Multimediln technologie

Petra TichMichal Dlouh

Datov formty videa, jejich specifikace a monosti vyuit1 vod Zkladn vlastnosti Komprese Kontejnery Analogov video Kodeky

AgendavodVideo technologie zaznamenvajc a pehrvajc srii po sob jdoucch snmk3 definovateln vlastnosti- formt kontejneru, komprese videa a obrazuuchovv se na pamovch mdichgenerace digitln a analogov

Snmek obrazy (frames) se dl na klov (keyframe) nebo neklov ( deltaframe)

snmkov frekvence prokldn datov tok rozlien pomr stran komprese

Zkladn vlastnosti

snmkov frekvence udv poet snmk za jednotku asu, dleit pro plynulost videa dle normy pouvan v R 25 snmk za vteinu prokldn zpsob, kterm bn televize vykresluj obraz (rozdlen na sud a lich dky) problm s displeji, pouze CRT obrazovka sprvn zobrazuje jinak bez prokldn

Zkladn vlastnosti

datov tok poet dat, kter se penesou za jednotku asu (kbps, Mbit/s) urujc prvek kvality ( ale zle na kompresi, rozlien a snmkov frekvenci) konstantn vs variabiln

rozlien zvis na druhu videa digitln v pixelech na vku a ku analogov- dle dk ( 576)

pomr stran pomr stran vodorovn a svisl ry ( 4:3 a 16:9)Zkladn vlastnosti

zmenen velikosti pro ukldn dky snen objemu dat nebo datovho toku pi co nejni viditeln degradaci obrazu dlen I. intraframe a interframe v rmci snmku- komprese provedena na aktulnm snmku, vlastn obrzkov komprese (Prores 422, 4444), vt velikostDCT= diskrtn kosnov transformace (JPEG)- komprimovan po blocch 8x8 pixel, 6 blok= makroblok) mezi snmky- zjiovn a ukldn rozdl mezi snmky (MPEG-4, H.264)GOP= group of pictures- zan a kon itraframe snmky P- snmky- pedpov pohybu objekt, B- snmky- rozdl mezi intraframe a P-snmky wavelet- komprimuje pomoc pekrvn, men degradace, nronjKomprese dlen II. ztrtov a bezztrtov

bezztrtov vsledekem je identick obraz ( omezen snen dat, max. pvodn velikosti) umouje zptnou obnovu pvodnch dat nejpouvanj : HuffYUV,Lagarith, FFV1, CorePNG nebo MSU Lossless, takSnow a MPEG-4 AVCKomprese zmenovn objemu dat, kdy se nkter mn dleit informace ztrcej a ji nejdou obnovit (nedokonalost lidskch smysl) MJPEG sekvence JPEG obrzk, kad samostatn zbr (zaruen kvalita a uren rove komprese- vt video ve vsledku), digitln a IP kamery, snadnost stihuH.263 zmodernizovanj verze H.261, pvodn navreno pro videokonference dky regulovatelnmu toku dat v zvislosti na sti, snen kvalita u pohybujcch se objekt THEORA- soust projektu Ogg, pouvan pznivci opensource a Linuxu, problm uivatelm zpsobuje shodnost videa se stejnou koncovkou hudby ve formtu Ogg Vorbis VC-1/ WMV3 produkt spolenosti Microsoft, monost pouit na BD a HDD DVD, ale nen zdaleka tak rozen, i kdy pracuje na stejnm principu jako MPEG-4 DV na vvoji se podlelo 10 firem, postupn dal , pracuje na velmi podobnm principu jako MJPEG, u DV formtu nelze nastavit kompresn pomr, je konstantn piblin 1:10, datov tok je 25 Mbps, zkladn formt pro stih videa, podporuj jej vechny video editory

Ztrtov kompreseMPEG-1 od 1993 na CD, kdovn pohyblivho obrazu a pidruenho zvuku, zachovv rozumnou kvalitu videa MPEG-2 od 1995 pouit na DVD, vy penosov rychlost od 1,5 Mbitu/s a do 15 Mbit/s, pouv se pro televizn vysln ( 6Mbit/s) MPEG-3 slouen s MPEG 2, pvodn pro HDTV MPEG-4 od 1998, rozen pvodnch MPEG, kdovn audiovizulnho obsahu s velmi nzkm bitratem, pedevm na webuMPEG-7 pro popis dat s multimedilnm obsahem (nek, jak data kdovat), monost vyhledn multimedilnch dat dle kle

