Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00423 008382 10465850 na godz. na dobę w sumie
Kompresja dźwięku i obrazu wideo Real World - książka
Kompresja dźwięku i obrazu wideo Real World - książka
Autor: Liczba stron: 352
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-246-1898-9 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> digital lifestyle >> video
Porównaj ceny (książka, ebook (-81%), audiobook).

Zapewnij najlepszą jakość przy najmniejszym rozmiarze!

Czy chcesz opublikować film z wakacji na Twojej stronie WWW? Zaraz, zaraz... czy aby na pewno Twoi przyjaciele chcą ściągać tyle danych? Czy masz wystarczającą ilość miejsca na Twoim serwerze WWW? Prawdopodobnie odpowiedź brzmi 'nie' - dlatego przed opublikowaniem Twój film należy poddać kompresji. Łatwiej powiedzieć, niż zrobić! Jakie ustalić odpowiednie parametry kompresji? Co zrobić, żeby wynikowy plik przy rozsądnym rozmiarze zapewniał najwyższą jakość? Ta książka odpowie na te i wiele innych pytań!

Dzięki książce 'Kompresja dźwięku i obrazu wideo ' zdobędziesz wiedzę na temat technologii audio i wideo oraz obowiązujących pojęć. Na początku poznasz teoretyczne podstawy kompresji dźwięku i obrazu, pozwalające Ci lepiej przyswoić sobie wiedzę z kolejnych rozdziałów. Po przeczytaniu tego podręcznika będziesz dysponować wiedzą na temat używanych kodeków czy dostępnych parametrów kompresji. Dowiesz się, w jaki sposób skompresować film dla DVD, internetu oraz urządzeń przenośnych. Dodatkowo zorientujesz się wśród dostępnych narzędzi, służących do kompresji plików wideo, takich jak Adobe Media Encoder, QuickTime Pro, Compressor czy też Microsoft Expression Encoder. Jeżeli publikujesz materiały wideo w sieci, koniecznie zapoznaj się z tą książką!

Sprawnie kompresuj swoje materiały wideo i publikuj je bez przeszkód, gdzie tylko zechcesz!

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Kompresja dŸwiêku i obrazu wideo (Real World) Autor: Andy Beach T³umaczenie: Jacek Janusz ISBN: 978-83-246-1898-9 Tytu³ orygina³u: Real World Video Compression (Real World) Format: 172x245, stron: 352 Zapewnij najlepsz¹ jakoœæ przy najmniejszym rozmiarze! • Jak dobraæ optymalne parametry? • Jakich narzêdzi potrzebujesz? • Jak sprawnie skompresowaæ materia³ wideo na stronê WWW? Czy chcesz opublikowaæ film z wakacji na Twojej stronie WWW? Zaraz, zaraz... czy aby na pewno Twoi przyjaciele chc¹ œci¹gaæ tyle danych? Czy masz wystarczaj¹c¹ iloœæ miejsca na Twoim serwerze WWW? Prawdopodobnie odpowiedŸ brzmi „nie” – dlatego przed opublikowaniem Twój film nale¿y poddaæ kompresji. £atwiej powiedzieæ, ni¿ zrobiæ! Jakie ustaliæ odpowiednie parametry kompresji? Co zrobiæ, ¿eby wynikowy plik przy rozs¹dnym rozmiarze zapewnia³ najwy¿sz¹ jakoœæ? Ta ksi¹¿ka odpowie na te i wiele innych pytañ! Dziêki ksi¹¿ce „Kompresja dŸwiêku i obrazu wideo” zdobêdziesz wiedzê na temat technologii audio i wideo oraz obowi¹zuj¹cych pojêæ. Na pocz¹tku poznasz teoretyczne podstawy kompresji dŸwiêku i obrazu, pozwalaj¹ce Ci lepiej przyswoiæ sobie wiedzê z kolejnych rozdzia³ów. Po przeczytaniu tego podrêcznika bêdziesz dysponowaæ wiedz¹ na temat u¿ywanych kodeków czy dostêpnych parametrów kompresji. Dowiesz siê, w jaki sposób skompresowaæ film dla DVD, internetu oraz urz¹dzeñ przenoœnych. Dodatkowo zorientujesz siê wœród dostêpnych narzêdzi, s³u¿¹cych do kompresji plików wideo, takich jak Adobe Media Encoder, QuickTime Pro, Compressor czy te¿ Microsoft Expression Encoder. Je¿eli publikujesz materia³y wideo w sieci, koniecznie zapoznaj siê z t¹ ksi¹¿k¹! • Podstawy technologii wideo i audio • Dostêpne kodeki • Ustalanie parametrów kompresji • Sprzêt zalecany do kompresji • Przetwarzanie wstêpne materia³u wideo • Dostêpne narzêdzia kompresji • Kompresja dla DVD • Zasady kompresji dla internetu • Kompresja dla urz¹dzeñ przenoœnych Sprawnie kompresuj swoje materia³y wideo i publikuj je bez przeszkód, gdzie tylko zechcesz! Spis treści Wstęp .....................................................................13 O czym ta książka nie jest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 W takim razie, czego dotyczy ta książka? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Kto powinien przeczytać tę książkę? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Strona internetowa książki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 O autorze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Podziękowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio ........... 19 Elementy wideo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Klatki i pola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Korzyści ze stosowania przeplotu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Problemy podczas stosowania przeplotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Wideo ze skanowaniem progresywnym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Rozdzielczości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Współczynnik kształtu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Sygnały analogowe a cyfrowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 W jaki sposób działa kompresja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Kompresj­a stratna i bezstratna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Kompresj­a przestrzenna (DCT) i kompresj­a wavelet . . . . . . . . . . . . . . . 35 Kwantyzacj­a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Kompresj­a międzyklatkowa i wewnątrzklatkowa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Kompresja dźwięku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37   Kompresja dźwięku i obrazu wideo Szacowanie wideo dla celów kompresji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 W j­aki sposób wideo zostało zapisane? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 W j­aki sposób przeprowadzono edycj­ę wideo?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Kto ma być docelowym odbiorcą? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Rozdział 2. Język kompresji .......................................41 Odtwarzacze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Odtwarzacz QuckTime Player. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Odtwarzacz Windows Media Player . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Odtwarzacz Adobe Flash Player . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Odtwarzacz RealPlayer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Inne odtwarzacze wideo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Kontenery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Kodeki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Opisy powszechnie używanych kodeków . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Na wszystko j­est czas i miej­sce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Kodeki finalne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Kodeki edycyj­ne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Kodeki przestarzałe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Parametry kompresji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Prędkości transmisj­i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 VBR i CBR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Szybkość klatek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Rodzaj­e klatek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Współczynniki kształtu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Piksele o różnych kształtach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Rozdzielczość. