stringtranslate.com

Видео

Одноминутный анимированный видеоролик, демонстрирующий пример процесса производства медиа-контента.

Видео — это электронное средство для записи, копирования , воспроизведения, трансляции и отображения движущихся визуальных носителей . [1] Видео было впервые разработано для механических телевизионных систем, которые были быстро заменены системами с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), которые, в свою очередь, были заменены плоскими дисплеями нескольких типов.

Видеосистемы различаются по разрешению дисплея , соотношению сторон , частоте обновления , цветовым возможностям и другим качествам. Существуют аналоговые и цифровые варианты, которые могут передаваться на различных носителях, включая радиопередачи , магнитную ленту , оптические диски , компьютерные файлы и сетевую потоковую передачу .

Этимология

Слово видео происходит от латинского video (я вижу). [2]

История

Аналоговое видео

Композитный видеосигнал NTSC (аналоговый)

Видео развилось из факсимильных систем, разработанных в середине 19 века. Ранние механические видеосканеры, такие как диск Нипкова , были запатентованы еще в 1884 году, однако потребовалось несколько десятилетий, прежде чем были разработаны практические видеосистемы, много десятилетий спустя после появления пленки . Кинозапись использует последовательность миниатюрных фотографических изображений, видимых глазу при физическом исследовании пленки. Видео, напротив, кодирует изображения электронным способом, превращая изображения в аналоговые или цифровые электронные сигналы для передачи или записи. [3]

Видеотехнология была впервые разработана для механических телевизионных систем, которые были быстро заменены телевизионными системами с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) . Видео изначально было исключительно технологией прямого эфира . Камеры прямого эфира использовали электронный луч, который сканировал фотопроводящую пластину с желаемым изображением и выдавал сигнал напряжения, пропорциональный яркости в каждой части изображения. Затем сигнал можно было отправить на телевизоры, где другой луч принимал и отображал изображение. [4] Чарльз Гинзбург возглавил исследовательскую группу Ampex , чтобы разработать один из первых практических видеомагнитофонов (VTR). В 1951 году первый VTR записывал прямые изображения с телевизионных камер , записывая электрический сигнал камеры на магнитную видеоленту .

В 1956 году видеомагнитофоны продавались по цене 50 000 долларов, а видеокассеты стоили 300 долларов США за одночасовую катушку. [5] Однако с годами цены постепенно падали; в 1971 году Sony начала продавать видеокассетные магнитофоны (VCR) и кассеты на потребительском рынке . [6]

Цифровое видео

Цифровое видео способно обеспечить более высокое качество и, в конечном итоге, гораздо более низкую стоимость, чем более ранняя аналоговая технология. После коммерческого внедрения DVD в 1997 году, а затем Blu-ray Disc в 2006 году, продажи видеокассет и записывающего оборудования резко упали. Достижения в области компьютерных технологий позволяют даже недорогим персональным компьютерам и смартфонам захватывать, хранить, редактировать и передавать цифровое видео, что еще больше снижает стоимость видеопроизводства и позволяет программистам и вещателям перейти на безленточное производство . Появление цифрового вещания и последующий переход на цифровое телевидение находятся в процессе низведения аналогового видео до статуса устаревшей технологии в большинстве частей мира. Разработка видеокамер высокого разрешения с улучшенным динамическим диапазоном и цветовой гаммой , наряду с внедрением цифровых промежуточных форматов данных с высоким динамическим диапазоном и улучшенной глубиной цвета , привели к сближению цифровой видеотехнологии с кинотехнологией. С 2013 года использование цифровых камер в Голливуде превзошло использование пленочных камер. [7]

Характеристики видеопотоков

Количество кадров в секунду

Частота кадров , количество неподвижных изображений в единицу времени видео, варьируется от шести или восьми кадров в секунду ( кадров/с ) для старых механических камер до 120 и более кадров в секунду для новых профессиональных камер. Стандарты PAL (Европа, Азия, Австралия и т. д.) и SECAM (Франция, Россия, части Африки и т. д.) указывают 25 кадров/с, в то время как стандарты NTSC (США, Канада, Япония и т. д.) указывают 29,97 кадров/с. [8] Фильм снимается с более низкой частотой кадров 24 кадра в секунду, что немного усложняет процесс перевода кинематографического фильма на видео. Минимальная частота кадров для достижения комфортной иллюзии движущегося изображения составляет около шестнадцати кадров в секунду. [9]