Ztrtov komprese umouj ukldat video a zvuk do jednoho souboru (jednotliv druhy dat v souboru jsou streamy), synchronizace nek nic o vnitn kompresi uloench dat, ta je urena kodekem pro pehrn kontejneru pouvme pslun splitter li se podle schopnosti pojmout rzn multimediln data FourCC kd 32 bit - slou k identifikaci audio a video stop - iroce podporovnKontejnery

AVI- Audio Video Interleave nejrozenj kontejner pro video, od Microsoftu z roku 1992 (ponkud zastaral) pvodn bez komprese v rozlien 160 120 bod pi 15 snmcch/ s, max. 2 GB velikosti vslednho souboru padlo s FAT32 postupn roziovn a modernizovn (Xvid, Dix) soubor se ned pehrt pokud nen pln nen mon vkldat titulky ani kapitoly kompatibilta pehrvn pod rznmi OS ppony .avi

Kontejnery

MPEG PS- Program Stream vyuv video komprese MPEG-1 a MPEG-2, iroce podporovn neobsahuje indexovou tabulku ( na rozdl od AVI), synchronizovn asov vyuvn jako hlavn formt pro DVD ( dky bezchybnosti dat) ppony .mpg, .vob, .evob MPEG TS- Transport Stream primrn uren pro digitln vysln, ale i pro BD, vyuv MPEG-2 a MPEG-4 kompresi nezaruena bezchybnost datVideo lze pehrvat, ani by byl staen cel soubor ppony .ts, .m2ts, .MTSKontejnery MP4 soust MPEG-4 standardu, postaven na kontejneru MOV od Apple rzn video komprese vyuv se v mobilnch telefonech, fotoapartech i kamerch ppona .mp4 MKV- Matroka nejnovj druh platform otevenho kontejneru, hlavn pro HD video popis vnitn struktury je zaloen na popularit jazyka XML, dlen na segmenty a sekce ( kad nese jin druh dat), propracovan zatm chyb podpora SW pro editaci ppona .mkv

Kontejnery

ASF- Advanced Systems Format produkt firmy Microsoft, hlavn pro internetov vysln pracuje s daty jako s objekty nevhodou je uzavenost, systmov rozhran DirectShow ppony .asf, .wmv QuickTime konkurence od Apple z zatku 90. let pracuje s daty jako s atomy ( rozdlen na dle nedliteln bloky dat) ppony .mov, .qt RealMedia pracuje s objekty ( internetov vysln) procuje s promnnm tokem a v ppad pokozen i nedodn nkterho z objekt jej pesko a pehrv dl ppona .rmKontejnery

PALPAL -Phase Alternating Line stdan fze po dcchPrvn zaveden 1963 ve Velk BritniiVyuvn: Zpadn Evropa mimo Francie625dk, 25frames/sec, obnov. 50HzVyuv se prokldn dvou rmcSud a lich dky (a jejich sinchronizaci)V R od 1992 (vystdala SECAM)Informace o barvch se penej souasn.

NTSCNTSC-National Television Systm CommitteeZaveden v USA1940 ernobl, 1953 barevnVyuvn: Severn a Jin amerika480 dk,30 frames/sec, obnov. 50Hz prokldanInformace o barvch se penej souasnSECAMSECAM- Squentiel couleur mmoireVyvinut: 1956 ve Francii625dk, 25 frames/sec, obnov. 50Hz prokldan (nejprve sevyslaj lich a potom sud dky)Informace o barvch se penej postupn

Dal podstatn rozdly oproti ostatnm TV normm jsou v potebn ce penosovho kanlu, nosnch kmitotech, zpsobu modulace atd.Svt podle signl TV

Penos analogov videa na zobraz. zazenKompozitn: 1 RCA zstrka (tzv. cinch)veker videodata penena jednou linkouSignl s jasem a signl s barvou slouen do jednoho

S-video (5pin) Separate video obrazov data jako dva oddlen signly Y a C(jasov a barvonosn)

Komponentn: 3x RCA zstrka signly se skldaj ze dvou nebo vce samostatnch signl nedochz ke ztrt informac o barv

