Digitální zpracování zvuku a videa výsledná kvalita videa/audia nemůže být větší než kvalita zdrojového videa/audia

Digitální audio a video jakákoliv zvuková nebo obrazová informace (s případným zvukovým doprovodem) zaznamenaná na libovolném datovém nosiči (pevný disk, CD, DVD,…); datový nosič musí umožňovat čtení nebo zápis dat tak, aby nedocházelo k poškozování dat ani datových nosičů (tj. nepatří sem např. videokazety).

Základní pojmy - audio kodek (kódovací a dekódovací algoritmus/program) – určuje způsob zpracování a uložení zvukových informací na datový nosič a velikost komprese dat – je nutný k záznamu i přehrávání zvuku – některé kodeky jsou chráněny licencí; vzorkovací frekvence – frekvence, při které se snímaný zvuk digitalizuje (je-li např. 48 kHz, pak 48 000-krát za sekundu dojde k sejmutí zvuku a k jeho převedení na číslo); vzorkovací škála (hloubka) – většinou 8 nebo 16 bitů – udává do kolika bitů je zvuk kódován; počet kanálů – mono/stereo/dolby surround/dolby digital - počet zvukových kanálů; datový tok (bitrate) – kolik bitů za sekundu je nutno přenést k zachycení zvuku (závisí na všech výše uvedených parametrech).

Základní pojmy - video kodek (kódovací a dekódovací algoritmus/program) – určuje způsob zpracování a uložení video informací na datový nosič a velikost komprese dat – je nutný k záznamu i přehrávání videa – řada kodeků je chráněna licencí; rozlišení (velikost) snímku – počet bodů, ze kterých se skládá snímek ve vodorovném a svislém směru (norma PAL: 768x576); snímková frekvence – frekvence, se kterou se obnovují snímky na obrazovce (je-li např. 25 snímků/50 půlsnímků, pak 25krát/50krát za sekundu dojde k vykreslení snímku/půlsnímku na obrazovce – půlsnímek se skládá z lichých nebo jen ze sudých řádek snímku doplněných černými řádkami); datový tok (bitrate) – kolik bitů za sekundu je nutno přenést k zachycení videa (závisí na všech výše uvedených parametrech).

Základní pojmy - video 2 CBR/VBR (constant/variable bitrate) – konstantní/proměnný datový tok – neumožňuje/umožňuje optimální tvorbu souboru podle náročnosti a charakteru zpracovávaných dat; MUX (multiplexing) / deMUX (demultiplexing) – proces spojování/rozdělování video a audio stopy do jednoho souboru/do více souborů; FireWire (IEEE 1394) – standardní vstupně-výstupní rozhraní pro připojování externích zařízení (např. digitálních videokamer); hardwarový kodek – specializované zařízení, které má funkci kodeku (bývá součástí kamer, digitálních střižen, videokaret,…); softwarový kodek – program, který má funkci kodeku (v současné době nejpoužívanější – jeho výkon je dán výkonem CPU v PC).

Nejpoužívanější audio kodeky WAV – zvukový soubor systému Windows – nekomprimovaný zvuk – vhodný pro další zpracování; PCM – Pulzně kódová modulace zvuku – vysoká kvalita záznamu zvuku – široce používána; AC3 – záznam 6ti kanálové zvukové informace pro DVD; MP3 – MPEG Layer III – 44.1kHz, 16 bit, stereo, 128 kb/s; MPA – MPEG Layer II – vytváření Video CD, SVCD; OGG – Ogg Vorbis – profesionální OpenSource audio kodek; RA – Real audio – formát pro šíření zvuku v internetu - streaming; WMA – Windows media audio – Microsoft – i streaming; G.711, G.729 – kodeky pro IP telefonii.

