Diapositiva 1

Datové formáty videa, jejich
specifikace a možnost využití
Petr Halama
Obsah
•
•
•
•
•
•
Základní pojmy
Digitální formáty
Kodeky
Kontejnery
Analogové formáty
Závěr
Základní pojmy
• Snímková frekvence
• počet snímků za sekundu (fps),15 plynulé, 25 v ČR
• Rozlišení
• Řádky pro analogové
• Pixely pro digitální
• Datový tok
• Mb/s – barevná hloubka, rozlišení, frekvence
• 24×640×480×30 = 221 184 000 b/s
• Konstantní X Variabilní
Základní pojmy
• Prokládání (Interlacing)
• Půlsnímky se sudými a
lichými řádky
• Menší datová náročnost
• Analogové vysílání
• CRT monitory
• Progressive
• Kompletní snímky
Základní pojmy
• Poměr stran
• 4:3, 16:9
• Komprese
• Ztrátová X Bezztrátová
• V rámci snímku (intraframe)
• Obrázková komprese
• MJPG
• Mezi snímky (interframe)
• Porovnává rozdíly mezi
snímky
• Princip MPEG komprese: 1218 snímků = Group of pictures
• H.265, MPEG
Ztrátová komprese videa
• H.265 HEVC
• Nejnovější standard komprese videa
• Zachování kvality při snížení datového toku na polovinu oproti H.264
• Využití u UHDTV
• H.264/MPEG-4 část 10/AVC
•
•
•
Dnes jeden z nejpoužívanějších, nástupce H.263 a MPEG-2
Zachování kvality při snížení datového toku na polovinu oproti MPEG-2
Využití u HDTV
• H.263
• Pro video přenosy se stálým datovým tokem
• Flash, původní RealVideo kodek
Ztrátová komprese videa
• MPEG (Motion Picture Experts Group)
• MPEG-1 pro CD; MPEG-2 pro DVD; MPEG-4 pro 3D obsah; MPEG-7
standard pro popis dat s multimediálním obsahem
• Využití v digitálním televizní visílání
• Motion JPG (MJPG)
• Sekvence JPG obrázku, komprese na základě komprese jednotlivých
obrázků
• VC-1
•
•
•
•
Upravený WMV3
Podobný princip jako MPEG-4, ale není kompatibilní
Málo rozšířený, přežívá díky podpoře Microsoftu
Po úpravě WMV3 možnost použití na Blue-Ray, HD DVD
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
16 kbit/s – kvalita videohovoru přes telefon (použití několika video kompresí)
128–384 kbit/s – kvalita obchodní videokonference (využití video komprese)
400 kbit/s YouTube 240p videos (komprese H.264)
750 kbit/s YouTube 360p videos (komprese H.264)
1 Mbit/s YouTube 480p videos (komprese H.264)
1.15 Mbit/s max – VCD quality (komprese MPEG1)
2.5 Mbit/s YouTube 720p videos (komprese H.264)
3.5 Mbit/s typ – SDTV Standard-definition television (komprese MPEG-2)
3.8 Mbit/s YouTube 720p (60fps) videos (komprese H.264)
4.5 Mbit/s YouTube 1080p videos (H.264)
6.8 Mbit/s YouTube 1080p (60 fps) video (H.264)
9.8 Mbit/s max – DVD (MPEG2 komprese)
8 to 15 Mbit/s typ – HDTV kvalita (MPEG-4 AVC komprese)
19 Mbit/s přibližně – HDV 720p (MPEG2)
24 Mbit/s max – AVCHD (MPEG4 AVC)
25 Mbit/s přibližně – HDV 1080i (MPEG2)
29.4 Mbit/s max – HD DVD
40 Mbit/s max – 1080p Blu-ray Disc (MPEG2, MPEG4 AVC nebo VC-1)
Bezztrátová komprese
• zachování všech dat, ale úspornější metody
ukládání
• Možná zpětná obnova původních dat
• Malý kompresní poměr, cca ½ - ¼ původní
velikosti
• HuffYUV
• Huffmanovo kódování - četnější znaky
reprezentuje méně bitů a naopak
• Lagarith, FFV1, CorePNG, MSU Lossless,
