Videoformáty a jejich využití Vladislav Hájek 4.I

Úvod Seznámíme Vás se základními terminologiemi a popisy analogového a digitálního videa v různých formátech. Rovněž zde naleznete informace o MPEG 1 a MPEG 2, jejich specifikace a vlastnosti. Představíme Vám vlastnosti současných digitálních video formátů včetně poloprofesionálních a profesionálních. Pokusíme se o zhodnocení společných charakteristik digitálních zařízení, nastíníme možnosti vzájemné kompatibility a spolupráce jednotlivých digitálních zařízení.

Analogové a digitální videoformáty Analogové záznamové systémy Analogové záznamové systémy používané v televizních systémech Digitální záznamové formy na principu komprese BETACAM SP DIGITAL BETACAM U-MATIC D-VHS Ukázka videosouboru Slovník pojmů

Analogové záznamové systémy Formát obrazu Frekvenční rozsah Odstup luminance/šum Horizontální rozlišení Beta, VHS, Video8 0 až 3,2 MHz 43 dB 250 bodů U-Matic HB 0 až 3,4 MHz 45 dB 270 bodů U-Matic SP 0 až 3,9 MHz 46 dB 300 bodů S-VHS, Hi 8 0 až 4,2 MHz 350 bodů Betacam UVW 0 až 5 MHz 390 bodů

Analogové záznamové systémy používané v televizních systémech Formát M-II EBU-C Betacam SP U-Matic SP S-VHS Typ záznamu Komponentní (Y,Cr,Cb)   Kompozitní (CVBS) Komponentní (Y/C) Šířka pásma - jas 5.0 MHz 5.5 Mhz 5,5 MHz ~ 4 Mhz ~ 5 Mhz Šířka pásma - barva 1.8 MHz 1.5 Mhz 1.5 MHz ~ 600 kHz Odstup s/n - jas > 47 dB 43 dB > 51 dB > 46 dB 45 dB Odstup s/n - barva > 50 dB > 53 dB > 48 dB Zvuková složka: 2x FM 2x linear 3 x linear 2 + time code 2 x linear 2 x AFM, TC 2 x linear time code 2 x FM (HiFi) + linear Odstup signál/šum > 85 dB (FM) > 72 dB > 52 dB >90 dB (FM) Páska, šířka 1/2" kazeta 12,65 mm 1" cívka 25,4 mm 3/4" kazeta 19,05 mm Rychlost posuvu 6,6 cm/s 24,4 cm/s 10,15 cm/s 9,53 cm/s 2,399 cm/s

Digitální záznamové formy na principu komprese U kompresního digitálního systému nehraje šířka pásma takový význam jako u analogového. Typ kvantizace a kompresní poměr je mnohem důležitější. Většina profesionálních formátů odpovídá kvantizaci podle normy CCIR, která je považována za specifikaci "broadcast quality" v digitálním videu. Většina CCIR 601 subformátů má kvantizaci 4:2:2 s 720 aktivními řádky. Poměr 4:2:2 znamená komponentní Y/Cr/Cb (YUV) vzorkování, kde obě rozdílové barevné složky jsou vzorkovány poloviční vzorkovací frekvencí jasové složky. DCT znamená diskrétní kosinová transformace a jedná se o způsob komprimování jednotlivých snímků (25/sec u PAL) obrazu.

2 x 48 (44)kHz,16bit nebo 4 x 32 kHz,12 bit Formát Kvantizace Komprese Odstup S/N Audio Digital Betacam 4:2:2 8/10 bit Intraframe DCT 2,3:1   4 x 20 bit + time code Digital S 4:2:2 8 bit Intraframe DCT 3,3:1, 50 Mbps 4 x 48 kHz 16 bit PCM Ampex DCT DCT 2:1 DV, DVCAM, D8 DVCPRO 4:2:0 4:1:1 5:1, 25 Mbps 54 dB 2 x 48 (44)kHz,16bit nebo 4 x 32 kHz,12 bit DVCPRO 50 4:2:2 3,3:1, 50 Mbps 4 digital + cue Betacam SX 10:1, MPEG 2 4 x 48kHz, 16 bit

BETACAM SP Jedná se o analogový televizní systém vyvinutý firmou SONY, je jedním z nejrozšířenějších systémů používaných pro televizní zpravodajství. Betacam SP, jasová a barvonosná složka je zaznamenávána do dvou oddělených stop, tzn. komponentním způsobem. Rotační hlavy jsou usazeny po dvou a dvě rozdílové barevné složky jsou komprimovány a zaznamenávány do jedné stopy, do druhé stopy je zaznamenávána jasová složka. Frekvenční rozsah končí frekvencí 5,5 Mhz z čehož vychází horizontální rozlišení okolo 500 řádků. Systém Betacam SP je nejrozšířenější televizní systém.

