Datové formáty videa, jejich specifikace a možnost využití Petr Halama
Obsah • • • • • •
Základní pojmy Digitální formáty Kodeky Kontejnery Analogové formáty Závěr
Základní pojmy • Snímková frekvence • počet snímků za sekundu (fps),15 plynulé, 25 v ČR
• Rozlišení • Řádky pro analogové • Pixely pro digitální
• Datový tok • Mb/s – barevná hloubka, rozlišení, frekvence • 24×640×480×30 = 221 184 000 b/s • Konstantní X Variabilní
Základní pojmy • Prokládání (Interlacing) • Půlsnímky se sudými a lichými řádky • Menší datová náročnost • Analogové vysílání • CRT monitory
• Progressive • Kompletní snímky
Základní pojmy • Poměr stran • 4:3, 16:9
• Komprese • Ztrátová X Bezztrátová • V rámci snímku (intraframe) • Obrázková komprese • MJPG
• Mezi snímky (interframe) • Porovnává rozdíly mezi snímky • Princip MPEG komprese: 1218 snímků = Group of pictures • H.265, MPEG
Ztrátová komprese videa • H.265 HEVC • Nejnovější standard komprese videa • Zachování kvality při snížení datového toku na polovinu oproti H.264 • Využití u UHDTV
• H.264/MPEG-4 část 10/AVC • • •
Dnes jeden z nejpoužívanějších, nástupce H.263 a MPEG-2 Zachování kvality při snížení datového toku na polovinu oproti MPEG-2 Využití u HDTV
• H.263 • Pro video přenosy se stálým datovým tokem • Flash, původní RealVideo kodek
Ztrátová komprese videa • MPEG (Motion Picture Experts Group) • MPEG-1 pro CD; MPEG-2 pro DVD; MPEG-4 pro 3D obsah; MPEG-7 standard pro popis dat s multimediálním obsahem • Využití v digitálním televizní visílání
• Motion JPG (MJPG) • Sekvence JPG obrázku, komprese na základě komprese jednotlivých obrázků
• VC-1 • • • •
Upravený WMV3 Podobný princip jako MPEG-4, ale není kompatibilní Málo rozšířený, přežívá díky podpoře Microsoftu Po úpravě WMV3 možnost použití na Blue-Ray, HD DVD
• • • • • • • • • • • • • • • • • •
16 kbit/s – kvalita videohovoru přes telefon (použití několika video kompresí) 128–384 kbit/s – kvalita obchodní videokonference (využití video komprese) 400 kbit/s YouTube 240p videos (komprese H.264) 750 kbit/s YouTube 360p videos (komprese H.264) 1 Mbit/s YouTube 480p videos (komprese H.264) 1.15 Mbit/s max – VCD quality (komprese MPEG1) 2.5 Mbit/s YouTube 720p videos (komprese H.264) 3.5 Mbit/s typ – SDTV Standard-definition television (komprese MPEG-2) 3.8 Mbit/s YouTube 720p (60fps) videos (komprese H.264) 4.5 Mbit/s YouTube 1080p videos (H.264) 6.8 Mbit/s YouTube 1080p (60 fps) video (H.264) 9.8 Mbit/s max – DVD (MPEG2 komprese) 8 to 15 Mbit/s typ – HDTV kvalita (MPEG-4 AVC komprese) 19 Mbit/s přibližně – HDV 720p (MPEG2) 24 Mbit/s max – AVCHD (MPEG4 AVC) 25 Mbit/s přibližně – HDV 1080i (MPEG2) 29.4 Mbit/s max – HD DVD 40 Mbit/s max – 1080p Blu-ray Disc (MPEG2, MPEG4 AVC nebo VC-1)
Bezztrátová komprese • zachování všech dat, ale úspornější metody ukládání • Možná zpětná obnova původních dat • Malý kompresní poměr, cca ½ - ¼ původní velikosti
• HuffYUV • Huffmanovo kódování - četnější znaky reprezentuje méně bitů a naopak
• Lagarith, FFV1, CorePNG, MSU Lossless, Snow,
