Počítačová gramotnost II Mgr. Jiří Rozsypal aktualizace 1. 9. 2011
Počítačová gramotnost II
Tato inovace předmětu Počítačová gramotnost II je spolufinancována Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR, projekt č. CZ.1.07/2.3.00/09.0197, "Posílení konkurenceschopnosti výzkumu a vývoje informačních technologií v Moravskoslezském kraji".
3. kapitola - Video
Pojem „video“
!!!
• význam slova video pochází z latiny videre, což v překladu znamená vidět • pojem video si můžeme vyložit hned několika způsoby, ovšem vždy narazíme na souvislost s pohyblivým obrazem. Níže uvádím několik definic tohoto termínu: ▫ technologie pro zachytávání, zaznamenávání a přehrávání pohyblivých obrázků ▫ video může být chápáno jako přístroj sloužící k přehrávání videozáznamů i jako sám videozáznam ▫ video je kompletní proces zahrnující tvorbu, zpracování, příjem a přenos obrazového, pohyblivého a ozvučeného materiálu jakýmkoli možným způsobem
• pro účely tohoto materiálu si budeme termín video vykládat asi takto: • sekvence po sobě jdoucích obrázků tvořících plynulý pohyb podbarvený zvukem
Základní pojmy
!!!
• snímek – elementární část videoinformace, jednoduše jde o jedno políčko (obrázek) na filmovém pásu • záběr – jedná se o sled snímků neboli („políček, obrázků“) natočených v rámci jednoho stisku spouště kamery • videoklip – v tomto materiálu budeme termínem „videoklip“ zkráceně „klip“ označovat položku uvnitř editačního (např. střihového) programu. Tato položka bude reprezentovat úsek zdrojového materiálu, tedy jeden záběr • scéna – vizuální vzhled natáčeného prostoru (rozmístění různých objektů – předměty, osoby, atd.) • film – materiál, který vznikne jako výsledek střihu (editace). Jedná se tedy o skupinu videoklipů seřazených v jistém pořadí spolu s efekty přechodů, zvukem, atd. • projekt – jedná se o skupinu částí tvořících dohromady tematický celek – např. projektem je příprava DVD • videozáznam – jde o pořízený záznam pohyblivé informace (videa) na určité paměťové médium
Filmový pohyb – jak funguje?
!!!
• jedná se o sled po sobě jdoucích snímků ▫ jestliže se snímky střídají s dostatečnou snímkovací frekvencí, vnímá oko sled snímků, jako plynulý pohyb ▫ tento jev se dnes využívá jak v klasické kinematografii, tak při televizním vysílání, i při sledování videa na počítačích
Poznámka: základem iluze pohybu po sobě jdoucích snímků je nedokonalost lidského zraku
Děj složený z jednotlivých snímků – filmový pohyb
FOTO-zdroj: http://www.moderni-dejiny.cz/clanky/soubor/id/377/
Video – vznik, historie • koncem 19. století vnikala první záznamová zařízení pro zachycení děje, tedy pohyblivých obrázků na filmový pás ▫ časem byl tento záznam doplněn o zvukový záznam
• v polovině 20. století se objevuje magnetický záznam ▫ jednalo se o záznam v analogové podobě
• v roce 1974 první digitální záznam na magnetický pásek • v roce 1995 se objevily první standardy digitálního videa vhodné i pro domácí využití
Parametry videozáznamu
!!!
• snímkovací frekvence – určuje počet snímků, které se přehraji za 1s • poměr stran snímku a rozlišení – je dáno standardem videa • datový tok (bitrate) – charakterizuje, jaké množství dat se přenese (nebo zpracuje) za jednu sekundu např. formát DV vykazuje datový tok 25Mbps (megabity za sekundu) a to včetně zvuku ▫ viz kapitola zvuk, podkapitola datový tok (bitrate)
Analogové vs. digitální video
!!
