Vývoj technických prostředků záznamu a zpracování videa Vojtěch Třmínek

Obsah Technologie záznamu Historický vývoj Hardwarové - zobrazovací zařízení 3D technologie IMAX

Analogový a digitální záznam Analogový záznam spojitý signál, který je zaznamenávám především na magnetické pásky Reprodukce je často možná pomocí lidského oka Výhody: Dlouhá životnost médií Nulová náchylnost na chyby v záznamu Jednoduché zaznamenávání Vysoká kvalita záznamu Digitální záznam nespojitý signál, který je zaznamenáván především na CD, DVD, Blu-ray nebo jiná média K reprodukci je potřeba znát kodek (v některých případech i dekompresor) Velikost médií Možnost komprimace Jednodušší manipulace Možnosti sdílení Kopírováním se nezhoršuje kvalita Nevýhody: Složitější manipulace Kopírováním se zhoršuje kvalita (stejně jako jakoukoli jinou manipulací se záznamem) Nevýhody: Nízká životnost médií Náchylnost na chyby v záznamu

Analogový a digitální záznam

Historický vývoj prostředků videa Filmový pás Němý film → Zvukový film → Barevný film → Širokoúhlý film

Počátky záznamu televizního obrazu Telerecording záznam na film snímáním z obrazovky televizoru Magnetický záznam obrazu v podélné stopě Muselo se zaznamenat mnohem širší frekvenční pásmo než u zvuku klasický magnetofonový pásek ¼“, rychlost posuvu 4,57m/s, hrací doba 20min Magnetický záznam obrazu v příčné stopě Magnetická hlava kolmá k ose pásku

Počátky záznamu televizního obrazu Magnetický záznam obrazu v šikmé stopě magnetický pásek obepíná bubínek s hlavami v úhlu asi 180° a dvě hlavy na něm vytvářejí magnetické stopy Velice rozšířený, předchůdce videokazet

Počátky záznamu televizního obrazu Záznam televizního obrazu na disk Mechanický princip záznamu podobný gramofonu; snímání diamantovým hrotem 1. deska měla 1500 ot/min a hrací doba byla okolo 10 minut Pouze přehrávání Laservision - opticky snímaný mechanický záznam Předchůdce disků CD, DVD a Blu-ray krátká přístupová doba kamkoliv v nahrávce

Analogový film VHS Betamax v 80. a 90. letech standart, Magnetická páska šířky 0,5 palce, nahrávání do šikmých stop, až 300 minut záznamu Betamax Hlavní konkurence VHS – Betamax prohrál Vyšší kvalita záznamu složitější technologie

Digitální video Digitální kamera - zpracování obrazu: Objektiv kamery Objektiv dopraví světlo, které je odražené od snímaných objektů na snímací čip (CCD, CMOS) Snímací čip převede danou obrazovou informaci do elektronické podoby Tato informace se následně pomocí A/D převodníku převede na posloupnost 0 a 1 Následně dojde ke komprimaci pro zmenšení objemu dat V poslední fázi dojde k uložení dat na datové médium (paměťová karta, magnetická páska, pevný disk atd.) Objektiv kamery

Digitální video Snímací čip Snímací čip je základem zpracování obrazu. Jde buď o čip CMOS nebo častěji CCD. V současné době jsou běžně dostupné i kamery se třemi snímacími čipy. Pomocí dichroických zrcadel je světlo rozloženo na základní barevné složky (RGB). Paprsky následně dopadají na tři různé snímače. Před nimi jsou ještě barevné filtry, protože čip snímá pouze intenzitu dopadajícího světla nikoliv barvu. U jednočipových kamer je toto řešeno mozaikovým filtrem před snímačem. Tento mozaikový filtr se liší v závislosti na typu čipu (CCD nebo CMOS). https://www.youtube.com/watch?v=i85jZ76azZ8 https://www.youtube.com/watch?v=Ic0czeUJrGE

Digitální video CD (Kompaktní disk) optický disk určený pro ukládání digitálních dat Pro čtení se používá laserové světlo s vlnovou délkou 785 nm Data jsou uložena ve stopách na jedné dlouhé spirále začínající ve středu média Průměr 12 cm (menší variant 8 cm) Audio CD, CD-ROM, CD-RW, Live CD,… Nízká životnost – jen asi 8 let Náchylné na poškrábání

Digitální video DVD Pokračovatel CD, zpětná kompatibilita přehrávačů, zhruba 6ti násobná kapacita DVD-R(W) vs. DVD+R(W) – různé technické standardy Pro čtení dat se používá laserové světlo s vlnovou délkou 660 nm (tedy kratší než v případě CD) Novější DVD umožňují zápis ve dvou vrstvách (2 násobná kapacita)

Digitální video Záznam dat na CD Záznam dat na DVD Záznamová vrstva z organického barviva. Laserový paprsek zahřeje příslušné místo na vysokou teplotu (více než 300 °C), díky které dojde k nenávratnému spálení organického barviva a v tomto místě (pit) se již nebude paprsek odrážet od odrazivé vrstvy (při čtení). Záznam dat na DVD Záznamová vrstva ze speciální chemické sloučeniny, která působením energie laseru umožňuje změnu fáze z krystalické na amorfní. Při mazání dat laser pracuje na nižší výkon. Povrch média se zahřeje nad teplotu krystalizace a poté je ochlazen. Tím přechází sloučenina ze struktury amorfní zpět do struktury krystalické a odráží tedy více světla.