Чересстрочная и прогрессивная развертка

Видео может быть чересстрочным или прогрессивным . В системах с прогрессивной разверткой каждый период обновления последовательно обновляет все строки развертки в каждом кадре. При отображении изначально прогрессивного вещательного или записанного сигнала результатом является оптимальное пространственное разрешение как неподвижных, так и движущихся частей изображения. Чересстрочная развертка была изобретена как способ уменьшения мерцания в ранних механических и ЭЛТ- видеодисплеях без увеличения количества полных кадров в секунду . Чересстрочная развертка сохраняет детали, требуя при этом меньшей полосы пропускания по сравнению с прогрессивной разверткой. [10] [11]

В чересстрочном видео горизонтальные строки сканирования каждого полного кадра обрабатываются так, как будто они пронумерованы последовательно и захвачены как два поля : нечетное поле (верхнее поле), состоящее из нечетных строк, и четное поле (нижнее поле), состоящее из четных строк. Аналоговые устройства отображения воспроизводят каждый кадр, фактически удваивая частоту кадров, насколько это касается воспринимаемого общего мерцания. Когда устройство захвата изображения захватывает поля по одному за раз, а не разделяет полный кадр после его захвата, частота кадров для движения также фактически удваивается, что приводит к более плавному, более реалистичному воспроизведению быстро движущихся частей изображения при просмотре на чересстрочном дисплее ЭЛТ. [10] [11]

NTSC, PAL и SECAM — это чересстрочные форматы. Сокращенные спецификации видеоразрешения часто включают i для обозначения чересстрочной развертки. Например, видеоформат PAL часто описывается как 576i50 , где 576 указывает на общее количество горизонтальных строк развертки, i указывает на чересстрочную развертку, а 50 указывает на 50 полей (полукадров) в секунду. [11] [12]

При отображении изначально чересстрочного сигнала на устройстве с прогрессивной разверткой общее пространственное разрешение ухудшается из-за простого удвоения строк — артефактов, таких как мерцание или эффекты «гребенки» в движущихся частях изображения, которые появляются, если специальная обработка сигнала не устраняет их. [10] [13] Процедура, известная как деинтерлейсинг, может оптимизировать отображение чересстрочного видеосигнала с аналогового, DVD или спутникового источника на устройстве с прогрессивной разверткой, таком как ЖК-телевизор , цифровой видеопроектор или плазменная панель. Однако деинтерлейсинг не может обеспечить качество видео , эквивалентное исходному материалу с истинной прогрессивной разверткой. [11] [12] [13]

Соотношение сторон

Сравнение соотношений сторон обычного кинематографа и традиционного телевидения (зеленый)

Соотношение сторон описывает пропорциональное соотношение между шириной и высотой видеоэкранов и элементами видеоизображения. Все популярные видеоформаты являются прямоугольными , и это можно описать соотношением между шириной и высотой. Соотношение ширины и высоты для традиционного телевизионного экрана составляет 4:3 или около 1,33:1. Телевизоры высокой четкости используют соотношение сторон 16:9 или около 1,78:1. Соотношение сторон полного 35-мм кадра фильма со звуковой дорожкой (также известное как соотношение Академии ) составляет 1,375:1. [14] [15]

Пиксели на компьютерных мониторах обычно квадратные, но пиксели, используемые в цифровом видео, часто имеют неквадратные соотношения сторон, такие как те, которые используются в вариантах PAL и NTSC стандарта цифрового видео CCIR 601 и соответствующих анаморфных широкоэкранных форматах. Растр 720 на 480 пикселей использует тонкие пиксели на дисплее с соотношением сторон 4:3 и толстые пиксели на дисплее 16:9. [14] [15]

Популярность просмотра видео на мобильных телефонах привела к росту вертикального видео . Мэри Микер , партнер венчурной компании Кремниевой долины Kleiner Perkins Caufield & Byers , подчеркнула рост вертикального просмотра видео в своем отчете Internet Trends Report за 2015 год — с 5% от общего количества просмотров видео в 2010 году до 29% в 2015 году. Вертикальная видеореклама, такая как Snapchat , просматривается целиком в девять раз чаще, чем горизонтальная видеореклама. [16]

Цветовая модель и глубина

Пример цветовой плоскости UV, значение Y=0,5

Цветовая модель использует представление цвета видео и отображает закодированные значения цвета в видимые цвета, воспроизводимые системой. Существует несколько таких представлений, которые широко используются: как правило, YIQ используется в телевидении NTSC, YUV используется в телевидении PAL, YDbDr используется в телевидении SECAM, а YCbCr используется для цифрового видео. [17] [18]

