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".
5. kapitola - Videokamera
Videokamera
!!!
• jedná se o elektronické zařízení umožňující zachytávat pohyblivý obraz a také zvuk • kamery můžeme rozdělit podle několika kritérií, např.: • podle způsobu záznamu na datové médium: ▫ analogové ▫ digitální ▫ filmové
tento typ kamery lze zařadit do kategorie „analogová videokamera“
• podle kvality: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
základní spotřebitelská úroveň střední třída vyšší třída poloprofesionální třída atd.
▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
filmové videokamery videokamery pro domácí použití (amatérské videokamery) webová videokamera průmyslová videokamera špionážní videokamera infrakamera 3D videokamery atd.
• podle druhu použití:
5.1 Stavba videokamery
Stavba videokamery (přední strana)
1. 2. 3.
Pomocné světlo Dálkové ovládání Mikrofon
Poznámka: na několika dalších snímcích je popsána klasická kamera určená pro běžné domácí použití (tedy kamera, která patří do základní spotřebitelské úrovně) FOTO-zdroj: M. Kozubíková, P. Krejčí, Učíme se filmovat, Gymnázium Brno
Stavba videokamery (zadní strana) 4. Hledáček 5. Dioptrické seřízení 6. Efekty 7. LCD obrazovka 8. Joystick 9. Funkce 10. Volba režimů 11. Spínač 12. Start/stop 13. Zamykání 14. Foto/kamera 15. 16:9 16. Jas LCD
FOTO-zdroj: M. Kozubíková, P. Krejčí, Učíme se filmovat, Gymnázium Brno
Stavba videokamery (levá strana)
1. 2. 3.
Krytka Upevnění baterie Výrobní číslo
4. Vkládání baterie 5. DV vstup 6. USB vstup
FOTO-zdroj: M. Kozubíková, P. Krejčí, Učíme se filmovat, Gymnázium Brno
Stavba videokamery (pravá strana) 7. Řemínek na uchycení 8. Kontrolka pro práci s kartou 9. Paměťová karta 10. Výstup – kryt 11. DC konektor
FOTO-zdroj: M. Kozubíková, P. Krejčí, Učíme se filmovat, Gymnázium Brno
Videokamera – jak funguje???
!!!
• prostřednictvím objektivu videokamery se dopraví světlo odražené od snímaných objektů na snímací čip (CCD nebo CMOS) videokamery • snímací čip převede obrazovou informaci do elektronické podoby • elektronický signál je posléze záznamovou částí kamery ukládán na datové médium (např. magnetická páska) • v případě digitálních videokamer je to složitější: ▫ po převedení obrazové informace do elektronické podoby promocí snímacího čipu je tato elektronická informace pomocí A/D převodníku převedena do posloupnosti jedniček a nul (010100001000....) ▫ dále pak proběhne komprimace pro zmenšení objemu dat ▫ nakonec jsou tato komprimovaná data uložena na datové médium (např. magnetickou pásku nebo pevný disk, paměťovou kartu, atd.) Poznámka:
výše popisovaný princip fungování neplatí pro filmovou videokameru
5.2 Snímací čipy
Snímací čip (čipy) (1)
!!
• velice důležitou částí dnešních videokamer je snímací senzor (neboli snímací čip) • jedná se o senzor citlivý na světlo • jeho úkolem je převést obrazovou informaci do elektronické podoby • v současné době pracují videokamery s těmito typy snímacích čipů: • CCD (Charge Coupled Device) • CMOS (Complementary Metal–Oxide–Semiconductor)
▫ na čím více digitálních bodů (pixelů) je snímaný obraz zobrazovacím prvkem převeden, tím kvalitnější může být celkový záznam ▫ pokud má CCD prvek jen malou zobrazovací schopnost a převede obraz do nízkého počtu bodů (pixelů), nemůže být obraz ani s dobrou optikou příliš kvalitní
Snímací čip (čipy) (2)
!!
