Opredelitev videa Premikanje slik ena za drugo zaznamo

Opredelitev videa Premikanje slik ena za drugo, zaznamo v možganih kot gibanje n Video – snemanje, urejanje slik za TV n Animacija – navidezno oživljanje lutk, risanih figur z premikanjem n Navidezna resničnost – z računalnikom izdelano okolje, občutek realnosti

Video n n I latinske besede vidim Video razlagamo kot vidni del televizijskega prikazovanja Pal Evropa 25 slik/s NTSC 30 (29, 97) slik/s

Katodna cev V primeru televizije in sodobnih računalniških monitorjev se celotna sprednja stran izrisuje s fiksnim vzorcem, imenovanim raster, slika pa se ustvari z moduliranjem curka elektronov glede na video signal televizijskega programa. Ker curek elektronov zadane le majhen del zaslona na sredini, ga je potrebno usmeriti po celotni površini zaslona. Za to se uporabljata dva seta elektromagnetov, nameščena na vratu katodne cevi: eden curek odklonov odklanja v vodoravni, drugi pa v navpični smeri; tako lahko curek elektronov doseže celotno površino zaslona.

Katodna cev

Prerez katodne cevi: n n n 1 - elektronski top 2 - elektronski žarek 3 - maska za ločitev rdeče, zelene in modre komponente slike 4 - fosforescenčni premaz z rdečimi, zelenimi in modrimi deli, 5 povečava, s fosforescenčno snovjo prevlečene, notranje strani zaslona

Prepletanje n n Curek elektronov najprej osvetli vse lihe, nato vse sode vrstice Dejansko dobimo 2× 25 (pol) slik

Ločljivost n n Razmerje 4: 3 – 16: 9 V videu se uporablja YCb. Cr sistem

YCb. Cr sistem n n Y – luminance – svetilnost točke C – crominance – barvna sestava b – blue r - red

Barvni modeli n n n V digitalnem videu uporabljamo za prikaz barv model YCb. Cr V kakšni barvi žari točka, določa barvni signal C C opredelimo z oddaljenostjo od središča krogov smeri dveh, med seboj pravokotnih koordinat Določanje barvnega signala C s koordinatama Cb in Cr v modelu YCb. Cr

Barvni modeli n n Barvni modeli se med seboj razlikujejo po paleti barv, ki jih lahko zmešamo v posameznem modelu Največ barv ima spekter bele svetlobe. 60% barv iz spektra bele svetlobe za foto tiskanje uporabljamo posebne pokriva model RGB, YCb. Cr približno polovico, model CMYK pa le še dobro modele s šestimi tretjino barvami

Digitalni video n n n Potrebno veliko podatkov DV standard v 50 letih 3 podatki za vsako točko Vzorčenje zmanjšuje količino podatkov Sistemi 4: 2: 2; 4: 1: 1; 4: 2: 0

Sistemi

Sistem

Zapis video podatkov n n Sony 8 bitni zapis DCT (Discrete Cosine Transform) stisne podatke v razmerju 1: 5 Zapis videa na mini DV Sony Hi 8 in Digital 8

Priprava video predstavitve n n n Za kakovostno video predstavitev je potrebno izbrati ustrezen motiv, ga posneti v pravem času in ga ustrezno urediti v video predstavo Ideja: za kaj in poslanstvo Zbiranje podatkov

Sinopsis n n n Vsebinska in metodično prikazana informacija razumljiva iz vseh vidikov, nastane zgodba Zaporedje dogodkov v videu se imenuje SINOPSIS Posamezna poglavja, ki nastajajo

Scenarij n Podroben opis dogajanja v videu n n n Zaporedje kadrov Opis dogajanja v kadru Kot snemanja Plan snemanja Opis zvoka trajanje

Pretok iz kamere v računalnik

Pretok iz kamere v računalnik

Urejanje videa n Programi za obdelavo videa n Pri prenosu se video razdeli na kadre n Urejanje slik, zvoka n Prehod med kadri n Dodajanje efektov

Izhodi grafične kartice

Zapis videa n Kvaliteta videa n n n Količina podatkov (splet – 15 slik, TV 25 slik) Ločljivost (720× 576; 352× 288) Algoritem zgoščanja

Zgoščevanje podatkov n DPCM – diferencialna pulzna modulacija n n n Primerjava dveh slik DTT – diskretna transformacija (8× 8 blok zapišemo z manj podatkov DCT – discret cosine transf. n Določimo povprečno frekvenco barv, zapišemo leodstopanja (večje izgube)

Zgoščevanje podatkov 2 n MOTION COMPENSATION – Izravnava gibanja (kateri del slike se spreminja) n n Zapis slike, druga se razdeli v grupe in se ugotavlja razliko od prejšne. Razlike zapiše z t. i. vektor gibanja Ko je sprememb veliko nov KEY FRAME Uporablja se v MPEG in DIVX (XVID)

Postopki zgoščevanja n n Osnovna ideja MPEG Posnetek je sestavljen iz zaporedja sličic (npr. PAL: 25/sek). Pogosto se dogaja da sta si zaporedni sličici zelo podobni.