Nejpoužívanější video kodeky AVI – Audio Video Interleave – způsob ukládání videa na PC – ke kompresi lze použít libovolný videokodek; DivX Deux (Mayo) – založen na MPEG-4 – i free verze; DV – digitální video – pro normu PAL: 720x576 bodů, 25 snímků/s, prokládaný obraz (50 půlsnímků/s), bitrate 3,6 MB/s; MPEG-1 – video s konst. datovým tokem max. 1124 kb/s, 384x288 bodů (PAL), audio 224 kb/s, 16 bit, stereo – pro tvorbu Video CD; MPEG-2 – video s konst. nebo proměnným datovým tokem max. 10000 kb/s – pro tvorbu SVCD, DVD, miniDVD; MPEG-4 – otevřený standard pro ukládání videa; Theora – konkurence MPEG-4 a komerčním kodekům – viz dále; QT – Quick Time – standard pro video na systémech Mac – existuje i pro streaming; RM – Real video (Real Media) – jedna z vedoucích technologií pro streaming videa v internetu; WMV – Windows media video Microsoft – založeno na MPEG-4.

Výpočty velikosti audio souborů Digitální zpracování audia a zejména videa je velmi náročné na diskový prostor. 1 sekunda nekomprimovaného zvuku sejmutého se vzorkovací frekvencí 48 kHz, 16 bit, stereo zabere na disku 48000x16x2 = 1536000b = 187,5KB; 1 minuta nekomprimovaného zvuku ve výše uvedeném formátu zabere 187,5x60 = 11250KB = 10,99MB; 1 minuta zvuku ve formátu DV audio při stejných parametrech jako výše a datovém toku 210 kb/s zabere 210x60 = 12600kb = 1,54 MB; 1 hodina zvuku ve formátu DV audio tedy zabere 1,54x60 = 92,29 MB; 1 hodina zvuku ve formátu MP3 při datovém toku 56 kb/s zabere 56x3600 = 201600kb = 24,1 MB.

Výpočty velikosti video souborů 1 obrazovka ve formátu PAL a 24 bitové barevné hloubce - TrueColor (každý bod na obrazovce kódujeme pomocí 3bytů=24bitů) zabere na disku 720x576x24 = 10616832b = 1296KB; 1 minuta nekomprimovaného videa ve formátu PAL zabere tedy 1296x25x60 = 1944000 KB = 1,85 GB; 1 minuta videa ve formátu DV zabere 3,6x60 = 216 MB; 1 hodina videa ve formátu DV zabere 216x60 = 12960 MB = 12,66 GB; 1 hodina videa ve formátu WMV při datovém toku 1000kb/s zabere 1000x3600 = 3600000kb = 439,45 MB;k tomu je nutné připočíst velikost zvukového záznamu.

Cíle digitalizace a technologie technologii zpracování obvykle určují cíle a podmínky, které digitalizací videa sledujeme: kvalitní / nekvalitní zdroj; živý zdroj / soubor; cílové video ve vysoké / nízké kvalitě; cílové video dostupné lokálně / v síti; vysílání videa v síti; živé vysílání videa v síti; videokonference; výsledná kvalita videa/audia nemůže být větší než kvalita zdrojového videa/audia.

Zdroj audia / videa zdroj audia / videa by měl být co nejkvalitnější; ze záznamu na VHS kazetě již nevytvoříte video v kvalitě DVD; zvuk je pro videoklipy většinou klíčový, tj. jeho snímání je nutné věnovat zvýšenou pozornost (a kvalitní vybavení); zdroj videa je nutné archivovat v původním formátu, pokud budete chtít video ještě někdy zpracovávat; před vlastním natáčením je nutné mít scénář (ze špatně natočeného videa nelze udělat kvalitní produkt, i kdyby technický záznam byl 100%); standardní technologií dnes bývá DV formát.

Cílové audio/video ve vysoké kvalitě kvalita výsledného videa je dána: použitými technologiemi, technickým vybavením, profesionalitou přístupu k tvorbě a zpracování jednotlivých fází díla; zpracování videa většinou probíhá off-line; on-line zpracování vyžaduje drahé technologie; kvalita výsledného videa stojí peníze, a většinou i hodně času; produkce TV, film, DVD – používají se MPEG-2 komprese a speciální hardware.

Vysílání audia/videa příklad: TV – speciální a velmi nákladná technologie; internet: videoserver – šíří video/audio vysílání - divák se připojuje k tomuto serveru většinou přes odkaz na webu; klient – odpovídá použité technologii; nejpoužívanější technologie: Microsoft Windows Media Server (a odpovídající kodeky) – součást Windows 2000 Serveru; Real Media Server – základní verze pro 25 klientů zdarma; Quick Time Video Server; OpenSource projekty – snaha po vytvoření streamovací technologie využívající otevřené standardy.

