1

3ο ΓΕ.Λ. Ν. ΦΙΛ/ΦΕΙΑΣ «ΜΙΛΤΟΣ ΚΟΥΝΤΟΥΡΑΣ»

Ψηφιακό Βίντεο: Εκπαίδευση, Ενηµέρωση, Τέχνη και Ψυχαγωγία- Μαθαίνουµε και ∆ηµιουργούµε Ψηφιακά

ΑΝΑΦΟΡΑ

Έτος: 2011-2012

Οµάδα εργασίας: Μαίρη Κεσέρογλου, Άννα Πανταζή

Τάξη: Α2

Καθηγήτρια: Κατερίνα Φυσάκη

14-05-2012

2

Πίνακας Περιεχοµένων Βίντεο.............................................................................................................................3 Ψηφιακό Βίντεο .............................................................................................................3 Αναλογικό Βίντεο ..........................................................................................................3 Συστήµατα Κωδικοποίησης ...........................................................................................4 Προϊόντα Κωδικοποίησης..............................................................................................5 Επεξεργασία ψηφιακού βίντεο ......................................................................................7 Ψηφιοποίηση Βίντεο......................................................................................................8 Συµπίεση βίντεο.............................................................................................................9 Πηγές............................................................................................................................10

3

Βίντεο

Ψηφιακό Βίντεο

Το ψηφιακό video είναι ένα σύνολο στατικών εικόνων που εναλλάσσονται γρήγορα, πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Συνεπώς διακρίνουµε ότι το video "κληρονοµεί" τα χαρακτηριστικά των εικόνων που το αποτελούν (χρωµατική και χωρική ανάλυση - color special resolution) και έχει επίσης το χαρακτηριστικό της συχνότητας εναλλαγής τους.

(Πηγή: http://www.teleteaching.gr/w3/text-2-2.htm)

Αναλογικό Βίντεο

O όρος βίντεο αναφέρεται στην οπτική πληροφορία που περιλαµβάνει εικόνες που µεταβάλλονται µε τον χρόνο. Σε αντίθεση µε τις ακίνητες εικόνες όπου η χωρική κατανοµή πυκνότητας παραµένει αναλλοίωτη, στο βίντεο η αντίστοιχη κατανοµή πυκνότητας εξετάζεται χωρο-χρονικά. To βίντεο µπορεί επίσης να θεωρηθεί και ως χρονική ακολουθία ακίνητων εικόνων. Ο όρος "σήµα βίντεο" συνήθως αναφέρεται σε ένα µονοδιάστατο αναλογικό ή ψηφιακό σήµα µεταβαλλόµενο κατά τη διάρκεια του χρόνου. Σε αυτή την περίπτωση η χωρο-χρονική πληροφορία δίνεται σε συνάρτηση µε το χρόνο σύµφωνα µε κάποια προκαθορισµένη παραδοχή σάρωσης. Το βίντεο παραδοσιακά λαµβάνεται, εγγράφεται, αποθηκεύεται και µεταδίδεται σε αναλογική µορφή. Στη συνέχεια της παρούσας ενότητας δίνεται σύντοµη περιγραφή των αναλογικών σηµάτων βίντεο και των αντίστοιχων προτύπων. Με µεγαλύτερη έµφαση περιγράφονται οι σύγχρονοι ψηφιακοί τρόποι επεξεργασίας και διαχείρισης και παρατίθενται τα πλεονεκτήµατα και οι καταλυτικές δυνατότητες που προσφέρουν σε πληθώρα εφαρµογών. Το αναλογικό σήµα βίντεο αναφέρεται σε ένα µονοδιάστατο ηλεκτρικό σήµα σε συνάρτηση µε το χρόνο και το οποίο προκύπτει από δειγµατοληψία κατά την κάθετη συνιστώ-σα των εικόνων της ακολουθίας. Η περιοδική διαδικασία δειγµατοληψίας ονοµάζεται σάρωση. Οι συνηθισµένοι τρόποι σάρωσης είναι δύο: progressive και interlaced. Η progressive σάρωση γίνεται σε ολόκληρη την εικόνα η οποία ονοµάζεται πλαίσιο (frame). Αυτός ο τρόπος σάρωσης έχει υιοθετηθεί από την βιοµηχανία κατασκευής υπολογιστών για οθόνες υψηλής ευκρίνειας µε περίοδο σάρωσης sec. Αντίθετα η βιοµηχανία κατασκευής τηλεοράσεων έχει υιοθετήσει την 2:1 interlaced σάρωση όπου οι οριζόντιες περιττές και άρτιες γραµµές συνιστούν δύο ξεχωριστά πεδία (fields) που σαρώνονται εναλλάξ.