• rozdíl mezi analogovým a digitálním záznamem je ve způsobu uložení dat na pásku • analogové video je pořizováno analogovou kamerou, která zapisuje obrazové a zvukové informace proměnlivou intenzitou zmagnetizování povrchu pásky. ▫ magnetický záznam na kazety
• při čtení pásky, tedy přehrávání kamera měří intenzitu zmagnetizovaného povrchu pásky
▫ analogie se záznamem a čtením (přehráváním) zvuku z magnetofonové kazety
• digitální video je pořizováno digitální kamerou, která převádí obraz i zvuk do číselné podoby. Digitální záznam tedy sestává z 0 a 1
3.1 Video kodeky
Kodek
• název převzat z anglického „codec“ • jedná se o složeninu z počátečních slabik slov „kodér“ a „dekodér“, respektive „komprese“ a „dekomprese“ • jak již z názvu vyplývá kodek neslouží pouze ke komprimaci dat, ale také k jejich dekomprimaci!!!
!!!
▫ komprese – označuje zakódování video informace. Kóduje se pomocí kompresních algoritmů (matematické algoritmy) dochází ke zmenšení objemu dat, ať už ztrátově či bezztrátově
▫ dekomprese – označuje dekódování - přehrávání audio/video záznamu
• viz kapitola audio
Kodeky
!!
• kodeky využívající ztrátovou kompresi:
▫ při ztrátové kompresi dochází k odstranění části záznamu které jsou nepodstatné či jejich odstranění člověk jen velice těžce postřehne. Výhodou je zmenšení objemu dat až na zlomek původní velikosti ▫ mezi tento typ kodeku patří, např. DivX, XviD, atd.
• kodeky využívající bezztrátovou kompresi
▫ tento druh komprese se používá při nutnosti přesné zpětné rekonstrukci komprimovaných dat
zjednodušeně řečeno, když nesmí dojít k jakékoli ztrátě části záznamu
▫ mezi tento typ kodeku patří, např. HuffYUV, FFV1, atd.
DivX
!!
• původně kodek vyvíjený Microsoftem pro přenos videa po internetu při videokonferencích. Byl vyvíjen podle standardu MPEG-4 SP • kodek byl koncipován jako open source, tedy k jeho zdrojovým kódům měl přístup každý. Vývoj tohoto kodeku byl posléze přesunut do komerční sféry • tento kodek dokázal zachovat velmi dobrou kvalitu záznamu při velmi nízkém datovém toku (bitrate) • s nepatrným snížením kvality záznamu bylo možno uložit DVD film na CD (700MB) • jednalo se o první kodek díky němuž se masově rozšířilo nelegální kopírování filmů! • tento kodek má podporu téměř všech DVD přehrávačů
XviD
!!
• z důvodu přechodu kodeku DivX do komerční sféry byl DviX přejmenován na XviD a dále vyvíjen jako open source • Xvid stejně jako DivX má hardwarovou podporu ve stolních DVD přehrávačích
3.2 Kontejnery
Kontejner
!!!
• souborům, obsahujícím video, zvuk, informace o kapitolách, menu, titulky atd. se říká kontejnery • kontejner si můžeme představit jako jakousi „obálku nebo balíček“ obsahující data (tedy video, zvuk, atd.)
Kontejnery – nejznámější druhy • • • •
AVI MPEG Stream MOV Matroška
AVI
!!
„Audio Video Interleaved“ uveden v roce 1992 nejrozšířenější kontejner pro ukládání videa určený pro činnost v systému Windows – Video for Windows • data byla původně bez komprese s rozlišením 160 x 120 při snímkovací frekvenci 15 snímků/s • dnes může být AVI soubor bez komprese, a nebo může využívat kompresi obrazu, jako je DivX, XviD, MPEG-4, atd. • • • •
MPEG Stream • „Motion Picture Experts Group Stream“ • je určen především pro MPEG video a audio • umožňuje streamování po internetu
MOV • jedná se o kontejner vyvinutý společností Apple
MKV - Matroška • tento kontejner umožňuje nést téměř cokoliv ▫ např. menu, titulky, kapitoly, dokonce i soubory
3.3 Formáty videa
Formáty videa • formáty vydané skupinou MPEG
▫ „Moving Picture Experts Group“ ▫ „skupina zabývající se pohyblivým obrazem“ ▫ tato skupina se zabývá standardizací kódování zvuku a obrazu pomocí digitálního kompresního algoritmu ▫ MPEG spolupracuje s organizací ISO, tedy mezinárodní organizací pro standardizaci
• mezi tyto formáty patří, např.: ▫ ▫ ▫ ▫
MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 atd.
!!
MPEG-1
!
