https://www.demolandia.net/3d-video/brands.html
in si ogledamo katerega od demonstracijskih video posnetkov.
Izraz video izhaja iz latinščine (vidim) in se v glavnem nanaša na različne pomnilne formate za gibljive slike.
Video je tehnologija zajemanja , snemanja , obdelave , prenašanja in rekonstrukcije gibljivih slik. Glede na vsebino tega predmeta se bomo omejili na digitalni video in še to vezano na informatiko.
Digitalni video je elektronska predstavitev gibljivih slik v obliki zakodiranih digitalnih podatkov. Pri analognem videu pa so gibljive slike predstavljene z analognim signalom. Digitalni video vsebuje zaporedje digitalnih slik, prikazano dovolj hitro. Poleg video zapisa ima običajno tudi digitalni zapis zvočnega posnetka.
V razliko od analognega videa lahko digitalni video kopiramo brez slabšanja kakovosti. Digitalni video lahko pomnimo na digitalnih medijih, v (sekundarnem) pomnilniku računalnika, lahko ga h končnemu uporabniku prenašamo tudi preko spleta. Uporabniki lahko tak video spremljajo na svojih namiznih računalnikih, tablicah, pametnih telefonih in televizorjih.
Poznamo različne digitalne video formate vključno z DVD, QuickTime ter MPEG-4. Za snemanje uporabljamo digitalne kamere.
V računalništvu se predvsem na internetu uporabljajo kratki video vložki (video clips), s katerimi ilustriramo novice, športne dogodke, reklamiramo televizijske programe in filme.
3D digitalni video se je pojavil koncem 20 stoletja. Za zajem 3D video posnetkov uporabljajo šest do osem kamer. Format 3D videa je MPEG-4
|
|
Občutek za 3D video lahko dobimo tudi, če nimamo posebnega televizorja in imamo le znani "Cardboard". Vstopimo na stran https://www.demolandia.net/3d-video/brands.html in si ogledamo katerega od demonstracijskih video posnetkov.
|
|
Demo 360 stopinjskega videa Z miško premikaš svoj pogled na sceno med predvajanjem videa. Priporočeno je, da video gledaš celozaslonsko. |
število sličic na sekundo (frames per second, fps) je bil pri starih mehanskih kamerah 6-8 , pri profesionalnih kamerah pa dosega celo 120 ali več sličic na sekundo. V Evropi popularni televizijski standardi PAL in SECAM predpisujejo 25 fps. Filmi so snemani s hitrostjo 24 fps. Da dosežemo iluzijo gibljive slike, moramo uporabljati vsaj 10 fps.
Video je lahko prepleten ali progresiven. Prepletanje so uvedli, da bi zagotovili dobro video kvaliteto kljub omejitvam pasovne širine prenašanja video signala. Spodnja simulacija kaže osnovno idejo prepletanja: Zmanjšajmo širino prepletanih vrstic na 1 piksel in zvišajmo frekvenco osveževanja!
|
Originalna slika brez prepletanja: |
Slika s prepletanjem: |
Vodoravne vrstice vsake prepletene sličice so razdeljene na lihe in sode. Naizmenično se nato osvežujejo samo lihe ali samo sode vrstice. Zaradi persistence zaslona in naših oči vidimo popolno sliko. Širina prepletanih vrstic (merjeno v pikslih): Frekvenca prepletanja (merjeno v Hertzih): |
Pri progresivnih sistemih skeniranja se v vsaki periodi osveževanja osvežujejo vse vrstice. Tako dobimo občutek višje ločljivosti, slika tudi manj utripa.
Pri pretvorbah med analognimi, DVD in satelitskimi videotokovi moramo prepletene videe pretvoriti v progresivne, vendar pa pri tem ne moremo izboljšati video kvalitete.
Ta pojem prav dobro poznamo že, ko govorimo o ločljivosti računalniških monitorjev . Merimo jo v številu pikslov , ki jih prikazuje video zaslon . Lahko pa to razumemo tudi tako : ob enaki velikosti piksla je slika pri večji resoliciji večja , ko to prikazuje spodnja slika :
Velikost video slike merimo v pikslih za digitalni video in v skenirnih vrsticah za analogni video. Standardno definirana televizija (SDTV, SD) določa 720×576. Novejša tehnologija televizije z visoko definicijo (high-definition television, (HDTV, hd) zmore ločljivosti do 1920×1080p60, kar beremo kot 1080 vodoravnih (skenirnih ) vrstic, vsaka ima 1920 pikslov. Danes se čedalje bolj uveljavlja ločljivost standard UHD (Ultra High Definition) oziroma 4k in celo 8k.
Video ločljivost za 3D-video merimo v vokslih (voxel = volume picture element), ki predstavljajo prostorske piksle . Celo nekatere napravice PDA (Personas Digital Assistants)omogočajo na primer 3D video z ločljivostjo 512×512×512 vokslov .
|
Razmerje slike opisuje dimenzije video zaslonov in video elementov slike .
Televizija z visoko definicijo uporablja razmerje 16:9 oziroma približno 1.78:1.