4

Συστήµατα Κωδικοποίησης Μορφοποίηση – κωδικοποίηση αναλογικού βίντεο Η ανάγκη για εγγραφή – αναπαραγωγή και εκποµπή ποιοτικής έγχρωµης εικόνας καθώς και η συµ-βατότητα µε άλλα παλαιότερα µέσα έφερε σαν αποτέλεσµα την κωδικοποίηση του έγχρωµου σή-µατος βίντεο. Έτσι δηµιουργήθηκαν τρία βασικά σχήµατα κωδικοποίησης τα οποία αναφέρονται µε φθίνουσα σειρά ποιότητας: Component Το σήµα µεταφέρεται µέσω τριών διαφορετικών συνιστωσών οι οποίες είναι οι πλη-ροφορίες για τα τρία πρωτεύοντα χρώµατα του µοντέλου RGB. Λόγοι συµβατότητας, αποδοτικό-τερης µετάδοσης και συµπίεσης γέννησαν την ανάγκη του µετασχηµατισµού του σε YUV όπου Y= φωτεινότητα ή luminance, U= πληροφορία χρώµατος (Cb) και V= πληροφορία χρώµατος (Cr). Το σήµα Component είναι το καλύτερο ποιοτικά σήµα. Οι µηχανές Betacam φέρουν σήµα Compo-nent YUV, ενώ οι υπολογιστές χρησιµοποιούν σήµα Component RGB. Y/C Το σήµα αυτό µεταφέρεται από δύο συνιστώσες, µια της φωτεινότητας Υ και µια της χρωµατι-κότητας C, η τελευταία η οποία δηµιουργήθηκε από την σύνθεση των U και V. Το σήµα Y/C είναι συµπιεσµένο ως προς τη χρωµατικότητα και η ποιότητά του είναι χαµηλότερη από το Component. Οι µηχανές S-Video (S-VHS και Hi8) φέρουν σήµα Y/C. Composite Το σήµα αυτό δηµιουργείται συνθέτοντας τα δύο σήµατα Y και C, σε ένα σύνθετο σήµα το οποίο µεταφέρει την πληροφορία της φωτεινότητας και του χρώµατος. Είναι το πλέον συ-µπιεσµένο σήµα και το χαµηλότερο ποιοτικά. Το Composite (σύνθετο σήµα) είναι το πιο συνηθι-σµένο σήµα (το PAL και το NTSC µεταδίδουν σήµα Composite, οι απλές µηχανές Video δηλαδή οι VHS και οι Video8 φέρουν σήµα Composite).

