS Compact) - VHS касети зменшеного розміру. Вперше випущені фірмою «Panasonic» для легких ручних відеокамер. Касети VHS-C можна переглядати за допомогою стандартного відеомагнітофона VHS, використовуючи касетний адаптер.
S-VHS (Super VHS) - напівпрофесійний стандарт аналогової відеозапису, розроблений фірмою JVC в якості подальшого розвитку формату VHS, що дозволяє отримати кольорове зображення більш високої якості. У відеокасеті S-VHS використовується стрічка шириною 1/2 дюйми (аналогічна стрічці VHS, тільки більш високої якості - в робочому шарі використовується кобальтірованний оксид заліза або діоксид хрому CrO2), дозвіл близько 400 твл, сигнал / шум близько 45 дБ.
Ширина стрічки: 12,70 мм (½ дюйма);
Номінальна швидкість стрічки: 23,39 мм / с;
Швидкість стрічка-головка - 4,85 м / с
Кожен кадр записується на 2 доріжки, ширина доріжок похилих - 49 мкм
Смуга пропускання відеосигналу: приблизно 5.4 МГц;
Кут нахилу доріжок - 5,96 градусів.
Дозвіл: 400-420 ТВЛ (вертикальних телевізійних ліній)
Запис Hi-Fi стереозвуку обертовими (у складі БВГ) відеоголовками
У 1989 році був представлений аналоговий формат Hi8, що використовують аналогові касети, які внаслідок удосконалень магнітного шару дозволив досягти більш високої якості запису. Горизонтальна чіткість зображення - близько 420 твл. Формат Hi8 активно використовувався і був популярний аж до кінця 90-х.
У 1998 році компанія Sony випустила на ринок новий цифровий формат Digital8, в якій цифровий запис зображення і звуку здійснюється на звичайну касету формату Hi8 (або Digital8). Видеороздільність - до 500 ТВЛ. Швидкість стрічки збільшилася в півтора рази, тому на двогодинну касету Hi8 поміщається тільки 1 год 20 хв цифрового запису, а на годинну - 40 хв.
MiniDV, miniDV (вимовляється мінідіві) — цифровий напівпрофесійний формат відео, створений за рахунок спрощення і, як наслідок, здешевлення професійного формату DV. Використовує так зване intraframe-стискання. Це означає, що кожен кадр стискається незалежно, і ніяк не пов'язаний з попереднім або наступним (на відміну, наприклад, від MPEG-компресії). При стисненні кадр розбивається на блоки 8×8 пікселів, і кожен з таких блоків стискується індивідуально, згідно з алгоритмом дискретного косинусного перетворення (DCT). Загальний коефіцієнт стиснення DV — 5:1. Формат DV спочатку передбачав запис даних на магнітну стрічку. На кадр припадає по 12 похилих доріжок запису (для NTSC — 10), і зображення рівномірно розподіляється між ними. При цьому, дані записуються з певним надлишком , що дозволяє відновлювати початкове зображення, навіть якщо одна або дві з доріжок записалися з дефектами.
Обсяг MiniDV становить близько 13 гігабайт на одну годину відео.
MicroMV - пропріетарний формат відеокасет для цифрових відеокамер (серія DCR-IP) від японської фірми Sony, представлений в 2001 годy.
Касета MicroMV є найменшим плівковим носієм відео. Вона на 70% менше касети miniDV. Кожна касета вміщує до 60 хвилин відео.
Стандарт DVD забезпечує формат запису відео на дисковому носієві пам’яті використовуючи алгоритм компресії MPEG-2. Для відтворення DVD з відео необхідні DVD-привід і декодер MPEG-2 (тобто або побутовий DVD-програвач, або комп'ютерний DVD-привід і програмний плеєр). Фільми на DVD стиснуті з використанням алгоритму MPEG-2 для відео і різних (часто багатоканальних) форматів для звуку. Бітрейт стиснутого відео варіюється від 2000 до 9800 Кбіт/с, часто буває динамічним (VBR Variable bitrate).
Аудіодані в DVD-фільмі можуть бути у форматі PCM, DTS, MPEG чи Dolby Digital (AC-3). У країнах, що використовують стандарт NTSC, усі фільми на DVD повинні містити звукову доріжку у форматі PCM чи AC-3, а всі NTSC-плеєри повинні ці формати підтримувати. Таким чином, будь-який стандартний диск може бути відтворений на будь-якому стандартному устаткуванні.
