Video

Video (din lat.  video  - Mă uit, văd) - o tehnologie electronică pentru formarea, înregistrarea, procesarea, transmiterea, stocarea și redarea unei imagini în mișcare, bazată pe principiile televiziunii , precum și o lucrare audiovizuală înregistrată pe un mediu fizic (casetă video, disc video etc.).

Înregistrarea video  este o tehnologie electronică de înregistrare a informațiilor vizuale, prezentate sub forma unui semnal video sau a unui flux de date video digitale , pe un suport fizic pentru a salva aceste informații și pentru a le putea reproduce și afișa pe ecran. Rezultatul unei înregistrări video este o videogramă sau videofonogramă [1] .

Caracteristicile semnalului video

Frecvența cadrelor

Numărul (frecvența) de cadre pe secundă este numărul de imagini statice care se schimbă între ele în timpul afișării a 1 secundă de videoclip și creează efectul mișcării obiectelor pe ecran. Cu cât rata de cadre este mai mare, cu atât mișcarea va apărea mai lină și mai naturală. Rata minimă la care mișcarea va fi percepută ca omogenă este de aproximativ 16 cadre pe secundă (această valoare este individuală pentru fiecare persoană). În cinematografia sonoră , frecvența de filmare și proiecție a fost standardizată din 1932 la 24 de cadre pe secundă [2] . Sistemele de televiziune PAL și SÉCAM folosesc 25 de cadre pe secundă (25 fps sau 25  Hz ), în timp ce sistemul NTSC utilizează 30 de cadre pe secundă (29,97 fps pentru a fi exact datorită necesității de a potrivi frecvența subpurtătoarei de mai multe ori). Videoclipul de bună calitate pe computer utilizează de obicei 30 de cadre pe secundă. Frecvența de pâlpâire a pragului superior percepută de creierul uman este în medie de 39-42 Hz și este individuală pentru fiecare persoană și depinde și de condițiile de observație [3] . Unele camere video profesionale moderne pot filma cu până la 120 de cadre pe secundă. Camerele speciale filmează cu o frecvență de până la 1000 de cadre pe secundă, ceea ce este necesar, de exemplu, pentru un studiu detaliat al traiectoriei unui glonț sau al structurii unei explozii. Camerele cu film ultra -rapide pot filma câteva milioane de cadre pe secundă. În ele, filmul este nemișcat și este situat pe suprafața interioară a unui tambur special, iar imaginea este desfășurată de o prismă rotativă. Există, de asemenea, un videoclip fără cadru, al cărui principiu este următorul: senzorii sensibili la lumină transmit date despre starea lor la o frecvență înaltă, care sunt înregistrate simultan pe mass-media. În acest caz, nu există cadre separate - doar rețele de informații de la fiecare dintre senzori ( pixeli ) despre schimbarea lor în timp. În timpul redării, nu există nici cadre - pe ecran, pixelii își schimbă culoarea în conformitate cu matricele înregistrate. Dacă pixelul nu și-a schimbat culoarea, atunci nu este actualizat. Pentru o vizionare optimă a unui astfel de videoclip, este necesar un monitor special.

Standard de descompunere

Standardul de descompunere definește parametrii scanării televiziunii utilizate pentru a converti o imagine bidimensională într-un semnal video unidimensional sau flux de date. În cele din urmă, numărul de elemente de imagine și rata de cadre depind de standardul de descompunere.

Scanarea poate fi progresivă (intercalată) sau întrețesată . În scanarea progresivă, toate liniile (liniile) orizontale ale unei imagini sunt afișate una după alta, pe rând. Cu împletire, fiecare cadru este împărțit în două câmpuri (semi-cadre), fiecare dintre acestea conținând linii pare sau impare. În timpul unui cadru, sunt transmise două câmpuri, crescând frecvența de pâlpâire a kinescopului peste pragul fiziologic de vizibilitate. Intercalarea a fost un compromis pentru a putea transmite o imagine cu o rezoluție suficient de mare pe un canal cu lățime de bandă limitată [4] . În mod similar, proiectoarele de film folosesc un obturator cu două lame care crește rata de pâlpâire pe ecran de la 24 Hz la 48 Hz.

