Современные видеоформаты

• HD DVD (англ. High-Density DVD[1] — DVD высокой ёмкости) — технология записи оптических дисков, разработанная компанией Toshiba, NEC и Sanyo. HD DVD (как и Blu-rayDisc) использует диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм.

19 февраля 2008 года  компания Toshiba объявила о прекращении  поддержки технологии HD DVD в связи  с решением положить конец  войне форматов.[2] 

• CD-i, или CompactDiscInteractive — название мультимедийного интерактивного CD-плеера, разработанного и распространяемого RoyalPhilipsElectronics N.V. CD-i также является названием стандарта для мультимедийных компакт-дисков, используемых консолью CD-i. Этот стандарт также известен под названием Зелёная книга. Он был разработан компаниями Philips и Sony в 1986 году. Первый плеер Philips CD-i, выпущенный в 1991 году, и изначально стоивший около 700 долларов, имел возможность воспроизведения интерактивных дисков CD-i, аудио-CD, CD+G (CD+Graphics), Karaoke CD, и VideoCDs (VCDs). Для воспроизведения последних требовалась опциональная «DigitalVideoCard» (карта для цифрового видео), выполнявшая декодирование видео в формате MPEG-1.

 

5. Цифровые  форматы видеокассет.

 

• DigitalBetacam (Digibeta)— профессиональный цифровой формат видеоизображения и звука представленный корпорацией Sony в 1993 году и относящийся к семейству форматов Betacam. Является одним из самых широко используемых в телевещании. В алгоритме сжатия применяется дискретное косинусное преобразование. Магнитная лента 1/2 дюйма; пропускная способность 126 Мб/с; выборка по 10 бит. Сигналы выбираются и оцифровываются (без компрессии) с частотой выборки 48 кГц по 20 бит. В настоящее время это идеальный формат для архивирования или использования в эфирных комплексах.

Запись ведётся  на видеокассеты с магнитной лентой. Как и в случае с Betacam и Betacam SL существует два типа кассет: S и L , длиной записи 40 и 120 минут соответственно. Значительно  повышена надёжность, отсутствует потеря качества при перезаписи через SDI.

Формат «Дигибета» работает с DCT-компрессированым компонентным видеосигналом 10 BitYCbCr 4:2:2 с преобразованием  в PAL (720x576) или NTSC (720x486). Каждый сигнал имеет  битрейт 90 Mбит/с и 4 аудиоканала. Видеокассеты обычно имеют голубую окраску.

В системе DigitalBetacam используется очень эффективный способ обработки  информации - BRR (уменьшение скорости потока данных). Благодаря этому одно и  то же количество видеоинформации может  быть представлено меньшим объемом  данных, чем раньше. Способ компрессии сигнала внутриполевой (intraframe) с  использованием дискретного косинусного  преобразования (DCT), коэффициент компрессии сигнала - 2:1. Имеется мощная система  коррекции и маскирования ошибок.

• D-VHS — цифровой видеоформат, разработанный JVC, совместно с Hitachi, Matsushita, и Philips. Принцип записи и кассеты аналогичны с форматом S-VHS (но с более качественной и дорогой лентой). Возможна запись сигнала как стандартной, так и высокой четкости. Данные записываются в формате MPEG-2. Формат представлен в 1998 году. Из-за массового внедрения записи на оптические носители DVD и жесткие диски не получил распространения .

Преимущества  и недостатки:

Между видеомагнитофонами производства JVC и Misubishi были проблемы совместимости. Записи в форматах PAL и NTSC также были несовместимы. На рынок  было выпущено всего несколько моделей  видеомагнитофонов, цены как на них, так и на кассеты были чрезмерно  высоки, что привело к низким продажам. К тому же потребители были плохо  информированы о новом формате  из-за слабой рекламной кампании. Запись на D-VHS магнитофоны была возможна только по интерфейсу Firewire, которым практически не оснащались телеприемники и спутниковые ресиверы. Видеокассеты были громоздкими и стоили больше чем жесткие диски.

Основным преимуществом D-VHS была возможность записи кодированного  сигнала высокой четкости со спутниковой  или кабельной трансляции, поскольку  запись велась в формате потока бит. Дека JVC, выпускавшаяся в Великобритании позволяла записывать сигнал с аналоговых источников на кассеты формата S-VHS. На кассету Е-240 в режиме записи LS-3 помещалось более 17 часов видео с  качеством, неотличимым от стандартной  телетрансляции, что делало этот аппарат  привлекательным для домашнего  применения. Недостатками этой деки было отсутствие выхода DV и входа RGB. Версия для формата NTSC имела компонентный выход.

