Мультимедиа / вопросы / Понятие видео и характеристики видеосигнала
.docxЦифровое видео имеет пять основных характеристик: экранное разрешение, частота кадров, глубина цвета, битрейт (ширина видеопотока) и качество изображения.
Использование для кодирования алгоритмов MPEG-1 позволяет получать видеопоток шириной до 1,5 Мбит в секунду с разрешением кадра 352x288 точек для PAL или 352x240 для NTSC, после чего на обычном CD может уместиться 74 минуты видео со звуком качества VHS (как у обычного видеомагнитофона).
В 1995 году увидел свет популярнейший стандарт MPEG-2, который впоследствии получил широкое распространение в цифровых видеодисках DVD, а так же при передаче сигнала кабельного и спутникового телевидения. Качество картинки здесь значительно выше, чем у предшественника: при 25 кадрах в секунду, разрешение составляет 720x576 точек для системы PAL, а для системы NTSC – 720х480 при 30 кадрах/с. При этом, средняя максимальная ширина потока равна 9,8 Мбит/с, что практически в 7 раз выше, чем у Video CD. Еще одним неоспоримым преимуществом MPEG-2 является возможность сохранения пятиканальной аудиодорожки (Dolby Digital 5.1 и DTS) .
Максимальная емкость двухслойного DVD диска (DVD-9) составляет 8,5 Гбайт, на который можно записать до трех часов видео с полным качеством. Если же вам предлагают DVD сразу с несколькими фильмами, то знайте, что, скорее всего вас ожидает низкосортная картинка уровня Video CD с очень низким разрешением и битрейтом.
Сжатие и распаковка видеоданных
Согласно современным понятиям видео представляет собой последова-тельность статических изображений, сменяющих друг друга с частотой не менее 25 ? 30 раз в секунду, при этом поток данных для видео весьма велик. Например, для разобранного в подразделе 3.2 случая (изображение 640? 480 пикселов, глубина цвета 16 бит) видеопоток при 25 кадрах/сек (FPS – Frame Rep Second) равен 50 Мбайт/сек ! Ясно, что в случае видео сжатие данных еще более важно, чем для статических изображений.
Концепция одновременной записи видео и звука была предложена еще MS в формате AVI (Audio Video Interleave), принципом является запись аудио-и видеосигналов в одном файле отдельно для каждого кадра (frame)
– сначала звук первого видеокадра, затем изображение, затем звук сле-дующего кадра и т.д. При этом информация внутри кадров или последова-тельности кадров может быть не сжата вообще (в прошлом применялось часто вследствие ограниченной мощности процессоров для сжатия в ре-альном времени) или скомпрессована любым известным методом (при со-хранении расширения AVI). Одним из распространенных ПО конвертации несжатых AVI в MPEG-1 является XingMPEG Encoder (www.xingtech.com). Аппаратные методы компрессации видео в настоя-щее время применяются не столь часто (можно упомянуть, например, мощный аппаратно-программный комплекс miroVideo DC1000 фирмы Pinnacle Systems, www.pinnaclesys.com, подробнее см. раздел 6). В на-стоящее время обычным является сохранение в файлах с расширением AVI сильно скомпрессированных видеофайлов DivX (см. ниже).
При сжатии файлов видео обычно применяются методы, подобные из-вестным технологиям компрессии файлов изображений; часто учитывается особенность видео, заключающаяся в (относительно малом) изменении со-держащейся в последовательных кадрах информации. Звук в аудиовидео-фильмах записывается в виде отдельной дорожки (дорожек) и располагает-ся вперемешку с кадрами видео, при этом используются специальные ме-ханизмы синхронизации видео и аудио. Мощность аудиопотока значи-тельно (на порядки) ниже видеопотока, поэтому в случае ограничения про-пускной способности канала передачи информации первым страдает ви-део; при всех системах кодирования принята идеология возможного про-пуска видеокадров при обязательном сохранении аудиопотока (пропуск части аудиопоследовательности значительно заметнее для зрителя, нежели кадров видео вследствие значительной запоминающей способности глаза).