Piksli na računalniških monitorjih so običajno pravokotni , pri digitalnem videu pa ne . |
 |
|
število različnih barv , ki jih lahko predstavimo s posameznim pikslom , je odvisno od števila bitov za posamezni piksel .
Učinkovitost sistemov za obdelavo in posredovanje digitalnega videa se lahko zelo razlikuje. Odvisna je tudi od dinamičnih lastvosti vhodnega video signala (gibanje , nivo prostorskih podrobnosti ). Kvaliteto digitalnega videa moramo zato ocenjevati na video sekvencah , ki jih prejemajo uporabniki .
Poznamo objektivne in subjektivne metode ocenjevanja kvalitete videa. Objektivne temeljijo na matematičnih modelih, subjektivne pa na povprečju ocen izbranih posameznikov.
Pomnenje video datotek lahko terja, posebno pri velikih ločljivostih veliko prostora.
Podoben problem imamo s prenašanjem takšnih datotek preko interneta. Zaradi obeh razlogov se pojavi želja,
da bi bile take datoteke čim krajše, torej zgoščene. K sreči ugotovimo, da so originalne slike in filmi po nepotrebnem
potratne. Obstaja namreč takoimenovana prostorska in časovna redundanca (po
naše bi lahko rekli odvečnost ali nepotrebnost). Prostorska redundanca pomeni,
da imamo na posamezni sliki ali sličici večje površine, pobarvane z enako barvo.
Kot skrajni primer si zamislimo, da imamo sliko v celoti črno. Recimo, da ima ta slika ločljivost 300 x 300 in da bi sicer dopuščala 256 barvnih odtenkov, kar je tipično za slike v formatu GIF. Taka slika bi lahko zasedala v našem pomnilniku skoraj 90 kb. Seveda nam takoj postane jasno, da za opis, kakšna je ta slika, potrebujemo le nekaj bajtov. Povedati moramo le njene dimenzije in barvo.
Podobno je tudi z drugimi slikami. Slonček na sliki v formatu GIF, ki pomni le 256 različnih barv, zaseda 15 kb prostora. Če bi bil v polni barvni ločljivosti, kar je tipično za fotografije, bi lahko z njim porabili še bistveno več. Če pa uporabimo format JPG, ki upošteva prostorsko redundanco, dobimo sliko približno enake kvalitete, ki pa potrebuje le cca 5kb.
 |
 |
 |
Vendar pa tak način zgoščevanja lahko pomeni tudi izgubo kvalitete slike in ne smemo pretiravati. Tretja slika kaže istega slončka s takim zgoščevanjem, da je izguba kvalitete že jasno razvidna, velikost datoteke pa je seveda precej manjša.
Časovna redundanca pa pride v poštev pri videu . Temelji na tem, da so si posamezne sličice večinoma zelo podobne . Smiselno je zato v celoti pomniti ali posredovati le sličice na začetku oziroma koncu nekega časovnega intervala , za vmesne sličice pa ugotovimo le, v čem se razlikujejo od svoje predhodne . Iz takih , pogosto minimalnih sprememb lahko naslednjo sličico napovemo . In to lahko izvršimo tudi šele pri predvajanju takrga video posnetka .
Na prikazani sliki so rdeče obrobljene popolne sličice (takoimenovani I-frames), vmes pa z modro napovedane sličice . >Z napovedmi je seveda vedno tako, da so boljše za krajše obdobje, prav daleč naprej pa prihaja do napak. Pomislimo na vremenske napovedi . Zato je nujno , da po zaporedju nekaj napovedanih sličic (oziroma le pomnenju sprememb med njimi ) vsako toliko pomnimo (oziroma posredujemo ) celotno sličico .
Na tem konceptu temelji popularni format MPEG2. Tehnične podrobnosti so sicer malo bolj zapletene . Uporabljamo ga za DVD, z satelitske prenose , pri hišnem kinu . Na njem temelji tudi novejši standard MPEG4, ki sicer uvaja tudi možnost 3D objektov .
Tip datoteke |
Podaljšek |
Moving Picture Experts Group (MPEG) |
.mpg, .mpeg |
Quicktime |
.mov , .qt, .movie, .moov |
Audio Video Interleaved |
.avi |
Windows Media Video |
.wmv |
RealMedia |
.ram, .rm |
DivX |
.divx |
Z uveljavljanjem hišnega videa se je pojavilo vprašanje, kako povezati digitalne kamere oziroma kamkorderje na osebne računalnike. Pojavil se je eden od popularnih standardov z imenom FireWire. Skoraj vsi sodobni kamkorderji so opremljeni s konektorjem Firewire, ki omogoča navezavo na računalnik, ki je prav tako opremljen z istoimenskim konektorjem oziroma vmesnikom. Poznamo 4-pinski in 6-pinski konektor FireWire.
Drug standard, ki je novejši in je bolj splošen , je takoimenovani Universal Serial Bus (USB) 2.0 To je v bistvu splošen standard za povezovanje PC računalnikov z različnimi perifernimi napravami , pa tudi televizorji in hišnimi stereo napravami .
Sicer pa je že doslej bila uvedena vrsta vmesnikov in njim ustreznih kablov za rokovanje z nezgoščenim digitalnim videom . Naštejmo jih , v podrobnosti pa se ne bomo spuščali .