Форматы носителей цифрового видео

В цифровых форматах записи видеоизображения на магнитную ленту аналоговые сигналы, поступающие со светочувствительных элементов (ПЗС-матриц). проходят через специальные устройства, называемые аналогоцифровыми преобразователями, и превращаются в поток данных. где информация о параметрах изображения хранится и передается в виде цифровых кодов. Причем хранить и передавать эту информацию стало возможно в сжатом виде. Системы правил, по которым изображение кодируется, хранится на носителе, а потом декодируется при воспроизведении, и называются цифровыми форматами видеозаписи.

MPEG - метод сжатия с потерями, стандарт цифрового видео, хранимого на оптических дисках CD-ROM и Video CD.

Компания Moving Picture Experts

Компания Moving Picture Experts разработала формат MPEG. Существует несколько его версий. Самая первая версия формата MPEG-1 была создана в 1988 году и обеспечивала качество VHS при записи видео на CD-ROM. Несмотря на то, что MPEG-1 разрабатывался как формат хранения, а не передачи файлов, он обеспечивает отличное качество потокового видео, правда, на высоких битрейтах (оптимальный битрейт для этого формата 1,5 Мб/с для разрешения 352x240 при частоте 30 кадров в секунду). Однако файлы MPEG-1 имеют слишком большую величину для передачи по Интернет.

И был разработан второй формат MPEG-2, предназначенный для вещания цифрового телевидения и, со временем, для записи на DVD. Его битрейт еще выше, чем у MPEG-1 (между 4 и 9 Мб/с), что позволяет добиться изображения высокой четкости. Но из-за требования высокой скорости для передачи информации его использование как потоковой технологии не слишком популярно. Поэтому данная версия тоже не получила распространения как потоковая технология. Для просмотра файла в формате MPEG-2 в режиме онлайн вам нужно иметь скорость передачи данных около 400 Кб/с и выше.

Формат MPEG-4 был специально разработан для передачи данных по Интернет и мобильной связи. Его оптимальный битрейт между 385 и 768Кб/с. MPEG-4 может использоваться для передачи аудио- и видеопотоков, обеспечивая при этом высокое качество кодирования при большой степени компрессии. Но подвох имеется. Хорошее качество возможно при небольшой скорости передачи, а вот разгуляться на широкополосной передаче, увы, вам не удастся.

RealVideo

RealVideo - это формат, который был разработан для потоковой трансляции. Для передачи данных на DVD или CD-ROM он практически не используется из-за высоких аппаратных требований. Особенностью файлов RealVideo является невозможность редактирования или повторной компрессии. Этот формат использует методы компрессии, которые уменьшают количество кадров в видео, и удаляет ненужную информацию из кадров. Качество при этом будет зависеть от количества деталей в кадрах и от динамики событий. Благодаря большому уровню компрессии этот формат подходит для пользователей с низкой скоростью соединения.

Компания Oplayo

Финская компания Oplayo сделала прыжок на полголовы и потрудилась над разработкой программы с новой технологией для сжатия потокового аудио/видео, имеющей название MVQ (Motion Vector Quantization). MVQ превзошла процесс сжатия формата MPEG-4 в 10 раз. Принципы, на которых основана данная технология, позволяют обеспечить крайне низкую загрузку процессора при декодировании видеоданных на стороне получателя. Есть еще одна уникальная особенность: отсутствие необходимости получателю устанавливать сложные программные приложения, что выгодно отличает технологию программы MVQ от решений, предлагаемых корпорациями Microsoft и RealNetworks. Все функции по воспроизведению берет на себя небольшое приложение (апплет), написанное на популярном языке программирования Java, объем которого не превышает 20 КБ. Именно последнее обстоятельство позволяет применять MVQ в Интернет-терминалах, портативных мобильных установках и телефонах, а также в других устройствах с ограниченной постоянной памятью. Помимо перечисленных достоинств следует отметить, что эта программа совместима с платформами MS ActiveX и Qualcomm, BREW, а также с форматами AVI, WAV, MJPEG, MPEG-2, QuickTime и MP3.

Компания Apple

Компания Apple является прародительницей формата QuickTime, широко использующегося как на компьютерах Мас, так и в среде Windows. QuickTime имеет много общего с форматом Real Media. Степень сжатия файла составляет 1 МБ для 3,75 секунд видео, поэтому размер изображения может быть уменьшен или увеличен без потери качества. А следовательно, видеофайл с разрешением 320х240 можно просмотреть во весь экран монитора с таким же качеством. Для последовательной передачи потокового видео этот формат подходит лучше всего, так как в процессе загрузки файла загружается плейер, который воспроизводит полученную информацию

Достоинством является совместимость Quick Time с различными другими форматами аудио, видео, текст, VR, 3-D, Flash, MIDI и даже MP3 лишь немногое из длинного списка файловых форматов

Компания Microsoft

Эта корпорация поддерживает относительно молодой формат в области потокового видео, названный ею Windows Media. Корпорация Microsoft предоставила пакет, отвечающий требованиям бедных пользователей, ограниченных в средствах.
С помощью Windows Media Encoder 9 можно формировать потоковые материалы, подключив устройства ввода данных или преобразовав уже имеющиеся файлы в потоковый формат Microsoft. Media Encoder 9 может вести широковещательные передачи в реальном времени (есть запаздывание в несколько секунд из-за кодирования и сетевых дорожек, но не больше). Для этого достаточно нескольких нажатий клавиш. Кодек Windows Media Encoder9 позволяет показывать быстродействующие объекты с разрешением 320х240 и частотой 60 кадр/с. Но еще важнее то, что качество видеоизображения приблизилось к стандарту VHS при скоростях передачи данных, не превышающих 300 Кбит/с, и к стандарту DVD на скорости 750 Кбит/с.