În ciuda deficiențelor sale, împletirea a fost folosită până în prezent în televiziunea cu definiție standard, datorită omniprezenței televizoarelor care acceptă doar astfel de standarde. Astfel de deficiențe sunt, de regulă, împărțirea limitelor verticale ale obiectelor în mișcare orizontală (efectul „pieptene” sau „pieptene”) și vizibilitatea pâlpâirii pe texturi fine.

Interlacing este adesea numită în limba engleză interlacing ( întrețesut în engleză  ) sau interlacing . Televizoarele cu kinescop, având o scanare de 100 Hz, pâlpâie la o frecvență care nu este percepută de ochi. În astfel de receptoare, imaginea întrețesată este afișată cu dublarea cadrului. Monitoarele LCD și LED ( televizoarele ) sunt în general lipsite de pâlpâire. În astfel de dispozitive, putem vorbi doar despre rata de actualizare a imaginii, așa că intercalarea în ele este doar o măsură de convenție care nu afectează afișajul. Pentru a suprima efectele neplăcute care apar atunci când vizionați videoclipuri întrețesute pe un ecran de scanare progresivă, sunt utilizate metode matematice speciale numite deinterlacing .

Noile standarde de televiziune digitală, cum ar fi HDTV , prevăd scanarea progresivă. Cea mai recentă tehnologie vă permite să simulați scanarea progresivă atunci când afișați videoclipuri întrețesute. Acesta din urmă este de obicei notat cu un „i” după rezoluția verticală, cum ar fi 720x576ix50. Scanarea progresivă este indicată prin simbolul „p”, de exemplu 720p (înseamnă video cu o rezoluție de 1280 × 720 de scanare progresivă). De asemenea, pentru a distinge rata de cadre sau câmpurile, rata de cadre poate fi indicată prin aceleași simboluri, de exemplu 24p , 50i, 50p.

Rezoluție

Înainte de apariția erei video digitale, rezoluția orizontală a unui sistem de înregistrare video analogic a fost măsurată în linii verticale de televiziune (TVL) folosind diagrame speciale de testare a televiziunii și a indicat numărul de elemente pe linie a unei imagini video, în funcție de frecvență. caracteristicile dispozitivului de înregistrare. Rezoluția verticală a imaginii este stabilită în standardul de descompunere și este determinată de numărul de linii.

Raportul aspectului ecranului

Raportul dintre lățimea și înălțimea cadrului ( raportul de aspect în engleză  ) este cel mai important parametru al oricărei înregistrări video. De la sfârșitul secolului al XIX-lea, filmele mute și, ulterior, filmele de format „clasic” , au un raport de aspect al ecranului de 4:3 (4 unități lățime cu 3 unități înălțime; în cinematograf este scris ca 1,33:1). ). Se credea că un ecran cu un astfel de raport de aspect era aproape de câmpul vizual al ochiului uman. Televiziunea, care a apărut la scurt timp după aceea, a adoptat acest raport și aproape toate sistemele de televiziune analogică (și, prin urmare, televizoarele ) aveau un raport de aspect al ecranului de 4:3. Primele monitoare de computer au moștenit, de asemenea, standardul de raport de aspect al televiziunii. Cu toate acestea, în cinema, deja la începutul anilor 1950, odată cu apariția cinematografiei panoramice , cu ecran lat și cu ecran lat , ideea ecranului ideal a fost zguduită. Sistemele cinematografice cu ecran lat au avut raporturi de aspect de până la 2,75:1, urmărind o „prezență” maximă pentru a face marginile cadrului mai puțin vizibile. Motivul principal este că câmpul vizual al binocularului uman se apropie de un raport de 2:1. Pentru a aduce forma cadrului mai aproape de câmpul natural de vedere (și, prin urmare, pentru a spori percepția filmului), au fost dezvoltate sisteme cinematografice cu cadru panoramic. Prezentarea filmelor cu ecran lat la televizor a necesitat fie scanarea panoramă a imaginii , fie adăugarea de margini goale în partea de sus și de jos pentru a încadra filmul în ecran cu letterboxing . Ambele metode au dus la pierderea unor părți ale imaginii sau a calității acesteia. Până în prezent, formatul clasic 1.33:1 nu este deloc folosit în cinema, făcând loc complet cadrului cache 1.85:1 . Prin urmare, la alegerea raportului de aspect al ecranului HDTV , a fost aprobat standardul 16:9 (1,78:1), care este mai aproape de formatele obișnuite de film. Televiziunea digitală cu definiție standard se concentrează în general și pe raportul de aspect 16:9, folosind anamorfismul digital . Toate acestea, așa cum au fost concepute de creatori, sunt concepute pentru a scufunda spectatorul mai adânc în atmosfera videoclipului vizionat. Există și explicații alternative pentru trecerea la un format larg: posibilitatea de proiectare în săli care nu au fost adaptate inițial pentru cinema, dorința de a degrada calitatea copiilor video piratate și a copiilor de televiziune.