DIGITAL BETACAM Tento systém byl vyvinut v roce 1993 a jedná se o plně profesionální špičkový systém. Záznamová bitová rychlost u tohoto systému činí 125 Mbps. Obraz je kódován metodou DCT, typ S-NRZ1, kompresní poměr je 2,15:1, kvantizace 10 bitů metodou YUV 4:2:2. Systém používá pásek široký 12,65 mm jehož transportní rychlost činí 96,7 mm/s.

U-MATIC Další formát vyvinutý firmou SONY. Byly vyvinuty tři odlišné verze, které používají rozdílných jasových a barvonosných frekvencí . Pásek má šířku 19,05 mm. U-MATIC S (Low Band) byl používán v 70.letech a je jedním z nejstarších kazetových video systémů. U-MATIC HB (High Band) má rozšířenu barvonosnou frekvenci, která zvyšuje barevné rozlišení. U systému U-MATIC SP byla rozšířena frekvence obou složek signálu (jasové i barvonosné), to vedlo k dalšímu zvýšení rozlišení systému. U-matic S, HB pásky jsou často používány vzhledem k jejich nízké ceně a nízké hustotě záznamu která je činí odolnými proti vlivu času.

D-VHS Systém Digital VHS (D-VHS) je nástupce nejrozšířenějšího analogového systému VHS a jeho modernizovaného nástupce S-VHS. Systém je kompatibilní směrem dolů, tzn. čte záznam VHS a S-VHS a dokonce zapisuje i v S-VHS formátu. Zařízení tohoto v současné době ještě ne příliš rozšířeného systému používá kazety rozměrově shodné s VHS kazetami ale používají kvalitnější pásek. Systém je technologicky plně vyřešen, jeho výroba a prodej (firmy JVC, Philips a SONY) se zatím v Evropě (v USA je prodáván komplet D-VHS rekordér a satelitní D-BOX přijímač firmy JVC) teprve rozebíhá s téměř dvouletým zpožděním oproti USA. Součástí videorekordéru jsou analogové vstupy i IEEE 1394 rozhraní které slouží i jako vstupně/výstupní rozhraní pro MPEG 2 datový tok. Kazeta systému D-VHS pojme až 44,4 GB dat. Systém používá dva režimy záznamu, s vysokou hustotou (STD - datový tok 14,1 Mbit/s) a dlouhohrající (LS3 - datový tok 4,7 Mbit/S). Kvantování je vždy 8 bitů. Systém D-VHS je kompatibilní směrem dolů a čte záznam VHS a S-VHS přes analogové výstupy. Prvním zástupcem tohoto systému na českém trhu D-VHS je videorekordér firmy JVC pod typovým označením HM-DR10000.

Animaci spustíte klepnutím na obrázek Ukázka videosouboru Animaci spustíte klepnutím na obrázek MPEG1 - Velikost obrazu: 360 x 288; bitová rychlost: 921600 bitů za sekundu; rychlost zobrazování snímků: 25.00 snímků za sekundu.