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Udostępnianie przez sieć: strumieniowanie i pobieranie . . . . . . . . . . . . 73 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Rozdział 3. Recepty na sukces .................................... Jakie są Twoje wymagania kompresji? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Prezentacj­e krótkotrwałe czy długotrwałe?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Jakie j­est Twoj­e docelowe medium prezentacyj­ne? . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 W j­aki sposób zawartość wideo została dostarczona do Ciebie?. . . . . . 78 Jak wiele treści wideo kompresuj­esz?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Czy kompresj­a j­est j­edyną czynnością, którą wykonuj­esz? . . . . . . . . . . 80 Jakość czy dostarczenie we właściwym czasie? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Czy j­esteś właścicielem zawartości, czy tylko „trybikiem w maszynie”? . . . 80 Jak dużą wiedzę ma Twój­ klient? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Sprzęt i sposób działania dla różnych przypadków . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Kodowanie j­ako montażysta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Kodowanie j­ako specj­alista kompresj­i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Spis treści 9 Automatyzacj­a procesu koduj­ącego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Systemy przemysłowe: pierwsza liga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Podstawowy sprzęt kodujący . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Sprzęt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Oprogramowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Wskazówki projektowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Rozsądna minimalizacj­a utraty j­akości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Bądź uporządkowany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Konwencj­e nazewnicze plików . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Eksperymentowanie może być dobrym pomysłem . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Stwórz własny zbiór przepisów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Pliki pośrednie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Archiwizacj­a i transkodowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Rozdział 4. Przetwarzanie wstępne ..........................101 Usuwanie przeplotu wideo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 łączenie pól (blend) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Weave. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Usuwanie oparte na obszarach (area-based). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Rozmywanie obrazu (motion blur). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Odrzucanie (discard). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Bob . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Skanowanie progresywne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Kompensacj­a ruchu (motion compensation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Konwersja klatek i odwrócona konwersja klatek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Kadrowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Skalowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Korekcj­a współczynnika kształtu obrazu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Korekcj­a współczynnika kształtu piksela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Redukcja zakłóceń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Regulacja luminancji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 Korekcja gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113 Jasność i kontrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Modyfikacja chrominancji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114 Nasycenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Odcień barwy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Wstępne przetwarzanie ścieżki dźwiękowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 Regulacj­a siły dźwięku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Redukcj­a szumów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Wywiad z kompresjonistą: John Howell ...................... 11 10 Kompresja dźwięku i obrazu wideo Rozdział . Narzędzia kompresji .............................. 121 Adobe Media Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Jak wygląda ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 W j­aki sposób działa ten program?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Czym wyróżnia się ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Na co należy zwrócić uwagę podczas używania tego programu? . . . . 128 Co powinieneś zapamiętać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 QuickTime Pro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Jak wygląda ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 W j­aki sposób działa ten program?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Czym wyróżnia się ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Na co należy zwrócić uwagę podczas używania tego programu? . . . . 139 Co powinieneś zapamiętać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Compressor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Jak wygląda ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 W j­aki sposób działa ten program?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Czym wyróżnia się ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Na co należy zwrócić uwagę podczas używania tego programu? . . . . 148 Co powinieneś zapamiętać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Microsoft Expression Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Jak wygląda ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 W j­aki sposób działa ten program?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Czym wyróżnia się ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Na co należy zwrócić uwagę podczas używania tego programu? . . . . 156 Co powinieneś zapamiętać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Zestaw do kompresji Squeeze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Jak wygląda ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 W j­aki sposób działa ten program?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Czym wyróżnia się ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Na co należy zwrócić uwagę podczas używania tego programu? . . . . 166 Co powinieneś zapamiętać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Episode Pro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Jak wygląda ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 W j­aki sposób działa ten program?