Pojmy • Formát – Ztrátová či bezztrátová komprese – H.265, MPEG-4, HuffYUV
• Kontejner – Datové proudy (video, audio, titulky) – AVI, Matroska, MP4, MKV
• Kodek – Kompresor a dekompresor – Lagarith, Huffyuv, DivX, Xvid
Kodeky • Kodér a dekodér • Slouží ke kódování nebo obnově již zakódovaných dat vhodných k zobrazení • FourCC obsahuje 4bytový identifikátor formátu na základě • Více možných identifikátorů pro jeden formát na základě použitého kodeku • Různé verze DivX používají pro MPEG-4 part 2 kód DIVX i DX50 • Na základě komprese dělíme na ztrátové a bezztrátové • Bezztrátové • Huffyuv – malý kompresní poměr • FFV1 – větší kompresní poměr než Huffyuv • Lagarith – uvolněn pod licencí GPL, nástupce Huffyuv
Ztrátové kodeky • FFmpeg MPEG-4 • DivX • • • •
Komprese MPEG-4 ASP Vysoká komprese filmů Časté zneužití k šíření nelegálních kopií Uzavřený kód
• Xvid • • • •
Komprese MPEG-4 ASP Vznik po uzavření projektu OpenDivX Licence free software Široká konfigurovatelnost
Ztrátové kodeky • Windows media video (VC-1) • Reakce Microsoftu na úspěch Quicktime a RealVideo • Zachování datového toku – snímky zahazuje nebo vyplňuje přebytečnými informacemi
Kontejnery • Způsob, jakým jsou všechna data (obraz, zvuk, titulky…) svázána dohromady • Jednotlivé stopy (streamy), mezi kterými je možnost přepínat • Informace ohledně kodeků a formátů
Kontejnery • AVI (.avi) • • • • • •
Nejrozšířenější kontejner, vyvinutý firmou Microsoft v roce 1992 Omezení na 4GB (FAT32), dříve 2GB Video a audio data v jednom souboru Titulky a ostatní informace musí být další soubor Vysoká kompatibilita, ale zastaralý Obsahuje hlavičku a indexovou tabulku
• MP4 (.mp4) • • • •
Součást standardu MPEG-4, založen na QuickTime od Apple Moderní a otevřená alternativa k AVI (může titulky, menu, atd.) Umožňuje použití různých video kompresí Mobilní zařízení, fotoaparáty, kamery
Kontejnery • MPEG-Program stream (.mpg) • Neobsahuje indexovou tabulku, synchronizován časově • Hlavní formát pro DVD video • Jednoduchost, vyžaduje bezchybnost dat
• MPEG-Transport stream (.m2ts a .MTS) • • • •
Nevyžaduje bezchybnost dat Vhodný pro streamování videa, digitální vysílání Více zvukových nebo titulkových stop S menšími úpravami využíván u Blue-ray
Kontejnery • Matroska (.mkv) • Otevřený formát, od roku 2002 • Založen na EBML (Extensible Binary Meta Language) – binární verze XML • Neomezený počet stop • Kodek určuje CodecID
• Advanced Systems Format (.asf, .wmv) • Produkt společnosti Microsoft • Internetové vysílání – žádná indexová tabulka, data jako objekty • Nevýhodou je nutnost rozhraní DirectShow
Analogové standardy SECAM • 625 (576)řádků • 25 fps
PAL • 625 (576) řádků • 25 fps
NTSC • 525 (480) řádků • 30 fps
Streaming • Technologie kontinuálního audiovizuálního přenosu • Webcasting – streaming za pomoci internetu • V reálném čase – internetová televize, rádio • Video on Demand (VOD) – nutnost streamovacího serveru, který zajišťuje komunikaci, př. YouTube • Využití H.264 / MPEG-4 AVC
Děkuji za pozornost