Digitální video Blu-ray HD DVD 3. generace optických disků Příčný odstup stop je 0,35 μm. Pro čtení disků Blu-ray se používá modré laserové světlo s vlnovou délkou 405 nm. Technologii vyvinula japonská firma Sony ve spolupráci s firmou Philips Umožňuje ukládat filmy ve FullHD kvalitě a až 8 kanálovým zvukem (7:1) Kapacita 25GB jednovrstvý a 50GB dvouvrstvý disk HD DVD Konkurence pro Blu-ray V roce 2008 zastaven vývoj

Editory pro zpracování videa - placené CyberLink PowerDirector Vegas Pro (dříve Sony Vegas) Pinnacle Studio

Editory pro zpracování videa - freeware Avidemux VirtualDub Blender

Zobrazovací zařízení CRT obrazovka Výhoda: kvalitní obraz Nevýhody: velké rozměry a hmotnost; problém s plochou obrazu (úhlopříčka max. 100 cm) 1 - Elektronové dělo (emitor) 2 - Svazky elektronů 3 - Zaostřovací cívky 4 - Vychylovací cívky 5 - Připojení anody 6 - Maska pro oddělení paprsků pro červenou,zelenou a modrou část zobrazovaného obrazu 7 - Luminoforová vrstva s červenými, zelenými a modrými oblastmi 8 - Detail luminoforové vrstvy, nanesené z vnitřní strany obrazovky

Zobrazovací zařízení LCD obrazovka LCD (Liquid Crystal Display) je technologie využívající tekutých krystalů, kde tranzistory ovlivňují natočení tekutých krystalů, kterými v závislosti na jejich natočení prochází nebo neprochází světlo. Každý pixel se skládá ze tří subpixelů (červeného, zeleného a modrého). Výhody: malé rozměry a hmotnost; velká plochá obrazovka Nevýhoda: problém s pozorovacím úhlem

Zobrazovací zařízení Plazma obrazovka Elektronem se vybudí plynový iont a ten přejde do excitovaného stavu (stavu přechodu elektronu atomu na vyšší energetickou hladinu). Z plynového iontu se po přechodu elektronu na původní energetickou hladinu uvolní foton. Výhody: dobrý kontrast, velký jas; tenký plochý displej Nevýhody: cena; velký příkon https://www.youtube.com/watch?v=3T49f2TFuiM

Zobrazovací zařízení OLED obrazovka OLED (Organic Light-Emitted Display) je nejnovější zobrazovací technologie. Organický materiál emituje světlo určité barvy, pokud se na něj přivede stejnosměrné napětí. Každá buňka je miniaturní LED Výhody: oproti LCD nevyžaduje podsvícení; nízká spotřeba; tenký displej; levná výroba Nevýhoda: nižší životnost než LCD/plazma

Zobrazovací zařízení Čtyř barevné obrazovky Projekční zařízení Klasická LED obrazovka má v jednom bodu (pixelu), 3 subpixely. R -- červený, G -- zelený a B -- modrý subpixel jsou schopny vytvořit v podstatě iluzi s 16 miliony barev Po přidání čtvrté barvy dokáže obrazovka namixovat 4,2 miliardy barev Projekční zařízení k promítání je potřeba zdroj světla, kterým se prosvítí filmový pás, a projekční optika CRT DLP, LED LCD LCoS

3D technologie 3D kamera 3D zobrazení 2 objektivy vzdálené 6,5 cm Pravidlo zachování paralaxy - Při střihu nelze přejít z negativní paralaxy přímo do pozitivní paralaxy, protože na to mozek není zvyklý a vedlo by to k bolesti hlavy. Je nezbytné přecházet přes nulovou paralaxu, tedy obraz na úrovni obrazovky. Pravidlo mizení objektů

3D technologie Realizace 3D vjemu 3D způsob projekce 1. způsob - Na jedno plátno se promítají dva obrazy, každý je však jinak polarizován.  Pomocí brýlí, které jsou polarizačním filtrem, se každému oku dostane správný obraz. 2. způsob - použití vysokofrekvenčního obrazu a aktivních brýlí. Monitor o vysoké frekvenci zobrazování (>100 Hz) střídá obrazy pro pravé a pro levé oko a brýle druhé oko v tu chvíli zakryjí. 3D způsob projekce https://youtu.be/4JGmy_RUWYc?list=PLMrtJn-MOYmfqNgyPxx6NYMZnd25y4shc

IMAX Negativ šíře 65 mm (místo klasického formátu 35 mm), který beží horizontálně Standardní plátno pro IMAX systém má rozměry 22×16 m Rozlišení je 10000×7000 obrazových bodů