• DV (англ. DigitalVideo) — термин, обозначающий цифровой видеоформат, введённый в обиход в 1994 году. Он включает в себя форматы видеокассет DV, MiniDV, DVCAM, Digital8, HDV, DVCPro, DVCPro50 и DVCProHD. Стандартным интерфейсом для передачи DV между устройствами является IEEE1394 (он же Firewire, i.Link). Видео с плёночных устройств передаётся потоком. На ПК видео в формате DV захватывается специальным ПО и сохраняется в контейнер (как правило AVI).

Разновидности формата

1.miniDV: Формат видео, в котором применяется независимое сжатие каждого кадра друг от друга. Формат видеокассет.

2.DVCAM — цифровой видеоформат, профессиональный вариант потребительского DV созданный компанией Sony. Ширина дорожки здесь увеличена по сравнению с DV с 10 до 15 микрон.

3.Digital8 — цифровой DV-видеоформат созданный в 1999 году для записи на 8-ми мм магнитную ленту и предназначенного для потребительского сектора DV (как продолжатель аналоговых 8-ми мм форматов Hi8, Video 8). Видеокамеры были ориентированы только на любителей и имели упрощённую функциональность. Кроме того для формата Digital8 выпускались переносные видеомагнитофоны «VideoWalkman»

4.HDV (англ. HighDefinitionVideo) — это стандарт записи видео  высокой чёткости на магнитную  ленту шириной 0,25 дюйма. При  этом видео записывается на  обычную miniDV кассету со сжатием  MPEG-2 с битрейтом 25 Мбит/c. Необходимость  обеспечить такой битрейт для  видео обусловила возможности  записи только одной стереодорожки  аудио (в отличие от DV, где есть  возможность записать две 12-битные  стереодорожки). Степень межкадровой  компрессии такого видео ниже, чем, например, у формата H.264. Разрешение HDV составляет 1440х1080 пикселей, но с  соотношением 16:9. Такое соотношение  достигается «растягиванием пикселей»  по горизонтали, с 1440 до 1920. Поэтому  для полноценного просмотра HDV также требуется телевизор FullHD, с разрешением экрана 1920х1080.

Разумеется, качество видео в формате HDV ниже, чем HD 1080 (размер кадра 1920х1080 пикселей), но тем  не менее формат HDV сейчас широко распространён  среди пользователей. Причина заключается  в том, что формат HDV был изобретён  раньше, и было разработано и выпущено много видеотехники, поддерживающей только 1440х1080. Кроме того, сыграла немалую роль и распространённость носителей, ранее использовавшихся для записи видео стандартного разрешения. Первые фильмы высокого разрешения, записанные на диски HD DVD и Blu-Ray имели такое же разрешение, как и HDV — 1440х1080.

5. Формат AVCHD — это один из последних форматов, реализованный фирмами Panasonic и Sony. В его основе лежит кодек H.264. Данный формат не очень подходит для последующего видеомонтажа по причине его ресурсоемкости (требует мощный компьютер)

6.DVCPro: профессиональный формат DVCPro был разработан фирмой Panasonic специально для электронных репортажей (англ. ElectronicNewsGathering (ENG)) с помощью передвижной спутниковой станцией (ПСС), где является конкурентом семейству форматов Betacam. Запись ведётся на ленту с металлическими частицами, что увеличивает долговечность ленты при монтаже, с шириной дорожки 18 микрон. Поддерживает вход/выход YUV и SDI с управлением RS-422. DVCPro50 — обеспечивает битрейт до 50 Мб/с, DVCPro50 или DVCProHD до 100 Мб/с поддерживает IEEE 1394 ввод/вывод для нелинейного монтажа.

6. Форматы цифрового кодирования и сжатия.

 

• MJPG (Motion JPEG) — покадровый метод видеосжатия, основной особенностью которого является сжатие каждого отдельного кадра видеопотока с помощью алгоритма сжатия изображений JPEG. При сжатии методом MJPG межкадровая разница не учитывается.

MJPG широко применяется  в следующих областях:

• нелинейный видеомонтаж;
• IP-камеры;
• Системы видеонаблюдения.
• Преимущества и недостатки

Основным преимуществом  видеосжатия Motion JPEG является простота реализации, что делает MJPEG подходящим для реализации в устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами. Чрезвычайно быстрый нелинейный видеомонтаж — если какой-либо кадр берётся целиком (без изменений) из одного MJPEG-источника, его можно записать в выходной MJPEG-поток как есть, без декодирования-сжатия. При высокомбитрейте MJPEG даёт качественные стоп-кадры, что позволяет его использовать, например, в системах видеонаблюдения (там это нужно, чтобы, например, выяснить номер проехавшего автомобиля или подробно рассмотреть лицо преступника). Однако, при отсутствии межкадрового сжатия достижение заданного битрейта требует использования большего, чем в случае MPEG, покадрового сжатия, что приводит появлению заметных артефактов сжатитя.

