- eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee
- LDS. Статьи, Учебники.
Форматы видео.
Поговорим о том, в каких
именно форматах хранится цифровое видео? Какие существуют алгоритмы
сжатия и почему именно их выбор для нас так важен.
- Начнем с того, что видео
бывает разное: один вид мы смотрим на наших телевизорах, второй
- с видеокассеты, третий скачиваем с цифровой видеокамеры, а
четвертый - записываем на DVD. Все эти
виды отличаются как по качеству и параметрам "картинки", так и
по используемым алгоритмам сжатия.
- Начнем со стандартов
телевизионного сигнала, они нам ближе всего.
- Как мы знаем, существует три
основных стандарта:
- PAL
- основной европейский стандарт. Параметры кадра -
720х576 точек, 25 кадров в секунду.
- SECAM
(применяется в России и, в виде другой модификации, во
Франции) - параметры картинки те же.
- NTSC
- "американско-японская" система вещания. Формат кадра
720х480 точек, 30 кадров в секунду.
-
- Помимо чисто физических
параметров картинки, все три системы отличаются еще и по типу
развертки, по кодировке цвета и куче других показателей, которые
для нас не слишком важны.
- Это еще не все. Ведь
информация не только витает в эфире, но и хранится в виде
своеобразных "консервов" на различных видах носителей - как
аналоговых, так и цифровых.
-
- Аналоговые носители:
- VHS
- обычная видеокассета. Размер кадра 384х288 точек.
- S-VHS
- стандарт профессиональных видеокассет. 640х480 точек.
- Цифровые носители:
- VideoCD
- 352х288 точек (для PAL).
- DVD
- 720х576 точек (PAL), 720х480 точек (NTSC).
-
- Видите, какая колоссальная
разница между качеством картинки на старой видеокассете и
нынешних DVD? Не удивительно, ведь
DVD-кадр несет в себе вчетверо больше
информации.
-
- Сжатие видео: стандарты и
кодеки.
- Но, при переходе от аналога к
цифре меняется не только размер кадра. Ведь, переводя видео в
цифровой формат, мы неизбежно вынуждены его сжимать!
- Попробуем посчитать, сколько
заняла бы на нашем жестком диске минута чистого, не сжатого
видео:
-
- 720х576 точек х
30 кадров в секунду х 16 бит цвета для каждой точки
х 60 секунд...
-
- Словом - около полутора
гигобайт! А ведь мы еще не подсчитали долю звука, она тоже не
маленькая... Такие объемы просто немыслимы даже для сегодняшних
винчестеров - сохранить фильм в таком формате они еще смогут, а
вот считать его в режиме "реального времени" - никогда! По этому
видео приходится сжимать, и делать это в соответствии с одним из
нескольких алгоритмов.
Тут надо сделать
небольшую ремарку. Как вы помните, раньше мы спокойно могли судить о
виде файла по его расширению (типу). Например, когда мы
работали с картинками, все было понятно: jpg
- картинка, сжатая в формате JPEG,
tif - изображение, не подвергнутое
компрессии. В видео мире все гораздо сложнее.
Чаще всего в
компьютере видео хранится в файлах двух типов -
AVI и MPG. Но
формат AVI - это всего лишь "контейнер",
внутри которого может храниться видео любого формата - как сжатое,
так и нет. По этому будьте очень внимательны, при всем сходстве
"оболочки" файлов, содержимое внутри нее может быть различным.
И на клетке слона может бывает надпись "буйвол"...
Ну, а теперь пройдемся
по алгоритмам сжатия:
MJPEG - один из самых простых алгоритмов компрессии:
каждый кадр сжимается примерно в 5 раз. Этот алгоритм напоминает
действие обычных архиваторов - или уже знакомого нам алгоритма
сжатия изображений JPEG.
При использовании
программного кодека MJPEG (например
PICVideo от Pegasus)
степень сжатия можно установить вручную, получая на выходе поток от
6 до 60 Гб в час. В аппаратных кодеках степень сжатия обычно
зафиксирована на уровне 1:5, что дает нам около 12 Гб в час. Тоже не
мало - за то редактировать такой фильм очень легко, а аппаратные
кодировщики MJPEG встроены даже в
простенькие платы захвата.
DV. Более продвинутой реализацией того же алгоритма
является формат кодирования DV. Он
обеспечивает ту же степень сжатия (5:1) и ту же величину
потока (12,5 Гб/час), за то качество картинки, при этом, горахдо
выше. Для сжатия фильма в формате DV
требуется относительно не большая процессорная мощность, выполнить
такую компрессию можно и на относительно слабом компьютере. К тому
же, видео с цифровых камер мы получаем уже в DV
формате, готовенькими.
Конечно, у этих
алгоритмов есть масса преимуществ. И прежде всего - легкость
обработки. Ведь в DV-видео
мы можем получить доступ к каждому отдельному кадру! Но хранить
такие фильмы, все же, не удобно, сменные носители информации
емкостью в десятки гигабайт появились совсем недавно и не всем
доступны.
По этому, еще
пятнадцаль лет назад, специалисты задумались о создании новых
алгоритмов сжатия, которые позволили бы сократить "вес" цифрового
фильма еще в несколько раз ("несколько" в итоге обернулось более чем
150-кратным сжатием!). Для этого пришлось искать совершенно новый
принцип работы, ведь выжать лишнюю "воду" из каждого отдельного
кадра было уже невозможно.