Osnovna ideja MPEG n n Analogni ali Nekodiran digitalni video prikaže vsako izmed navadno 25 -tih sličic v sekundi (v celoti) MPEG s primerjavo dveh sosednjih sličic ugotavlja, v katerem delu sličice je prišlo do spremembe. Na ta način ni potrebno shraniti celotne naslednje sličice, ampak samo spremembe, ki so se zgodile v primerjavi s predhodno. Med drugim MPEG v primerjavi z nekodiranim digitalnim videom odreže informacije, ki jih naše oči niso sposobne videti.

MPEG 1 n n Formalno poimenovan kot ISO/IEC 11172, je bil objavljen leta 1993 in je združeval kodiranje video in zvočnega signala pri pretočnosti 1. 5 Mbit/s. Sestavljen je iz petih delov. Prvi trije deli predstavljajo Sistem, Video in Zvočni deli v tem zaporedju. Ostala dva dela sta: n n Testiranje prilagajanja in Programska simulacija

MPEG 1 – nadaljevanje Pri kodiranju sličic se uporabljajo Hibridne kodirne tehnike: 1. Pretvarjanje barvne sheme in vzorčenje informacij o kontrastu (RGB →YCb. Cr) 2. Kvantizacija (razbitje) (povezovanje zaporedja nekih števil v eno samo vrednost ) 3. DCT (diskretna cosinusna transformacija nad matrikami 8 x 8 pixlov) 4. Zig-Zag skeniranje in (RLE) (skeniranje matrik) 5. Napovedovalno kodiranje (vzame trenutno vrednost in skušamo napovedati naslednjo vrednost ) 6. Gibalna Kompenzacija (MC - Motion Compensation) (Gibalna Ocena) 7. Kodiraje spremenljive dolžine (VLC- Variable length coding ) (pogoste barve imajo kratko kodo, redko zastopane pa dolgo)

MPEG 1 – nadaljevanje n n Pri kodiranju imamo 3 tipe slik: Notranje slike (I-Slike) : To so slike kodirane brez referenc na ostale slike, pri katerih dosežemo zmerno stisljivost z omejevanjem prostorske redundance, vendar brez omejevanja začasne redundance. Uporabljene so periodično, za zagotavljanje vstopne točke v tok bitov. Napovedovalne Slike (P-Slike) Te uporabljajo predhodne I- ali PSlike za gibalno izravnavo in nastopajo kot referenca za prihodnje napovedi. Vsak blok v P-Sliki je lahko napovedan ali notranje kodiran. Ker P-Slika zmanjšuje prostorsko in začasno redundanco je ta bolj učinkovita pri stiskanju kot I-Slika. Dvojno usmerjevalne napovedovalne slike (B-Slika) : Te uporabljajo predhodne ter sledeče I- ali P-Slike za gibalno izravnavo in ponujajo največjo možno stisljivost. Vsak blok v BSliki je lahko naprej, nazaj oboje smerno napovedan ali notranje kodiran.

MPEG 1 – nadaljevanje n n Kodiranje samih sličic: Kodiranje znotraj okvirja: Za kodiranje I-Slike. Ta kodirni sistem je precej podoben JPEG standardu. Kodiranje med okvirji: Slike, ki uporabljajo takšen način kodiranja, so P-Slike in B-Slike. Kodiranje PSlike je z razliko od prejšnje veliko bolj zapleteno, saj mora ustvariti tako imenovane gibalno uravnotežene makrobloke. Razlika med gibalno uravnoteženem makroblokom in trenutnim makro-blokom, je predstavljena z 2 dimenzionalnim DCT, ki nam vrne vrsto 8 x 8 pretvorjenih koeficientov. Koeficienti v tej matriki so razbiti na enake dele in kodirani z RLE tehniko kodiranja.

MPEG 1 – nadaljevanje n n Za konec o MPEG 1: Kodiranje med okvirji, se uporablja za zmanjševanje kodiranega toka bitov z ohranitvijo še sprejemljive kakovosti slike, ter z ozirom na predhodno ali še prej kodirano sliko. Takšen način kodiranja nam zagotavlja večjo stisljivost kodiranje znotraj okvirja uporabljen v ISlikah. MPEG-1 standard je uporaben predvsem v tehnologijah, z manjšim tokom bitov, kot so na primer VCD (video CD), SVCD (super video CD) , sedanja CATV (cble TV), prav takšna omejitev je vplivala na nadaljnji razvoj

MPEG 2 n n Najprej moramo omeniti, da je MPEG-2 standard razširitev standarda MPEG-1. Ustvarjen je bil leta 1994 z namenom za razširjeno oddajanje pri velikem pretoku podatkov. Vpeljuje dodatne algoritme za efektivno kodiranje prepletenega videa, podporo za širok rang pretoka bitov, ter podporo za kodiranje večkanalnega prostorskega zvoka.

