Škola a využívání multimédií, e-lerningů a jiných metod v rámci ICT
5 Digitální video
O multimédiích bylo pojednáno v úvodu. Ovšem v rámci této kapitoly je vhodné doplnit význam multimédií. Multimédia umožňují působit na:
- zrak – hypertext, grafika, digitální fotografie.
- sluch – audio, čtené slovo.
- kombinace – digitální video, videokonference.
Přibližně 80 % vědomých informací přijímáme zrakem. Tato kapitola se bude zabývat právě digitálním videem.
Digitální video
Digitální video je audio / video v binárním formátu. Informace jsou prezentovány jako sled digitálních dat. Výhody oproti analogovému videu:
- Snadné sdílení a uložení.
- Při kopírování dat nedochází ke ztrátě kvality.
- Jednoduché a levné kopírování.
- Schopnost využití multicastingu.
Kvalita digitálního videa
Kvalita digitálního videa je dána:
- formátem uložení – určuje poměr kvality a objemu.
- frame rate – počet snímků za vteřinu (plynulost od 10 snímků za vteřinu a více).
- rozlišením – digitální video v pixelech, analogové video v počtu řádků.
- poměrem stran – obrazový formát, poměr vodorovné a svislé strany.
- a datovým tokem - množství digitálních dat přenesených za časovou jednotku.
Paměťová náročnost
Snímek s rozlišením 320 x 240 s 24 bitovou barevnou hloubkou bude potřebovat na uložení 230400B (320*240*3 (24b)). Při použití 15 snímků za sekundu budou data narůstat rychlostí 230 400*15 neboli 3 456 000B za sekundu (3,29MB/s). To je značné množství dat, se kterým je nutné manipulovat.
Komprese digitálního videa
Důvodem využití komprese je především zmenšení datového toku, tedy zmenšení velikosti pro ukládání. Datový tok může být proměnlivý - střídání rychlých a pomalých scén.
Standardy pro kompresi videa:
- Ztrátová komprese - zlomek původní velikosti, nedokonalost lidských smyslů.
- Bezeztrátová komprese – po kompresi a dekompresi identický obraz.
Ztrátová komprese
Motion JPEG
- sekvence JPEG obrázků.
- nejčastěji používán v digitálních a IP kamerách.
- nemá oficiální standard, podpora většiny kodeků – možná vzájemná nekompatibilita.
- Výhodou je rychlý posun ve videu - vhodným pro úpravy videa.
- Nevýhodou je větší velikost výsledného videa.
MPEG
- Motion Picture Experts Group, 80. léta, spolupracuje s organizací ISO.
- Princip porovnání dvou komprimovaných záběrů:
- první komprimovaný záběr se použije jako referenční, a pouze lišící se části následujícího záběru se odesílají.
- software složí záběry na základě referenčního obrázku a „dat o rozdílech“.
- Výhoda: MPEG vede k menší velikosti výsledných datových souborů.
- Nevýhoda: náročnější na zpracování.
MPEG-1
- 1993, digitálního video na CD – cílová bitová rychlost 1,5Mbit/s;
MPEG-2
- 1994, pro dvd, hdtv a catv - přenosová rychlost až do 15 Mbit/s;
- větší záběry a vyšší kvalita obrazu, nižší kompresi a větší bitovou rychlost;
MPEG-4
- některé vlastnosti stejné jako standardy MPEG-1 a MPEG-2;
- umožňují ukládat obraz ve stejné kvalitě při násobně menším objemu dat - větší komprese, za cenu náročnějšího zpracování;
- dvě různé video komprese: MPEG-4 ASP a MPEG-4 AVC (jiné jméno H.264).
VC-1/WMV3
- podobný princip jako MPEG-4, ale nekompatibilní;
- produktem společnosti Microsoft, oproti MPEG-4 žádná výhoda;
Theora
- patentově nezatížený formát komprese digitálního videa;
- nadace Xiph.org, součást projektu Ogg;
- příznivci opensource a Linuxu;
- obvykle koncovku.ogg, stejně jako hudba ve formátu Ogg Vorbis;
DV
- páskové digitální kamery, profesionální střihové karty-podobný princip jako MJPEG - stejné výhody i nevýhody;
- konstantní kompresní poměr cca 1:10, hodina záznamu přibližně 13 GB;
- základním formátem pro střih videa;
Beztrátová komprese
Jedná se o algoritmy, které dovolují přesnou zpětnou rekonstrukci komprimovaných dat. Nejpoužívanějším bezztrátovým formátem je HuffYUV. Další běžnější Lagarith, FFV1, CorePNG nebo MSU Lossless , bezztrátový mód také MPEG-4 AVC. Nevýhodou je nulová podpora v HW přehrávačích.