Video compozit și component

Semnalul video color poate fi transmis și înregistrat în două moduri diferite: fără separarea componentelor color și monocrome și separat. Din punct de vedere istoric, primul care a apărut a fost videoclipul compozit, numit Full Color TV Signal , care conținea un semnal video alb-negru, un subpurtător color și semnale de sincronizare. Cu toate acestea, această metodă de stocare și transmitere este asociată cu acumularea inevitabil de diafonie între semnalele de luminanță și crominanță, prin urmare, în cele mai avansate dispozitive, aceste componente video sunt transmise și înregistrate separat.

Înregistrare video digitală

Principala diferență față de înregistrarea video analogică este că datele digitale sunt înregistrate în loc de video analogic . Videoclipul digital poate fi distribuit pe diverse medii video, prin interfețe video digitale sub forma unui flux de date sau fișiere .

Rezoluție

Orice semnal video digital, prin analogie cu rezoluția monitoarelor de calculator , se caracterizează și prin rezoluție ( rezoluție engleză  ), orizontală și verticală, măsurată în pixeli . La digitizarea video analogic cu definiție standard, rezoluția este de 720x576 pixeli pentru rezoluția europeană 625/50 ( PAL și SÉCAM ), la o rată de cadre de 50 Hz (două câmpuri, 2x25); și 720x480 pixeli pentru rezoluție US 525/60 ( NTSC ), la 59,94 Hz (două câmpuri, 2x29,97). În expresia 720×480, primul număr este numărul de puncte pe linie (rezoluție orizontală), iar al doilea număr este numărul de linii active implicate în construcția imaginii (rezoluție verticală). Noul standard de televiziune digitală HDTV de înaltă definiție presupune rezoluții de până la 1920 × 1080 la o rată de reîmprospătare de 50 Hz (60 Hz pentru SUA) cu scanare progresivă. Adică 1080 de linii cu 1920 de pixeli pe linie. Pentru televiziunea cu definiție standard, rezoluția digitală nu este aceeași cu desemnarea standard de descompunere, deoarece nu ia în considerare informațiile redundante transmise doar în televiziunea analogică.  

Rezoluția în cazul videoclipurilor tridimensionale se măsoară în voxeli  - elemente de imagine reprezentând puncte (cuburi) în spațiul tridimensional. De exemplu, pentru videoclipuri 3D simple, rezoluția de 512×512×512 este acum utilizată în principal, exemple demonstrative ale unor astfel de videoclipuri sunt disponibile astăzi chiar și pe PDA-uri .