У країнах, що використовують стандарт PAL (значна частина Європи), спочатку хотіли ввести як стандарт звуку для DVD формати PCM і MPEG-2, але під впливом тиску громадськості і, йдучи врозріз з побажаннями Philips, DVD-Forum включив Dolby AC-3 у список опціональних форматів звуку на дисках і обов'язкових форматах у плеерах.
HD VMD (High Density - Versatile Multilayer Disc) - формат цифровых носителей на оптических дисках, предназначенный для хранения видео высокой чёткости и другого высококачественных мультимедийных данных.
На одном слое HD VMD-диска помещается до 5 ГБ данных, но за счёт того, что диски являются многослойными (до 20 слоёв) их ёмкость достигает 100 ГБ. Кроме того, в отличие от дисков Blu-ray и HD DVD, для чтения и записи используется красный (650нм), а не сине-фиолетовый лазер (405нм), что позволяет производить устройства, совместимые с дисками CD и DVD.
Диски HD VMD позволяют хранить видео стандарта 1080p, аналогично Blu-ray и HD DVD. При этом видео кодируется в формате MPEG-2 и VC-1, максимальный битрейт достигает 40Мбит/с. Также возможно внедрение в формат кодека H.264. Формат поддерживает звук 7.1 Dolby Digital, Dolby Digital Plus и DTS.
Стандарт SD (Standard Definition - Стандартний дозвіл) відноситься до категорії «традиційних» старих систем відео-перегляду, збереження і передачі сигналів - таких як PAL, SECAM і NTSC, що з'явилися з кольоровим телебаченням в 1950-ті роки. Коли з'явилося DV (Digital Video - Цифрове відео), ці традиційні системи були представлені пиксельной гратами (PIcture (X) ELement), перетворюючої вміст відео в цифровий сигнал. У зв'язку зі своєю «традиційністю», дані системи обмежені частотою оновлення кадрів, характерної для PAL і NTSC (25 кадрів / с і 29,97 кадрів / с відповідно), низькою смугою частот (кількість інформації пропускається за одиницю часу) в діапазоні 4 - 6 МГц, а також обмежені кількістю рядків розгортки (625 і 525 відповідно для PAL і NTSC).
З причини обмежень, які були в 1950-60-х, не всі ці рядки розгорнення несуть візуальну інформацію. У зв'язку з цим було введено поняття так званої «Черезрядкова» ("Interlacing"), яка була розроблена для того, щоб дозволити відправляти більше візуальних деталей на обмежену смугу частот. При чересстрочном відео замість використання всієї візуальної інформації кадра, кадр в дійсності розкладений на дві складові, відображувані в два такти.
HDV (англ. High Definition Video) - це стандарт запису відео високої чіткості на магнітну стрічку шириною 0,25 дюйма. При цьому відео записується на звичайну miniDV касету із стискуванням MPEG-2 з бітрейтом 25 Мбіт / c. Необхідність забезпечити такий бітрейт для відео зумовила можливості запису тільки однієї стереодорожкі аудіо (на відміну від DV, де є можливість записати дві 12-бітові стереодорожкі). Ступінь міжкадрового компресії такого відео нижче, ніж, наприклад, у формату H.264. Дозвіл HDV складає 1440х1080 пікселів, але із співвідношенням 16:9. Таке співвідношення досягається «розтягуванням пікселів» по горизонталі, з 1440 до 1920. Тому для повноцінного перегляду HDV також вимагається телевізор FullHD, з дозволом екрану 1920х1080.
Зрозуміло, якість відео у форматі HDV нижче, ніж HD 1080 (розмір кадру 1920х1080 пікселів), але тим не менш формат HDV зараз широко поширений серед користувачів. Причина полягає в тому, що формат HDV був винайдений раніше, і було розроблено і випущено багато відеотехніки, підтримуючої тільки 1440х1080. Крім того, відіграла чималу роль і поширеність носіїв, раніше використовувалися для запису відео стандартного дозволу. Перші фільми високого дозволу, записані на диски HD DVD і Blu-Ray мали такий же дозвіл, як і HDV - 1440х1080.
