Hang és Videó formátumok, tömörítések Lengyel Zsolt – Multimédia alapjai

Hang  Mechanikai rezgés (tárgyak összeütközése, húrok rezgése)  Nyomásváltozást okoz a közegben (a közeg részecskéi besűrűsödnek, szétoszlanak)  Mindíg valamilyen közegben (anyagban) terjed, vákuumban nem

Hang tulajdonságai 20 Hz – 20 kHzultrahanginfrahang Amplitúdó Hangerő (dB) Frekvencia: Hangszín (magas, mély)  A decibelt széles körben használják a hang erősségének mérésére 0 dB – 120 dB hallásküszöbfájdalomküszöb  A különböző hullámok hatnak egymásra  Erősítik egymást  Kioltják egymást  Összeadódnak

Hang, frekvencia, decibel

Hang felvétel, lejátszás AD Converter  Audacity (ingyenes)  Adobe Audition  Sound Forge 44 kHz, 360kbps, stereo, mp Hz, 360kbps stereo DA Converter

PCM: Mintavételezés, kvantálás  Audio CD  Hz = 44 kHz  Másodpercenként minta  DVD audio  96 kHz  192 kHz  10 ? 10,68442 ?  Hány biten ábrázoljunk egy értéket  16 bit =  24 bit =

Bitrate (bitráta)  Egy audio CD mérete: Hz, 16 bit, stereo, 70 perc (4200 s)  Az az adat mennyiség (általában bit) amit továbbítunk/fogadunk másodpercenként  Pl egy CD általában Hz, 16 bit, stereo x 16 x 2 = bit/s = 1.3 Mbit/s x 16 x 2 x 4200 / 8 = Byte / 1024 = / 1024 = 706 Mb  Egy mp3 bitrate-je: 128 kbit/s… 160 kbit/s … 360 kbit/s

Tömörítések  Ha tömörítetlenül tároljuk a hangot, képet, rengeteg háttértárra lenne szükségünk  2 perces mp3 file (48 kHZ, 256bit): 3,9Mb  Ugyanez wav-ban: 23,7Mb  Veszteséges tömörítés: adatvesztéssel jár (pl mp3, JPEG)  Veszteség mentes tömörítés: nem jár adatvesztéssel (pl.: flac, PNG)  Tömörítetlen formátum (Wav, RAW): a nyers rögzített adatot tárolja le tömörítés nélkül

File type, codec CODEC: Coder – Decoder (Program vagy eszköz): A kodoló komponens kódolja a fájlt a létrehozás alatt, az utóbbi pedig dekódolja, hogy meglehessen azt tekinteni Általában csak egy csatornát (vagy csak kép, vagy csak hang) kódolnak-dekódolnak vele Pl.: mp3, flac, wav, stb… A dekódoló programot integrálják a lejátszókba File type (kiterjesztés, formátum): A file nevének végződése Azt mondja meg az operációs rendszernek hogy melyik programnak küldje az adott file-t. *.avi, *.mov, *.mpeg, *.wmv

Audio codec  WMA – Microsoft jogvédett  Veszteséges codec  Hangminősége azonos bitrátánál jobb mint az mp3-é  WAV – Microsoft jogvédett, de minden platform lejátsza  Konténer formátum  8/16bit  Tömörítetlen hang Nagy méretű de a minősége kiváló.  Hangszerkesztéshez, nyersanyagok tömörítetlen archiválására használják, internetes megosztásra nem alkalmas  Létezik tömörített változata is  FLAC – Igyenes  VeszteségMENTES codec  30-50%os méretcsökkenés a tömörítetlen hanghoz képest  32 bit, 650 kHz

Audio codec  AAC – ISO, IEC szabvány (MPEG-2, MPEG-4-ben van)  Ez is jobb minőséget produkál mint az MP3 (azonos bitrátán)  Alapértelmezett formátum az apple termékekhez (iTunes, iPhone, iPod, iPad) Nintendo Dsi, DivX Plus Web playerhez, stb…  MPEG-2, MPEG4 specifikációkban szabványosították  Nagyon sok okostelefon, kézi lejátszó, konzolok, és software-ek támogatják.  Az MP3 már nagyon elterjedt mire kijött az AAC, és kevesebb AAC codec van mint MP3 .m4v,.aac, 3gp, m4r, stb…  RA – real audio (real player)  ASF – hasonló az ogg-hez, de a microsofté, streaminghez, container formátum

MPEG audio  MPEG-1 (audio)  Az ember által nem hallható hanghullámok pontosságát csökkenti. Vagy teljesen eldobja. (veszteséges tömörítés)  Channel encoding (sávok kódolása) Mono Joint stereo - álstereo (intensity encoded, M/S encoded (csak layer3-nál) Stereo Dual (két teljesen különálló sáv) Sampling rate: 32, 44.1, 48 Khz Bitrate: kbit/s  MPEG Audio Layer I.: a layer II. leegyszerűsített változata, hamar kihalt. (.mp1,.m1a)  MPEG Audio Layer II. (MP2): 256 kbit/s 16bit 44.1 Khz-en szinte tökéletes hangzást ad, ezért a mai napig előfordul a használata (közönség hangok, női férfi hangok, stb… )(.mp2,.m2a)

MPEG audio  MPEG-1 (audio)  MPEG Audio Layer III. (MP3): 128 kbit/s stereo-ra optimalizálzák. Az MP3 tömörítés mindenképpen okoz minimális minőségromlást mindenféle bitrátán. Közel azonos hangminőséget produkál 15%-al kevesebb bitrátán mint az mp kbit/s : az “aranyközép út”, ennél nagyobb bitrátának már nem lesz annyival jobb minősége. (alacsonyabb bitrátán minőségileg is veri az MP2-t)  A Layer-ek visszafelé kompatibilisek (FULL mp3 lejátszó lejátszik mp1,mp2- t is)  ID3, ID4 tag-ek: az mp3 file-ba “beolvasztva” tárolható rengeteg információ az adott hangfile-ról.  MPEG-2 (audio)  Még néhány bitrate-et és sampling rate-et bevezetett (16,24,144 kbit/s stb.., 16, 24, kHz, stb..)  Bevezette a Multichannelt (5.1), 5.1 még visszafelé kompatibilis (MPEG1)