Snow,
Pojmy
• Formát
– Ztrátová či bezztrátová komprese
– H.265, MPEG-4, HuffYUV
• Kontejner
– Datové proudy (video, audio, titulky)
– AVI, Matroska, MP4, MKV
• Kodek
– Kompresor a dekompresor
– Lagarith, Huffyuv, DivX, Xvid
Kodeky
• Kodér a dekodér
• Slouží ke kódování nebo obnově již zakódovaných dat vhodných k
zobrazení
• FourCC obsahuje 4bytový identifikátor formátu na základě
• Více možných identifikátorů pro jeden formát na základě
použitého kodeku
• Různé verze DivX používají pro MPEG-4 part 2 kód DIVX i DX50
• Na základě komprese dělíme na ztrátové a bezztrátové
• Bezztrátové
• Huffyuv – malý kompresní poměr
• FFV1 – větší kompresní poměr než Huffyuv
• Lagarith – uvolněn pod licencí GPL, nástupce Huffyuv
Ztrátové kodeky
• FFmpeg MPEG-4
• DivX
•
•
•
•
Komprese MPEG-4 ASP
Vysoká komprese filmů
Časté zneužití k šíření nelegálních kopií
Uzavřený kód
• Xvid
•
•
•
•
Komprese MPEG-4 ASP
Vznik po uzavření projektu OpenDivX
Licence free software
Široká konfigurovatelnost
Ztrátové kodeky
• Windows media video (VC-1)
• Reakce Microsoftu na úspěch Quicktime a
RealVideo
• Zachování datového toku – snímky zahazuje
nebo vyplňuje přebytečnými informacemi
Kontejnery
• Způsob, jakým jsou všechna data
(obraz, zvuk, titulky…) svázána
dohromady
• Jednotlivé stopy (streamy), mezi
kterými je možnost přepínat
• Informace ohledně kodeků a
formátů
Kontejnery
• AVI (.avi)
•
•
•
•
•
•
Nejrozšířenější kontejner, vyvinutý firmou Microsoft v roce 1992
Omezení na 4GB (FAT32), dříve 2GB
Video a audio data v jednom souboru
Titulky a ostatní informace musí být další soubor
Vysoká kompatibilita, ale zastaralý
Obsahuje hlavičku a indexovou tabulku
• MP4 (.mp4)
•
•
•
•
Součást standardu MPEG-4, založen na QuickTime od Apple
Moderní a otevřená alternativa k AVI (může titulky, menu, atd.)
Umožňuje použití různých video kompresí
Mobilní zařízení, fotoaparáty, kamery
Kontejnery
• MPEG-Program stream (.mpg)
• Neobsahuje indexovou tabulku, synchronizován časově
• Hlavní formát pro DVD video
• Jednoduchost, vyžaduje bezchybnost dat
• MPEG-Transport stream (.m2ts a .MTS)
•
•
•
•
Nevyžaduje bezchybnost dat
Vhodný pro streamování videa, digitální vysílání
Více zvukových nebo titulkových stop
S menšími úpravami využíván u Blue-ray
Kontejnery
• Matroska (.mkv)
• Otevřený formát, od roku 2002
• Založen na EBML (Extensible Binary Meta Language) – binární
verze XML
• Neomezený počet stop
• Kodek určuje CodecID
• Advanced Systems Format (.asf, .wmv)
• Produkt společnosti Microsoft
• Internetové vysílání – žádná indexová tabulka, data jako objekty
• Nevýhodou je nutnost rozhraní DirectShow
Analogové standardy
SECAM
• 625 (576)řádků
• 25 fps
PAL
• 625 (576) řádků
• 25 fps
NTSC
• 525 (480) řádků
• 30 fps
Streaming
• Technologie kontinuálního audiovizuálního
přenosu
• Webcasting – streaming za pomoci internetu
• V reálném čase – internetová televize, rádio
• Video on Demand (VOD) – nutnost
streamovacího serveru, který zajišťuje
komunikaci, př. YouTube
• Využití H.264 / MPEG-4 AVC
Děkuji za pozornost 