Numărul de culori și rezoluția culorii

Numărul de culori și rezoluția culorii unei înregistrări video sunt descrise de modelele de culoare . Pentru standardul PAL se folosește modelul de culoare YUV , pentru SÉCAM modelul YDbDr , pentru NTSC modelul YIQ , în tehnologia informatică se folosește în principal RGB (și αRGB ), mai rar HSV , iar în tehnologia de imprimare - CMYK . Numărul de culori pe care le poate afișa un monitor sau un proiector depinde de calitatea monitorului sau a proiectorului. Ochiul uman poate percepe, conform diverselor estimări, de la 5 până la 10 milioane de nuanțe de culori. Numărul de culori dintr-o înregistrare video este determinat de numărul de biți alocați pentru codificarea culorii fiecărui pixel ( biți englezi  per pixel, bpp ). 1 bit vă permite să codificați 2 culori (de obicei alb-negru), 2 biți - 4 culori, 3 biți - 8 culori, ..., 8 biți - 256 culori (2 8 \u003d 256), 16 biți - 65.536 culori ( 2 16 ), 24 16.777.216 culori ( 224 ). Tehnologia computerizată are un standard și 32 de biți per pixel ( αRGB ), dar acest α - byte suplimentar (8 biți) este folosit pentru a codifica coeficientul de transparență al pixelului (α), nu pentru a reprezenta culoarea (RGB). Când pixelul este procesat de adaptorul video , valoarea RGB va fi modificată în funcție de valoarea octetului α și de culoarea pixelului subiacent (care va deveni „vizibil” prin pixelul „transparent”) și apoi α-byte va fi eliminat și doar semnalul de culoare RGB va ajunge la monitor.

Rata de biți (lățimea fluxului video sau rata informațiilor de înregistrare)

Lățimea (altfel se spune viteză ) fluxul video sau rata de biți ( ing.  rata de biți ) este numărul de biți procesați de informații video pe secundă (măsurat cu „ bit/s ” - biți pe secundă sau, mai des, „ Mbps " - megabiți pe secundă; în engleză bit/s și, respectiv, Mbit/s). Cu cât fluxul video este mai larg, cu atât calitatea videoclipului este mai bună, de regulă. De exemplu, pentru formatul VideoCD , lățimea fluxului video este de numai aproximativ 1 Mbps, iar pentru DVD  este de aproximativ 5 Mbps. Desigur, subiectiv, diferența de calitate nu poate fi evaluată ca cinci ori, dar obiectiv este. Iar formatul de televiziune digitală HDTV utilizează o lățime a fluxului video de aproximativ 10 Mbps. Viteza fluxului video face, de asemenea, foarte convenabilă evaluarea calității videoclipului pe măsură ce acesta este transmis prin Internet .

Există două tipuri de control al lățimii fluxului într-un codec video  - rata de biți constantă (de exemplu rata de biți  constantă, CBR ) și rata de biți variabilă (debitul de biți  variabil, VBR ). Conceptul VBR, acum foarte popular, este conceput pentru a păstra cât mai mult posibil calitatea video, reducând în același timp volumul total al fluxului video transmis. În același timp, la scenele cu mișcare rapidă, lățimea fluxului video crește, iar în scenele lente, unde imaginea se schimbă lent, lățimea fluxului scade. Acest lucru este foarte util pentru transmisiile video în buffer și pentru transmisia de videoclipuri stocate prin rețele de computere . Dar pentru sistemele în timp real fără buffer și pentru transmisiile în direct (de exemplu, pentru teleconferințe ), acest lucru nu este potrivit - în astfel de cazuri este necesar să utilizați o rată constantă a fluxului video.

Calitate video

Calitatea video este măsurată utilizând valori formale, cum ar fi PSNR sau SSIM , sau folosind compararea subiectivă.

Calitatea subiectivă video este măsurată prin următoarea metodologie:

• Secvențele video sunt selectate pentru a fi utilizate în test
• Parametrii sistemului de măsurare sunt selectați
• Sunt selectate metoda de afișare video și calculul rezultatelor măsurătorilor
• Este invitat numărul necesar de experți (de obicei cel puțin 15)
• Testul în sine
• Scorul mediu este calculat pe baza evaluărilor experților.