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Czym wyróżnia się ten program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Na co należy zwrócić uwagę podczas używania tego programu? . . . . 174 Co powinieneś zapamiętać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Rozwiązania wyższej­ i niższej­ klasy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Rozwiązania tańsze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 Uwagi na temat rozwiązań dla rozległych środowisk . . . . . . . . . . . . . . 177 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178 Wywiad z kompresjonistą: Nico Puertollano ............... 19 Spis treści 11 Rozdział 6. Kompresowanie dla DVD ......................... 13 Co to jest DVD? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Tworzenie płyt DVD o standardowej jakości (SD) . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Media standardowej­ j­akości. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Kodeki dla DVD o standardowej­ j­akości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 A cóż to takiego VOB? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Co to jest dysk Blu-ray? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190 Tworzenie dysków Blu-ray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193 Przegląd technologii Blu-ray. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Nagrywanie dysków Blu-ray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Sposoby tworzenia DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197 Sprawa ustalania optymalnej prędkości transmisji danych . . . . . . . . . . 200 Metody tworzenia płyt DVD o standardowej rozdzielczości . . . . . . . . . 202 Kompresj­a i markery w programie DVD Studio Pro . . . . . . . . . . . . . . 202 Generowanie pliku zgodnego z DVD w aplikacj­i Compressor . . . . . . 204 Tworzenie płyty SD DVD w programie DVD Studio Pro . . . . . . . . . 211 Metody tworzenia płyt Blu-ray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 Praca z programem Premiere Pro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 zarządzanie procesem przekazywania (handoff). . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Generowanie pliku w formacie MPEG-2 zgodnego ze standardem Blu-ray w aplikacj­i Adobe Media Encoder . . . . . . . . . 219 Generowanie pliku w formacie H.264 zgodnego ze standardem Blu-ray w aplikacj­i Adobe Media Encoder . . . . . . . . . 222 Tworzenie płyty DVD w standardzie Blu-ray w programie Encore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Wywiad z kompresjonistą: Ben Waggoner .................. 231 Rozdział . Kompresowanie dla Internetu .................. 23 Wczesne lata internetowego wideo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Nowoczesne wideo w Internecie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Wzrost zainteresowania krótkotrwałymi treściami wideo . . . . . . . . . . 240 Powszechność łączy szerokopasmowych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Lepsze narzędzia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Widz i twórca to te same osoby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Każdy może być gwiazdą. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Dziennikarstwo obywatelskie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Tradycyj­ne media przystosowuj­ą się . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Nowoczesne narzędzia i formaty sieciowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 12 Kompresja dźwięku i obrazu wideo Metody kompresowania wideo dla Internetu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Kodowanie dla YouTube przy użyciu aplikacj­i Episode Pro . . . . . . . . 247 Klip strumieniowy w formacie Windows Media stworzony w aplikacj­i Compressor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Plik wideo w formacie Flash Video do pobierania progresywnego. . . . . . 264 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Wywiad z kompresjonistą: Jim Rohner ....................... 26 Rozdział . Kompresowanie dla urządzeń przenośnych .... 21 W jaki sposób nieduże wideo stało się wielkim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Transmisj­e strumieniowe na żywo do urządzeń przenośnych. . . . . . . 273 Pobieranie i (być może) synchronizowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Urządzenia przenośne i ich popularne formaty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Telefony komórkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Telefony inteligentne i komputery Pocket PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 iPhone firmy Apple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Odtwarzacze mediów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Sposoby kompresji plików wideo dla urządzeń przenośnych . . . . . . . . 290 Pliki 3GP dla telefonów, które nie są inteligentne . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Dodawanie znaczników rozdziałów do podkastu wideo . . . . . . . . . . . 301 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Wywiad z kompresjonistką: Ryanne Hodson ...............309 Rozdział 9. Kompresowanie dla urządzeń set-top box ......313 Dużo więcej niż zwykły kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Telewizj­a cyfrowa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 IPTV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Urządzenia STB oparte na protokole IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Apple TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Xbox 360. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 Vudu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Sposoby kompresji wideo dla urządzeń set-top box . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Ripowanie płyt DVD przy użyciu programu HandBrake . . . . . . . . . . 325 Plik wideo o standardowej­ rozdzielczości dla urządzenia Xbox . . . . . 333 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Wywiad z kompresjonistą: Andy Beach ...................... 33 Skorowidz ............................................................. 341 1 Zrozumieć technologię wideo i audio Kompresja wideo jest jednym z kluczowych elementów świata produkcji. Jest ona codziennie cichym wybawcą (i mordercą) wielu projektów. Jest jednak procesem niezauważalnym, gdy wykonuje się ją w sposób prawidłowy. Kiedy ostatnio pod- czas oglądania programu telewizyjnego zachwycałeś się wspaniałą jakością kom- presji? I przeciwnie, zła kompresja jest od razu widoczna i może zepsuć prawie każde nagranie wideo. Podstawowe zadanie kompresji wideo jest całkiem proste: dostosować dane wideo do żądanego sposobu dostarczania — telewizji, DVD, Internetu, Twojego iPoda lub telefonu komórkowego. Trudnością staje się takie dopasowanie działa- nia w zakresie wymaganych specyfikacji technicznych i ograniczeń wymusza- nych przez medium transportowe, aby dostarczyć doznania audiowizualne, które będą satysfakcjonować użytkownika końcowego. Na przykład, jeśli udostępniasz zawartość wideo w Internecie, będziesz musiał uwzględnić problemy związane z rozmiarem danych. Mógłbyś mieć najwspanialszy film wszech czasów, lecz je- śli byłby on zbyt duży i nikt nie mógłby go pobrać, kto by go właściwie oglądał? Podobnie jeśli Twoje dane wideo będą nadawane w telewizji, musisz mieć gwa- rancję, że wszystkie pola i klatki przetworzonego i skompresowanego programu będą wciąż nienaruszone po długotrwałym procesie tworzenia. Ale teraz wybiegam chyba za bardzo do przodu. Sprawy przedstawiają się w ten sposób: istnieje pewna podstawowa wiedza, którą trzeba znać, zanim zagłę- bimy się w zawiłości związane z kompresją wideo. Jeśli już od dłuższego czasu zajmujesz się techniką wideo, wszystkie informacje są Ci na pewno dobrze znane. 