SCART (21pin) pen ve zmnn video signly + 2D zvuk + 12V

DVIStandard vytvoen za elem bezproblmov komunikace mezi zobrazovacmi zazenmiUren k penosu pevn nekomprimovanch datNahrazen HDMIMaximln rozlien pi 60Hz je 2,75MpixS/PDIF Sony/Philips Digital interfaceSoubor protokol pro penos digitln kdovanho zvukuPenos bu koaxilnm kabelem a nebo opticky Bu 2.0 nekomprimovan zvuk nebo komprimovan vcekanlov Nepodporuje bezztrtov formtyJe variantou normy AES3 (=standard pro pepravu digi audiosignl)

Penos dat mezi audio-video zazenmi

High definiton multimedia interfacePro penos nekomprimovanho videa v HDaudio (a 8 kanl)CEC signl (ovldn zazen)Ethernet (datov pipojen)A 19pin B 29 pin (pro video s vtm rozlienm 3840x2400); mlo pouvanNhrada za stvajc analogov formy, zptn kompatibiln s DVIExistuje mnoho variant konektorJeden kabel na penos vehoHDMI 1.0 z roku 2002 Datov propustnost 4,8 Gbit/sHDMI 1.3 z roku 2006 Datov prostupnost 10,2 Gbit/sHDMI 2.0 z roku 2013 Datov propustnost 18 Gbit/s, samplovac frekvence a 1536kHz

HDMI

Koder+DECoderSoftwarov nebo hardwarov zazen umoujc kompresi a dekompresi videaKodeku se pi kompresi odesl nekomprimovan video o on vrac zkomprimovanLze nakonfigurovat datov tok, kvalitu, rychlost kompreseDln:ztrtov/bezztrtovPro nsledn zpracovn videaSnen velikosti nekomprimovanho videa bez znateln degradace obrazuVysok rychlost komprese kvli (kdovn v relnm ase) a dekomprese (kvli editaci)Pro finln kompresiSnaha o co nejvt kompresi (CD/DVD)Kvalita vizuln co nejble originlu (nedokonalosti lidskho oka)

KodekyHUFFYUVHuffmanovo kdovnGPL licence =svobodn SWPlatform nezvislVhoda: Velk rychlost komprese (predikce nsledujcho pixelu; rozdl je zakdovn) men pamov nrokyNevhoda: nzk kompresn pomrOd roku 2002 nevyvjenBezztrtov kodekyLAGARITHGPL licencePrimrn pro Win, existuj utility pro Mac OSPodpora multivlknovho zpracovnRychlost kdovn obdobn,dekdovn pomalejNepouv predikci ale kduje zvl kad snmek vhodnj na editaci (posouvn, stih) ne HuffyuvBezztrtov kodekyLCLLossless codec libraryFreewarePro WinSkld se z AVIzlib a AVImshzVhodn ke kompresi digitln animaceBezztrtov kodekyDivXsoubor produkt od spolenosti DivX, Inc. vetn kodeku kompatibilnho s MPEG-4poskytuje velmi pzniv vsledky mezi kvalitou a velikostNahradil oblben DIvX ;-)velmi oblben, dky emu je i podporovn vtinou DVD pehrvafilm z 4,7Gb DVD je schopen zkomprimovat na cca 700Mb pi akceptovateln kvalitaktuln verze dostupn zdarma obsahuje: DivX Player, DivX comunity codec, DivXweb playerplacen navc: DivX conventor a monosti vyuit vce vlastnost ze zkladnho balkuZtrtov kodekyXviddve XviD open-source kodek kompatibiln s formtem MPEG-4navzal na OpenDivX ukonen v roce 2001multiplatformnsoubory zakdovan Xvid mohou bt pehrny DivXlze vyut adu pokroilch vlastnost, ty ovem sniuj kompatibilitu.kodek podporuje libovoln rozlien a do velikosti obrazu 19201088 bodZtrtov kodekyFFmpgkolekce svobodnho softwaru pro konverzi a streamovn videazahrnuje libavcodec -nejdleitj knihovna pro kompresi videavyvjen pro Linux, ale me bt zkompilovn i do jinch OSMPEG-4 ASP kodek FFmpegu pln podporuje dekdovn videa kdovanho vemi bnmi MPEG-4 kodeky jako je D