Mai multe metode subiective de evaluare sunt descrise în recomandările ITU-T BT.500. Una dintre metodele de evaluare utilizate pe scară largă este DSIS ( Scala de afectare a dublei stimuli ), în care experților li se arată mai întâi materialul video original, apoi cel procesat .  Experții evaluează apoi calitatea procesării, variind de la „procesarea este imperceptibilă” și „procesarea îmbunătățește imaginea video” până la „videoclipul procesat este foarte enervant”.

Video stereoscopic

Videoclipul stereoscopic sau pur și simplu video stereo (de exemplu , video stereoscopic  sau video 3D ) a fost foarte popular la sfârșitul secolului al XX-lea , iar acum există valuri regulate de interes pentru el. Există cinematografe în întreaga lume care redă videoclipuri stereoscopice folosind o anumită formă de tehnologie. Videoclipul stereo necesită două canale video, adesea denumite straturi : unul pentru ochiul stâng și unul pentru cel drept. De asemenea, este necesar să vă asigurați că propria imagine ajunge în ochiul „tău”. Astfel, privitorul are o senzație de volum, tridimensionalitate a materialului video, realismul senzației de vizionare crește. Aproximativ același efect, dar mai slab ca calitate, se obține prin vizionarea unui videoclip în ochelari de plastic, unde un filtru de lumină roșie este folosit pentru un ochi și un filtru verde-albastru pentru celălalt. Acesta este vechiul principiu al fotografiei stereo anaglife . Noile tehnologii introduse în 2006, cum ar fi discurile HD DVD și Blu-Ray , fac posibilă transportarea mai multor conținut stereo și au scopul de a face video stereoscopic acasă mai accesibil.

Fapte interesante

În primul cinematograf stereo intern „Moscova”, care s-a deschis pe 4 februarie 1941, a fost folosit un ecran cu un ecran de sârmă cu fante [5] . Din 1947, în cinematograful Stereokino a fost folosit un ecran raster din sticlă cu un număr foarte mare de microprisme. Ecranele raster au făcut posibilă observarea unei imagini tridimensionale fără ochelari speciali.

După perestroika, ecranul unic a fost dus la Odesa și a dispărut .

Formate video

Înregistrările video pot fi analogice sau digitale .

Comparația caracteristicilor tehnice ale formatelor de înregistrare video

Extensie fișier video pe computer

3gp , avi , mpeg , mpg , mov , swf , asf , mp2 , mp4 , wmv , mts , mkv , flv

Vezi și

• Video recorder
• semnal video
• Procesare video pe computer
• Editare video

Note

1. ↑ Televiziunea, 2002 , p. 468.
2. ↑ Proiecția de film în întrebări și răspunsuri, 1971 , p. 186.
3. ↑ Aspecte medicale și psihologice ale utilizării stimulării luminoase și a biofeedback-ului (link inaccesibil) . Consultat la 9 iunie 2009. Arhivat din original pe 3 mai 2009. (nedefinit) 
4. ↑ Televiziunea, 2002 , p. 34.
5. ↑ Nikolai Mayorov. Cu ocazia împlinirii a 70 de ani de la începerea demonstrației regulate a filmelor stereo în Rusia  // „MediaVision” : revista. - 2011. - Nr 8 . - S. 65-67 . (Rusă)

Literatură

• V. E. Jaconia. TELEVIZOR. - M . : „Hot Line - Telecom”, 2002. - S. 311-316. — 640 p. - ISBN 5-93517-070-1 .
• E. M. Goldovsky. Proiecție de film în întrebări și răspunsuri. - M . : „Arta”, 1971. - 220 p.
• GOST 13699. Înregistrarea și reproducerea informațiilor. Termeni și definiții.

Dicționare și enciclopedii	mare danez in jurul lumii istoric elvețian
În cataloagele bibliografice BNF : 11933779d GND : 4063466-8 J9U : 987007558512305171 LCCN : sh92003035 LNB : 000051593 NKC : ph127097