Відео

Ві́део (від лат. video — дивлюся, бачу) — під цим терміном розуміють широкий спектр технологій запису, обробки, передачі, зберігання й відтворення візуального і аудіовізуального матеріалу на моніторах. У побутовому значенні відео означає відеоматеріал, телесигнал або кінофильм, записаний на фізичному носії (відеокасеті, відеодиску й т. п.).

[ред.] Характеристики відеосигнала

Відео характеризується наступними параметрами:

[ред.] Кількість кадрів в секунду

Кількість кадрів в секунду — це число нерухомих зображень, що змінюють одне одного упродовж однієї секунди відеоматеріалу, створюючи ефект руху об'єктів на екрані. Чим більша частота кадрів на секунду, тим плавнішим і природнішим буде здаватися рух. Мінімальний показник, при якому рух буде сприйматися однорідним - приблизно 10 кадрів у секунду (це значення індивідуально для кожної людини). У традиційному плівковому кінематографі використовується частота 24 кадру в секунду. Системи телебачення PAL й SE'CAM використовують 25 кадрів у секунду (англ. 25 fps або 25 Герц), а система NTSC використає 29,97 кадрів у секунду. Комп'ютерні оцифровані відеоматеріали гарної якості, як правило, використовують частоту 30 кадрів у секунду. Верхня гранична частота мелькання, сприймана людським мозком, у середньому становить 39-42 Герца й індивідуальна для кожної людини. Деякі сучасні професійні камери можуть знімати із частотою до 120 кадрів на секунду. Застосовуються також спеціальні камери для надшвидкої зйомки знімають із частотою до 1000 кадрів у секунду і вище, така швидкість необхідна для детального вивчення траєкторії польоту кулі або структури вибуху.
Див. також Кадрова частота й 25-й кадр.

[ред.] Розгортка

Розгортка відеоматеріалу може бути прогресивною (англ. progressive) або черезстрічковою (англ. interlaced, інтерлейс). При прогресивній розгортці всі горизонтальні лінії зображення (рядки) відображаються одночасно. При черезстрічковій розгортці показуються почергово парні й непарні рядки (називані також полями кадру). Черезстрічкова розгортка було винайдено для показу зображення на кінескопах і використовується зараз для передачі відео по "вузьким" каналах, що не дозволяє передавати зображення у всій якості. Системи PAL, SE'CAM й NTSC - це всі системи із черезстрічковою розгорткою. Нові цифрові стандарти телебачення, наприклад, HDTV передбачають прогресивне розгорнення. Хоча з'явилися технології, що дозволяють імітувати прогресивне розгорнення при показі матеріалу з інтерлейсом. Черезстрічкова розгортка звичайно позначають символом «i» після вказівки вертикального дозволу, наприклад 720×576і×50 для відео у форматі PAL.

Для придушення неприємних ефектів, що виникають при перегляді черезстрічкового відео на порядковому екрані, застосовуються спеціальні математичні методи, іменовані деінтерлейсінгом.

[ред.] Роздільна здатність

Роздільні здатності у порівнянні

За аналогією з роздільною здатністю комп'ютерних моніторів, будь-який відеосигнал також має роздільну здатність (англ. resolution, розділення), горизонтальне і вертикальне, що вимірюється у пікселях. Звичайний аналоговий телевізійне розділення складає 720×576 пікселів для стандартів PAL і SÉCAM, при частоті кадрів 50 Герц (одне поле, 2×25); і 648×486 пікселів для NTSC, при частоті 60 Герц (одне поле, 2×29,97). В позначенні 648×480 першим числом позначається кількість крапок у горизонтальній лінії (горизонтальне розділення), а другим числом кількість самих ліній (вертикальне розділення). Новий стандарт високоякісного (англ. high-definition) цифрового телебачення HDTV передбачає роздільну здатність до 1920×1080 (тобто 1920 пікселів на лінію, 1080 ліній) при частоті мелькання 60 Герц з прогресивною розгорткою.

Роздільна здатність у випадку трьохмірного відео вимірюється у вокселях — елементах зображення, що являють собою крапки (кубики) у тривимірному просторі. Наприклад, для простого трьохмірного відео зараз використається в основному роздільність 512×512×512, демонстраційні приклади такого відео доступні навіть на PDA.

[ред.] Співвідношення сторін екрана

Співвідношення сторін кадру у порівнянні

Співвідношення ширини й висоти кадру (англ. aspect ratio) — найважливіший параметр у будь-якому відеоматеріалі. Ще з 1910 року кінофільми мали співвідношення сторін екрана 4:3 (4 одиниці завширшки до 3 одиницям у висоту; іноді ще записується як 1,33:1 або просто 1,33). Уважалося що глядачеві зручніше дивитися фільм на екрані такої форми. Коли з'явилося телебачення, воно успадкувало це співвідношення і майже всі аналогові телесистеми (і, отже, телевізори) мали співвідношення сторін екрана 4:3. Комп'ютерні монітори також успадкували телевізійний стандарт сторін. Хоча ще в 1950-х роках уява про 4:3 суттєво змінилася. Справа в тому, що поле зору людини має співвідношення аж ніяк не 4:3. Оскільки у людини 2 ока, розташовані на одній горизонтальній лінії, то поле зору людини наближається до співвідношення 2:1. Щоб наблизити форму кадру до природного поля зору людини (і, отже, підсилити сприйняття фільму), був уведений стандарт 16:9 (1,78), що майже відповідає так званому "Золотому перетину". Цифрове телебачення в основному теж орієнтується на співвідношення 16:9. До кінця XX століття, після ряду додаткових досліджень у цій області, почали з'являтися навіть і більше радикальні співвідношення сторін кадру: 1,85, 2,20 й аж до 2,35 (майже 21:9), що покликано глибше занурити глядача в атмосферу відеоматеріалу, що переглядається.

