Ви́део (от лат. video — смотрю, вижу) — множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала, а также распространённое название для собственно видеоматериала, телесигнала или кинофильма, в том числе записанного на физическом носителе (видеокассете, видеодиске и т. п.). Видео отличается от кинематографа только тем, что использует для записи и/или воспроизведения любой другой носитель, кроме киноплёнки; впрочем, всё большее распространение цифровых технологий при киносъёмке и цифровых кинопроекторов способствуют тому, что грань между кино и видео практически стирается, и классическое кино всё больше отходит на задний план. Содержание 1 Характеристики видеосигнала 1.1 Количество кадров в секунду 1.2 Чересстрочная развёртка 1.3 Разрешение 1.4 Соотношение сторон экрана 1.5 Количество цветов и цветовое разрешение 1.6 Битрейт или ширина видеопотока (для цифрового видео) 1.7 Качество видео 1.8 Стереоскопическое видео 2 Любопытные факты 3 Форматы видео 4 Сравнение технических характеристик форматов видеозаписи 4.1 Расширение компьютерных видеофайлов 5 См. также 6 Примечания править Характеристики видеосигнала править Количество кадров в секунду Количество (частота) кадров в секунду — это число неподвижных изображений, сменяющих друг друга при показе 1 секунды видеоматериала и создающих эффект движения объектов на экране. Чем больше частота кадров в секунду, тем более плавным и естественным будет казаться движение. Минимальный показатель, при котором движение будет восприниматься однородным — примерно 16 кадров в секунду (это значение индивидуально для каждого человека). В традиционном плёночном кинематографе используется частота 24 кадра в секунду. Системы телевидения PAL и SÉCAM используют 25 кадров в секунду (англ. 25 fps или 25 герц), а система NTSC использует 30 кадров в секунду (точнее 29,97 fps). Компьютерные оцифрованные видеоматериалы хорошего качества, как правило, используют частоту 30 кадров в секунду. Верхняя пороговая частота мелькания, воспринимаемая человеческим мозгом, в среднем составляет 39-42 герца и индивидуальна для каждого человека.[1] Некоторые современные профессиональные камеры могут снимать с частотой до 120 кадров в секунду. А специальные камеры для сверхбыстрой съёмки снимают с частотой до 1000 кадров в секунду и выше, что необходимо, например, для детального изучения траектории полёта пули или структуры взрыва. (В отличие от видеокамер, существуют кинокамеры, снимающие миллионы кадров в секунду. В них киноплёнка неподвижна и закреплена на внутренней поверхности барабана, изображение развёртывается вращающейся призмой. Конечно, съёмка ведётся очень короткое время.). Существует и бескадровое видео. Принцип работы заключается в следующем: светочувствительные сенсоры с большой частотой передают данные о своём состоянии, которые записываются на носитель. Никаких кадров при этом нет — только массивы информации с каждого из датчиков (пикселей) об их изменении во времени. При воспроизведении также нет кадров — на экране пиксели меняют свой цвет в соответствии с записанными массивами. Если пиксель не менял цвет, то он и не обновляется. Впрочем, для наилучшего просмотра такого видео требуется специальный монитор. править Чересстрочная развёртка Развёртка видеоматериала может быть прогресси́вной (построчной) или чересстро́чной. При прогрессивной развёртке все горизонтальные линии (строки) изображения отображаются поочередно одна за другой. А вот при чересстрочной развёртке показываются попеременено то все чётные, то все нечётные строки. (Вместе они образуют поле кадра или полукадр). Чересстрочную развёртку часто называют на английский манер интерле́йс (англ. interlace) или