Современные видеоформаты

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МЕТАЛЛУРГИИ

КАФЕДРА ТЕПЛОФИЗИКИ  И ИНФОРМАТИКИ 
 
 
 

  «Современные видеоформаты» 
 

Реферат по  «Введению в информатику» студента

1-го курса  очной формы обучения 
 
 
 
 
 

                                                                                                            Выполнила: Дерябина А.И. 

Руководитель: Перминов А.И. 
 
 
 
 
 

Екатеринбург  2010 

Содержание. 

1. Введение.

 

2. Основные характеристики:

• Качество изображения

• Эксплуатационные возможности
• Плотность записи, стоимость одной минуты записи
• Затраты на приобретение и эксплуатацию техники
• Количество кадров в секунду
• Развертка
• Разрешение
• Соотношение сторон экрана
• Количество цветов и цветовое разрешение
• Ширина видеопотока (для цифрового видео)
• Стереоскопическое видео

 

3. Аналоговый  и Цифровой сигналы.

 

4. Стандарты воспроизведения  видео.

• NTSC

• PAL
• SECAM
• DVB
• ATSC
• ISDB

 

5. Форматы цифровых оптических дисковых носителей.

• DVD

• Blu-rayDisc
• Video CD
• EVD
• HD DVD
• CD-i

 

6. Цифровые форматы  видеокассет.

• DigitalBetacam

• D-VHS
• DV

 

7. Форматы цифрового  кодирования и сжатия.

• MJPG
• MPEG-1
• MPEG-2
• MPEG-4
• H.261
• H.263
• H.264, MPEG-4 Part 10 или AVC
• MiniDV
• RealMedia

 

8. Расширение  компьютерных видеофайлов.

• 3gp
• FLV-файл
• AdobeFlash
• WindowsMediaVideo
• Mkv

 

9. Заключение.

 

10. Основные термины.

 

11. Список используемой литературы.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

В 1895 году в Париже братьями Люмьер был продемонстрирован один из первых документальных короткометражных фильмов : «Прибытие поезда на вокзал Ла-Сьота». В течение 1896—1897 годов публичные демонстрации короткометражных фильмов были произведены во всех мировых столицах. В России первые показы были организованы в апреле 1896 года. Сейчас  кажется странным, говорить: «фильм» о  черно-белом немом ролике. Ведь на витринах магазинов в изобилии представлены всевозможные «цветные» киноновинки,  а интернет постоянно предлагает посмотреть очередное «сенсационное» видео. Разумеется, прогресс не стоит на месте и на сегодняшний день изобретено уже намного большее, чем кинескоп, но все-таки изначально видео отличалось от кинематографа только тем, что использовало для записи или воспроизведения любой другой носитель, кроме киноплёнки. Впрочем, всё большее распространение цифровых технологий при киносъёмке и цифровых кинопроекторов окончательно стирает грань между видео и кино.

Так что же представляет собой современное видео?

Ви́део (от лат. video —  смотрю, вижу) — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального  или аудиовизуального материала, а  также распространённое название для  собственно видеоматериала, телесигнала  или кинофильма, в том числе  записанного на физическом носителе (видеокассете, видеодиске и т. п.).

Обычные телевизионные  видеоданные представляют собой  поток аналоговых сигналов. Компьютерная обработка видеоинформации состоит  в преобразовании их в цифровой формат с последующим хранением этих данных на жестком или компакт-диске  или другом устройстве хранения информации. Преобразование  видеосигнала включает две стадии: дискретизация данных аналогового видеопотока, снятие отсчетов с определенной частотой, и преобразование каждого такого отсчета в цифровой эквивалент.

При хранении оцифрованных данных в несжатом формате  для  показа 5-минутного ролика в указанном  формате потребуется информационное пространство, превышающее 1,6 Гб. Естественно, что при работе с такими данными невозможно обойтись без сжатия, однако и в этом случае потребуется время, определенные вычислительные мощности на распаковку данных. Достичь оптимального сжатия можно путем совершенствования аппаратных , программных средств. Под аппаратными средствами подразумевают специальные видеопроцессоры, которые поддерживают высокоскоростную компрессию и декомпрессию данных, не загружая центральный процессор компьютера. Также возможно использование специализированных методов программного сжатия и распаковки предварительно сжатых видеоданных.

Аналоговый видеосигнал  включает в себя несколько различных  компонентов, объединенных в единое целое. Такой составной видеосигнал  малопригоден для оцифровки. Предварительно его следует разделить на так  называемые базовые компоненты. Обычно компоненты представляют собой три  различных сигнала, соответствующие  определенной модели представления  цветового пространства. Если в статической  графике используется RGB-цветовое представление, то в цифровом видео чаще используется модель YUV. Видеопоследовательности  отображаются в виде серии кадров или фреймов, каждый из которых является графическим изображением и включает в себя определенное число пикселов. Такой видеофрейм может быть сжат с помощью одного из алгоритмов сжатия изображений.

1.Основные характеристики.

К основным характеристикам  видео относят:

1. Качество изображения
2. Эксплуатационные возможности
3. Плотность записи, стоимость одной минуты записи
4. Затраты на приобретение и эксплуатацию техники
5. Количество кадров в секунду
6. Развертка
7. Разрешение
8. Соотношение сторон экрана
9. Количество цветов и цветовое разрешение
10. Ширина видеопотока (для цифрового видео)
11. Стереоскопическое видео

Рассмотрим каждую в отдельности.