5

Προϊόντα Κωδικοποίησης nCube Προϊόντα: χρησιµοποιεί κυρίως τον Oracle Video Server (OVS) σαν πλατφόρµα για streaming.Ο OVS runs τρέχει πλέον µόνο στην πλατφόρµα της nCube και όχι πλέον σε SGI, Solaris. Pixstream Optibase Προϊόντα: Κάρτες αποκωδικοποίησης (Decoder boards), Ολοκληρωµένη λύση Live video streaming, MPEG-2 κάρτα αποκωδικοποίησης. Εργαλεία για δηµιουργία περιεχοµένου (Content Creation Developer Tools) Optibase SGI: Media Server Solutions Προϊόντα: Ολοκληρωµένα πακέτα Hardware/Software για Linux/NT ή Irix. Cobalt Networks (τµήµα της Sun Microsystems) Προϊόντα: Internet server και cache συστήµατα. iTunerNetworks: MediaBox Προϊόντα: Λύση Hardware που υποστηρίζει live εισόδους video και audio. Υποστηρίζει τεχνολογίες RealAudio, RealVideo servers, Quick Time, Linux και ολοκληρωµένες κάρτα κωδικοποίησης Video. StarBak Communications Προϊόντα: Σύστηµα Torrent Streaming Media: Ultra Sparc CPU. 100 base T Ethernet/Gigabit Ethernet. QuickTime server, Windows Media Origin Server Emulation (µε χρήση πρωτοκόλλου MMS), StarBak RTP/RTSP streaming engine (MPEG-1, MPEG-2 (Q1/01), MPEG-4 (Q2/01). Sun: Sun Store Edge Video Central Platform Quad Research Προϊόντα: MovieServ: Σύστηµα Streaming server system. 5 ή 15 Fiber Channel disk drives και µέχρι 10 dual Intel PIII CPU's. Χρήση καρτών Gigabit Ethernet. 19 συστήµατα σε ένα rack. Ανεξάρτητο από το χρησιµοποιούµενο Software. Avid Προϊόντα: Trilligent Cluster: Το σύστηµα συνδυάζει servers και mass storage (RAID 1 storage). Software: network load balancer, distributed file system (µε πολλαπλούς media server να έχουν όλοι πρόσβαση στο ίδιο σύστηµα αποθήκευσης, features υψηλής διαθεσιµότητας. Βασισµένο σε Windows 2000 και υποστηρίζονται: Windows Media Technologies, RealServer, QuickTime, Vsoft, Streaming21.Κλιµάκωση του bandwidth από 200 Mbps µέχρι 5000 Mbps και του χώρου αποθήκευσης από. 90 GB µέχρι 7 TB. Midstream Technologies Προϊόντα: Σύστηµα Streaming Server. ∆ιατίθεται από τις 23, 2001. Μέγεθος: 2 RU.

6

Υποστηρίζει 2 Gigabit Ethernet κάρτες. Αποθηκευτικός χώρος: 8 x 18 GB. ∆υνατότητα κρυπτογράφησης κάθε stream. Υποστήριξη MPEG-2. VBrick Προϊόντα: VBrick Encoder: Σύστηµα Encoder/Streaming Server. Είσοδοι: Αναλογικό NTSC/PAL video. Συµπίεση: MPEG-1/2. Έξοδος: Ethernet. - VBrick StreamPump: Λογισµικό video streaming server σε πλατφόρµα Windows µε χρήση IP multicast. - VBrick Decoder: Σύστηµα αποκωδικοποιητή όπου η είσοδος είναι από το δίκτυο (Ethernet) και έξοδος αναλογικό NTSC/PAL monitor. - StreamPlayer II: εφαρµογή που χρησιµοποιεί τον Microsoft Media Player. Optivision Προϊόντα: NAC 4000/3000. ∆έκτης ζωντανού Streaming video: Είσοδος ή έξοδος: Ethernet, NTSC/PAL αναλογικό video. Συµπίεση MPEG-1 και MPEG-2. Χρησιµοποιεί το mpegNet της Optivision για υποστήριξη IP multicasting. - NAC 3000-DVB: Streaming MPEG Video Server για DVB-ASI Networks - VS-Pro: Σύστηµα για κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση πολλαπλών MP Vingage Corporation Προϊόντα: Vingage Video Server: συµβατός µε τους streaming server της Microsoft, Quicktime and Real. Το περιεχόµενο που αποστέλλεται προσαρµόζεται στο περιβάλλον κάθε χρήστη (player, bandwidth, και πλατφόρµα). Η είσοδος είναι ψηφιακά streams σε κάποιο format,που κωδικοποιούνται σε υψηλό bandwidth. Neuron Broadcasting Technologies Προϊόντα: Neuron DVS. Ολοκληρωµένο σύστηµα Internet Broadcasting System σε ένα κουτί. Clearband Προϊόντα: σύστηµα για λήψη, κωδικοποίηση και µετάδοση κάθε real-time video.Χαρακτηριστικά: 300Kbps µέχρι 2.0Mbps. MPEG-2. IP multicast. Winnov Προϊόντα:- Videum StreamEngine: hardware encoder CPU encoding/FPGA encoding. MPEG-4 και RealMedia. 2 - 4 streams. Videum VO/VA: Audio/Video Capture Cards Pinnacle Προϊόντα: Stream Genie / Stream Factory TeraNex Προϊόντα: Starfront Broadband pre-compression processor. Hardware box. Είσοδος: NTSC/PAL 601 digital video. Επεξεργασία: de-interlacing, 3:2 pull-down detection and processing, noise reduction, crop, down sampling, detail enhancement. Έξοδος: 601 to LAN