MPEG 2 – nadaljevanje n n MPEG-2 kodira standardno ločljivost slike pri toku bitov 3 -15 Mbit/s in visoko ločljivost slike pri toku bitov 15 -30 Mbit/s. MPEG-2 standard je sestavljen iz 8 osnovnih delov. Prvi trije deli združujejo internacionalno definicijo standarda, ostali pa le izpopolnjujejo različne nivoje.

MPEG 2 – nadaljevanje Nivoji kodiranja pri MPEG 2 1 Prvi nivo MPEG-2 standarda opredeljuje združevanje enega ali več osnovnih tokov videa in zvoka, kot tudi drugih podatkov v enega samega ali več tokov primernih za shranjevanje ali oddajanje. Toki podatkov so tako razdeljeni v dve veji Programski tok in Transportni tok. 2 MPEG-2 gradi na visokih zmožnostih stiskanja videa v MPEG-1 standardu z uporabo široke palete kodirnih orodij, ki so grupirani v profile za doseganje boljše učinkovitosti. 3 Ta nivo standarda je za nazaj združljiva razširitev večkanalnega zvoka v MPEG-1 standardu. 4 in 5 Oba nivoja sovpadata s 4. in 5. delom MPEG-1 standarda in ponazarjata Testiranje prilagajanja, ter Programsko Simulacijo. (zig-zag skeniranje in napovedovalno kodiranje) 6 Šesti nivo MPEG-2 standarda je t. i. Digital Storage Media Command Control (DSM-CC). Združuje več protokolov za nadzor funkcij in operacij pri vodenju z MPEG-1 in MPEG-2 tokovi bitov. 7 Ta nivo opredeljuje algoritem za kodiranje večkanalnega prostorskega zvoka, ki pa ni združljiv z zvokom v MPEG-1. 8 Osmi nivo MPEG-2 standarda je t. i. (RTI) Realno časovni vmesnik, ki izvaja prilagajanje za dekodirnike transportnega toka.

MPEG 2 – nadaljevanje n n V razmerju 720 pik na 576 vrstic pri frekvenci 25 Hz. Z uporabo 8 bitov za vsako izmed komponent Y, Cb, Cr v ne stisnjenih razmerjih 4: 2: 2 in 4: 2: 0 pridemo do sledečega pretoka: 4: 2: 2: 720 x 576 x 25 x 8 + 360 x 576 x 25 x (8 + 8)= 166 Mbit/s 4: 2: 0: 720 x 576 x 25 x 8 + 360 x 288 x 25 x (8 + 8)= 124 Mbit/s MPEG-2 je sposoben kodiranja standardne kakovosti videa 4: 2: 0 na 3 -15 Mbit/s. Pri digitalnem zemeljskem televizijskem oddajanju v standardni kakovosti videa imamo pretok bitov okrog 6 Mbit/s, kar je trenutno dober kompromis med kakovostjo in učinkovitostjo prenosa.

MPEG 2 – nadaljevanje Glavne razlike med MPEG 1 in 2: n V MPEG-2 standard, ki je razširitev standarda MPEG-1 so vgrajeni posebne algoritmi za učinkovito kodiranje prepletenega videa, ter razširitev podpore širokemu spektru toka bitov. n Orodja vgrajena v MPEG-2 standard omogočajo t. i. izluščevalno kodiranje, pri katerem se uporabni deli videa rekonstruirajo iz kosov celotnega toka bitov.

MPEG 4 n n n Prvič predstavljen leta 1998 – ISO/IEC Moving Pictures Experts Group (MPEG) Veliko izboljšav glede na MPEG-2 VRML(Virtual Reality Modeling Language) podpora 3 D predmetom Predmetno usmerjena sestava datotek Podpora za zunanje sisteme DRM Večina teh zmožnosti je zelo odprtih in je razvijalcem samim prepuščeno ali jih bodo uporabili. Zaradi tega ne obstaja popolna implementacija standarda – koncept nivojev

MPEG 4 – nadaljevanje n n Microsoftov ASF Div. X ; -) Div. X Drugi n n n 3 ivx Nero Digital Xvi. D

MPEG 4 – nadaljevanje Osnovni princip MPEG 4 za kodiranje posnetkov

DVD n n n Uporablja se Mpeg 2 Pretok podatkov manjši od 9, 8 Mbps Regijska zaščita n n z Macrovision CPS content prot. Sys. CSS content scrabling sys

Animacija n Več načinov: n n n Risana animac. S predmeti (slikanje predmetov s premikom) Računalniška izdelava animacij n Gif animator…

Navidzna resničnost n n Ponazarja resničnost, vendar ni resnično Opazovalec je v središču dogajanja Posebna strojna in programska oprema Nova kakovost bivanja in izkušenj

Ponovitev