19 20 Kompresja dźwięku i obrazu wideo W rzeczywistości nawet nie myślisz o nich w sposób świadomy podczas codzien- nej pracy. Jeśli jednak jesteś dopiero początkujący w dziedzinie wideo, zapoznanie się z podstawami jej działania pozwoli Ci o wiele szybciej rozwiązywać kolejne problemy związane z kompresją. Dziękujemy Ci, Philo T. Farnsworcie Pierwszy pokaz techniki, dzięki której powstała nowoczesna telewizja i wideo, odbył się 27 września 1927 roku w San Francisco dzięki staraniom Philo T. Farnswortha. W wieku lat 14 wymyślił on samą ideę w Rigby, Idaho. Istniało oczywiście wiele innych osób i korporacji, które zajmowały się two- rzeniem i usprawnianiem elektronicznej telewizji Farnswortha, lecz podstawowy pomysł wideo powstał w umyśle tego trochę zapomnianego młodego wynalaz- cy. Idee Farnswortha są wciąż podstawą technologii wideo w obecnych czasach mimo znacznego rozwoju techniki, który miał miejsce w ciągu ostatnich 80 lat. Garść informacji z życia Philo þ Pierwszym wysłanym obrazem był znak dolara. þ Transmisja składała się z 60 poziomych linii. þ Farnsworth opracował lampę analizującą, będącą podstawą wszystkich te- lewizorów kineskopowych. þ Uzyskał on pierwszy patent dla swojej lampy analizującej, natomiast póź- niejszy patent utracił na rzecz RCA. þ Wynalazł ponad 165 różnych urządzeń, między innymi urządzenie służące do zamiany obrazu na sygnał elektryczny, wzmacniacz, promień katodowy, lampy próżniowe, skanery elektryczne, powielacze elektronów oraz mate- riały fotoelektryczne. Elementy wideo W przeciwieństwie do filmu, którego działanie polega na wyświetlaniu obrazów, wideo jest sygnałem elektronicznym. Chociaż termin wideo był pierwotnie używa- ny w celu oznaczenia dowolnego sygnału nadawanego (lub teletransmitowanego) do odbiornika telewizyjnego, to jednak z upływem czasu został tak przedefiniowany, aby opisywać obrazy wyświetlane w sposób elektroniczny (takie, które są używane w reklamowych tablicach wideo, telefonach komórkowych, bankomatach itd.). Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 21 Wideo stało się wszechobecną częścią naszego życia, szczególnie od momen- tu, gdy pojawiły się komputery (i ich monitory). Używamy techniki wideo pod- czas współpracy z innymi ludźmi, dla rozrywki, w celach komunikacyjnych, ale również w takich przypadkach jak zwykłe pobranie gotówki z banku. Technologia zmieniła tak wiele, że obecnie w wieczornych wiadomościach często oglądamy fragmenty filmów wykonanych za pomocą telefonów komórkowych. Zmieniły się zarówno sposoby wykorzystania wideo, jak również wspierająca je technologia. Klatki i pola Gdy zbiór sekwencyjnych obrazów zostaje szybko wyświetlony, pojawia się in- teresujące zjawisko. Zamiast odbioru kolejnych nieruchomych obrazów ludzie widzą płynnie zachodzącą animację. Zjawisko to znane jest jako bezwładność wzroku i jest podstawą działania filmu i wideo. Liczba obrazów wyświetlanych w ciągu sekundy zwana jest szybkością klatek (sekundy są najczęściej sto- sowaną miarą szybkości klatek, lecz nie jedyną). Już od szybkości równej oko- ło 8 klatek na sekundę (w skrócie fps) obserwator zaczyna widzieć płynny ruch; jednakże zauważa on także wyraźne migotanie i nieregularne odtwarzanie. Aby ustrzec się przed takim migotaniem między kolejnymi klatkami, potrzeba gene- ralnie szybkości większej niż 16 klatek na sekundę (choć jest to opinia subiektyw- na, a wielu ludzi uważa, że w celu całkowitego pozbycia się migotania wymagane jest zapewnienie prędkości 24 – 30 fps). Im szybsze ma być wrażenie ruchu, tym więcej klatek potrzebujesz, aby uzyskać odpowiednią jego płynność. Nowoczesny film ma szybkość klatek równą 24 fps, natomiast w przypadku telewizji parametr ten wynosi 25 fps w Polsce i innych krajach używających standardu PAL (ang. Phase Alternating Line). Tę samą prędkość wykorzystuje inny standard SECAM (franc. Sequentiel Couleur Avec Memoire), używany przeważnie w krajach franko- fońskich i Rosji. Wreszcie standard NTSC (ang. National Television Standards Com- mittee) stosuje szybkość klatek równą około 30 fps (dokładnie 29,97 fps). Jest on używany między innymi w Stanach Zjednoczonych i Japonii. Klatka może zostać zaprezentowana widzowi w dwojaki sposób: przy uży- ciu skanowania progresywnego (ang. progressive scanning) lub skanowania z przeplotem (ang. interlaced scanning). W dzisiejszych czasach jesteś na pewno tego bardziej świadomy niż kiedykolwiek wcześniej, gdyż dążymy do telewizji wy- sokiej rozdzielczości (HDTV). W przypadku parametrów specyfikacji technicznej telewizji HDTV, takich jak 1080i czy 720p, litery i oraz p oznaczają odpowiednio skanowanie z przeplotem oraz skanowanie progresywne (wartości 1080 oraz 720 określają liczbę linii w pionie; więcej na ten temat w dalszej części książki). Skanowanie z przeplotem zostało opracowane we wczesnych latach trzydzie- stych jako sposób na poprawę wyświetlania obrazów w monitorach wyposażonych w lampę kineskopową (CRT — ang. Cathode Ray Tube). W takie lampy wyposażone były wszystkie telewizory aż do momentu, gdy pojawiły się ekrany plazmowe 22 Kompresja dźwięku i obrazu wideo i LCD. W lampie kineskopowej porusza się wiązka elektronów, uderzając w po- wierzchnię ekranu pokrytego od wewnątrz luminoforem będącym związkiem che- micznym emitującym światło. Dawniej te związki chemiczne miały bardzo krótki czas poświaty (obecne kineskopowe monitory komputerowe mają dłuższy czas poświaty). Gdy wiązka elektronów zbliżała się do dolnych linii ekranu, luminofor w górnej części był już ciemny. Aby rozwiązać ten problem, dawni inżynierowie telewizji zaprojektowali system przeplotu służący do skanowania wiązką elektro- nów. Za pomocą systemu przeplotu wiązka skanuje najpierw wyłącznie niepa- rzyste linie ekranu, posuwając się od góry w dół ekranu, a następnie powraca do punktu wyjściowego i rozpoczyna skanowanie linii parzystych. Te dwie rozłączne grupy linii (pokazane na rysunku 1.1) znane są w przypadku sygnału telewizyj- nego jako pole górne (lub nieparzyste) i pole dolne (lub parzyste). Tak więc system telewizyjny, działający z szybkością 30 fps, czyni to w rzeczywistości z prędkością 60 fps, wyświetlając dwa obrazy z przeplotem w ramach jednej klatki. Rysunek 1.1. System wideo z przeplotem ska- nuje najpierw nie- parzyste, a następ- nie parzyste linie, łącząc ostatecznie pola, aby uzyskać kompletną klatkę. Używa on obu pól z przeplotem, aby wygenerować pełny obraz Korzyści ze stosowania przeplotu Wszystkie systemy wideo zawierają w sobie rozwiązania kompromisowe, takie jak zależność między jakością obrazu a rozmiarem pliku lub liczba bitów przezna- czonych na dane wideo w porównaniu liczbą bitów wykorzystywanych w ścieżce audio. Jednym z najważniejszych czynników, które należy uwzględnić, jest sze- rokość pasma (ang. bandwidth), określana w megahercach w przypadku wideo analogowego lub za pomocą szybkości transmisji (ang. bit rate) dla wideo cyfro- wego. Im większa jest szerokość pasma, tym bardziej złożona i kosztowna musi być cała infrastruktura, poczynając od kamery, której używa się do nagrywania wideo, a kończąc na monitorach, na których wyświetlone zostaną obrazy po ich przesłaniu. Dla określonej liczby linii oraz wartości odświeżania zastosowanie systemu wideo z przeplotem redukuje szerokość pasma sygnałowego o współczynnik równy 2. Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 23 Uwaga: Opisywanie sygnału telewizyjnego za pomocą szerokości pasma może wydawać się dziwne, lecz jest to dokładnie to, czego potrzebujemy. W przypad- ku standardowej telewizji szerokość pasma mierzona jest w hercach, natomiast dla plików wideo, umieszczanych w Internecie, szerokość pasma podawana jest w bitach. Większa wartość szerokości pasma może umożliwić dostarczenie sygnału wideo z przeplotem o dwukrotnie wyższej wartości odświeżania w porównaniu z systemem o skanowaniu progresywnym. Powoduje to redukcję migotania na monitorach kineskopowych. Większa szybkość transmisji poprawia odtwarzanie ruchu, gdyż pozycja ruchomego obiektu jest wizualizowana i uaktualniana dużo częściej. Problemy podczas stosowania przeplotu Istnieją oczywiście wady technologii wideo z przeplotem. Zaprojektowana została ona w taki sposób, aby obrazy były nagrywane, przesyłane, zapisywa- ne i wyświetlane w tym samym formacie z przeplotem. Ponieważ każda klat- ka wideo z przeplotem składa się z dwóch pól, które są nagrywane w różnych momentach czasowych, obrazy zapisane w taki sposób będą zawierać artefakty (sztuczne wady) ruchu, gdy oba pola zostaną połączone i wyświetlone w tym samym czasie. Ogólnie rzecz biorąc, format z przeplotem zastępowany jest stopniowo przez wideo progresywne (w przypadku którego każdy przechwycony obraz zapisywa- ny jest w postaci pełnej klatki zamiast dwóch pól). Nawet kamery wideo mogące nagrywać jedynie obrazy z przeplotem zaczynają być wyposażane w pseudo-pro- gresywne tryby, które pozwalają na tworzenie złożonych klatek o czasie odświe- żania równym połowie standardowej wartości. Wszystkie nowoczesne komputery używają skanowania progresywnego w celu wyświetlania obrazu, a nowsze rodza- je ekranów wideo, takie jak LCD i plazma, są specjalnie zaprojektowane jako mo- nitory ze skanowaniem progresywnym, wyświetlające wszystkie poziome linie obrazu w każdej klatce wideo. Gdyby te monitory wyświetlały wideo z przeplo- tem, wynikiem byłby obraz, który miałby ograniczoną rozdzielczość w poziomie oraz artefakty ruchu jak te zaprezentowane na rysunku 1.2. Te artefakty mogą być również widoczne, gdy wideo z przeplotem jest wyświetlane z prędkością niższą niż podczas jego nagrywania. Przykładem tego jest odtwarzanie wideo w zwol- nionym tempie. Ponieważ nowoczesne komputerowe ekrany wideo są systemami ze skanowa- niem progresywnym, wideo z przeplotem będzie generowało widoczne artefakty podczas wyświetlania na nich. Obecnie większość edycji wideo przeprowadzana jest w komputerze, dlatego też ta rozbieżność między komputerowymi systemami 24 Kompresja dźwięku i obrazu wideo Rysunek 1.2. Po lewej stronie obraz z przeplotem (dwa pola); po prawej stronie ta sama klatka po usunięciu przeplotu służącymi do wyświetlania wideo a formatami sygnałów telewizyjnych oznacza, że edytowana zawartość wideo nie może być właściwie prezentowana, dopóki nie użyje się dodatkowego urządzenia, takiego jak monitor działający w standardzie PAL. Na szczęście z tego powodu większość systemów oraz profesjonalne opro- gramowanie służące do edycji wideo wspierają możliwość podglądu obrazu na oddzielnych monitorach. Aby zminimalizować powstawanie artefaktów generowanych przez wideo z przeplotem na monitorze ze skanowaniem progresywnym, większość rozwiązań ma możliwość stosowania filtrów usuwających przeplot. Usuwanie przeplotu (ang. deinterlacing) jest procesem polegającym na przekształcaniu pól z przeplotem na sekwencję klatek bez przeplotu, tak jak przedstawiono na rysunku 1.2. Nie jest to proces idealny i generalnie kończy się utworzeniem obrazów o mniejszej rozdziel- czości, szczególnie w miejscach, gdzie pojawiają się obiekty w ruchu. Procedura ta wymaga standardowo użycia tzw. tymczasowej interpolacji (ang. temporal interpolation). Nazwa ta jest ozdobnym określeniem próby odgadnięcia, w którym miejscu wideo pojawi się ruch obiektów, a następnie wykonania takich operacji łączenia i korekcji tego ruchu, aby usunąć zakłócenia występujące na przetwarza- nych klatkach. Systemy usuwające przeplot są wbudowane w monitory telewizyjne działające na zasadzie skanowania z progresją. Pozwala to na osiągnięcie najwyż- szej jakości wyświetlanych obrazów w przypadku sygnałów wideo z przeplotem. Przeplot wprowadza również możliwość wystąpienia problemu zwanego migotaniem międzyliniowym (ang. interline twitter) lub morą (ang. moiring). Ten efekt interferencyjny pojawia się jedynie w określonych okolicznościach, gdy obraz zawiera pewne pionowe elementy mające rozmiary zbliżone do poziomej rozdzielczości danego formatu wideo. Na przykład, osoba występująca w telewi- zji, ubrana w koszulę mającą delikatny wzór złożony z ciemnych i jasnych linii, może zostać przedstawiona na ekranie w taki sposób, jakby pasy na jej koszuli „migotały”. Profesjonaliści telewizyjni wiedzą, że nie powinno nosić się ubrań o takich wzorach, które mogłyby powodować problemy z interferencją. W kame- rach wideo wysokiej klasy można użyć specjalnych filtrów, które zastosowane dla rozdzielczości pionowej sygnału uchronią obraz przed pojawieniem się mory. Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 25 Wreszcie wideo dostarczane przez Internet, zarówno poprzez przesyłanie strumieniowe, jak i zwykłe pobieranie plików (więcej na temat metod transportu w rozdziale 2.), jest skompresowane i udostępnione w postaci progresywnej. Ist- nieją różne opinie na temat tego, czy koniecznie powinno się od razu nagrywać w formacie progresywnym, czy też wystarczy zastosować usuwanie przeplotu, aby stworzyć efektywne wideo dla Internetu. Ważne jest natomiast jedno: wideo musi mieć już format progresywny przed dostarczeniem go przez Internet i urzą- dzenia przenośne. Wideo ze skanowaniem progresywnym W przypadku skanowania progresywnego cała klatka wideo zostaje przechwyco- na w jednym kroku, zamiast tworzyć dwa osobne pola z przeplotem. Skanowanie progresywne ma wiele zalet w porównaniu ze skanowaniem z przeplotem, wśród których wyliczyć można brak migotania międzyliniowego oraz innych proble- mów. Aby jednakże dostarczyć ten sam poziom płynności ruchu, wymagana jest dwukrotnie większa szerokość pasma niż w przypadku transmisji