A mozgókép-technika alapjai

Az előadások a következő témára: "A mozgókép-technika alapjai"— Előadás másolata:

1 A mozgókép-technika alapjai

2 Videotechnikának nevezzük a mozgókép-és a hozzá párosuló hanginformáció rögzítését, tárolását, a visszaadás eljárását. A videó kifejezés alatt a mozgóképek minden típusát értjük. Az emberi szem érzékelése lassú. A szemet érintő gyors, egymást követő ingerek közötti különbséget nem észleljük. Ha több különálló képet egymás után levetítünk, szemünk mozgásként érzékeli, de a folyamatos mozgás érzetéhez másodpercenként 16 – 25 képből álló sorozatra van szükségünk. Átviteli szabványok Rendszer Képkocka/s Sor/Képkocka Sorfrekvencia (Hz) Felbontás (képpont) Oldalarány PAL 25 625 15625 425x290 4:03 SECAM 465x290 NTSC 30 525 15734 330x242 HDTV 50 1250 - 700x700 16:09

3 Analóg képjelek digitalizálásakor három fontos műveletet kell megemlítenünk:
- leképzés – kétdimenziós képfüggvény megalkotása az analóg videójelekből, a képfüggvényben minden pont világosság- és színkódja megvizsgálásra kerül - mintavételezés – a képkockát a mintavételezési frekvencia által megszabott képelemre bontják. Az egyes képelemeket a világosság- és színkód értékét tartalmazó mintavételezett jel határoz meg. Minél több képelem kerül megvizsgálásra, annál jobb minőségű képet kapunk. A mintavételezési frekvenciát úgy kell meghatározni, hogy a képelemek vízszintes és függőleges irányú száma, megegyezzen vízszintesen a digitális kép soraiban található pixelek számával, függőlegesen a sorok számával. - kvantálás – megadott számú biten jelenítik meg a mintavételezett jel értékét

4 A digitális videó előnyei az analóg videóval szemben:
- az átviteli csatorna minősége nem befolyásolja a videó minőségét - a digitális videó minőségromlás nélkül másolható, élettartama végtelen - a digitális kép hibáinak javítására több lehetőség létezik - különböző segédprogramok használatával a digitális képen alakíthatunk, bizonyos hatásokat eszközölhetünk A digitális videó legnagyobb hátránya, hogy a mintavételezés gyakorisága miatt az adatátviteli sebesség és az igényelt tárhely nagy, feltétlen szükséges valamilyen tömörítési eljárás használata.

5 A digitalizált videó állományok méreteit befolyásolja a:
- Képméret: minél kisebb a képpontokban számolt képméret, annál kevesebb helyet igényel - Képváltási sebesség: a másodpercenkénti képek száma, angolul frame per second = fps. Minél kevesebb képpel ábrázoljuk a mozgást, annál kisebb lesz a fájl mérete. Az értéket túlzottan csökkenteni nem szabad, mert a látott mozgás darabossá válik. Általában az animációs állományok alkalmaznak 15 fps-t. - Színmélység: a digitalizált videóanyagon belüli színek száma. Ha csökkenteni szeretnénk az állomány méretét, kevesebb színt kell alkalmaznunk. - Hangminőség: a hangmélység változtatásával csökkenthetjük a fájl méretét - Kódolási eljárás: a használt adattömörítő eljárás, vagy kódolóprogram (kodek) típusától is függ az állomány mérete

6 Egy 320 × 240 képméretű, képpontonként 24 bit színinformációt tartalmazó videofájl mérete 25 kép/sec képváltási sebesség esetén: Képkocka méret: 320 x 240 x 24 ÷ 8 = bájt = 225 kbájt 1 sec hosszú videófájl mérete: 225 kbájt × 25 kép/sec = kbájt 1 perc hosszú videófájl mérete: 5.625 kbájt × 60 sec = kbájt = 329,6 Mbájt

7 Video tömörítési eljárások
Kodekek A mozgóképeket tömörítő és kicsomagoló szoftver, illetve hardver (codec, coder-decoder). A kodekek között meg kell különböztetnünk a szoftver-, valamint hardverkodekeket. A kodekek aszimmetrikus működésűek, a tömörítési folyamat nagy időt vesz igénybe, míg a kicsomagolás – megjelenítés – rendkívül gyors. A videó állomány fájlformátuma nem tévesztendő össze a kodekkel, valamint nem határozza meg egyértelműen az adott állomány kódolási eljárását. A kész videóállomány lejátszásának feltétele, hogy a felhasználó számítógépén telepítve legyen a kódolási eljárásnak megfelelő kodek.