интерле́йсинг. Чересстрочная развёртка была изобретена для показа изображения на кинескопах. Её цель — повысить частоту мельканий кинескопа (монитора) до уровня, незаметного человеческому глазу. Аналогично, в кинопроекторах использовался двухлопастный обтюратор, повышающий частоту мельканий кинофильма с 24 до 48 Гц. Чересстрочная развёртка используется и сейчас для передачи видео по «узким» каналам, не позволяющим передавать изображение во всём качестве. Системы PAL, SÉCAM (50 полей/с) и NTSC (60 полей/с) — это всё системы с чересстрочной развёрткой. Новые цифровые стандарты телевидения, например, HDTV предусматривают прогрессивную развёртку. Хотя появились технологии, позволяющие имитировать прогрессивную развёртку при показе материала с интерлейсом. Чересстрочную развёртку обычно обозначают символом «i» после указания вертикального разрешения, например 720×576i×50. Жидкокристаллические, плазменные и кинескопные 100-Гц телевизоры не мерцают, для них чересстрочная развёртка теряет всякий смысл. Для подавления неприятных эффектов, возникающих при просмотре чересстрочного видео на построчном экране, применяются специальные математические методы, именуемые деинтерлейсингом. Такими эффектами являются, как правило, расщепление вертикальных границ горизонтально движущихся объектов (эффект «гребёнки» или «расчёски»). править Разрешение Сравнение стандартных разрешений видео По аналогии с разрешением компьютерных мониторов, любой видеосигнал также имеет разрешение (англ. resolution), горизонтальное и вертикальное, измеряемое в пикселях. Обычное аналоговое телевизионное разрешение составляет 720×576 пикселей для стандартов PAL и SÉCAM, при частоте кадров 50 Герц (одно поле, 2×25); и 720×480 пикселей для NTSC, при частоте 60 Герц (одно поле, 2×29,97). В выражении 720*480 первым числом обозначается количество точек в горизонтальной линии (горизонтальное разрешение), а вторым числом количество самих линий (вертикальное разрешение). Новый стандарт цифрового телевидения HDTV высокого разрешения (англ. high-definition) предполагает разрешения до 1920×1080 при частоте обновления 60 Герц с прогрессивной развёрткой. То есть 1920 пикселей на линию, 1080 линий. Разрешение в случае трёхмерного видео измеряется в вокселях — элементах изображения, представляющих точки (кубики) в трёхмерном пространстве. Например, для простого трёхмерного видео сейчас используется в основном разрешение 512×512×512, демонстрационные примеры такого видео доступны сегодня даже на PDA. править Соотношение сторон экрана Основная статья: Соотношение сторон экрана Соотношение ширины и высоты кадра (англ. aspect ratio) — важнейший параметр в любом видеоматериале. Ещё с 1910 года кинофильмы имели соотношение сторон экрана 4:3 (4 единицы в ширину к 3 единицам в высоту; иногда ещё записывается как 1,33:1 или просто 1,33). Считалось что, с учетом наличия у человека двух глаз, зрителю удобнее смотреть фильм на экране такой формы. Когда появилось телевидение, то оно переняло это соотношение и почти все аналоговые телесистемы (и, следовательно, телевизоры) имели соотношение сторон экрана 4:3. Компьютерные мониторы также унаследовали телевизионный стандарт сторон. Хотя ещё в 1950-х годах это представление о 4:3 в корне изменилось. Дело в том, что поле зрения человека имеет соотношение отнюдь не 4:3. Ведь у человека 2 глаза, расположенных на одной горизонтальной линии — следовательно, поле зрения человека приближается к соотношению 2:1. Чтобы приблизить форму кадра к естественному полю зрения человека (и, следовательно, усилить восприятие фильма), был введён стандарт 16:9 (1,78), почти соответствующий так называемому «Золотому сечению». Цифровое телевидение