sygnału z prze- plotem (choć podczas odtwarzania obraz w formacie progresywnym będzie miał także dwukrotnie większą rozdzielczość niż obraz z przeplotem). Rysunek 1.3 przedstawia różnicę między klatkami z przeplotem a klatkami progresywnymi. Rysunek 1.3. Zwróć uwagę, o ile płynniejszy jest ruch na obrazie z progresją (na górze rysunku) w porównaniu z obrazem z przeplotem (na dole rysunku) Rysunek 1.3 przedstawia poruszającą się piłkę. Obraz z przeplotem (na dole rysunku) musi wyświetlić pola, które są trochę niezsynchronizowane ze sobą (po- nieważ piłka ciągle się porusza). Może powodować to pewne zniekształcenia lub pogorszenie jakości obrazu. I przeciwnie — obraz progresywny (na górze rysun- ku) wyświetla za każdym razem kompletną klatkę, dlatego też jego jakość jest lepsza, a ruch bardziej płynny, mimo że w celu transmisji konieczne jest użycie pasma o większej szerokości. Z wielu powodów wideo progresywne zastąpiło wideo z przeplotem w róż- nych obszarach świata multimediów. Jednym z tych powodów jest to, iż nowo- czesne technologie telewizyjne są w zasadzie progresywne. Wielu producentów zaprzestało produkcji tradycyjnych telewizorów kineskopowych, a rynek zdoby- wany jest przez nowsze technologie wyświetlania obrazu, takie jak Digital Light Projection (DLP), telewizory plazmowe i LCD. 26 Kompresja dźwięku i obrazu wideo Technologie transmisji danych również ulegają zmianie. Gdy telewizja uży- wała jedynie sygnałów analogowych, wideo z przeplotem pozwalało na uzyskanie wąskopasmowej transmisji umożliwiającej dostarczanie obrazów o odpowiedniej jakości i płynności ruchu. Lecz obecnie analogowy system nadawania zastępo- wany jest przez transmisję cyfrową oraz cyfrowy sposób dostarczania danych (przez Internet, satelity, sieci kablowe oraz dyski optyczne), dla których wideo progresywne jest bardziej efektywne. Dodatkowo ciąg czynności technologicz- nych, uwzględniający standard skanowania progresywnego (który pojawił się naj- pierw w monitorach komputerowych i wysokiej klasy ekranach ściennych), ma sens, odkąd zaczęto stosować go w odbiornikach telewizyjnych ogólnego użytku przeznaczonych dla szerokiego kręgu konsumentów. Rozdzielczości Jakość obrazów, które widzisz na filmie lub wideo, nie jest jedynie funkcją licz- by klatek wyświetlanych w ciągu sekundy lub metody ich przedstawiania (pełne klatki z progresją lub pola z przeplotem). Ważnym czynnikiem jest również ilość informacji w każdej klatce, zwana rozdzielczością obrazu (ang. image reso- lution). Na rysunku 1.4 możesz zauważyć, że rozdzielczość obrazu zmienia się znacznie w zależności od rodzaju ekranu. Standardowa telewizja PAL zajmuje obszar różowo-żółty (rozdzielczość 720 na 576), podczas gdy dla nowoczesnej telewizji wysokiej rozdzielczości przeznaczono dwa większe pola: 1080p (o roz- dzielczości 1920 na 1080) oraz 720p (o rozdzielczości 1280 na 720). 1920 1280 720 320x240 480x360 EDTV (854x480) 480i/p, DV NTSC PAL 576i/p 720p 1080i/p Consumer HDV (1440x1080) 0 0 480 576 720 1080 Rysunek 1.4. Oto niektóre z najbardziej popularnych rozdzielczości obrazów wideo używanych w telewizji, odtwarzaczach DVD, komputerach, Internecie oraz urządzeniach przenośnych. Liczby na górze rysunku oznaczają szerokość obrazu wyrażoną w pikselach. Liczby po prawej stronie rysunku określają wysokość obrazu, również w pikselach Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 27 Rozdzielczość wideo analogowego reprezentowana jest przez liczbę skanowa- nych linii przypadających na dany obraz, która w rzeczywistości oznacza liczbę linii rysowanych przez wiązkę elektronów w czasie, gdy przesuwa się ona z góry na dół ekranu. Rozdzielczość obrazów cyfrowych, wyświetlanych przykładowo na monito- rach komputerowych oraz cyfrowych telewizorach, jest określana przez stałą licz- bę podstawowych elementów ekranu (pikseli) i jest często wyrażana jako rozmiar: liczba pikseli w poziomie oraz liczba pikseli w pionie. Na przykład, 640 na 480 oraz 720 na 480 oznaczają rozdzielczości pełnej klatki dla standardowej jakości obrazu, natomiast 1920 na 1080 określa rozdzielczość pełnej klatki dla wysokiej jakości obrazu. Uwaga: Dlaczego istnieją dwa rodzaje rozdzielczości dla standardowej jako- ści obrazu? Zależy to od współczynnika kształtu piksela, o którym opowie- my w rozdziale 2. (poszukaj podrozdziału zatytułowanego „Piksele o różnych kształtach”). Rozdzielczość pionowa dla standardów NTSC i PAL Format NTSC oparty jest na rozdzielczości wynoszącej 525 poziomych linii wyświetlanych jako dwa pola z przeplotem. Jednakże niektóre z tych linii są używane do celów synchronizacji i wygaszania, dlatego też w rzeczywistości na aktywnym obszarze ekranu widocznych jest jedynie 486 linii. (Wszystkie stan- dardy wideo — nie tylko NTSC — zawierają więcej informacji niż tylko wy- świetlana zawartość klatki. Przed i po obrazie znajdują się linie i piksele, które zawierają informację o synchronizacji oraz opóźnienie czasowe. Ten otaczający margines zwany jest obszarem wygaszania [ang. blanking interval].) Format PAL jest oparty na rozdzielczości wynoszącej 625 poziomych linii wyświetlanych jako dwa pola z przeplotem. Podobnie jak w przypadku NTSC niektóre z tych linii są używane do celów synchronizacji i wygaszania, dlatego też na aktywnym obszarze ekranu widocznych jest faktycznie 576 linii. Typowe rozdzielczości dla telewizji w standardzie PAL 576i – 576 linii w rozdzielczości pionowej, skanowanych z przeplotem. 576p – 576 linii w rozdzielczości pionowej, skanowanych progresywnie. 1080i – 1080 linii w rozdzielczości pionowej, skanowanych z przeplotem. 28 Kompresja dźwięku i obrazu wideo Współczynnik kształtu Stosunek szerokości obrazu do jego wysokości zwany jest współczynnikiem kształtu (ang. aspect ratio). Zachowanie prawidłowego współczynnika kształtu obrazu jest jednym z istotniejszych elementów kompresji wideo. W trakcie skalo- wania wideo do odpowiedniego rozmiaru, aby dopasować je do różnych ekranów i rozdzielczości, można łatwo stracić zależność między oryginalną wysokością i szerokością obrazu. Gdy to się przydarzy, można uzyskać zniekształcony obraz, czasem nawet niemożliwy do oglądania. Klatki błony fotograficznej 35 mm, na której budowie opierała się pierwotnie taśma filmowa, miały współczynnik kształtu 4:3 (stosunek szerokości do wyso- kości). Jest on również oznaczany jako współczynnik 1,33:1 lub 1,33 (mnożąc wysokość przez 1,33, uzyskuje się szerokość). Od samego początku powstania przemysłu filmowego aż do wczesnych lat 50. współczynnik kształtu 4:3 był używany prawie wyłącznie podczas tworzenia filmów i określania wyglądu ekranów kin. Po uruchomieniu telewizji istniejące soczewki ka- mer były przystosowane wyłącznie do formatu 4:3, dlatego też ten sam współczynnik kształtu został wybrany jako standard dla nowego medium przesyłania informacji. Obecnie format 4:3 oznacza telewizję pełnoekranową (ang. full-screen TV). W latach 50. przemysł filmowy zauważył zależność między rosnącymi wpływa- mi telewizji a malejącą liczbą widzów w kinach. Dlatego też studia filmowe wpro- wadziły szereg ulepszeń, umożliwiając widzom przeżycie bardziej ekscytujących