Количество отдельных цветов, которые может представлять пиксель, зависит от глубины цвета, выраженной в количестве бит на пиксель. Обычным способом уменьшения объема данных, необходимых в цифровом видео, является субдискретизация цветности (например, 4:4:4, 4:2:2 и т. д.). Поскольку человеческий глаз менее чувствителен к деталям цвета, чем к яркости, данные яркости для всех пикселей сохраняются, в то время как данные цветности усредняются для ряда пикселей в блоке, и для всех них используется одно и то же значение. Например, это приводит к 50%-ному сокращению данных цветности с использованием 2-пиксельных блоков (4:2:2) или 75%-ному сокращению с использованием 4-пиксельных блоков (4:2:0). Этот процесс не уменьшает количество возможных значений цвета, которые могут быть отображены, но он уменьшает количество отдельных точек, в которых цвет изменяется. [12] [17] [18]

Качество видео

Качество видео можно измерить с помощью формальных метрик, таких как пиковое отношение сигнал/шум (PSNR), или с помощью субъективной оценки качества видео с использованием экспертного наблюдения. Многие субъективные методы оценки качества видео описаны в рекомендации ITU-T BT.500. Одним из стандартизированных методов является шкала ухудшения качества видео с двойным стимулом (DSIS). В DSIS каждый эксперт просматривает неухудшенное контрольное видео, а затем ухудшенную версию того же видео. Затем эксперт оценивает ухудшенное видео с помощью шкалы от «ухудшения незаметны» до «ухудшения очень раздражают».

Метод сжатия видео (только цифровой)

Несжатое видео обеспечивает максимальное качество, но с очень высокой скоростью передачи данных . Для сжатия видеопотоков используются различные методы, наиболее эффективные из которых используют группу изображений (GOP) для уменьшения пространственной и временной избыточности . В широком смысле пространственная избыточность уменьшается путем регистрации различий между частями одного кадра; эта задача известна как внутрикадровое сжатие и тесно связана со сжатием изображений . Аналогичным образом, временная избыточность может быть уменьшена путем регистрации различий между кадрами; эта задача известна как межкадровое сжатие , включая компенсацию движения и другие методы. Наиболее распространенными современными стандартами сжатия являются MPEG-2 , используемый для DVD , Blu-ray и спутникового телевидения , и MPEG-4 , используемый для AVCHD , мобильных телефонов (3GP) и Интернета. [19] [20]

Стереоскопический

Стереоскопическое видео для 3D-фильмов и других приложений может быть отображено несколькими различными способами: [21] [22]

Форматы

Различные уровни передачи и хранения видео предоставляют собственный набор форматов на выбор.

Для передачи есть физический разъем и протокол сигнала (см. Список видеоразъемов ). Определенная физическая связь может переносить определенные стандарты отображения, которые определяют определенную частоту обновления, разрешение отображения и цветовое пространство .

Используется множество аналоговых и цифровых форматов записи , а цифровые видеоклипы также могут храниться в файловой системе компьютера в виде файлов, которые имеют свои собственные форматы. В дополнение к физическому формату, используемому устройством хранения данных или средой передачи, отправляемый поток единиц и нулей должен быть в определенном цифровом формате кодирования видео , для которого доступен номер.

Аналоговое видео

Аналоговое видео — это видеосигнал, представленный одним или несколькими аналоговыми сигналами . Аналоговые цветные видеосигналы включают яркость (Y) и цветность (C). При объединении в один канал, как в случае с NTSC , PAL и SECAM , это называется композитным видео . Аналоговое видео может передаваться по отдельным каналам, как в двухканальном S-Video (YC) и многоканальном компонентном видеоформатах .

Аналоговое видео используется как в бытовых, так и в профессиональных телевизионных приложениях.

Цифровое видео

Были приняты форматы цифрового видеосигнала , включая последовательный цифровой интерфейс (SDI), цифровой визуальный интерфейс (DVI), мультимедийный интерфейс высокой четкости (HDMI) и интерфейс DisplayPort .

Транспортная среда

Видео может передаваться или транспортироваться различными способами, включая беспроводное наземное телевидение как аналоговый или цифровой сигнал, коаксиальный кабель в замкнутой системе как аналоговый сигнал. Вещательные или студийные камеры используют одинарную или двойную коаксиальную кабельную систему с использованием последовательного цифрового интерфейса (SDI). См. Список видеоразъемов для получения информации о физических разъемах и соответствующих стандартах сигнала.