Недостатками MJPEG являются более низкий коэффициент  сжатия по сравнению с потоковыми методами сжатия, например MPEG-4 и проявляющаяся  при высоких степенях сжатия блочная  структура изображения.

• MPEG-1 — группа стандартов цифрового сжатия аудио и видео, принятых MPEG (MovingPictureExpertsGroup — Группой Экспертов в области Видео). MPEG-1 видео используется в формате Video CD. Качество видео на видео-CD (VCD) приблизительно близко к качеству VHS видеокассет.

     MPEG-1 состоит из нескольких частей:

1.Синхронизация и мультиплексирование аудио и видео (MPEG-1 ProgramStream).

2.кодек для видео с прогрессивной разверткой.

3.кодек для звука. Стандарт MPEG-1 определяет три уровня сжатия звука:

• MP1 или MPEG-1 часть 3 уровень 1 (MPEG-1 AudioLayer 1)
• MP2 или MPEG-1 часть 3 уровень 2 (MPEG-1 AudioLayer 2)
• MP3 или MPEG-1 часть 3 уровень 3 (MPEG-1 AudioLayer 3)

4.Процедуры тестирования производительности.

5.Эталонное ПО (Referencesoftware).

MPEG-1 видео был  исходно разработан с целью  достичь приемлемого качества  для видео на потоках 1.5 Мегабита/c и разрешении 352x240. Несмотря на  то, что MPEG-1 применяется для кодирования  с низким разрешением и низким bitrate’ом, стандарт позволяет использовать  любое разрешение до 4095x4095. Большинство  реализаций разработаны с учетом  спецификации ConstrainedParameterBitstream.

В настоящее время MPEG-1 — наиболее совместимый формат в семействе MPEG — он проигрывается  практически на всех компьютерах  с VCD/DVD проигрывателями.

Самым крупным  недостатком MPEG-1 видео является поддержка  только прогрессивной развертки. Этот недостаток в свое время помог  более быстрому признанию более  универсального стандарта MPEG-2.

• MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео и аудио сигналов, организации транспортных потоков видео и аудио информации, передачи сопутствующей информации. Стандарты MPEG одобрены ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC MotionPictureExpertsGroup (MPEG).

Стандарт MPEG-2 получил  распространение в цифровых видеодисках DVD, системах компрессии видеоизображений, цифровом телевидении DVB. В случае использования  в цифровом телевидении MPEG-2 активно  применяется как стандарт, определяющий структуру транспортных потоков  и способы передачи данных.

Стандарт содержит несколько подразделов (parts). Например, MPEG-2 part 1 определяет синтаксис транспортных потоков, а part 2 - структуру компрессированного изображения (элементарный поток MPEG-2). Стандарт MPEG-2 намеренно не определяет способы компрессии изображения (звука), он лишь указывает как должно быть оформлено компрессированное изображение (звук). Таким образом стандарт не определяет каким образом должен быть реализован кодер или декодер MPEG-2, он определяет только структуру  данных. Это дает возможность участникам рынка конкурировать друг с другом за создание более качественных устройств  и алгоритмов.

Использование стандартов MPEG-2 требует уплаты лицензионных отчислений держателям патентов через MPEG LicensingAssociation. Тексты стандартов MPEG-2 распространяются MPEG-2 используется для "общего сжатия движущихся изображений и звука" и определяет формат видеопотока, который  может быть представлен как три  типа кадра — независимо сжатые кадры (I-кадры), кадры, сжатые с использованием предсказания движения в одном направлении (P-кадры) и кадры, сжатые с использованием предсказания движения в двух направлениях (B-кадры). Соответствующие группы кадров от одного I-кадра до другого образуют GOP — GroupOfPictures — группу кадров. Обычно используются потоки в 30 или 29,97 кадров в секунду. MPEG-2 поддерживает видео  и в прогрессивной, и в чересстрочной  развёртке свободно, но не бесплатно

• MPEG-4 — это международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Он появился в 1998 году, и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO — Международной организацией по стандартизации/IEC MovingPictureExpertsGroup (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи фильмов на компакт-диски, видеотелефонии (видеотелефон) и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.