doznań, niż byłoby to możliwe w przypadku oglądania telewizji w mieszkaniach. Najbardziej znaczącym ulepszeniem było upowszechnienie szerokiego ekranu. Stu- dia produkowały filmy panoramiczne w różnych formatach „scope”, na przykład Cinemascope (format pierwotny), Warnerscope, Techniscope i Panascope. Podstawowym problemem takich formatów panoramicznych jest to, że nie mogą zostać poprawnie skonwertowane na obszar ekranu telewizyjnego. Gdy na zwykłym telewizorze wyświetlane są filmy panoramiczne, boczne fragmenty obrazu są najczęściej obcięte, aby dopasować się do współczynnika kształtu 4:3, jak przedstawiono po lewej stronie rysunku 1.5. Proces ten nazywany jest pan scan, ponieważ wyboru interesującego fragmentu obrazu dokonuje się dyna- micznie, biorąc pod uwagę akcję rozgrywającą się aktualnie na ekranie. Aby tego uniknąć, studia często używają techniki o nazwie letterbox — czarnych pasów umieszczonych ponad i poniżej obrazu panoramicznego, aby go wiernie odwzoro- wać, jak przedstawiono po prawej stronie rysunku 1.5. Wprowadzanie telewizji o wysokiej rozdzielczości wymusza przejście ze stan- dardowego formatu telewizyjnego 4:3 na nowszy format panoramiczny. Współ- czynnik kształtu telewizji panoramicznej wynosi 16:9 (1,78), co całkiem dobrze odpowiada najbardziej popularnemu współczynnikowi dla filmów kinowych rów- nemu 1,85. W tabeli 1.1. przedstawiono aktualne i pojawiające się formaty wi- deo, jak również ich współczynniki kształtu, rozdzielczości, szybkości klatek oraz szybkości transmisji (tam, gdzie to było możliwe). Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 29 Rysunek 1.5. Po lewej stronie obraz panoramicz- ny, skadrowany do formatu 4:3. Po prawej stronie ten sam obraz wy- świetlony w całości dzięki użyciu tech- niki letterbox Dlaczego 16:9? Dr Kerns Powers z Centrum Badawczego Davida Sanroffa w Princeton, New Jer- sey, będącego czołowym laboratorium rozwojowym technologii telewizyjnych, przeanalizował wszystkie najczęściej stosowane współczynniki kształtu, a następ- nie zestawił je razem. Wówczas odkrył coś interesującego. Gdy wziął pod uwagę prostokąt o określonych proporcjach i przeskalował go za pomocą dwóch różnych metod, mógł zawrzeć w nim inne prostokąty utworzone przy użyciu wszystkich współczynników kształtu branych pod uwagę. Ten magiczny prostokąt miał pro- porcje równe szesnastu jednostkom długości na dziewięć jednostek szerokości, ina- czej mówiąc 16:9 (rysunek 1.6). Dzięki temu odkryciu format 16:9 stał się nowym standardem współczynnika kształtu dla telewizji HDTV, a większość telewizorów wysokiej rozdzielczości również ma ekrany o proporcjach 16:9. Rysunek 1.6. Sposób rozwiązania problemu współczynników kształtu zapropo- nowany przez Kernsa polegał na zebraniu wszystkich często używanych rozdzielczo- ści i nałożeniu ich na siebie. Po wykonaniu tej czynności odkrył on, że wszystkie te elementy można by zawrzeć w prostokącie o proporcjach 16:9 Większość sprzętu produkcyjnego lub postprodukcyjnego, który jest obecnie używany, pozwala na nagrywanie i odtwarzanie wideo w tych formatach. Nowe medialne urządzenia wideo, takie jak telefony komórkowe i strony internetowe, mają zupełnie inne wymagania dotyczące formatów, które nie mogą zostać ujed- nolicone za pomocą standardowych specyfikacji. 30 Kompresja dźwięku i obrazu wideo Tabela 1.1. Nowoczesne formaty wideo i ich współczynniki kształtu Współczynnik kształtu Rozdzielczość pozioma (piksele/linie) Rozdzielczość pionowa (linie skanowania) Szybkość klatek Szybkość transmisji (megabity/ sekundę) Format NTSC (Stany Zjednoczone, Kanada, Japonia, Korea, Meksyk) PAL (Australia, Chiny, większość krajów Europy, Ameryka Południowa) SECAM (Francja, Bliski Wschód, większość krajów Afryki) 4:3 4:3 4:3 330 330 330 HDTV 16:9 1920 1080 HDTV 16:9 1280 720 525 (480 linii widocznych) 30i 625 (576 linii widocznych) 25i 625 (576 linii widocznych) 25i 24p 30p 30i 24p 30p 60p 24p — — — 18 Mb/s 18 Mb/s 18 Mb/s 8 Mb/s 10 Mb/s 18 Mb/s 3 Mb/s SDTV 16:9 720 483 30p, 30i 4 Mb/s, 4 Mb/s SDTV SDTV 4:3 4:3 60p 24p 8 Mb/s 3 Mb/s 720 486 30p, 30i 4 Mb/s, 4 Mb/s 60p 24p 7 Mb/s 3 Mb/s 640 480 30p, 30i 3 Mb/s, 3 Mb/s 60p 7 Mb/s Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 31 Sygnały analogowe a cyfrowe Jak wcześniej wspomniano, sygnały wideo mogą być analogowe lub cyfrowe. Syg- nał analogowy (rysunek 1.7) jest wciąż zmieniającym się napięciem elektrycz- nym, który dla danego przedziału czasu może zostać przedstawiony w postaci fali. Poszczególne linie obrazu wideo są zapisywane razem z informacją o czasie, aby umożliwić odbiornikowi (czyli Twojemu telewizorowi) poprawne odtworze- nie informacji. Rysunek 1.7. Oto najprostsze porównanie sygnału analogowe- go (góra rysunku) z cyfrowym (dół rysunku) Z drugiej strony, sygnał cyfrowy jest liczbową reprezentacją sygnału analogo- wego. Oznacza to, że sygnał cyfrowy jest w rzeczywistości strumieniem bitów (danymi przechowywanymi w postaci długiego ciągu liczb binarnych). Każda liczba znajdująca się na liście jest zdjęciem (inaczej zwanym próbką — ang. sample) sygnału analogowego w dowolnym momencie czasu. Prędkość próbkowa- nia strumienia cyfrowego jest liczbą zdjęć wykonanych w ciągu sekundy. Sygnały cyfrowe mają wiele zalet w porównaniu z analogowymi. Jedną z naj- ważniejszych jest jakość odtwarzania nagrania, zwana wiernością (ang. fidelity). Urządzenie analogowe, takie jak magnetowid, przekształca w prosty sposób zmia- ny napięcia na dźwięk lub obraz, lecz nie może odróżnić oryginalnego sygnału od napięcia pochodzącego z zakłócenia elektrycznego (takiego jak sieć elektryczna). Zakłócenie elektryczne może pochodzić z zewnątrz, z taśmy lub z komponen- tów samego magnetowidu lub telewizora. Gdy wykonujesz operację kopiowania, zakłócenia nagrane na nośniku źródłowym przenoszą się na nową taśmę. Jeśli musiałbyś następnie skopiować tę nową taśmę, zakłócenia z dwóch poprzednich taśm pojawiłyby się na trzeciej taśmie i tak dalej; każda wykonana kopia pogarsza wierność odtwarzania oryginału. Efekt ten zwany jest pokoleniową degeneracją (ang. generation loss). 