Оптичне збільшення відеокамери - це здатність змінювати відстань до об'єкту зйомки за допомогою лінз в об'єктиві. Вимірюється кратністю, зазвичай на камерах пишуть х12, що позначає дванадцяти кратне збільшення об'єкта зйомки за допомогою лінз. Кратністю називається величина, що дорівнює відношенню максимального фокусної відстані до мінімального і вважається рівному 1, кратність об'єктива з фіксованою фокусною расстояніем.Фокусное відстань камери це - відстань від оптичного центра об'єктива до його фокальній площині. Фокусна відстань підрозділяється на: максимальне і мінімальне відстань, зазвичай на відео об'єктивах пишуть маркування: 35,5 - 355мм, що позначає мінімальна фокусна відстань - це 35,5 і максимальна фокусна відстань - це 355мм. За таким маркувань завжди можна визначити оптичне збільшення об'єктива, розділивши максимальна фокусна відстань на мінімальне і вийти 10-ти кратне збільшення. Завдяки регулювання фокусної відстані, можна змінювати глибину кадру, тобто змінювати відстань між найближчою і дальньою точками в кадрі, тим самим роблячи чіткіше або передній, або середній, або задній план кадру. Фокусна відстань працює тільки з оптичним збільшенням На цифровому збільшенні фокусну відстань не буде працювати і налаштувати чіткість переднього або заднього об'єкта в кадрі неможливо.
Оптичне збільшення - це більш важлива характеристика камери, ніж її цифрове збільшення. Багато експертів радять взагалі не звертати уваги на цей параметр, вважаючи його просто маркетингової хитрістю, яка не має ніякої практичної користі для користувачів.
Якщо говорити просто, то цифрове збільшення схоже з збільшенням звичайної лупи. Відповідно, хорошої якості очікувати при цьому не варто.
У той же час збільшення оптичне діє так: об'єктив збільшує зображення, а тільки після цього збільшене зображення записується відеокамерою.
Багато дешеві камери мають, здавалося б, велике значення оптичного збільшення - 20, 25.
В дійсності зображення з таких камер і зображення з якісних і дорогих камер, але з 12-кратним оптичним зумом, якість мають абсолютно різне.
Цифрове збільшення відеокамери працює за принципом обрізання об'єкту зйомки і розтягування, що призводить до зменшення якості і появі зернистості пікселя на зображенні. Припустимо нам треба збільшити об'єкт зйомки в 2 рази за допомогою цифрового збільшення. У центрі матриці відеокамери береться ¼ частину об'єкту зйомки, і розмір кожного пікселя подвоюється по горизонталі і вертикалі, що приводить до збільшення об'єкта зйомки, так як він заповнює всю матрицю. При такому збільшенні якість об'єкту зйомки погіршується і перетворюється в мозаїку, особливо це помітно при дуже великому збільшенні, наприклад місяця в 200 разів.
Тип стабілізації
Саме по собі наявність стабілізатора необхідно, та й немає зараз цифрових відеокамер без стабілізації зображення. Без стабілізатора тремтіння рук неминуче відіб'ється на результатах зйомки - зображення буде тремтіти. Тільки зйомка зі штатива дозволяє не використовувати стабілізатор. Тип стабілізатора не має вирішального значення і різниця у дії стабілізаторів різного типу далеко не очевидна, проте бажано знати, чим відрізняються вони один від одного. У відеокамерах застосовуються два типи стабілізаторів - оптичний і електронний. Розглянемо (дуже стисло) принципи їх роботи.
Електронний стабілізатор працює за дуже простою схемою - за рахунок надлишкового розміру ПЗЗ матриці зображення при трясці все одно залишається в межах матриці і фіксується в необхідний момент. Принцип дії електронного стабілізатора добре видно з малюнка:
Переваги електронного стабілізатора - невисока вартість і легкість виготовлення. Недоліки - "залипання" зображення, надмірність матриці, а також артефакти, помітні і заважають при монтажі фільму. Одним з найбільш істотних недоліків електронного стабілізатора є надмірність матриці, що призводить до зменшення площі кожного пікселя матриці і падінні через це чутливості камери.
Принцип дії оптичного стабілізатора зовсім інший - за допомогою рухомих елементів оптичної системи камери зображення утримується строго на ПЗЗ матриці. Малюнок нижче наочно показує принцип роботи оптичного стабілізатора:
Кількість пікселів у ПЗС (CCD)
ПЗЗ-матриця (скор. від «прилад із зарядовим зв'язком») - це інтегральна мікросхема, яка складається з світлочутливих фотодіодів, а виконана на основі кремнію. Не вдаючись у технічні подробиці, можна сказати, що матриця виконує роль плівки в відеокамерах, тільки зображення на ній не зберігається.
На даний момент існує дві основні технології виготовлення матриць: CMOS (КМОП в російській варіанті) і CCD, кожна з них володіє своїми перевагами і недоліками, які обумовлюють сферу їх застосування.
Основні відмінності, зумовлені технологічними особливостями, наведені нижче у порівняльній таблиці.