Software-ek  Audacity (ingyenes) Mp3: LAME mp3 encoder  Adobe Audition  Adobe Soundbooth  Sound Forge  Winamp  Soundbird  Itunes Szerkesztők Lejátszók

Kép digitalizálás CCD (charge-coupled Device) : a fényt elektronikus jellé alakító eszköz  Fényképezőgépekben, Scannerekben, Kamerákban, csillagászati mérésekre használják. CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)  Képdigitalizálásra: a CCD alternatívája  Olcsóbb eszközökben, mobiltelefonokban  Számítógépek BIOS beállításainak mentésére is ezt használják.

Kamera Tulajdonságai  Képérzékelő típusa (CMOS, CCD)  Felbontás (megapixel)  Optikai/Digitális zoom  Felvételi Adathordozó (HDD, szalag, Memóriakártya)  Kimenetek (HDMI, USB, S-video, stb…)  Tartozékok, méret, súly, lcd monitor (touch screen?)  Mosolyzár funkció  Arcérzékelés funkció  Golf Shot (sony)  Steady Shot (sony)  Milyen formátumba rögzít…

Container Format Container (konténer) format: Több médiaelemet tartalmazhat: több hang, több videó sáv, felirat, metadata, fejezet információk Ezeknek a szinkronizálásáról gondoskodik Egy konténer formátumnak lehet avi, mov, stb… kiterjesztése.

Konténer formátumok (multimedia)  AVI  3GP  Matroska (MKV)  MP4  OGG  VOB  QuickTime  MP4  WMV  Flash video

Konténer formátumok (multimedia)  OGG (container format) – ingyenes lehetnek veszteséges vagy veszteségmentes tömörítések is. Több formátumot foglal magában mind ingyenes, nyílt forráskódú formátumok (pl.: FLAC, Vorbis, Theora, Speex, stb…) Bitstream formátum: internetes streamelésre optimalizálták Ogv, ogg, oga, stb..

Videó file tömörítések  MPEG – Moving Picture Experts Group  ISO, ITC által jött létre, hogy szabványosítsa a video, audio tömörítést. “a method of defining video, audio compression”  MPEG-1: VHS minőségű audio és video veszteséges tömörítés (video CD), kb 1.5 Mbit/s  MPEG-2: a legtöbb DVD formátuma, illetve a digitális TV-k nagy része is ezt a tömörítést használja  Nem alacsony bitrátára van optimalizálva  MPEG-3: a HDTV jelek továbbítására tervezték (1080p-n Mbps) de később beleintegrálták az MPEG-2-be

Videó file tömörítések  MPEG-4: az MPEG-1 és az MPEG-2 legtöbb jellemzőét magába foglalja. A legtöbb codec ebből fejlődött ki:  DivX, Xvid, 3ivx, x264 (MPEG-4 alapú codec-ek)  Néhány bitrátától több tíz megabitig alkalmas tömörítésre  Xvid: ingyenes, a DivX versenytársa  DivX: két codec-e van:  MPEG-4 Part 2  H.264/MPEG-4 AVC

Példák

Analóg Broadcast TV szabványok  PAL YUV 576 sor 50 Hz  NTSC YIQ (YUV) 525 sor 60 Hz YIQ/YUV 576i 480i 640 x x x x 576 Interlaced: a képet úgy rajzolja ki a tv hogy először az első képkocka páratlan sorait aztán a következő kép páros sorait Progressive: egy képet teljesen kirajzol nem csak a felét. Deinterlace

Digitális Broadcast TV szabványok DVB-T (Digital Video Brodcasting)  MPEG2, MPEG4 tömörítés  Nagy felbontású (1080p,i) kép is fogható ATSC Advanced Televison Systems Committee  Észak-Amerikában YCbCr: az YUV egy szélesített (digitális) változata xvYCC: újabb nemzetközi színtér szabvány (IEC) az RGB-hez képest nagyobb a gamut-ja.

Analóg Videó digitalizálása  Deinterlaceing!

Optimalizálás az internetre  Felbontás (min 320x240)  FPS (pl egy screen capture-hez elég 10 FPS is)  Bitráta  Hang tömörítés (mono/stereo, mp3, bitrate, sample rate)  H.264, DivX  Elfogadható méret, élvezhető minőség  Ha saját szerveren van a videó: a stream-elés gyors legyen a kliensek számára  Ha nyilvános szerveren (pl youtube) van a videó: a feltöltés gyors legyen ne kelljen órákig várnunk Állítható paraméterek

Szerkesztő Software-ek  Avidemux – Ingyenes (osx, linux, win)  Digitalizálás, egyszerűbb vágási műveletek, tömörítés  VirtualDub – Ingyenes (csak win)  Digitalizálás, egyszerűbb vágási műveletek, tömörítés  Handbrake– Ingyenes (win/osx/linux)  tömörítés  Adobe premiere  Professzionális videófeldogozás  Final Cut  Professzionális videófeldogozás  Sony Vegas  Professzionális videófeldogozás

Lejátszók, Codec Identifyer-ek Codec Identify – Kodek azonosító szoftverek - Ingyenesek:: Windows: Gspot MedIainfo Mac: VIdeoSpec Lejátszók – ingyenes VLC Mplayer

Felhasznált irodalom: en.wikipedia.org