8 Hardveres és szoftveres kodekek:
- Cinepak - (24 bites színmélység, 7:1 tömörítési arány) Használt fájlformátum: mov, avi. Jó képminőséget és megfelelő színvisszaadást eredményez, de hosszú a kiszámítási ideje - Indeo - Használt fájlformátum: mov, avi. Főként olyan felvételek esetében érdemes használni, melyek kevés mozgást tartalmaznak. Nagy felületek esetében remegő képet ad. - RLE (Run Length Encoding) - Használt fájlformátum: avi. Veszteségmentes és gyors tömörítést eredményez, viszont színmélysége csak 8 bitre korlátozódik - Microsoft Video 1 - Alkalmazott fájlformátum: mov, avi. Nagy adatsebességgel dolgozó kódolási eljárás, rövid kiszámítási idő mellett jó képminőséget eredményez - MPEG-1 - Alkalmazott fájlformátum: mpeg. Hosszú kiszámítási idő mellett TV minőséget eredményez - DivX - A legjobb hatásfokú tömörítést a DivX-szel lehet elérni. Mpeg4 alapú kodek. Nagyon népszerű a nyílt forráskódú XviD is, de ennek legújabb változatai már eltértek az Mpeg4 szabványtól.

9 Videofájl formátumok M-JPEG Az állomány minden képkockája JPEG tömörítési eljárás alatt áll. Az állomány kiterjesztése lehet AVI, Quicktime architektúra esetén MOV. 25-szörös tömörítési arányra is képes. A nem széleskörű elterjedés oka, hogy az állományok képi és hangi összetevőinek párosítására nincs szabványos módszer. MPEG Moving Picture Experts Group által kidolgozott mozgókép, hanganyag és ezek együttesének kidolgozott szabványai

10 MPEG szabványok: MPEG-1/ISO 11172: Mozgókép és hang szoftveres dekódolása 1,5 Mbit/s adatsebesség mellett (ebből 1,25 MBit a képi adatok számára van fenntartva). Másodpercenkénti 25 kép esetén a felbontás 366 x 288 (Európai szabvány) 30 fps mellett 352 x 240 (USA). A kódolási eljárás lényege: a mozgókép két egymást követő filmkockáján található kép alig tér el egymástól. A képeket nem teljes képként kódolja, hanem csak a megváltozott képrészleteket (a különbséget) dolgozza fel tömörítésnél. Egy MPEG-1 állományon belül 9 vagy 15 képből álló képcsoportok találhatóak. Egy képcsoport három képkocka-típusból áll:

11 - I-kockák (Intra Frame): ez a képkocka a teljes képinformációt tartalmazza
- B-kockák (Bidirectional Predicted Frame): csak az előző képkockától eltérő különbséget tárolja - P-kockák (Predicted Frame): azt a módszert tárolja, mely alapján a képtartalom az előző képek alapján kiszámítható

12 MPEG-2 Hardveres és szoftveres kódolás 720 x 480, vagy 1280 x 720 képpont felbontással. CD-minőségű hangot tartalmaz. Működési elve az MPEG-1 eljáráson alapszik, de alaposabban vizsgálja a videójel tulajdonságait. Digitális televíziójelek és a DVD tömörítési eljárása. MPEG-4 Az MPEG-4 szabvány kis bitsebességet és képkockákat (176 x 144) használó alkalmazások számára lett kifejlesztve, de nagyobb képpel és képváltási frekvenciával működő alkalmazások esetén is használható. Az MPEG-4 fontossága éppen abban rejlik, hogy az összes MPEG szabvány nyújtotta lehetőségeket kihasználhatja. Az eljárás az objektumokat önállóan tudja tömöríteni és kibontani. AVI Audio Video Interleaved – A Microsoft Windows 3.1 multimédiás bővítéseként jelent meg, rövid videók lejátszására. AVI állományok általában tömörítettek különböző kodekek alkalmazásával, a hangadat és a mozgókép együtt tárolódik. MOV Az Apple Computer által létrehozott QuickTime fájlformátum multimédiás állományok létrehozásához, szerkesztéséhez, közzétételéhez és megtekintéséhez. A formátum tartalmazhat videót, animációt, képet. Az állományok lejátszásához megfelelő Apple QuickTime Player lejátszószoftver szükséges.

13 Digitális képrögzítés
A digitális kamerák előnye, hogy a képet a felvétel során digitalizálják, tömörítik és így rögzítik. Az állományok számítógépre történő átvitele FireWire, vagy USB (Universal Serial Bus) csatlakozón keresztül történik.