Характеристики |
CMOS |
CCD |
Рівень шумів |
високий |
низький |
Рівень зчитування заряда |
високий |
невисокий |
енергоспоживання |
низьке |
високий |
чутливість |
невисокий |
високий |
динамічний діапазон |
невисокий |
високий |
Вартість |
невисокий |
високий |
Тут слід зазначити, що в міру вдосконалення технологій виробникам вдається безперервно покращувати характеристики CMOS матриць, а відносно невисока вартість і можливість створення сенсорів з великою кількістю пікселів зумовили розвиток галузі цифрових відеокамер.
Оскільки матриця, як ми писали вище, представляє з себе мікросхему з чутливими фотоелементами, природно, що характеристики залежать від її розміру, який умовно визначається як довжина діагоналі і позначається у вигляді дробу з розмірністю в дюймах, наприклад 1/2 ", 1/3 ", 1/4" і тому подібні.
Чутливість матриці (правильніше говорити про «світлочутливості», але зазвичай «свето-» у розмові опускають) - параметр, що показує мінімальний рівень освітленості, при якому камера дасть помітне зображення. З падінням освітленості зазвичай погіршується передача кольору камери, а шум, навпаки, посилюється. У загальному випадку, чим нижче значення мінімальної чутливості, тим краще, і, відповідно, чим краще освітленість, тим краще зображення.
Спори по оцінці важливості цього параметра вічні, тому постараємося все-таки зробити цілком певні висновки:
Кількість пікселів, необхідних саме для фіксації зображення залежить ТІЛЬКИ від системи телебачення і становить для PAL ~ 415 000, для NTSC ~ 350 000.
Якщо в параметрах відеокамери вказується приблизно в 2 рази більше число пікселів, то це цілком виразно вказує лише на те, що тип стабілізатора зображення в камері - електронний, але НІЯКОГО ВІДНОШЕННЯ така велика кількість пікселів в ПЗС до якості відеозйомки не має.
Камера в переважній більшості випадків має електронний стабілізатор
Камера дозволяє робити фотознімки з роздільною здатністю, обумовленим саме кількістю пікселів в ПЗС, а не системою телебачення і зберігати такі знімки на змінну карту пам'яті (Memory Stick, SD, MultiMediaCard і т.п.)
Якщо вказується кількість пікселів, рівне необхідному для фіксації зображення (див. вище) то це вказує на те, що камера має оптичний стабілізатор і навпаки, наявність оптичного стабілізатора має на увазі в ідеальному випадку саме така кількість пікселів.
Висновки досить прості - якщо зйомка якомога більше якісних фотознімків не входить до списку основних завдань, слід звертати увагу тільки на тип стабілізатора і не звертати уваги на кількість елементів ПЗС. При наявності оптичного стабілізатора ідеальним випадком слід вважати матрицю з 415 000 пікселів, але такі камери, починаючи з 2003 року випускаються тільки в напівпрофесійних варіантах з вартістю від $ 2400.
Тип розгорнення
Як відомо, деякі відеокамери мають можливість знімати з прогресивною розгорткою. Наскільки важливо враховувати можливість подібної зйомки при виборі відеокамери? Строго кажучи, можливість знімати з прогресивною розгорткою на тій же швидкості, що і звичайна зйомка, мають тільки деякі камери Canon і JVC. Камери інших фірм або знімають зі швидкістю лише 15 кадрів в секунду, або не мають такої можливості зовсім. Саме по собі наявність прогресивної розгортки, безумовно, додає привабливості камері, але треба розуміти, що ця можливість потрібна тільки у разі необхідності друку фотографій з відео, створення фотоальбомів на CD-ROM і т.п. Незважаючи на те, що зйомка з прогресивною розгорткою можлива на швидкості 25 кадрів / секунду, ця швидкість все-таки в два рази менше звичайної - 50 полів в секунду і плавність руху камери щодо об'єктів зйомки втрачається при прогресивній розгортці.
Тому варто використовувати прогресивне розгорнення для зйомки тільки тих моментів, з кадрів яких потім можуть бути виготовлені фотографії. Якщо таке завдання стоїть перед оператором, то є прямий сенс купувати камеру з прогресивною розгорткою.
Чутливість
Цей параметр звичайно завжди вказується в числі інших характеристик відеокамери і зазвичай буває в діапазоні від 0 (повна темрява) до 15 люкс. Існує широко поширена помилка в тому, що чим менше зазначене в паспорті значення, тим краще відеокамера буде знімати в умовах низької освітленості. Думка формально правильне, але по суті невірне абсолютно. Зазначене виробником значення мінімальної освітленості потрібно просто ігнорувати з тієї простої причини, що поряд з цією цифрою завжди "забувають" написати, при якому рівні яскравості і / або колірних шумів вийшло таке значення.