Видео может передаваться по сетям и другим общим цифровым каналам связи, например, с использованием транспортного потока MPEG , SMPTE 2022 и SMPTE 2110 .

Стандарты отображения

Цифровое телевидение

Цифровое телевизионное вещание использует MPEG-2 и другие форматы видеокодирования и включает в себя:

Аналоговое телевидение

Стандарты аналогового телевизионного вещания включают в себя:

Аналоговый видеоформат содержит больше информации, чем видимое содержимое кадра. До и после изображения идут строки и пиксели, содержащие метаданные и информацию о синхронизации. Эта окружающая граница известна как интервал гашения или область гашения ; горизонтальные и вертикальные передний и задний крыльцо являются строительными блоками интервала гашения.

Компьютерные дисплеи

Стандарты компьютерных дисплеев определяют комбинацию соотношения сторон, размера дисплея, разрешения дисплея, глубины цвета и частоты обновления. Доступен список распространенных разрешений .

Запись

Видеокассета VHS​

Раннее телевидение было почти исключительно живым средством вещания, некоторые программы записывались на пленку для исторических целей с использованием Kinescope . Аналоговый видеомагнитофон был представлен коммерчески в 1951 году. Следующий список приведен в приблизительном хронологическом порядке. Все перечисленные форматы были проданы и использовались вещателями, видеопроизводителями или потребителями; или имели важное историческое значение. [23] [24]

Цифровые видеомагнитофоны обеспечивали лучшее качество по сравнению с аналоговыми магнитофонами. [24] [26]

Оптические носители информации предложили альтернативу громоздким ленточным форматам, особенно в потребительских приложениях. [23] [27]

Форматы цифрового кодирования

Видеокодек — это программное или аппаратное обеспечение , которое сжимает и распаковывает цифровое видео . В контексте сжатия видео кодек — это словосочетание кодировщика и декодера , в то время как устройство, которое только сжимает, обычно называется кодировщиком , а то, которое только распаковывает, — декодером . Формат сжатых данных обычно соответствует стандартному формату кодирования видео . Сжатие обычно происходит с потерями , что означает, что в сжатом видео отсутствует некоторая информация, присутствующая в исходном видео. Следствием этого является то, что распакованное видео имеет более низкое качество, чем исходное, несжатое видео, поскольку недостаточно информации для точной реконструкции исходного видео. [28]

Смотрите также

Общий
Формат видео
Использование видео
Программное обеспечение для записи видео с экрана