7

Λογισµικό Επεξεργασίας Βίντεο

5.2. Επεξεργασία ψηφιακού βίντεο

Η προετοιµασία του βίντεο για την εισαγωγή του σε µια εφαρµογή πολυµέσων περιλαµβάνει τρία στάδια: σύλληψη και ψηφιοποίηση βίντεο από αναλογικές πηγές, επεξεργασία ψηφιακού βίντεο και συµπίεση βίντεο. Παρότι και τα τρία στάδια είναι εξίσου σηµαντικά, το µεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η επεξεργασία του βίντεο. Η επεξεργασία ψηφιακού και αναλογικού βίντεο είναι παρόµοιες διαδικασίες. Όµως το ψηφιακό βίντεο έχει ένα σηµαντικό πλεονέκτηµα. Επιτρέπει την άµεση πρόσβαση σε οποιοδήποτε πλαίσιο του αρχείου, ανεξάρτητα από τη θέση του. Σε αντίθεση το αναλογικό βίντεο είναι γραµµικό και η διαδικασία εντοπισµού ενός πλαισίου χρονοβόρα. Τα προγράµµατα επεξεργασίας ψηφιακού βίντεο υλοποιούν πολύ εύκολα τη διαγραφή ή τη µετακίνηση πλαισίων µε ενέργειες αποκοπής (cut) και επικόλλησης (paste), όπως σε ένα πρόγραµµα επεξεργασίας κειµένου. Παράλληλα ενσωµατώνουν ειδικά χαρακτηριστικά που διευκολύνουν την επεξεργασία και δίνουν εκπληκτικά αποτελέσµατα. Πιο αναλυτικά ένα εργαλείο επεξεργασίας βίντεο επιτρέπει

• • αφαίρεση των πλαισίων που δεν είναι απαραίτητα

• • εισαγωγή νέων πλαισίων

• • µετακίνηση πλαισίων στο αρχείο

• • υπέρθεση τίτλων και animation

• • συγχώνευση και µοντάζ διαφορετικών αρχείων βίντεο

• • προσθήκη αλλαγής πλάνων (dissolves, wipes, spins)

• • προσθήκη ειδικών εφέ σε εικόνες (twisting, rotating, zooming)

• • προσθήκη µουσικής και ηχητικών εφέ

• • ρύθµιση και συγχρονισµός ήχου και βίντεο

• • φίλτρα ελέγχου χρωµατικής ισορροπίας, φωτεινότητας και αντίθεσης

• • ειδικά εφέ µορφοποιήσεων (morphing, blurring, distortions)

Η υλοποίηση ψηφιακού βίντεο αυξάνεται µε ταχύτατους ρυθµούς και δεν περιορίζεται απλά στο χώρο πολυµέσων αλλά επεκτείνεται στο χώρο των ΜΜΕ και του θεάµατος. Ο όρος επιτραπέζιο video (DeskTop Video-DTV) αρχίζει να γίνεται ευρύτερα προσιτός και περιλαµβάνει τις διάφορες διαδικασίες ψηφιακής επεξεργασίας ταινιών βίντεο. Τα πιο δηµοφιλή εργαλεία επιµέλειας βίντεο είναι το Video Machine, Fusion Recorder, VideoShop, Adobe Premiere, Digital Video Producer και Media-Studio Pro.

8

Ψηφιοποίηση Βίντεο

Η ψηφιοποίηση του σήµατος βίντεο χαρακτηρίζεται από τις εξής παραµέτρους:

α) Συχνότητα δειγµατοληψίας (sampling rate),

θα πρέπει η συχνότητα δειγµατοληψίας να είναι διπλάσια από τη µέγιστη συχνότητα του σήµατος, ώστε να έχουµε ικανοποιητική ποιότητα σήµατος. Η µέγιστη συχνότητα του σήµατος αναλογικού βίντεο είναι περίπου 5 MHz και κατά συνέπεια απαιτείται συχνότητα δειγµατοληψίας της τάξης των 10 MHz.

