Datové formáty videa

1. Datové formáty videa Úvod do multimediálních technologií Lukáš Čívrný Milan Přibyl

2. Video • Ukládání obrazových pohyblivých záznamů a jejich přehrání • Kvalita videa • Formát uložení – určuje poměr kvality a objemu • Frame rate – počet snímků za vteřinu, plynulosti od 10 snímků za vteřinu a více • Rozlišení – digitální video v pixelech, analogové video v počtu řádků • Poměr stran – obrazový formát – poměr vodorovné a svislé strany • Datový tok - množství digitálních dat přenesené za časovou jednotku

3. Analogové formáty SECAM Východoevropské zěmě + Francie PAL Evropa rozlišení 576 horizontálních řádků, frekvence 25 snímků/s slučitelný s černobílým systémem NTSC Severní Amerika a Japonsko rozlišení 480 horizontálních řádků, frekvence 30 snímků/s

4. Komprese videa Zmenšení datového toku, zmenšení velikosti pro ukládání Datový tokmůže být proměnlivý - střídání rychlých a pomalých scén Standardy pro kompresi videa Ztrátová komprese- zlomek původní velikosti, nedokonalost lidských smyslů Bezestrátová komprese – po kompresi a dekompresi identický obraz

5. Ztrátové standardy 1. Motion JPEG sekvence JPEG obrázků- všechny mají zaručenou kvalitu nejčastěji používán v digitálních a IP kamerách nemá oficiální standard, implementuje jej však několik kodeků kodeků – možná vzájemná nekompatibilita Výhodou je rychlý posunu ve videu - vhodným proúpravy videa Nevýhodou je větší velikost výsledného videa

6. Ztrátové standardy 2. MPEG Motion Picture Experts Group, 80. léta, spolupracuje s organizací ISO porovnání dvou kompresovaných záběrů první kompresovaný záběr se použije jako referenční, a pouze lyšící se části následujícího záběruse odesílají softwaresloží záběry na základě referenčního obrázku a "dat o rozdílech" Výhoda: MPEG vede k menší velikosti výsledných souborů Nevýhoda: náročnější zpracování

7. Ztrátové standardy – MPEG MPEG-1 1993, digitálního video na CD – cílová bitová rychlost 1,5Mbit/s MPEG-2 1994, pro dvd, hdtv a catv - přenosová rychlost až do 15 Mbit/s větší záběry a  vyšší kvalita obrazu, nižší kompresi a větší bitovou rychlost MPEG-4 některé vlastnosti stejné jako standardy MPEG-1 a MPEG-2 umožňují ukládat obraz ve stejné kvalitě při násobně menším objemu dat - větší komprese, za cenu náročnějšího zpracování dvě různé video komprese: MPEG-4 ASP a MPEG-4 AVC (jiné jméno H.264)

8. Další ztrátové standardy VC-1/WMV3 podobný princip jako MPEG-4, ale nekompatibilní produktem společnosti Microsoft, oproti MPEG-4 žádná výhoda Theora patentově nezatížený formát komprese digitálního videa nadace Xiph.org, součást projektu Ogg příznivci opensource a Linuxu obvykle koncovku.ogg, stejně jako hudba ve formátu Ogg Vorbis DV páskové digitální kamery, profesionální střihové karty-podobný princip jako MJPEG - stejné výhody i nevýhody konstantní kompresní poměr cca 1:10, hodina záznamu přibližně 13 GB základním formátem pro střih videa

9. Bezztrátové standardy komprese a kvalitavidea podobná u všech - 1/2 až 1/4 původní velikosti nejpoužívanějším bezztrátovým formátem je HuffYUV další běžnější Lagarith, FFV1, CorePNG nebo MSU Lossless, bezztrátový mód také MPEG-4 AVC nulová podpora v v HW přehrávačích

10. Multimediální kontejnery uložení několika proudů multimediálních dat (video, zvuk, titulky atd) do jednoho souboru přehránípomocí tzv. demuxeru (splitteru) Některéomezenou množinu formátů (např. MPEG), některé tolerantní

11. Multimediální kontejnery Avi Přípona .avi, jeden z nejrozšířenějších, považován za zastaralý podporuje většinu kompresí, ale některí mají velké problémy (například s mpeg 4 nadměrná velikost) výhodou AVI je kompatibilita se všemi OS i stolními a přenosnými video přehrávači nevýhodou je problematické použití s novými formáty zvuku a videa MPEG Program Stream video s kompresí MPEG-1 a MPEG-2 podporován všemi zařízeními, koncovku MPG, VOB nebo EVOB v prostředí, kde je zaručena bezchybnost přenosu dat- pro DVD video nehodí pro editaci videa díky své jednodušší struktuře