Выход был найден - и
довольно неожиданный. Вспомним: хотя за секунду перед нашими глазами
пробегает целых 30 кадров, большая их часть хранит одну и ту же
информацию! Большая часть фона остается практически неизменной, да и
сами кадры, порой, просто дублируются. А значит, нам не обязательно
перегонять в цифру точную копию каждого кадра, вполне достаточно
фиксировать несколько ключевых, а потом сохранять сведения об их
изменении! При этом, оставшиеся кадры разбиваются на квадратики и об
изменении каждого из них сохраняется информация. Не меняется
квадратик на протяжении секунды - отлично, вот уже и экономия.
Так было создано
семейство MPEG:
MPEG-1 (1992). Используется для
сохранения информации на VideoCD.
Позволяет сохранять видео с размером кадра 352х288 точек при 25
кадрах в секунду. Стандарт позволяет сохранять около часа видео на
диске емкостью 700 Мб.
MPEG-2 (1995). Используется на современных
DVD-дисках, а так же для передачи
спутникового и кабельного телевидения. Качество картинки и степень
сжатия значительно выше, чем у его предшественника: размер кадра у
этого стандарта составляет 720х576 точек при 25 кадрах в секунду.
При этом, предусиатривается возможность сохранения пятиканальной
звуковой дорожки (Dolby Digital 5.1 DTS).
Емкость DVD-диска значительно выше (от 4,7
Гб), чем у VideoCD, а хранить на нем можно
до двух часов видео с полным качеством. Благодаря появлению
DVD оцифрованные фильмы, наконец-то,
смогли конкурировать с обычным аналоговым телевещанием.
MPEG-4 (1999). Поскольку термин "MPEG-3"
прочно приклеился к формату "сжатого" звука (на деле его точное имя
- MPEG 1 layer III), новый формат сжатия
видео наградили не вполне заслуженной "четверкой". Разрабатывался
этот формат для довольно специфических целей - улучшения качества
картинки при низкой скорости потока (битрейте). Расчитанный на
"высокоскоростной" режим MPEG-2 нужного
качества обеспечить не мог. По этому, алгоритм модифицировали:
теперь, при сжатии картинки, некоторые ее части не
"фотографировались", а описывались языком формул. Новая модификация
оригинального алгоритма MPEG-4, вероятно,
сменит MPEG-2 уже в самом ближайшем
будущем, в частности - в цифровом телевидении.
Мы знакомы с этим
алгоритмом преимущественно в виде построенного на нем формата
DivX. Точнее, благодаря поставившим
его к себе на службу видео-пиратам. В течении нескольких лет
пиратский видеорынок был заполнен CD-дисками
со сжатыми в DivX голливудскими новинками.
Качество таких фильмов было на голову выше обычных
VideoCD (хотя до DVD,
все же, не дотягивало), а полтора часа вполне смотрибельного видео с
успехом помещалось все на той же
700-мегабайтной болванке. Сейчас популярность таких дисков резко
упала, но в Интернете DivX по-прежнему
правит бал: большая часть фильмов распространяется по Сети именно в
этом формате.
Существует и
"альтернативный" вариант этого кодека XviD,
обеспечивающий, по заверениям разработчиков, гораздо лучшее качество
изображения, особенно на средних и низких битрейтах.
В середине 2005 г.
появилась новая модификация DivX.
Шестая версия популярного кодека отличается по- настоящему
революционными нововведениями. Помимо высокого качества картинки,
новый стандарт поддерживает многоканальный звук, возможность
добавления нескольких аудиодорожек и субтитров. Словом - все, как у
DVD, только объем фильма получается в
несколько раз меньше.
Помимо этих,
стандартных форматов сжатия, существует еще и большое количество
специализированных - например, Quick Time
(Apple), Windows Media Video (Microsoft) и
Real Media (Real). Эти форматы
редко поддерживаются на "железном" уровне бытовыми устройствами и
для хранения видео в домашних условиях не используются. За то,
большая часть видео-роликов в Интернете распространяется именно в
этих форматах. У файлов закодированных этими форматами, как правило,
имеется свое собственное расширение:
qt
- файлы Quick Time;
wmv
- файлы Windows Media;
rm
- файлы Real Media.
Для создания и
воспроизведения фильмов в сжатом формате необходимо обзавестись
специальной программой - "кодеком". Несколько таких кодеков уже
встроено в Windows. Прежде всего, это
поддержка собственного стандарта Windows - WMV
(Windows Media Video), и DV. Но
этих кодеков хватает далеко не всегда. Тем более, что ряд таких
модулей поддерживают только ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ файлов, записанных в
этих стандартах, но не из ЗАПИСЬ.
В этот набор включены
практически все необходимые кодеки для воспроизведения большинства
популярных видеоформатов, а в случае с некоторыми кодеками
(DivX, Quick Time, RealMedia) - еще и
поддержка кодирования. Это, к сожалению, не относится к
MPEG-2 - в комплекты, подобные
Mega
Codec
Pack,
включены лишь "декодеры", необходимые для просмотра видео в этом
формате.
Просмотреть список
кодеков уже установленных на Вашем компьютере Вы можете с помощью
Диспетчера устройств:
Пуск/Настройка/Панель
Управления/Производительность и
обслуживание/Система/Оборудование/Диспетчер устройств
Зайдите в раздел
"Звуковые, видео и игровые устройства" и щелкните по строчке Видео
кодеки/Свойства.
Виталий Леонтьев.
2006г.
перепечатка
|
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ
САЙТ РЕСУРСОВ ПРОГРАММЫ FLIPALBUM
ICQ 408129098