• běžně se používají jednočipové a tříčipové („3 CCD“) videokamery • jednočipové ▫ používají před čipem fyzicky mozaikový filtr
• tříčipové („3 CCD“) ▫ používají před čipy skleněný dělící hranol, který světlo rozdělí a posílá do tří směrů ▫ před každým snímačem je filtr určený pouze pro jednu barvu (RGB) ▫ jedná se o kvalitnější provedení ▫ daleko vyšší cena kamery s „3 CCD“
CCD a CMOS
výše jsou zobrazeny dva CCD čipy, které obsahují jakési „okénko“ citlivé na světlo
CMOS čip FOTO-zdroj: http://www.shutterphoto.com/review/konicaminolta_7d/konicaminolta_7d_intro.html http://www.emag.cz/direct/iR/magazin/2234/ccd-cip--mm412x330.jpg http://videoproduce.cz/videokamery.htm
3 CCD snímače
videokamera nahoře má 3 CCD čipy, ty jsou zvýrazněny červeným rámečkem na obrázku vpravo je vidět skleněný hranol, který rozkládá světlo na tři složky (R, G, B), které následně putují na tři snímací čipy FOTO-zdroj: http://videoproduce.cz/videokamery.htm
1 CCD snímač
na obrázku výše je kamera s jedním CCD snímačem
FOTO-zdroj: http://www.ifotovideo.cz/rubriky/video/videokamery/sony-handycam-hdr-cx520ve-505ve-full-hd-memory-stick_2414.html
5.3 Analogová videokamera
Analogová videokamera (1)
!!!
• základní rozdíl mezi analogovou a digitální videokamerou je ve způsobu ukládání dat na paměťové medium • analogová kamera speciálním typem analogové kamery je i filmová kamera, o ní se však zmíním v další části
▫ zde je obrazová informace přivedená na snímač ukládána na kazetu v podobě intenzity zmagnetizování povrchu pásky. To je zápis. Při čtení (čili přehrávání) kamera měří intenzitu zmagnetizovaného povrchu pásky
Analogová videokamera (2)
FOTO-zdroj: http://www.123rf.com/photo_5112107_old-analog-video-camera-hi8.html http://static.howstuffworks.com/gif/productImages/5/0/00000105350-JVCGRAXM17USVHSCcamcorder-large.jpeg
5.4 Digitální videokamera
Digitální videokamera
!!!
• digitální videokamera
▫ zde je obrazová i zvuková informace převáděna do digitální podoby, která je vyjádřena pomocí čísel. Takže celý záznam je v podstatě řada čísel. Tato řada čísel ve dvojkové soustavě je pak při nahrávání zapisována na pásku. dnes již i na jiná datová média, např. na pevný disk, paměťovou kartu, atd.
▫ před uložením dat na datové médium jsou obrazové a zvukové informace upravovány např. komprimovány kvůli snížení objemu dat a podobně
▫ při čtení nemusí čtecí hlava měřit intenzitu zmagnetizování povrchu pásky jako u analogové kamery ale pouze musí rozlišit dva stavy (buď pozná jedničku nebo nulu)
• reprezentace dat ukládaných na pásku vypadá asi takto: ▫ 01111000001010101111101111101111111.......
Digitální videokamera
digitální videokamery určené pro spotřebitelskou úroveň FOTO-zdroj: http://panamoz.com/index.php/camcorder/sony-hdr-cx560e-hd-flash-memory-pal-64gb-camcorder.html http://www.discover.lv/videotehnika/videokameras/32636 http://www.tradeage.com http://www.nakupnicentrum.cz/
Použití digitální videokamery - výhody ! • neomezená možnost kopírování bez ztráty kvality ▫ viz další snímek
• zmenšení přístrojů • editace videa v počítači, který digitální informaci rozumí ▫ bez nutnosti digitalizace analogové nahrávky, pouze stačí pořízený videozáznam „dostat“ do počítače pomocí rozhraní typu USB, Fire-Wire
• film pak můžeme distribuovat po Internetu, vypálit na DVD apod.
Analogová vs. digitální videokamera (2) !! • kopírování analogového videozáznamu
▫ při kopírování analogového záznamu dochází ke ztrátě kvality v důsledku nepřesného čtení původní informace, která je na pásce uložena
zde je třeba číst intenzitu zmagnetizování povrchu pásky
▫ tímto dochází ke ztrátě kvality. Typickým případem je kopírování všem dobře známých videokazet (VHS) nebo audio kazet
• kopírování digitálního videozáznamu
▫ při čtení (tedy přehrávání) je pro digitální kameru daleko jednodušší rozlišovat pouze dva stavy (buď 1 nebo 0), pak se čtecí hlava nemůže splést. Kopie digitálního záznamu vždy odpovídá originálu např. při kopírování hudebních CD je kvalita kopie totožná s originálem
5.5 Filmová videokamera
Filmová videokamera
!!!