в основном тоже ориентируется на соотношение 16:9. К концу XX века, после ряда дополнительных исследований в этой области, стали появляться даже и более радикальные соотношения сторон кадра: 1,85, 2,20 и вплоть до 2,35 (почти 21:9). Всё это, по словам создателей, призвано глубже погрузить зрителя в атмосферу просматриваемого видеоматериала. Есть и альтернативные объяснения переходу на широкий формат: возможность проката в залах, изначально не приспособленных для кино, стремление к ухудшению качества пиратских видеокопий и телевизионных копий. править Количество цветов и цветовое разрешение См. также: Chroma subsampling. Количество цветов и цветовое разрешение видеосигнала описывается цветовыми моделями. Для стандарта PAL применяется цветовая модель YUV, для SÉCAM модель YDbDr, для NTSC модель YIQ, в компьютерной технике применяется в основном RGB (и αRGB), реже HSV, а в печатной технике CMYK. Количество цветов, которое может отобразить монитор или проектор зависит от качества монитора или проектора. Человеческий глаз может воспринять, по разным подсчётам, от 5 до 10 миллионов оттенков цветов. Количество цветов в видеоматериале определяется числом бит, отведённым для кодирования цвета каждого пикселя (англ. bits per pixel, bpp). 1 бит позволяет закодировать 2 цвета (обычно чёрный и белый), 2 бита — 4 цвета, 3 бита — 8 цветов, …, 8 бит — 256 цветов (28 = 256), 16 бит — 65 536 цветов (216), 24 бита — 16 777 216 цветов (224). В компьютерной технике имеется стандарт и 32 бита на пиксель (αRGB), но этот дополнительный α-байт (8 бит) используется для кодирования коэффициента прозрачности пикселя (α), а не для передачи цвета (RGB). При обработке пикселя видеоадаптером, RGB-значение будет изменено в зависимости от значения α-байта и цвета подлежащего пикселя (который станет «виден» через «прозрачный» пиксель), а затем α-байт будет отброшен, и на монитор пойдёт только цветовой сигнал RGB. править Битрейт или ширина видеопотока (для цифрового видео) Ширина (иначе говорят скорость) видеопотока или битре́йт (англ. bit rate) — это количество обрабатываемых бит видеоинформации за секунду времени (измеряется «бит/с» — бит в секунду, или чаще «Мбит/с» — мегабит в секунду; в английском обозначении «bit/s» и «Mbit/s» соответственно). Чем выше ширина видеопотока, тем в общем лучше качество видео. Например, для формата VideoCD ширина видеопотока составляет всего примерно 1 Мбит/с, а для DVD составляет около 5 Мбит/с. Конечно, субъективно разницу в качестве нельзя оценить как пятикратную, но объективно это так. А формат цифрового телевидения HDTV использует ширину видеопотока около 10 Мбит/с. При помощи скорости видеопотока также очень удобно оценивать качество видео при его передаче через Интернет. Различают два вида управления шириной потока в видеокодеке — постоянный битрейт (англ. constant bit rate, CBR) и переменный битрейт (англ. variable bit rate, VBR). Концепция VBR, ныне очень популярная, призвана максимально сохранить качество видео, уменьшая при этом суммарный объём передаваемого видеопотока. При этом на быстрых сценах движения, ширина видеопотока возрастает, а на медленных сценах, где картинка меняется медленно, ширина потока падает. Это очень удобно для буферизованных видеотрансляций и передачи сохранённого видеоматериала по компьютерным сетям. Но для безбуферных систем реального времени и для прямого эфира (например, для телеконференций) это не подходит — в этих случаях необходимо использовать постоянную скорость видеопотока. править Качество видео Качество видео измеряется с помощью формальных метрик, таких, как PSNR или SSIM, или с использованием субъективного сравнения с привлечением экспертов. Субъективное