• tento formát byl standardizován skupinou MPEG v roce 1991 • mělo se jednat o ekvivalent k formátu VHS (Video Home System) • rozlišení 325 x 288, při snímkovací frekvenci 25 snímků/s • je vhodný pro stream videa
MPEG-2
!!
• formát vznikl jako nástupce MPEG-1 v roce 1994 • stal se standardem pro kódování digitálního videa • nabídl rozlišení 720 x 576 (tzv. plný PAL) při snímkovací frekvenci 25 snímků/s • datový tok, maximálně 100Mbit/s • MPEG-2 formát se stal standardem pro distribuci videa na DVD nosičích • zde byl poprvé nasazen VBR (Variable Bitrate Rate), tedy proměnlivý datový tok (viz kapitola Zvuk!) ▫ umožňuje při rychle se měnících scénách použít více informací a při méně se měnících scénách méně informací
MPEG-4 • standardizován v roce 1999 • původně byl určen pro přenos obrazových dat po telefonních linkách a to pro velmi malé datové toky • je schopen kódovat v nízkém či vysokém datovém toku (64kbps – 4Mbps)
!
3.4 Video – cvičení
Výpočet velikosti videozáznamu – zadání !!! • Příklad: ▫ Máme vypočítat velikost videozáznamu, který má tyto parametry:
rozlišení: 720 x 576 (PAL) barevnou hloubku: 3B (tedy barevný model RGB) snímkovací frekvenci: 25 snímků/s délka videozáznamu je 2 hodiny zde nebudeme používat žádnou metodu komprese
Výpočet velikosti videozáznamu - výpočet !!! • řešení: • jeden snímek má 720 x 576, tedy celkově 414 720 pixelů • při barevné hloubce 3B je velikost jednoho snímku: 414 720 x 3 = 1 244 160 B, tedy 1,19 MB • jedna vteřina videa má 25 snímku, tedy jedna vteřina zabere 25 x 1,19 tedy 29,75 MB • minuta videa zabere 29,75 x 60 = 1785 MB • hodina záznamu zabere 1785 x 60 = 104,59 GB • 2 hodiny záznamu zaberou 209,18 GB
Závěr • Z předešlých dvou snímků této prezentace je evidentní, že je třeba objem dat (videozáznamu v našem případě pořízeného videokamerou) snížit ▫ k tomu slouží komprese kterou provádí kodek
Použité zdroje [1] LONG, B., SCHENK, S.: Velká kniha digitálního videa. Brno, Computer Press, 2005, ISBN 80-251-0580-6. [2] MYSLÍN, J.: Digitální video v praxi. Praha: Computer media, 2005, ISBN 80-86686-42-6. [3] MATOUŠEK, J., JIRÁSEK, O.: Natáčíme a upravujeme video na počítači (3. aktualizované vydání), Brno, Computer Press, 2007, ISBN 978-80-251-1651-7. [4] JUŘICA, J.: Video na počítači. Praha, Computer Press, 2002, ISBN 80-7226-650-0 [5] JEŘÁBEK, V.: Digitální televizní příjem DVB – T, ČVUT [online]. URL: [6] KUDĚJ, Š.: Zpracování videa na počítači, SVOŠ A OA s.r.o., České Budějovice, 2005 diplomová práce [online]. URL: http://home.pf.jcu.cz/~pepe/Diplomky/kudej.pdf [cit. 2011-9-5] [7] SÝKORA, J.: STŘIH V DIGITÁLNÍ KINEMATOGRAFII, AMU V PRAZE, diplomová práce [online]. URL: http://www.famu.cz/soubory/dokumenty/katedry/kss/strih-v-digitalni-kinematografiI [cit. 15. 7. 2011] [8] VANČURA, T.: Principy tvorby videa, SŠ COP, Sezimovo Ústí [online]. URL: http://www.copsu.cz/media/download/vancura/tvorbavidea.pdf [cit. 2011-8-1] [9] MICHALÍK, P.: Digitální video v praxi - technické základy, VŠE Praha [online]. URL: http://u3v.vse.cz/wp-content/uploads/2009/03/U068.pdf [cit. 2011-7-11] [10] SEDLÁK, P. : MALÝ VIDEOKURZ [online]. URL: http://videoproduce.cz/videokurz.htm [cit. 2011-7-7]