• speciálním typem analogové kamery je kamera filmová • formát filmové kamery se určuje šířkou filmového materiálu který používá (tedy šířkou filmového pásu v mm) ▫ např. 8 mm, 16 mm, 35 mm, atd.
35 mm materiál je standardem pro profesionální filmy
• princip práce filmové kamery je podobný principu analogového fotoaparátu (tedy fotoaparátu, jež používá film) • filmové kamery používají snímkovací frekvenci 24 snímků/s • pro záznam používají filmovou surovinu • nejdůležitější části filmové kamery jsou:
▫ objektiv, clona, rotační závěrka a samotný filmový pás
Filmová videokamera
filmové videokamery
FOTO-zdroj: http://sleepingonmars.tumblr.com/post/417850556/tajs-cameras-as-requested
Filmová videokamera - popis
na obrázku jsou znázorněny nejdůležitější části filmové videokamery FOTO-zdroj: http://panwiki.panska.cz/index.php/Filmov%C3%A1_kamera
Filmová videokamera – jak funguje???(1)!!! • zatímco u analogové či digitální videokamery směruje objektiv světelné paprsky na snímací čip, u filmové kamery směřuje objektiv světelné paprsky na částečky speciální chemické směsi nanesené na celuloidovou podložku • záznam ▫ na obrázku C je znázorněn záznam (čili expozice), princip stejný, jako u analogového fotoaparátu, s tím rozdílem, že zde je třeba exponovat mnohokrát za 1s (např. 24x). Filmový pás se pohne o jedno políčko a dochází opět k expozici. Ve chvíli, kdy dochází k posuvu pásu, zakryje závěrka okénko, kterým prochází světlo na filmový pás, viz obrázek B.
na obrázcích výše je znázorněn princip záznamu (expozice) filmovou kamerou FOTO-zdroj: http://panwiki.panska.cz/index.php/Filmov%C3%A1_kamera
Filmová kamera – jak funguje??? (2)
!!!
• přehrávání (čili promítání) ▫ na obrázku níže již vidíte samotné promítání. V promítačce dochází k prosvěcování po sobě jdoucích snímků filmu, které tvoří pohyblivý obraz. Zdrojem světla je většinou žárovka nebo výbojka
FOTO-zdroj: http://panwiki.panska.cz/index.php/Filmov%C3%A1_kamera
Filmový pás
vlevo, jedno políčko 35mm filmového pásu Poznámka: filmový pás obsahuje filmovou stopu „okénka“ a audio stopy nesoucí zvuk. Filmový pás obsahuje také perforaci, která slouží k posuvu pásu ve filmové kameře či promítačce FOTO-zdroj: http://internet-holding.cz/tag/serialy-zdarma http://www.moderni-dejiny.cz/clanky/soubor/id/377/ http://cs.wikipedia.org/wiki/Filmov%C3%BD_p%C3%A1s
5.6 Videokamera - parametry
Parametry videokamery • základní parametry: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
rozlišeni obrazu prokládání obrazu komprese obrazu formát video pásky typ datového nosiče
!!!
Rozlišení obrazu
!!
• SD (Standard Definition) neboli standardní rozlišení ▫ rozlišení 720 x 576 pixelů
toto rozlišení je v naší zemi televizním standardem analogového vysílání (viz kapitola Televizní vysílání) rozlišení nevhodné pro digitální kinematografii
• HD (High Definition) neboli vysoké rozlišení ▫ 1920 x 1080
tomuto rozlišení se říká plné HD (neboli „Full HD“) rozlišení
▫ 1280 x 720 ▫ 1440 x 1080
• 2K
používají nejlevnější HD kamery
▫ 2048 x 1080
• 4K
▫ 4092 x 2016
tento rozměr je již bez kompromisů srovnatelný s kvalitou 35mm filmového negativu
• kamery používající dvě výše zmíněná rozlišení jsou speciálně vyvinuty pro digitální kinematografii
Prokládání obrazu
!!
• prokládání obrazu
▫ z oblasti televizního vysílání do oblasti kinematografie proniká obraz, který využívá prokládaného způsobu záznamu jinými slovy obraz zaznamenávaný kamerou je prokládaný (prokládaný obraz viz kapitola Televizní vysílání)
▫ v oblasti digitálního natáčení (obecněji digitální kinematografie) činí prokládaný obraz problém např. při tvorbě distribučního negativu, atd.
• pro další zpracování natočeného materiálu je lepší používat neprokládaný obraz (progresivní) • další možností je PsF (Progressive segmented Frame) ▫ jedná se o kombinaci progresivního snímání a prokládaného zpracování
Komprese obrazu
!!
• komprese zde slouží ke snížení objemu ukládaných dat ▫ lepší následné zpracování záznamu ve fázi postprodukce ▫ menší nároky na datové úložiště (datový nosič neboli datové médium)
• existují komprese ztrátové i bezztrátové ▫ analogie se zvukem a obrazem
• příklad komprese:
▫ komprese DV pro formáty DV, D8, DVCAM ▫ komprese MPEG-2 pro formát HDV ▫ atd.
• kompresi provádějí tzv. kodeky
Typy datových nosičů
!!
• datové nosiče používané videokamerami: ▫ filmový pás ▫ páskové nosiče (magnetický pás umístění v kazetě) ▫ bezpáskové nosiče např. flash paměti (paměťové karty), DVD, pevné disky, XDCAM nosiče, atd.
FOTO-zdroj: http://www.cdmvt.zcu.cz/storage/navody/video_pro_kazdeho/kamera/index.html
Filmový pás
!
• filmový pás je výhradně používán filmovou kamerou • skládá se ze dvou částí: ▫ podložka – jejím úkolem je nést emulzi (filmovou surovinu). Je vyrobena z polyesteru, dříve z celulózy poté triacetát celulóza – velmi hořlavý materiál, v 60. létech byl tento materiál zakázán
▫ světlocitlivá vrstva (neboli filmová surovina, viz další snímek) – při dopadu světla na tuto vrstvu vzniká obraz, který je třeba dále chemicky zpracovat
• obvyklá šířka filmového pásu ▫ 8,16, 35, 70 mm
Filmová surovina (1) • výhody: • vysoké rozlišení • expoziční pružnost ▫ tedy rozsah mezi nejčernější černou a nejbělejší bílou barvou
• spolehlivá archivace ▫ filmová surovina vykazuje velmi dobrou stálost zaznamu i po desítkách let není problém s přehráváním, což je u digitálu problém
!
Filmová surovina (2) • nevýhody: • filmové zrno ▫ ovšem né každý divák či filmař tuto vlastnost považuje za nevýhodu. Naopak mnoho filmařů tuto vlastnost považuje za autentickou pro film jako takový
• zaznamenaný filmový obraz nelze ihned zkontrolovat ▫ ke kontrole dojde až po vyvolání filmu ▫ u digitalu můžeme kontrolovat kdykoli
!
Magnetický záznam na pásku (1)
!!
• obraz uchovávají proužky záznamu magnetických stop, tzv. šikmé záznamové stopy ▫ stopu si můžeme představit, jako rovnou linku podél celé pásky, ve skutečnosti se video stopy zaznamenávají diagonálně přes šířku pásky (viz. obrázek v následujícím snímku)
• obvykle se na video pásku zaznamenávají čtyři stopy: ▫ 1 video stopa, 2 audio stopy, 1 řídící stopa
Magnetický záznam na pásku (2)
obrázek nahoře ukazuje magnetický analogový záznam na pásku, uloženou v kazetě. Obrázek dole vystihuje digitální záznam na pásku. FOTO-zdroj: LONG, B., SCHENK, S. Velká kniha digitálního videa.. Brno: Computer Press, 2005., ISBN 80-251-0580-6
Pásky určené pro magnetický záznam
DV kazeta
Digital Betacam kazeta
VHS kazeta
D8 kazeta Na obrázcích výše jsou druhy pásek používaných pro magnetický záznam FOTO-zdroj: http://lcdesign.bluefile.cz/videokazety.php http://en.wikipedia.org/wiki/File:Digibeta-L.jpg http://www.prevod-kazet.cz/?action=coPrevadime&presenter=Video http://www.cameratim.com/business/supported-media
Formáty video pásky
!!