Ссылки

  1. ^ "Видео – HiDef Audio and Video". hidefnj.com . Архивировано из оригинала 14 мая 2017 г. Получено 30 марта 2017 г.
  2. ^ "видео", Онлайн-словарь этимологии
  3. ^ Амидон, Одри (25 июня 2013 г.). «Сохранение фильмов 101: в чем разница между фильмом и видео?». Неписаные записи . Национальный архив США.
  4. ^ "Vocademy - Учитесь бесплатно - Электронные технологии - Аналоговые схемы - Аналоговое телевидение". vocademy.net . Получено 29.06.2024 .
  5. ^ Элен, Ричард. "TV Technology 10. Roll VTR". Архивировано из оригинала 27 октября 2011 г.
  6. ^ "Vintage Umatic VCR – Sony VO-1600. The worlds first VCR. 1971". Музей Rewind . Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 года . Получено 21 февраля 2014 года .
  7. ↑ Далее, Стивен (11 февраля 2019 г.). «Использование цифровой и целлулоидной пленки в голливудских фильмах». Архивировано из оригинала 11 апреля 2022 г. Получено 19 февраля 2022 г.
  8. ^ Соузман, Нед. «В чем разница между 59,94 кадрами в секунду и 60 кадрами в секунду?». Архивировано из оригинала 29 июня 2017 г. Получено 12 июля 2017 г.
  9. ^ Уотсон, Эндрю Б. (1986). "Временная чувствительность" (PDF) . Сенсорные процессы и восприятие . Архивировано из оригинала (PDF) 8 марта 2016 г.
  10. ^ abc Бовик, Алан С. (2005). Справочник по обработке изображений и видео (2-е изд.). Амстердам: Elsevier Academic Press. С. 14–21. ISBN 978-0-08-053361-2. OCLC  190789775. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  11. ^ abcd Райт, Стив (2002). Цифровая композиция для кино и видео. Бостон: Focal Press. ISBN 978-0-08-050436-0. OCLC  499054489. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  12. ^ abc Браун, Блейн (2013). Кинематография: Теория и практика: Создание изображений для операторов и режиссеров . Тейлор и Фрэнсис . С. 159–166. ISBN 9781136047381.
  13. ^ ab Parker, Michael (2013). Цифровая обработка видео для инженеров: основа проектирования встраиваемых систем. Suhel Dhanani. Амстердам. ISBN 978-0-12-415761-3. OCLC  815408915. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  14. ^ ab Bing, Benny (2010). 3D и широкополосные видеосети высокой четкости. Бостон: Artech House. С. 57–70. ISBN 978-1-60807-052-7. OCLC  672322796. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  15. ^ ab Stump, David (2022). Цифровая кинематография: основы, инструменты, методы и рабочие процессы (2-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Routledge . С. 125–139. ISBN 978-0-429-46885-8. OCLC  1233023513. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  16. ^ Констин, Джош (27 мая 2015 г.). «Самые важные выводы из отчета Мэри Микер о тенденциях в Интернете за 2015 год». TechCrunch . Архивировано из оригинала 4 августа 2015 г. Получено 6 августа 2015 г.
  17. ^ ab Li, Ze-Nian; Drew, Mark S.; Liu, Jiangchun (2021). Основы мультимедиа (3-е изд.). Cham, Швейцария: Springer . стр. 108–117. ISBN 978-3-030-62124-7. OCLC  1243420273. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  18. ^ ab Banerjee, Sreeparna (2019). «Видео в мультимедиа». Элементы мультимедиа. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-429-43320-7. OCLC  1098279086. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  19. ^ Энди Бич (2008). Real World Video Compression. Peachpit Press. ISBN 978-0-13-208951-7. OCLC  1302274863. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  20. ^ Sanz, Jorge LC (1996). Технология обработки изображений: достижения в обработке изображений, мультимедиа и машинном зрении. Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-642-58288-2. OCLC  840292528. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  21. ^ Ekmekcioglu, Erhan; ​​Fernando, Anil; Worrall, Stewart (2013). 3DTV: обработка и передача 3D-видеосигналов. Чичестер, Западный Суссекс, Соединенное Королевство: Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-70573-5. OCLC  844775006. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  22. ^ Блок, Брюс А.; Макналли, Филлип (2013). 3D-рассказывание историй: как работает стереоскопическое 3D и как его использовать. Берлингтон, Массачусетс: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-136-03881-5. OCLC  858027807. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  23. ^ ab Tozer, EPJ (2013). Справочник инженера вещания (1-е изд.). Нью-Йорк. С. 470–476. ISBN 978-1-136-02417-7. OCLC  1300579454. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  24. ^ ab Pizzi, Skip; Jones, Graham (2014). Учебник по вещательной инженерии для неинженеров (4-е изд.). Hoboken: Taylor and Francis. стр. 145–152. ISBN 978-1-317-90683-4. OCLC  879025861. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  25. ^ ab "Sony HD Formats Guide (2008)" (PDF) . pro.sony.com . Архивировано (PDF) из оригинала 6 марта 2015 г. . Получено 16 ноября 2014 г. .
  26. ^ Уорд, Питер (2015). «Форматы видеозаписи». Мульти-навыки для телевизионного производства. Алан Бермингем, Крис Уэрри. Нью-Йорк: Focal Press. ISBN 978-0-08-051230-3. OCLC  958102392. Архивировано из оригинала 25 августа 2022 г. . Получено 25 августа 2022 г. .
  27. ^ Мерскин, Дебра Л., ред. (2020). Международная энциклопедия средств массовой информации и общества Sage. Таузенд-Оукс, Калифорния. ISBN 978-1-4833-7551-9. OCLC  1130315057. Архивировано из оригинала 3 июня 2020 г. . Получено 25 августа 2022 г. .{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  28. ^ Ганбари, Мохаммед (2003). Стандартные кодеки: сжатие изображений для усовершенствованного кодирования видео. Институт инженерии и технологий . стр. 1–12. ISBN 9780852967102. Архивировано из оригинала 8 августа 2019 г. . Получено 27 ноября 2019 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Видео .
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с Видео .
Библиотечные ресурсы о
Видео
  • Ресурсы в вашей библиотеке