[ред.] Кількість кольорів і кольорова розрядність

Кількість кольорів і кольорова розрядність описується кольоровими моделями. Для стандарту PAL застосовується колірна модель YUV, для SÉCAM модель YDbDr, для NTSC модель YIQ, у комп'ютерній техніці застосовується в основному RGB (і αRGB), рідше HSV, а в друкарській техніці CMYK. Кількість кольорів, що може відобразити монітор або проектор залежить від якості монітора або проектора. Людське око може сприйняти, по різних підрахунках, від 5 до 10 мільйонів відтінків кольорів. Кількість кольорів у відеоматеріалі визначається числом біт, відведеним для кодування кольору кожного пікселя (англ. bits per pixel, bpp). 1 біт дозволяє закодувати 2 кольори (звичайно чорний і білий), 2 біти - 4 кольори, 3 біти - 8 кольорів, ..., 8 біт - 256 кольорів(2⁸ = 256), 16 біт — 65 536 кольорів (2¹⁶), 24 біта — 16 777 216 кольорів (2²⁴). У комп'ютерній техніці є також стандарт 32 біта на піксель (αRGB), але цей додатковий α-байт (8 бит) використається для кодування коефіцієнта прозорості пікселя (α), а не для передачі кольору (RGB). При обробці пікселя відеоадаптером, RGB-значення буде змінено залежно від значення α-байта і кольору підлягаючого пікселя (який стане "видний" через "прозорий" піксель), а потім α-байт буде відкинутий, і на монітор піде тільки колірний сигнал RGB.
См. також Chroma subsampling.

[ред.] Бітрейт або ширина відеопотоку (для цифрового відео)

Ширина (або швидкість) відеопотоку вимірюється в бітре́йтах (англ. bit rate) — це кількість оброблюваних біт відеоінформації за секунду часу, позначається «біт/с» — біт на секунду. В основному застосовуються величини кбіт/с (англ. kbit/s) - кілобіти в сек. та мбіт/с (англ. mbit/s) — мегабіти в секунду. Чим вище ширина відеопотоку, тим, загалом, краща якість відео. Наприклад, для формату VideoCD ширина відеопотоку складає приблизно 1 мбіт/с, а для DVD складає приблизно 5 мбіт/с. Хоча суб'єктивно різницю в якості не можна оцінити як п'ятикратну, але об'єктивно це так. Формат цифрового телебачення HDTV використовує ширину відеопотоку біля 10 мбіт/с. За допомогою швидкості відеопотоку також дуже зручно оцінювати якість відео при його передачі через Інтернет.

Розрізняють два види керування шириною потоку в відеокодеку — постійний бітрейт (англ. constant bit rate, CBR) і змінний бітрейт (англ. variable bit rate, VBR). Концепція VBR, нині дуже популярна, покликана максимально зберегти якість відео, зменшуючи при цьому сумарний обсяг переданого відеопотоку. При цьому на швидких сценах руху, ширина відеопотоку зростає, а на повільних сценах, де картинка змінюється повільно, ширина потоку падає. Це дуже зручно для буферизованих відеотрансляцій і передачі збереженого відеоматеріалу по комп'ютерних мережах. Проте для безбуферних систем реального часу й для прямого ефіру (наприклад, для телеконференцій) необхідно використовувати постійну швидкість відеопотоку.

[ред.] Оцінка якості відео

Якість відео виміряється за допомогою формальних метрик, таких, як PSNR або SSI, або з використанням суб'єктивного порівняння із залученням експертів.

Суб'єктивна якість відео виміряється за наступною методикою:

• Вибираються відеопослідовності для використання в тесті
• Вибираються параметри системи вимірювання
• Вибирається метод показу відео й підрахунку результатів виміру
• Запрошується необхідне число експертів (звичайно не менше 15)
• Проводиться сам тест
• Підраховується середня оцінка на основі оцінок експертів.

Кілька методів суб'єктивної оцінки описані в рекомендаціях ITU-T BT.500. Один із широко використовуваних методів оцінки — це DSIS (англ. Double Stimulus Impairment Scale), при якому експертам спочатку показують вихідний відеоматеріал, а потім оброблений. Потім експерти оцінюють якість обробки, варіюючи свої оцінки від «обробка непомітна» і «обробка поліпшує відеозображення» до «оброблений відеоматеріал сильно дратує».

[ред.] Стереоскопічне відео

Стереоскопічне відео або стереовідео (англ. stereoscopic video або 3D video) було дуже популярно наприкінці XX століття і зараз регулярно виникають хвилі інтересу до нього. По усьому світу є кінотеатри, які за допомогою тієї або іншої технології відтворюють стереоскопічне відео. Для стереовідео потрібно два відеоканали: один для лівого ока, інший для правого. У такий спосіб у глядача виникає відчуття об'ємності, тривимірності відеоматеріалу, підвищується реалістичність відчуття перегляду. Приблизно такий же за якістю, але слабший ефект дає перегляд відео в пластикових окулярах, де одна лінза червона, а інша блакитна або зелена. Нові технології, представлені в 2006 році, зокрема HD DVD і диски HD Blu-Ray, призначені зробити більше доступним і домашнє стереоскопічне відео.

[ред.] Формати відео

Відеоматеріали можуть бути аналоговими або цифровими.

Аналогова відеокасета VHS

Цифрова відеокасета Betacam L tape

DVD-диск

[ред.] Посилання