β) Ταχύτητα πλαισίων (frame rate). Το τηλεοπτικό πρότυπο για την ταχύτητα ανανέωσης πλαισίων είναι 25 fps για το ευρωπαϊκό σύστηµα PAL/SECAM και 30 fps για το αµερικάνικο σύστηµα NTSC. Όµως µπορούµε να έχουµε ένα ανεκτό αποτέλεσµα και µε 15 fps

γ) Μέγεθος εικόνας (image size). Το ψηφιακό βίντεο δηµιουργείται στην πράξη από µια σειρά χαρτογραφικών (bitmap) εικόνων. Το πρότυπο ανάλυσης για βίντεο πλήρους οθόνης (full screen) είναι 640x480 pixel αλλά για λόγους χωρητικότητας χρησιµοποιείται συνήθως το ένα τέταρτο της οθόνης, δηλαδή µέγεθος 320x240.

◄ "VideoClips από το CD-ROM "clipmedia" της Macromind

δ) Χρωµατικό βάθος (color depth).

To χρωµατικό βάθος καθορίζει την ποιότητα της εικόνας βίντεο. Όπως είναι ήδη γνωστό, καθορίζεται από τα bit που χρησιµοποιούνται για τη χρωµατική περιγραφή κάθε pixel. Μια εικόνα των 8 bit αποδίδει 256 χρώµατα, µε 16 bit αποδίδονται 65536 και µε 24 bit 16,8 εκατοµµύρια χρώµατα. ακίνητες εικόνες αλλά επεκτείνεται σε δεδοµένα όλων των µορφών.

9

Συµπίεση βίντεο

Η συµπίεση βίντεο είναι µια ηλεκτρονική διαδικασία, µε την οποία η ταχύτητα δεδοµένων ενός ψηφιοποιηµένου σήµατος βίντεο και εποµένως οι απαιτήσεις χώρου ενός αρχείου βίντεο µειώνεται σε πολλαπλάσιο βαθµό. Κατά τη συµπίεση δεν αποθηκεύεται πλέον το χρώµα και η φωτεινότητα κάθε µεµονωµένου pixel, αλλά µετασχηµατίζονται ολόκληρες οµάδες pixel µε πολύπλοκους αλγόριθµους.

Με τη συµπίεση βίντεο είναι εφικτή η αποθήκευση µεγάλων αρχείων σε µικρό χώρο.Η ηλεκτρονική διαδικασία µειώνει την πυκνότητα δεδοµένων των αρχείων βίντεο.

Απώλεια ποιότητας λόγω ατελειών

Όσο µεγαλύτερη είναι η συµπίεση, τόσο πιο έντονα εµφανίζονται σφάλµατα, τρεµούλιασµα της εικόνας και γραµµές, οι λεγόµενες ατέλειες. Αυτές, ωστόσο, µπορούν να διορθωθούν εν µέρει από τους εκάστοτε αποκωδικοποιητές, οι οποίοι απαιτούνται για την αναπαραγωγή των αρχείων όταν γίνει η µετατροπή σε αρχεία βίντεο.

Γνωστά φορµάτ συµπίεσης βίντεο

Ένα τυπικό παράδειγµα συµπίεσης βίντεο είναι το φορµάτ MPEG (Moving Picture Experts Group) 1/2/4. Άλλοι κωδικοποιητές είναι επίσης τα AVI, Xvid , DivX, QuickTime, Flash Video (FLV), RealVideo, καθώς και οι κωδικοποιητές βίντεο HD, ο HDV 8 Bit και ο DVCPRO 50 8 Bit.

10

Πηγές

http://www.image.ntua.gr/meleti172KTP/node/13

http://www.teleteaching.gr/w3/text-2-2.htm

http://www.mediamarkt.gr/mp/article/%CE%A3%CF%85%CE%BC%CF%80%CE%AF%CE%B5%CF%83%CE%B7-%CE%B2%CE%AF%CE%BD%CF%84%CE%B5%CE%BF,899006.html

http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/ebook/show.php/DSGL-C104/283/2022,6905/unit=1005