качество видео измеряется по следующей методике: Выбираются видеопоследовательности для использования в тесте Выбираются параметры системы измерения Выбирается метод показа видео и подсчета результатов измерения Приглашается необходимое число экспертов (обычно не меньше 15) Проводится сам тест Подсчитывается средняя оценка на основе оценок экспертов. Несколько методов субъективной оценки описаны в рекомендациях ITU-T BT.500. Один из широко используемых методов оценки — это DSIS (англ. Double Stimulus Impairment Scale), при котором экспертам сначала показывают исходный видеоматериал, а затем обработанный. Затем эксперты оценивают качество обработки, варьируя свои оценки от «обработка незаметна» и «обработка улучшает видеоизображение» до «обработанный видеоматериал сильно раздражает». править Стереоскопическое видео Стереоскопическое видео или просто стереовидео (англ. stereoscopic video или 3D video) было очень популярно в конце XX века, и сейчас регулярно возникают волны интереса к нему. По всему миру есть кинотеатры, которые при помощи той или иной технологии воспроизводят стереоскопическое видео. Для стереовидео нужно два видеоканала, часто называемых слоями: один для левого глаза, другой для правого. Также необходимо обеспечить, чтобы в "свой" глаз попадала своя картинка. Таким образом у зрителя возникает чувство объёмности, трёхмерности видеоматериала, повышается реалистичность ощущения просмотра. Примерно такой же, но более слабый по качеству эффект даёт просмотр видео в пластиковых очках, где для одного глаза применяется красный светофильтр, а для другого - зелено-голубой. Это старый принцип анаглифической стерео-фотографии. Новые технологии, представленные в 2006 году, в частности HD DVD и диски Blu-Ray, позволяют переносить больше стереовидеоматериала и призваны сделать и домашнее стереоскопическое видео более доступным. править Любопытные факты Также в гостинице «Москва» уже после ВОВ существовал небольшой стерео-кинотеатр, в котором для достижения объема использовался стеклянный экран с очень большим количеством слоёв. Смотреть можно было без дополнительныx оптических приборов своими глазами. После перестройки уникальный экран был вывезен в Одессу и пропал. См. также: Трёхмерное кино. править Форматы видео Видеоматериалы могут быть аналоговыми или цифровыми. Стандарты воспроизведения видео Новые цифровые: ATSC (Advanced Television Systems Committee; США, Канада, и т. д.) DVB (Digital Video Broadcasting; Европа) ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting; Япония) Старые аналоговые: MAC (Multiplexed Analogue Components; Европа, устаревший стандарт) MUSE (Multiple sub-nyquist sampling Encoding; Япония) NTSC (США, Канада, Япония, и т. д.) PAL (Европа, Азия, Австралия, и т. д.) PALplus (расширение PAL, только Европа) SÉCAM (иногда пишется «SECAM»; Франция, СССР, Центральная Африка) Стандарты видеоразъёмов Композитный видеоразъём (1 RCA или BNC) Компонентный видеоразъём (3 RCA или BNC) D4 video connector (новый, для HDTV) S-Video (Separated Video, 1 mini-DIN) SCART (Европа) DVI (только видео без сжатия). Возможно HDCP. HDMI (видео и аудио без сжатия). Обязательно HDCP. DisplayPort (видео и аудио без сжатия). Поддерживает DPCP, планируется как улучшенная полная замена HDMI. RF (Radio Frequency, коаксиальный разъём) BNC (Bayonet Niell-Concelman) Разъём C (Concelman) GR (General Radio) Разъём F (используется в США для домашнего телевидения) IEC 169-2 (в основном используется в Великобритании) Разъём N (Niell) TNC (Threaded Niell-Concelman) Разъём UHF (PL-259/SO-239) SDI и HD-SDI Разъём VGA (DB-9/15 или mini sub D15) Mini-VGA (для лэптопов) Аналоговые форматы видеокассет