Качество  изображения

Качество видео (анг.Videoquality) — это характеристика обработанного видео, как правило, по сравнению с оригиналом. С момента  записи первой видео последовательности, было разработано большое число  систем обработки видео. Различные  системы могут оказывать различное  влияние на видео последовательность, таким образом, измерение качества видео — это очень важная задача.

Под качеством  изображения обычно понимается разрешение, то есть количество воспроизводимых  вертикальных линий. Это оценка, по существу,  поверхностная, так как  существует много других, не менее  важных, заметных человеческому глазу  параметров.

Качество видео  измеряется с помощью формальных метрик, таких, как, например, PSNR, или  с использованием субъективного  сравнения с привлечением экспертов.

Объективное качество видео.

Объективные техники  измерений — это математические модели, которые удачно моделируют результаты субъективной оценки качества, они основаны на критериях и метриках, что могут быть измерены объективно. Объективные методы классифицируются в соответствии с полезностью исходного видеосигнала, для которого обеспечивается высокое качество. Поэтому они классифицируются по трем категориям: полные референсные , сокращенные референсные и нереференсные методы.

Наиболее традиционным методом измерения качества системы  обработки цифрового видео (таких как видеокодеки DivX, XviD) является измерение отношения сигнала к шуму между исходным сигналом и сигналом на выходе системы. PSNR — это одна из метрик объективного качества видео. Она может быть автоматически вычислена компьютерной программой. Но хороший PSNR не всегда гарантирует хорошее качество, из-за того что зрительная система человека обладает нелинейным поведением. Были  разработаны и другие несколько более сложные и точные  метрики, например VQM и SSIM.

Все рассмотренные  ранее объективные методы требуют  скорость очень маленькой, такие  методы являются очень сложными и  непрактичными для реализации в  коммерческих приложениях. Поэтому, большинство исследований направлено на разработку новых методов объективной оценки качества, которые позволят предсказывать воспринимаемый уровень качества закодированного видео перед кодированием.

Метрика PSNR

Пиковое отношение  сигнала к шуму (англ. peaksignal-to-noiseratio) обозначается аббревиатурой PSNR и является инженерным термином, означающим соотношение  между максимумом возможного значения сигнала и мощностью шума, искажающего  значения сигнала. Поскольку многие сигналы имеют широкий динамический диапазон, PSNR обычно измеряется в логарифмической  шкале в децибелах .Типичные значения PSNR для сжатия изображений лежат в пределах от 30 до 40 dB.

Существуют  и другие метрики:

• MSAD - Значением данной метрики является усреднённая абсолютная разность значений цветовых компонент в соответствующих точках сравниваемых изображений. Используется, например, для отладки кодеков или фильтров.
• Delta -  Значением данной метрики является усреднённая разность значений цветовых компонент в соответствующих точках сравниваемых изображений.
• Bluringmeasure - Данная метрика позволяет сравнить степень размытия двух изображений, относительно друг друга. Чем ближе её значение к 0, тем больше размыто изображение.
• Blockingmeasure -  Метрика строилась так, чтобы ее значение было пропорционально визуальной степени "блочности". Например, в контрастных областях кадра границы блоков почти незаметны, а в однородных та же граница будет хорошо видна.
• SSIM Index - Основывается на замере трёх компонент (сходности по яркости, по контрасту и структурного сходства) и объединения их значений в итоговый результат.
• VQM наиболее приближена к оценке человеческим зрением, однако проводит анализ гораздо более широко и автоматизировано.

Субъективное  качество видео.

Главной целью  множества объективных метрик оценки качества является автоматическая оценка предполагаемого восприятия пользователями обработанного системой видео. Однако иногда, субъективное измерение качества видео является трудной задачей, так как требует опытных экспертов для его оценки. Субъективное качество видео измеряется по следующей методике:

• Выбираются видеопоследовательности для использования в тесте;
• Выбираются параметры системы измерения;
• Выбирается метод показа видео и подсчета результатов измерения;
• Приглашается необходимое число экспертов (обычно не меньше 15);
• Проводится сам тест;
• Подсчитывается средняя оценка на основе оценок экспертов.

Несколько методов  субъективной оценки описаны в рекомендациях ITU-T BT.500. Один из широко используемых методов  оценки - это DSIS (англ. DoubleStimulusImpairmentScale), при котором экспертам сначала  показывают исходный видеоматериал, а  затем обработанный. Затем эксперты оценивают качество обработки, варьируя свои оценки от «обработка незаметна» и «обработка улучшает видеоизображение»  до «обработанный видеоматериал сильно раздражает».

Эксплуатационные  возможности

В это понятие  входит все, что касается работы устройства в системе, рабочие функции, удобство в эксплуатации, возможности интеграции, наличие интерфейсов и входов и выходов, те или иные особенности  настроек и т.п.

Плотность записи, стоимость 1 минуты записи.

Это немаловажные параметры для формата видеозаписи. Они учитывают три фактора: размер и масса видеокассеты, длительности записи, удельную стоимость одной  минуты записи. Чем больше вместимость  кассеты, и/или меньше ее размер, и/или  ниже удельная стоимость - тем выше оценка.

Затраты на приобретение и  эксплуатацию техники

Данная характеристика учитывает стоимость оборудования, технического обслуживания и запасных частей. Высокая оценка соответствует  меньшим суммарным затратам на владение и обслуживания техники того или  иного формата. В каждом новом формате видеозаписи разработчики стремятся улучшить эти показатели, но улучшение одного показателя довольно часто происходит за счет ухудшения других. Однако следует признать, что суммарный уровень показателей всех категорий от формата к формату растет.