12. Multimediální kontejnery MPEG Transport Stream v prostředí, kde není zaručena bezchybnost přenosu dat vhodný i pro vysílání na internetu- vnitřní časová synchronizace - video lze přehrávat, aniž by byl stažen celý soubor formáty obrazu jsou MPEG-2 a MPEG-4 AVC více zvukových nebo titulkových stop, koncovky TS, MTS nebo M2TS OGG nadace Xiph.org, opensource a bez patentů komprese zvuku Vorbis, flac, Speex a obraz jedině Theora Koncovka pro zvuk OGA a pro video OGV, ale často oboje OGG

13. Multimediální kontejnery MP4 součástí MPEG-4 standardu (MPEG-4 Part 14) MPEG-1, MPEG-2 a MPEG-4 rozšířenou modifikací MP4 je formát 3GPP (3GP, 3GP2) - mobilních telefony ukládání HD videa v digitálních fotoaparátech- problémy při střihání, výrobci malinko odlišné standardy Matroska nejnovější druh otevřeného formátu kontejneru, Přípona .mkv většina existujících kompresí zvuku i obrazu platformní otevřenost a vnitřní propracovanost zatím chybějící podpoře u softwaru pro editaci Lze předpokládat jeho širokou podporu a rozšíření v budoucnosti QuickTime (MOV), RealMedia nebo WindowsMedia (ASF).

14. Multimediální kontejnery FLASH VIDEO- je osekanou variantou MPEG4 formátu H.264.- používá se k účelům streamování, kde není potřeba tak vysoké rozlišení a ani tak vysoký bitrate- veliký důraz je kladen na vysokou kompresi při nízkých datových tocích- možnost přehrávání na co nejširším spektru operačních systémů- ve slušné kvalitě lze přehrávat při běžném rozlišení 320x240 i na linkách pomalejších, než je 1Mbit. využívá např. : - Youtube, Google Video, Stream.cz

15. Kodeky složenina z počátečních slabik slov „kodér a dekodér“ (ang. codec) počítačový program, který dokáže transformovat datový proud ukládají data do zakódované formy, častěji se používají naopak pro obnovení přesně nebo přibližně původní formy dat Výraz kodek je často zaměňován s výrazem formát videa - ten je daný svojí specifikací a autoři kodeků pak vyvíjejí softwarové nebo hardwarové implementace, které s tímto formátem pracují. Ztrátové x bezeztrátové

16. Bezeztrátové kodeky • výhoda je v tom, že při jejich použití se z videa neztrácí žádné informace • Huffyuv • ke kompresi videa využívá tento kodekHuffmanova kódování, které je založeno na různé četnosti znaků. • rychlost komprese dosahuje až 38 MiB/s • Lagarith • otevřený bezztrátový obrazový kodek • LCL • jedná se o dva freewarovékodeky (AVIzlib a AVImszh)

17. Ztrátové kodeky • část informace o obraze se ztrácí • vycházejí z toho, že lidské oko není dokonalé • DivX • DivX je značka produktů vytvořených společností DivX, Inc. (dříve DivXNetworks), • tento kodek se díky své schopnosti kvalitní komprese filmů na výrazně menší velikost velice často používá pro nelegální šíření filmů • Xvid • je open source • tvůrci si zakládají na široké konfigurovatelnosti kodeku • kodek podporuje libovolné rozlišení až do velikosti obrazu 1920×1088 bodů

18. Streamované video technologie kontinuálního přenosu audiovizuálního materiálu mezi zdrojem a koncovým uživatelem (v souč. nejčastěji po internetu=webcasting) Webcasting v reálném čase (internetová televize nebo rádio) systémem Video on demand (YouTube) streamovací server - komunikaci s cílovými počítači a plynulé vysílání dat. Kvalita videa je třeba kodeků na zmenšení objemu dat se nejvíce využívá flashových kodeků, MPEG-4, Windows Media, Real Time a Quick Time přenos záznamu v televizním rozlišení (720×576) velmi náročný - v rozlišení 320×240 bodů při datovém toku 256–512 Kbps

19. Streamované video Streamovací servery Ve světě nejznámějšími servery:YouTube, MySpace; V Česku České televize, idnes.cz , nova.cz , tn.cz , Odhaleni.cz, Stream.cz, Play.cz a TYVi.cz.

20. Budoucnost digitálního videa Nejistá – vylepšování stávajících technologií a vývoj nových formátů a standardů 3D video a jeho optimalizace Trendy, které mohou naznačit budoucí vývoj: Blue-ray Nástupce DVD – kapacita 25 GB u jednovrstvého disku, 50 GB u dvouvrstvého a až 80 GB u oboustranného dvojvrstvého disku – naznačuje možnosti budoucích videí (větší soubory a s tím spojený nárůst kvality) Až 7 zvukových kanálů Html 5 Snaha vytlačit flashová videa z internetu Nepotřebnost plug-inu 3. strany, pro přehrání by stačil běžný web. Prohlížeč bez plug-inů Otázkou zdali se všechny prohlížeče schodnou na podporovaných kodecích

21. Konec Děkujeme za pozornost