З цієї ж причини менше значення чутливості жодним чином не означає кращу за цим параметром відеокамеру. На жаль, тільки зйомка при поганому освітленні і перегляд її результату дозволить зрозуміти і оцінити якість зйомки даної відеокамерою при зниженій освітленості.
Розмір матриці
Чутливість і розмір матриці безпосередньо пов'язані між собою. Чим більше розмір матриці, тим більше площа пікселя і тим вище чутливість. Останнім часом хитрі виробники, розуміючи, що їх майбутній покупець звертає увагу в основному на кількість пікселів, не звертає увагу на зменшення розміру матриці. І даремно, між іншим. Зрозуміло, що виробник при установці маленької матриці суттєво економить на одному з найбільш дорогих компонентів камери. Споживач, тобто ми з вами натомість отримує дуже погану чутливість при зйомках з поганою освітленістю. А адже в категорію таких зйомок потрапляють практично всі домашні зйомки при електричному освітленні, зйомки в сутінках, біля багаття на пікніку і т.п. Тому не слід купувати камеру з розміром матриці менше? дюйма, якщо виділені на покупку камери фінансові засоби це дозволяють. На жаль, якщо до 2003 року можна було купити відеокамеру з матрицею 1/4 дюйма за $ 600, то зараз це практично неможливо завдяки титанічним зусиллям фірм-виробників щодо зниження собівартості відеокамер. Зараз тільки починаючи з ціни в $ 800, можна розраховувати на відеокамеру з матрицею 1/4 або більше.
Для економії на матриці виробники вдаються до електронних (і тому недорогим) способів обробки зображення, для того, щоб користувачеві не впадало в очі погана якість зйомки. Ось типовий приклад такого підходу. Зліва наведено знімок старої цифровою відеокамерою Sony DCR-410E, праворуч зовсім нової Panasonic DS60EN.
Веб-камера
Веб-камера (також вебкамера) - Малорозмірних цифрова відео або фотокамера, здатна в реальному часі фіксувати зображення, призначені для подальшої передачі по мережі Інтернет (у програмах типу Skype, Instant Messenger або в будь-якому іншому Відеододаток).
Веб-камери, що доставляють зображення через інтернет, закачують зображення на веб-сервер або за запитом, або безперервно, або через регулярні проміжки часу. Це досягається шляхом підключення камери до комп'ютера або завдяки можливостям самої камери. Деякі сучасні моделі володіють апаратним і програмним забезпеченням, яке дозволяє камері самостійно працювати в якості веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клієнта і (або) відсилати зображення електронною поштою.
Веб-камери, призначені для відеоконференцій, - це, як правило, прості моделі камер, що підключаються до комп'ютера, на якому запущена програма типу Instant Messenger.
IP-камера
Під IP-камерою розуміють цифрову відеокамеру, особливістю якої є передача відеопотоку в цифровому форматі по мережі Ethernet і TokenRing, що використовує протокол IP.
Будучи мережевим пристроєм, кожна IP-камера в мережі має свій IP-адресу.
На відміну від аналогових камер, при використанні IP-камер, після отримання відеокадру з ПЗС (англ. CCD) або КМОП (англ. CMOS) матриці камери, зображення залишається цифровим аж до відображення на моніторі.
Як правило, перед передачею, отримане з матриці зображення стискується за допомогою покадрових (MJPG) або потокових (MPEG-4, H.264) методів відеосжатія. Існують спеціалізовані IP-камери, здійснюють передачу відео в стислому вигляді.
В якості протоколу транспортного рівня в IP-камерах можуть використовуватися протоколи: TCP, UDP і інші протоколи транспортного рівня моделі OSI. Поширена можливість електроживлення IP-камер через PoE.
Завдяки тому, що IP-камерам не потрібно передавати аналоговий сигнал у форматі PAL або NTSC, в IP-камерах можуть використовуватися великі дозволу, включаючи мегапіксельні. Типове дозвіл для мережевих камер: 640x480 пікселів. Існують камери з мегапіксельними дозволами: 1280x1024, 1600x1200 і більш високими.
Завдяки відмові від використання стандартів аналогового телебачення PAL і NTSC, IP-камери можуть передавати відеокадри з необхідною частотою. Існують IP-камери з частотою передачі більше 60 кадрів в секунду.
IP-камери можна віднести до категорії веб-камер. Поняття веб-камера описує функцію пристрою і є більш широким. Наприклад до веб-камерам відносяться камери з інтерфейсом USB і FireWire.