Slovník pojmů ASF - Advanced Streaming Format. Microsoftí odpoveď na formát RealVideo a celkově na streamovací formáty. Aspect ratio (Poměry stran) - Video na DVD je v rozlišení 720x576, že? Ale 720/576 = 1,25 ,což je pro film nepřípustný poměr stran. A co full screen, widescreen, anamorphic atd. AVI Audio Video Interleave. Video  format většinou používaný na počítačích s OS Windows. Definuje jak jsou video a audio navzájen propojeny bez specifikace kodeku. Codec COder/DECoder. Codec je část softwaru, která umožňuje něco enkodovat - většinou audio nebo video - do specifického formátu a potom ho dekodovat zase zpět. Nejznámnější kodeky: MPEG1, MPEG2, MPEG-4, Indeo, PicVideo MJPEG ... Avi, Asf atd. nejsou kodek, ale format - který může být enkodovan za použití různých kodeků. DivX je jméno upraveného Microsoftího MPEG4 kodeku (Windows Media Vide V3). Tyto kodeky byly vyvíjeny Microsoftem pro použití v jejich Windows Media architektuře a zpočátku umožňovaly encodování do AVI a ASF, ale všechny neBeta verze znemožňovaly encodování do AVI. Stvořitelé DivX odebrali toto omezení a umožníli tak zase enkodování do AVI a změnili jméno na DivX, aby bylo možné používat jako původní Microsoftí tak DivX kodeky zároveň. Poslední vydání DivX také obsahuje upravený Windows Media Audio kodek jménem DivX audio. Úprava tohoto kodeku není perfektní jeho použití je limitováno nízkými datovými toky. DIVX bylo vlastně DVD oproštěno o všechny jeho extra vlatnosti. DIVX byl uveden firmou Circuit City a partou lakomých Hollowoodských právníků, aby úplně ovládli distribuci filmů až ke konečnému domácímu uživateli. DIVX byl pay-per-view (zaplať za shlédnutí) a DIVX-Enhanced DVD přehrávač musel být napojen na telefonní linku, aby mohl zavola DIVX centralní počítač a říct mu, že právě přehráváte ten který film a počítač automaticky strhává poplatky z kreditní karty. Film stál $4.50 za 48h. DIVX byl zastaven po méně než roce kvůli nedostatku titulů (Warner, Sony, NewLine a další menší studia prostě odmítla vydávat tituly v tomto formátu).

Frame Základní jednotka videa. Jeden frame zastupuje jeden snímek Frame Základní jednotka videa. Jeden frame zastupuje jeden snímek. Film většinou běží rychlostí 24 frame za sekundu, takže má 24 snímků na každou vteřinu. Představte si 24 snímků s ptákem, na prvním snímku je pták nalevo a poté se postupně přesunuje doprava. Na 24. snímku je pták napravo snímku. Představte si těchto 24 snímků přehrávat za sebou dostatečně rychle. Potom to vypadá jakoby pták letěl zleva doprava. Interleaving (prokládání) - představte si, že spojujete audio a video stopy na definovaných místech. Přehrávač poté rozpozná tyto místa a ujistí se, že jak audio i video jsou přehrávány podle toho jak byly spojeny. Keyframe (klíčový snímek) Kompletní frame, ale vysoce kompresován. MPEG MPEG znamená Motion Picture Expert Group, definuje video formáty. Tato skupina standardizuje digitální video, jako např. MPEG1, MPEG2, MPEG4 a několik zvukových standardů, jako např. MP3 a AAC. MPEG4 - je sbírka standardů definovaných MPEG Group, a měl by se stát standardem v digitálním videu (hlavně v obrazových telefonech, streamovacích médiích na internetu...). MPEG4 umožňuje používat různé kompresní metody, např. klíčový snímek může být kompresován pomocí ICT nebo Wavelet, což vede k různým kvalitativním výstupům. Vob Soubory Všechny DVD filmy jsou uloženy v tzv. VOB souborech. Vob soubory většinou obsahují zvuk v Dolby Digital a MPEG2 video. Vob soubory jsou pojmenovány takto: vts_XX_y.vob ,kdy XX zastupuje Titul a Y část titulu. Maximálně může být 99 Titulů a 10 částí. vts_XX_0.vob nikdy neobsahuje video, ale navigační menu. Existují 2 způsoby jak zjistit, které soubory obsahují film: První: přehrajte DVD v přehrávači a a sledujte stavové okno. Druhy: Hlavní film je obsažen v největším počtu po sobě jdoucích vob souborech se stejným číslem Titulu (např. vts_05_1.vob, vts_05_2.vob, vts_05_3.vob....vts_05_8.vob) Windows Media - Microsoftí architektura pro zpracovnání audia a videa na PC. Je založena na sbírce kodeků, které mohou být použity WindowsMedia Playerem k přehrávání souborů enkodovaných v některém z podporovaných formátů.

Užité zdroje http://dvdrip.kvalitne.cz http://www.volny.cz/drkaufmann