Živé vysílání audia/videa příklad: TV – speciální a velmi nákladná technologie; internet: videoserver – šíří video/audio vysílání - divák se připojuje k tomuto serveru většinou přes odkaz na webu; klient – odpovídá použité technologii – připojuje se k videoserveru nebo přímo k živému zdroji videostreamu; nejpoužívanější technologie pro živý videostream: Microsoft Windows Media Encoder – plná verze k dispozici zdarma; Real Media Producer – základní verze s omezenými možnostmi zdarma; používá se technologie multicast (vysílání jednoho streamu pro více klientů najednou) nebo unicast (jeden stream pro každého klienta – větší zátěž počítačové sítě).

Zpracování audia/videa profesionální zpracování – velmi nákladné (>>100kKč); poloprofesionální technologie – stále dostupnější (cca 100kKč); dostupné levné amatérské technologie (<30kKč): pro digitalizaci zdrojového audia/videa (kamery, digitalizační karty), pro zpracování audia/videa (digitální střih – software, včetně titulkování), pro produkci cílového audia/videa (převod do cílového formátu, výroba na datovém nosiči – CD-ROM, DVD).

Zpracování audia/videa - digitalizace speciální grabovací/střihové karty (Pinnacle, Matrox, Fast, Canopus,…) s analogovými, příp. i digitálními vstupy a výstupy; TV videokarty (Aver, ATI, nVidia,…); univerzální videokarty s video vstupy i výstupy (chip ATI All-in Wonder Radeon,…); DV rozhraní (standardní IEEE 1394) – nic nedigitalizuje, pouze slouží k přenosu audio/video v DV formátu.

Zpracování audia/videa - střih Adobe Premiere – profesionální program – včetně titulkování (TitleDeko, TitleExpress) – k dispozici u střižny na EF JU; Ulead Media Studio – polo/profesionální program; Ulead Video Studio – jednoduchý program dodávaný často k různým zařízením; Pinnacle Studio – velmi dobrý program s jednoduchým ovládáním pro amatérské použití (k dispozici v PC-lab Bobík); Windows Movie Maker – pro Windows XP – ke stažení zdarma (pro úpravy videa ve formátu WMV); VirtualDub – free program pro základní zpracování videa – jednoduchý, rychlý, …; VirtualDubMod – navíc umí zpracovávat i video v MPEG-2.

Zpracování audia/videa - produkce všechny programy pro digitální střih podporují i převod audia/videa do různých cílových formátů, často včetně tvorby celých projektů (např. VCD, DVD); Windows Media Encoder; Real Media Producer; MyDVD – tvorba VCD a DVD; Ulead Media Audio Editor – snímání a editace zvuku; AudaCity – free produkt pro snímání a editaci zvuku; MPEG encodery (Tsunami, Ligos, BBMPEG,…); …

Videokonference vysoká kvalita – TV; speciální zařízení a nutnost „postavit“ přenosovou trasu pro potřebný datový tok (řádově desítky Mb/s) – AVA/ATA nad ATM, MPEG-2 streaming; jednoúčelová videokonferenční řešení – kompaktní zařízení umožňující propojení přes ISDN/ADSL/IP – H.323, H.324; IP videokonference – softwarová řešení pro použití v běžném internetu: MBONE, VRVS (CERN), NetMeeting (Microsoft).

Literatura Beránek, P. Velká kniha. Digitální video v praxi. UNIS Publishing. Brno, 2001. ISBN 80-86097-63-3. Matoušek, J. – Jirásek, O.: Natáčíme a upravujeme video na počítači. 2. akt. vydání. Computer Press, Brno, 2003. ISBN 80-7226-970-4. Standardy MPEG: http://www.cselt.it/mpeg/standards Infoserver o digitálním videu a televizním vysílání: www.digitaltv.cz Infoserver o vypalování a všem okolo: www.cdr.cz Vše o satelitním vysílání: www.parabola.cz