Multimediální kontejnery
Multimediální kontejner umožňuje uložení několika proudů multimediálních dat (video, zvuk, titulky) do jednoho souboru. Přehrání je možné pomocí tzv. demuxeru (splitteru). Demuxer je software, který dokáže z multimediálního kontejneru extrahovat jednotlivé datové toky. Jednotlivé datové toky jsou dále dekódovány pomocí odpovídajících dekodérů. Kontejner sám neříká nic o vnitřní kompresi uložených dat, ta je určena použitým kodekem. Kodek je zařízení nebo počítačový program, který dokáže transformovat datový proud (stream) nebo signál.
Typy multimediálních kontejnerů:
AVI (Audio Video Interleave)
- Přípona .avi, jeden z nejrozšířenějších, vyvinula jej firma Microsoft (v roce 1992).
- Podporuje většinu kompresí.
- Výhodou AVI je kompatibilita se všemi OS i stolními a přenosnými video přehrávači.
- Nevýhodou je problematické použití s novými formáty zvuku a videa.
MPEG Program Stream
- video s kompresí MPEG-1 a MPEG-2;
- podporován všemi zařízeními, koncovku MPG, VOB nebo EVOB;
- použití v prostředí, kde je zaručena bezchybnost přenosu dat - pro DVD video;
- nehodí se pro editaci videa.
MPEG Transport Stream
- v prostředí, kde není zaručena bezchybnost přenosu dat;
- vhodný i pro vysílání na internetu - vnitřní časová synchronizace - video lze přehrávat, aniž by byl stažen celý soubor;
- formáty obrazu jsou MPEG-2 a MPEG-4 AVC;
- více zvukových nebo titulkových stop, koncovky TS, MTS nebo M2TS.
OGG
- nadace Xiph.org , opensource a bez patentů;
- komprese zvuku Vorbis, flac, Speex a obraz jedině Theora;
- Koncovka pro zvuk OGA a pro video OGV, ale často oboje OGG.
MP4
- součástí MPEG-4 standardu (MPEG-4 Part 14 )
- MPEG-1, MPEG-2 a MPEG-4
- rozšířenou modifikací MP4 je formát 3GPP (3GP, 3GP2) - mobilních telefony
- ukládání HD videa v digitálních fotoaparátech - problémy při střihání, výrobci malinko odlišné standardy
Matroska
- nejnovější druh otevřeného formátu kontejneru, Přípona .mkv
- většina existujících kompresí zvuku i obrazu
- platformní otevřenost a vnitřní propracovanost
- zatím chybějící podpora u softwaru pro editaci
- lze předpokládat jeho širokou podporu a rozšíření v budoucnosti
QuickTime (MOV), RealMedia nebo WindowsMedia (ASF).
Streamované video
Technologie kontinuálního přenosu audiovizuálního materiálu mezi zdrojem a koncovým uživatelem.
Webcasting
- v reálném čase (internetová televize nebo rádio);
- systémem Video on demand (YouTube);
- streamovací server - komunikaci s cílovými počítači a plynulé vysílání dat.
Kvalita videa
- Je potřeba kodeků na zmenšení objemu dat.
- Nejvíce se využívá flashových kodeků, MPEG-4, Windows Media, Real Time
a Quick Time.
- Přenos záznamu v televizním rozlišení (720×576) velmi náročný – optimální rozlišení 320×240 bodů při datovém toku 256–512 Kbps.
Streamovací servery
Ve světě nejznámějšími servery: YouTube, MySpace;
V Česku České televize, idnes.cz, nova.cz , tn.cz , Odhaleni.cz, Stream.cz, Play.cz
a TYVi.cz.
Programy pro práci s videem
Pinnacle Studio - Pinnacle Studio je videoeditor pro kompletní práci s nahrávkami.
VideoSpin (freeware) - Program umožňuje základní úpravy a střih videa i tvorbu slideshow z digitálních fotografií.
Adobe Premiere Pro - pokročilá práce s videem.
Sony Vegas Pro - profesionální nástroj pro úpravu videa, který podporuje velké množství zařízení, efektů, nástrojů i výstupů.
Avidemux (open source) - určený k jednoduchému stříhání, filtrování, vyvažování barev
i enkódování celé řady video formátů.
Cyberlink PowerDirector - Kompletní balík pro práci s digitálním videem.
AVS Video Editor - velmi jednoduchý nástroj pro začátečníky.
Předchozí |
Připraveno v rámci řešení projektu Environmentální vzdělávání pro pedagogy ZŠ
číslo: CZ.1.07/1.3.10/03.0005
|
Následující
|