• Způsob, jakým se video signál zaznamenává na video, se může značně lišit; každý z jeho variací se nazývá formát • rozdíl mezi formáty spočívá ve fyzickém vybavení videokamery a potřebnou zásobou video pásky • Formáty pro : ▫ analogové videokamery ▫ digitální videokamery se standardním rozlišením (SD) s vysokým rozlišením (HD)
Formáty video pásky – analogové videokamery • mezi tyto formáty patří: ▫ ▫ ▫ ▫
VHS-C SVHS-C Video8 Hi8
Formáty video pásky – digitální videokamery (standardní rozlišení) • standardní rozlišení (SD) je v dnešní době již zastaralé a standardem se stává vysoké rozlišení (HD) • tyto formáty slouží pro televizní záznam • mezi formáty standardního rozlišení patří: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
DV D8 DVCAM DVCAMPRO XDCAM SD atd.
!
DV • „Digital video“ • uveden v roce 1996 • jedná se o základ toho, co mohou digitální kamery nabízet • podporuje rozlišení 720 x 576 se snímkovací frekvencí 25 snímků za minutu v normě PAL • datový tok je 25 Mbit/s • používá DV kompresi • potřebná ukládací kapacita činí 11GB/hodinu
!!
Digital 8 • tento spotřebitelský formát měl nahradit analogový formát Hi8 • datový tok je 25 Mbit/s
!
DVCAM
!
• jedná se o profesionálnější verzi formátu DV • datový tok je stejný jako u DV, tedy 25Mbit/s • největší rozdílem DVCAM od DV je v rychlejším posuvu pásky v kazetách ▫ např. v 60min. mini-DV pásce najdeme asi 40 minut záznamu (důvodem je minimalizace chyb)
• nástupem nových kamer ve vysokém rozlišení je formát DV a DVCAM výrazně vytlačován
Digital Betacam • jedná se o dlouhodobý standard televizního průmyslu • kamery v tomto formátu pracují s nekomprimovaným videem • datový tok je 270Mbit/s • záznam používá prokládaný režim obrazového zpracování • pro uložení jedné hodiny záznamu je zapotřebí minimálně 80 GB místa na pevném disku
!
XDCAM SD • tento formát standardního rozlišení zaznamenává na speciální XDCAM disky ne na kazety či paměti • pracuje se dvěma kompresemi
XDCAM SD disk FOTO-zdroj: http://www.slmmedia.co.uk/index.php?route=product/product&product_id=359
Formáty video pásky – digitální videokamery (vysoké rozlišení) • vysoké rozlišení (HD), mezi tyto formáty patří: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
HDV XDCAM HD AVCHD DVCPRO HD HDCAM HDCAM SR
!
HDV
!!
velice populární formát pro kompresi se používá algoritmus MPEG-2 datový tok je 25 Mbit/s pracuje s rozlišením 1080i (neboli 1920 x 1080, prokládaně), ale také s 720p (neboli 1280 x 720 progresivně), u novějších kamer také 1080p • jedná se o poslední páskový formát, další formáty nabízejí bezpáskové řešení • • • •
▫ modernější kamery nabízejí i záznam na paměťové karty nebo na pevný disk
• HDV formát není vhodný pro střih • jedná se o velmi levný HD formát
XDCAM HD • jedná se o profesionální formát • oproti HDV nabízí kvalitnější obraz, nekomprimovaný zvuk, atd. • větší část kamer pracující s tímto formátem umí pracovat i ve formátu HDV
AVCHD • tento formát je prosazován firmou Panasonic • data se u tohoto formátu zaznamenávají na paměťové karty typu SDHC.
DVCPRO HD • další formát spadající mezi formáty HDTV (tedy formáty vysokého rozlišení) • používá kompresi stejnou jako používá formát DV standardního rozlišení • disponuje datovým tokem 100 Mbit/s ▫ vyšší nároky na přenos a na úložný prostor
HDCAM
!
• standard uveden v roce 1997 • jedná se nejdéle užívaný profesionální standard v HDTV • datový tok je 144 Mbps • podporuje záznam 4 profesionálních zvukových kanálů ▫ 20bitů – bitová hloubka, 48 kHz - vzorkování
• záznam je pořizován na magnetické pásky HDCAM
HDCAM SR • formát uveden v roce 2003 • jedná se o HD formát, jež byl vytvořen s ohledem na digitální kinematografii • používá kompresi MPEG-4 Studio Profile • používá datový tok 440Mbps nebo 880Mbps • nabízí také 12 zvukových stop ▫ nekomprimované, bitová hloubka – 24bit, vzorkovací frekvence – 48 kHz
!
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]