32 Kompresja dźwięku i obrazu wideo W przypadku techniki cyfrowej sygnał nagrywany na taśmę składa się wy- łącznie z łańcuchów zer i jedynek, które zostają następnie przekształcone przez odtwarzacz cyfrowy na liczby, a w końcu na obrazy lub dźwięki. Ponieważ odtwa- rzacz cyfrowy potrafi czytać tylko zera i jedynki, może on dużo łatwiej rozpoznać oryginalny sygnał i zakłócenia. Dlatego też możesz przesyłać i kopiować sygnały cyfrowe tak często, jak tylko chcesz — bez pogorszenia lub w najgorszym razie z minimalnym pogorszeniem wierności. W jaki sposób działa kompresja Działanie kompresji wideo można najprościej zdefiniować jako analizowanie za- wartości każdej klatki i ustalanie, w jaki sposób można ją odtworzyć przy użyciu mniejszej ilości informacji (technologicznym równoważniku parafrazowania). Jest to możliwe dzięki stosowaniu kodeków (ang. codecs). Nazwa ta jest skrótem od słów „algorytm kompresji/dekompresji”. Kodeki wykonują swoje zadanie w różny sposób. Powiedzmy, że mamy całkowicie czarną klatkę o jakości cyfrowej (przed pojawieniem się Twoich danych); kodek musi pamiętać tylko o jednym: „każdy piksel tej klatki ma taki sam odcień koloru czarnego”. Jest to dużo mniej infor- macji niż podawanie ciągu liczb „0, 0, 0” 345 600 razy (co dla tych Czytelników, którzy za mną nadążają, jest równe liczbie 720 pomnożonej przez 480). Ale przecież większość obrazów wideo nie składa się tylko z jednego koloru! Dlatego też kodek musi odnaleźć miejsca, w których klatki wartości danych róż- nią się między sobą — na przykład wykryć granice między jasnymi i ciemnymi elementami — a następnie zapisać te informacje w sposób bardziej efektywny. Wy- konywane jest to poprzez podział sceny na grupy pikseli zwane makroblokami (ang. macroblocks) oraz reprezentowanie ich za pomocą liczb, dzięki którym można następnie odtworzyć elementy obrazu (na takiej zasadzie działają kodeki wykorzy- stujące dyskretną transformatę kosinusową, takie jak DV i MPEG, o których więcej w dalszej części tego rozdziału w podrozdziale „Kompresja stratna i bezstratna”). Rysunek 1.8 przedstawia przykład obrazu złożonego z siatki makrobloków. Sytuacja przedstawia się następująco: kodek podzielił obraz na grupy bloków, uwzględniając kolejne klatki (pamiętaj, że wszystko to odbywa się w sposób dy- namiczny). Wewnątrz bloków kodek ma więc informacje o poprzednich klatkach i dlatego też, aby zrekonstruować całą klatkę, musi jedynie zapamiętywać różni- ce pomiędzy tymi blokami, a nie całymi obrazami. Działa to bardzo efektywnie w przypadku wideo, które w ogóle nie zawiera scen dynamicznych lub ma ich nie- wiele. Przykładami takich nagrań wideo mogą być wywiady lub statyczne teksty. Mimo złożoności całego procesu jest on stabilny i pozwala na uzyskanie bar- dzo dobrych rezultatów. Nie pozwala jednak na osiągnięcie tak dobrego współ- czynnika kompresji, aby zmniejszyć wielkość pliku wideo wysokiej rozdzielczo- Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 33 Rysunek 1.8. Dzięki makroblo- kom kodeki mogą podzielić obraz na grupy pikseli, które są umieszczone obok siebie. Pozwa- la to na ich efek- tywniejsze przetwa- rzanie. Niektóre kodeki potrafią dzielić makrobloki na mniejsze grupy zwane partycjami Rysunek 1.9. Górna sekwencja klatek, zawiera- jąca mnóstwo ruchu i niewiele powtarzających się elementów, jest trudniejsza do skompresowania niż sekwencja dol- na, w której zmie- nia się stosunkowo niewiele ści do znośnego już rozmiaru. W tym momencie przydają się podróże w czasie. Dowiedziałeś się już, że kompresja wideo poszukuje elementów wewnątrz klatki, które mogą być opisane w prosty sposób. Aby wygenerować cały obraz, wystarczy czasem niewiele informacji, by zapamiętać różnicę między kolejnymi klatkami. Jednakże w przypadku wideo zawierającego dużo ruchu, takiego jak ujęcia wy- konywane za pomocą ręcznej kamery filmowej lub klip pokazujący eksplozje, po- między ramkami następuje zmiana wielu pikseli (jak pokazano na rysunku 1.9), dlatego też więcej danych musi zostać przesłanych. W górnym zestawie klatek futbolista porusza się po ekranie, a kamera śle- dzi jego ruchy. Oznacza to, że praktycznie każdy piksel ulega zmianie pomiędzy kolejnymi klatkami, dlatego też wykonanie wysokiej jakości kompresji bez uży- cia dużej ilości danych jest trudnym zadaniem. Z drugiej strony, sekwencja dol- na skompresuje się dużo bardziej efektywnie. Kamera jest nieruchoma, a oprócz przedstawionego skoku motocyklisty inne elementy obrazu nie zmieniają się. W taki właśnie sposób, ogólnie rzecz biorąc, działa kompresja. Istnieje oczywi- ście cały zakres bardziej specjalizowanej terminologii, która używana jest w celu opisania, jak i co dzieje się podczas procesu kompresji. Ważne jest, aby zrozumieć pewne definicje przedstawione w następnych podrozdziałach, a także skutki za- stosowania określanych przez nie działań w przypadku Twojej pracy, rzeczywistej 34 Kompresja dźwięku i obrazu wideo kompresji, w przesyłaniu informacji lub w procesie archiwizacji, który mógłbyś wykonywać dla swoich danych wideo. Nie musisz koniecznie uczyć się na pamięć urywków z tej książki, lecz powinieneś wiedzieć, co oznaczają dane terminy, gdy o nich usłyszysz. Im więcej będziesz się zajmować kompresją, tym częściej bę- dziesz się z nimi spotykać w trakcie swojej codziennej pracy. Prawidłowe rozpo- znawanie zwrotów może Ci jedynie pomóc. Kompresja stratna i bezstratna Wszystkie kodeki, które omawiam w tej książce (a także te, o których nie wspomi- nam), są bezstratne lub stratne. Podobnie jak ma to miejsce w przypadku dźwię- ku, bezstratne kodeki wideo potrafią po dekompresji danych uzyskać idealną co do każdego bitu kopię oryginału. Mimo że bezstratna kompresja wideo jest możliwa, nie jest jednak często stosowana. Wynika to stąd, że system kompresji bezstratnej może czasami wygenerować pliki (lub jego fragmenty), które są tak duże lub mają taką samą prędkość przesyłu danych (ang. data rate) jak nieskompreso- wany oryginał. W rezultacie cały sprzęt, używany w systemie bezstratnym, musi działać tak szybko, by obsłużyć wideo nieskompresowane, co od razu eliminuje wszystkie korzyści ze stosowania kompresji. Na przykład, cyfrowa taśma wideo nie może w prosty sposób zmieniać swojej prędkości przesyłu danych, dlatego praca z krótkimi pakietami wideo, transmitowanymi momentami z maksymal- ną szybkością, może być bardziej skomplikowana niż obsługa systemu o również maksymalnej, lecz niezmieniającej się wartości tejże prędkości. Z drugiej strony, dane uzyskane po kompresji stratnej i poddane następnie dekompresji mogą się znacząco różnić od oryginału, lecz są mimo wszystko na tyle do niego podobne, że ich użyteczność jest istotna. Kompresja stratna jest najczęściej używanym sposobem kompresowania wideo, szczególnie podczas przygotowywania danych dla finalnego sposobu dostarczania, takiego jak DVD, Internet czy też urządzenia przenośne. Co należy zapamiętać o kompresji stratnej i bezstratnej? Gdy pracujesz ze swoimi projektami wideo, pamiętaj po prostu, że dane mogą być przechowywane w postaci stratnej i bezstratnej. Tryb bezstratny może, lecz nie musi, być przez Ciebie wykorzystany. Jeśli go wybierzesz, będziesz potrzebował dość zaawansowanego (i kosztownego) sprzętu, aby przechować w nim dane wideo, a następnie odpowiednio szybko je odtworzyć. Nawet jeśli użyjesz kompresji stratnej, możesz osiągnąć wyższą jakość (i większą prędkość przesyłu danych), niż zakładałeś na początku. Wideo, dostarczane w postaci końcowej, będzie prawdopodobnie miało format stratny. Pamiętaj, że nie ozna- cza to pogorszenia jakości, a jedynie to, że istnieje mniej danych składających się na obraz wideo. Rozdział 1. Zrozumieć technologię wideo i audio 35 Kompresja przestrzenna (DCT) i kompresja wavelet Przedstawiłem już różnicę między kompresją stratną a bezstratną, a teraz zamierzam opisać dwa inne rodzaje kodeków: przestrzenny i oparty na analizie falkowej (wavelet). Kompresja przestrzenna (ang. spatial compression) jest podstawą tego, co poprzednio opisałem jako ogólną zasadę działa
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Kompresja dźwięku i obrazu wideo Real World
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: