ЛР№12-13 / Відео / Обробка зображень та мультимедіа

https://youtu.be/yZvvHJw1-IQ

Лабораторна робота 12,13

Тема: Відео

Мета: Вивчення представлення рухомого зображення

Завдання:

1. Вивчити представлення відео стандартів VideoCD або DivX, VideoDVD, HD-video.
2. По одному формату з цих стандартів коротко описати (ітого 3 формата).
3. Зберегти відео в кожному з форматів.
4. 25-м кадром додати в відео фразу "Поставте мені п'ятірку".

Практичне завдання

• "Тайна 25-го кадру:" MYSTERYYYY
• Відеофайли

Відеостандарти

VideoCD

Video Compact Disc (VCD) — формат запису цифрового потоку аудіо-відео на компакт-диск. Цей формат є попередником DVD. Стандарт VCD 1.1 було впроваджено 1993 року концернами Philips i Sony. У 1995 році було прийнято вдосконалений стандарт VCD 2.0. Вдосконаленою версію VCD є стандарт SVCD, що дозволяє записати на стандартному диску CD фільм, скомпресований кодеком MPEG-2 — тим самим, що використовує DVD, але з меншою роздільністю зображення.

VideoDVD

DVD-Video відео формат використовується для зберігання цифрового відео на DVD диски, і в даний час є домінуючим форматом відео в Азії, Північній Америці, Європі та Австралії. Диски, що використовують специфікацію DVD-Video вимагають DVD-привід і MPEG-2 декодер. Комерційні DVD фільми кодуються за допомогою комбінації MPEG-2 стиснутого відео і аудіо форматів різною. Фізично, DVD формат схожий на CD з тією відмінністю, що для роботи з DVD дисками використовується лазерний промінь з меншою довжиною хвилі. За рахунок цього досягається велика щільність запису. Також, існують DVD диски з додатковим шаром для зберігання даних, що збільшує обсяг збережених даних на одній стороні вдвічі. Одношаровий DVD диск надає можливість запису до 4,7 Гбайт на одну сторону, а двошаровий - до 8,5 Гбайт.

HD-video

HD DVD (англ. High-Definition/Density DVD — «DVD висока чіткість») — технологія запису від компанії Toshiba (в співдружності з компаніями NEC і Sanyo). Використовує диски стандартного розміру (120 міліметрів у діаметрі) і синій лазер із довжиною хвилі 405 нанометрів. Одношаровий HD DVD має ємність 15 ГБ, двошаровий — 30 ГБ. Toshiba також анонсувала тришаровий диск, який зберігатиме 45 ГБ даних. Це менше, ніж ємність основного суперника Blu-ray Disc, що підтримує 25 ГБ на одному шарі та 100 ГБ на чотирьох шарах, але захисники HD DVD стверджують, що багатошарові диски Blu-ray ще досі у розробці. Обидва формати обернено сумісні з DVD і обидва користуються одними й тими ж методиками стиснення відео: MPEG-2, Video Codec 1 (VC1, виходить з формату Windows Media 9) і H.264/MPEG-4 AVC. HD DVD часто неправильно пишеться «HD-DVD», оскільки люди думають, що цю назву аналогічно попереднього покоління «DVD-R/RW».

VideoCD

Video Compact Disc (VCD) — формат запису цифрового аудіо-відео потоку на компакт-диск. Стандарт VCD 1.1 було впроваджено 1993 року концернами Philips i Sony. У 1995 році було прийнято вдосконалений стандарт VCD 2.0. У 1995 році компаніями Philips, Sony, Toshiba, та Panasonic був розроблений "наступний" формат запису цифрового відео – DVD.

Технічні характеристики

Відео

• Кодек: MPEG-1
• Формат:
  • NTSC: 107:80 (на 0,3% відрізняється від 4:3)
  • PAL/SECAM: 4:3
• Роздільна здатність:
  • NTSC: 352x240px
  • PAL/SECAM: 352x288px
• Кількість повних кадрів на секунду:
  • NTSC: 29,97 (30/1,001) lub 23,976 (24/1,001)
  • PAL/SECAM: 25
• Бітрейт: 1150 кб/с (сталий)

Якість відео, записаного у стандарті VCD, загалом має відповідати VHS, але артефакти при стисненні можуть її погіршити.

Відеоформат VCD сумісний з більшістю стандартів DVD-Video, за винятком відео, що записані із частотою 23,976 кадрів на секунду (стандарт DVD-Video вимагає, щоб потік відео MPEG-1 мав частоту кадрів рівну 25 або 29,97 кадрів на секунду).

Аудіо

• Кодек: MPEG-1 Audio Layer II
• Частота дискретизації: 44.1 кГц
• Канали: два моно або один стерео
• Бітрейт: 224 кб/с (сталий)

Як і у більшості CD стандартів, аудіо VCD несумісне зі стандартом DVD-Video через різницю у частоті дискретизації — VCD використовує 44.1кГц, тоді як DVD вимагає 48кГц.

Video DVD

Digital Versatile Disc або Digital Video Disc — (DVD) — носій інформації у вигляді диска, зовні схожий з компакт-диском, однак має можливість зберігати більше інформації за рахунок використання лазера з меншою довжиною хвилі, ніж для звичайних компакт-дисків. Як вже було зазначено, був розроблений у 1995 році компаніями Philips, Sony, Toshiba, та Panasonic.

Технічні характеристики

Відео

• Кодек: H.262/MPEG-2 (MPEG-1 також підтримується)
• Роздільна здатність:
  • NTSC: 720×480
  • PAL: 720×576
• Кількість повних кадрів на секунду:
  • NTSC: 29.97 або 23.976 кадрів в секунду
  • PAL: 25 кадрів в секунду
• Бітрейт: від 2000 до 9800 Кбіт/с (часто - динамічний)
• Наявність субтитрів

Аудіо

• Багатоканальний "об'ємний" звук.
  • 8 цифрових потоків аудіо (варіантів звукового супроводу для різних мов)
    • 8x2 стерео
    • можна реалізувати 5.1 або 7.1 звук
• Формати: PCM, DTS, MPEG чи Dolby Digital (AC-3)

Детальніше розписано: тут

DivX

DivX — відеокодек, різні версії якого відповідають стандартам MPEG-4 part 2, MPEG-4 part 10 (MPEG-4 AVC H. 264), HEVC (H. 265). DivX 8 включає ряд удосконалень, розрахованих на роботу з відео високої чіткості у форматі H.264 і контейнерів MKV.

Конкуренцію йому складає некомерційний XviD (відповідно, назва вийшло зворотним написанням DivX). Cклад пакету:

• DivX Plus Player
  • Безкоштовна версія програвача для відтворення файлів у форматах DivX, AVI, MKV, MP4, MOV з функцією DivX To Go (швидке перенесення відео з комп'ютера на різні пристрої, що підтримують DivX (DVD-плеєри, телевізори, ігрові консолі тощо)).
• DivX Plus Codec Pack
  • Безкоштовний набір кодеків для відтворення DivX і MKV файлів в будь-якому програвачі.
• DivX Plus Web Player
  • Програма для програвання потокових DivX, AVI і MKV файлів, інтегрується в популярні браузери.
• DivX Plus Converter
  • Конвертер відео (15-ти денна пробна версія).

MPEG-1

MPEG-1 означає групу стандартів на цифрове стиснення аудіо й відео, прийняту MPEG (Moving Picture Experts Group — Групою Експертів в області Відео). MPEG-1 відео використається у форматі Video CD.

MPEG-1 audio layer 3 — це повне ім'я досить популярного формату стиснення аудіо MP3. З появою дешевшого і потужнішого апаратного забезпечення для кодування/декодування були розроблені досконаліші формати MPEG-2 і MPEG-4. Алгоритми цих форматів складніші й вимагають більших обчислювальних потужностей, однак вони дозволяють досягти більшої ефективності кодування, тобто кращого співвідношення якість/bitrate.

MPEG-1 складається з кількох частин:

• Синхронізація й мультиплексування аудіо й відео (MPEG-1 Program Stream).
• Кодек для відео із прогресивним розгорткою.
• Кодек для звука. Стандарт MPEG-1 визначає три рівні стиснення звуку.
  • MP1 або MPEG-1 частина 3 рівень 1 (англ. MPEG-1 Audio Layer 1)
  • MP2 или MPEG-1 частина 3 рівень 2 (англ. MPEG-1 Audio Layer 2)
  • MP3 або MPEG-1 частина 3 рівень 3 (англ. MPEG-1 Audio Layer 3)
• Процедури тестування продуктивності.
• Еталоне ПО (Reference software).

Найбільшим недоліком MPEG-1 відео є підтримка тільки прогресивної розгортки. Через цей недолік свого часу досить швидко отримав визнання більш універсальний стандарт MPEG-2.

MPEG-2

MPEG-2 означає групу стандартів на цифрове стиснення аудіо й відео, прийняту MPEG (Moving Picture Experts Group — Групою Експертів в області Відео) у 1994 році. Стандарт MPEG-2 переважно використовується для кодування відео й аудіо при мовленні, включаючи супутникове мовлення і кабельне телебачення. MPEG-2 з деякими модифікаціями також активно використовується як стандарт для стиснення DVD. Використання MPEG-2 вимагає сплати ліцензійних відрахувань власникам патентів через MPEGLicensing Association.

MPEG-4

MPEG-4 — міжнародний стандарт, який використовується переважно для стиснення цифрового аудіо та відео. Він з'явився в 1998 році і включає в себе групу стандартів стиснення аудіо і відео і суміжні технології, схвалені ISO - Міжнародною організацією зі стандартизації / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основному використовується для мовлення (потокове відео), запису фільмів на компакт-диск і в відеотелефонії. MPEG-4 включає в себе багато функцій MPEG-1, MPEG-2 та інших подібних стандартів, додаючи такі функції, як підтримка мови віртуальної розмітки VRML для показу 3D об'єктів, об'єктно-орієнтовані файли, підтримка управління правами і різні типи інтерактивного медіа. AAC (Advanced Audio Codec - або Покращений Аудіо Кодек) був стандартизований як доповнення до MPEG-2 (рівень 3), був також розширений і включений в MPEG-4.