Ampex VERA (BBC) U-matic (Sony) Betamax (Sony) Betacam Betacam SP Betacam SX 2" Quadruplex (Ampex) 1" Type C (Ampex и Sony) VCR, VCR-LP, SVR VHS (JVC) S-VHS (JVC) VHS-C (JVC) Video8 Video 2000 (Philips) 8 mm Hi8 Цифровые форматы видеокассет D1 (Sony) D2 (Sony) D3 D4 D5 HD Digital Betacam (Sony) Betacam IMX (Sony) HDV ProHD (JVC) D-VHS (JVC) DV miniDV MicroMV Digital8 (Sony) Форматы цифровых оптических дисковых носителей DVD (бывший Super Density Disc) Laserdisc (старый формат, MCA и Philips) Blu-ray Disc (Sony) VCD (Video Compact Disc) EVD (Enhanced Versatile Disc; спонсируется правительством Китая) HD DVD (Toshiba, NEC и Sanyo) CD-i (Philips и Sony) Форматы цифрового кодирования и сжатия CCIR 601 (ITU-T) M-JPEG (ISO) MPEG-1 (ISO) MPEG-2 (ISO) MPEG-4 (ISO) H.261 (ITU-T) H.263 (ITU-T) H.264 (ITU-T и ISO) DV Ogg-Theora DivX XviD RealMedia править Сравнение технических характеристик форматов видеозаписи Видео формат Год Тип ленты Ширина пленки Тип сигнала Горизонтальное разрешение, твл Отношение сигнал/шум, дБ U-Matic 1969 Оксидная 3/4 дюйма Композитный 280 45 1” Type C 1976 Оксидная 1 дюйм Композитный 330 46 VHS 1976 Оксидная 1/2 дюйма Композитный 240 46 Betacam 1982 Оксидная 1/2 дюйма Компонентный 300 48 Video8 1985 Оксидная 8 mm Композитный 260 46 U-Matic SP 1986 Металло-порошковая 3/4 дюйма Композитный 330 47 Betacam SP 1986 Металло-порошковая 1/2 дюйма Компонентный 470 51 M II 1986 Металло-порошковая 1/2 дюйма Компонентный 440 52 D-1 1986 Металло-порошковая 3/4 дюйма Цифровой 4:2:2 460 56 S-VHS 1987 Оксидная 1/2 дюйма Y/C 400 47 D-2 1988 Металло-порошковая 3/4 дюйма Цифровой 4fsc 450 54 Hi-8 1989 Металло-порошковая 8 mm Y/C 400 47 D-3 1991 Металло-порошковая 1/2 дюйма Цифровой 4fsc 450 54 Digital Betacam 1993 Металло-порошковая 1/4 дюйма Цифровой 4:2:2 500 62 D-5 1994 Металло-порошковая 1/2 дюйма Цифровой 4:2:2 450 54 DV 1995 Металло-порошковая 1/4 дюйма Цифровой 4:2:0 (PAL) 4:1:1 (NTSC) 500 54 DVC PRO 1995 Металло-порошковая 1/4 дюйма Цифровой 4:1:1 530 55 Digital-S (D9) 1995 Оксидная 1/2 дюйма Цифровой 4:2:2 540 55 DV CAM 1996 Металло-порошковая 1/4 дюйма Цифровой 4:2:0 (PAL) 4:1:1 (NTSC) 530 55 править Расширение компьютерных видеофайлов 3gp, flv, avi, mpg, mov, swf, asf, mp4, wmv, mkv... править См. также Видеоарт Видеоклип править Примечания ↑ Медико-психологические аспекты применения свето-звуковой стимуляции и биологически обратной связи п·о·р Методы сжатия Теория Информация Собственная · Взаимная · Энтропия · Условная энтропия · Сложность · Избыточность Единицы измерения Бит · Нат · Ниббл · Хартли · Формула Хартли Без потерь Энтропийное сжатие Алгоритм Хаффмана · Адаптивный алгоритм Хаффмана · Арифметическое кодирование (Алгоритм Шеннона — Фано · Интервальное) · Коды Голомба · Дельта · Универсальный код (Элиаса · Фибоначчи) Словарные методы RLE · Deflate · LZ (LZ77/LZ78 · LZSS · LZW · LZWL · LZO · LZMA · LZX · LZRW · LZJB · LZT) Прочее RLE · CTW · BWT · MTF · PPM · DMC Аудио Теория Свёртка · PCM · Алиасинг · Дискретизация · Теорема Котельникова Методы LPC (LAR · LSP) · WLPC · CELP · ACELP · A-закон · μ-закон · MDCT · Преобразование Фурье · Психоакустическая модель Прочее Dynamic range compression · Сжатие речи · Полосное кодирование Изображения Термины Цветовое пространство · Пиксель · Chroma subsampling · Артефакты сжатия Методы RLE · DPCM · Фрактальный · Вейвлетный · EZW · SPIHT · LP · ДКП · ПКЛ Прочее Битрейт · Test images · PSNR · Квантование Видео Термины Характеристики видео · Кадр · Типы кадров · Качество видео Методы Компенсация движения · ДКП · Квантование Прочее Видеокодек · Rate distortion theory (CBR · ABR · VBR) См. также: Программы для сжатия • Стандарты и форматы сжатия