Решение Microsoft предусматривает несколько различных модулей мониторинга для отслеживания и настройки конфигурации клиентских соединений, используемых файлов, событий и текущих потоков. Сервер позволяет задать число клиентов и максимальную скорость передачи данных или файлов для каждого ресурса либо для всех разом. Удобно! При необходимости можно настроить процедуру аутентификации для сервера-посредника. А для настройки базовых параметров особые знания о потоковых серверах вам и вовсе не понадобятся.
Данный пакет имеет модульную структуру. Microsoft предлагает множество серверных расширений для пользователей со специфическими требованиями к средствам публикации. Например, модуль Windows Media Manager 7 обеспечивает передачу шифрованных мультимедиа-материалов пользователям, нуждающимся в разрешении для доступа к файлам. А с помощью модулей Digital Broadcast Manager, Media Server, Site Server и SQL Server можно реализовать модели оплаты за единицу загружаемой из сети информации или за один поток. Однако использование данных опций потребует от вас углубленных знаний о принципах работы этого программного пакета

И, наконец, можно смело сказать, что проигрыватель Windows Media Player 7 самый мощный в обзоре, и позволяет изменять внешний вид своего интерфейса. В состав бесплатно (то есть даром), загружаемого из сети пакета объемом в 910 МБ, входят проигрыватели CD и Интернет-контента, библиотека мультимедиа-файлов, программа создания аудио компакт-дисков, встроенное радио, инструменты оптимизации сети и пропускной способности канала связи и многое другое.

DVD - изначально эта аббревиатура расшифровывалась как Digital Video Disk (цифровой видеодиск), но затем, когда технология получила применение в составе компьютеров, DVD стали расшифровывать как Digital Versatile Disk (универсальный цифровой диск). DVD представляет собой двусторонний оптический диск размером с обычный компакт-диск. Емкость DVD варьируется от 2,6 Гбайт до 17 Гбайт. Существует несколько разновидностей форматов DVD - DVD-Video, DVD-ROM, DVD-RAM и DVD-Audio
LaserDisc - оптические диски большого размера для хранения и просмотра цифрового видео. Диски воспроизводятся с применением метода постоянной линейной скорости; видео записывается с частотой 30 кадров в секунду

Формат Digital Betacam Яркостный и два цветоразностных сигнала в этом формате оцифровываются раздельно. Так же. как и аналоговый Betacam. это сугубо профессиональный формат, используемый телевизионщиками. Камеры Digital Betacam очень дороги и доступны только для профессионалов.

Формат DV В 1993 г, компании Sony, Matsushita (Panasonic), JVS, HITACHI, MITSUBISHI, TOSHIBA, SANYO, SHARP, PHILIPS и другие создали консорциум DIGITAL VIDEO CASSETTE («Цифровая видеокассета») или DVC. Позже аббревиатура названия сократилась до DV. Совместными усилиями эти фирмы разработали бытовой цифровой стандарт видеозаписи на ленту шириной 6,35 мм (четверть дюйма). Этот формат обеспечивает разрешение 500 строк. Оцифровка при записи осуществляется с разрешением 720x576 (каждый кадр содержит 720x576 значений яркости и по 360x288 значений цветоразностных сигналов). Видеоизображение и звук в формате DV пишутся раздельно. Это дает возможность добавлять звуковое сопровождение после завершения записи или редактирования видео, а также перезаписывать звук. Формат DV обеспечивает высочайшее качество фото- и видеосъемок и позволяет сохранять все данные в цифровом виде на кассете, карте памяти или на жестком диске компьютера.

Формат MiniDV На сегодняшний день это самый удобный и распространенный формат любительских и полупрофессиональных видеокамер. Сохраняя все характеристики DV, MiniDV значительно компактнее за счет того, что в данном формате используются кассеты меньших размеров. при этом ширина пленки в кассете осталась прежней. В руках такие камеры смотрятся немного несерьезно, но это обманчивое впечатление. Большинство из них обладают блестящими возможностями. Разрешение картинки великолепное. Монтаж отснятого материала может осуществляться на персональном компьютере, что очень удобно. При перезаписи и монтаже качество материала нисколько не ухудшается, Фильмы в цифровом виде могут храниться сколь угодно долго. При этом на одну кассету можно поместить 14,7 Гб информации. Это в двадцать раз больше, чем на CD! Различное качество и цена продающихся сегодня на рынке цифровых камер зависит уже не столько от формата, сколько от совсем других параметров, таких, как наличие и возможность ручных настроек, спецэффектов, количество и размер ПЗС-матриц и т. д. Наличие стабилизатора изображения для легких компактных камер является очень важным требованием, ведь с практически невесомой моделью в руке мы обладаем несравнимо большей свободой маневра, чем, например, с увесистой VHS камерой на плече, а значит, больше подвергаем риску получаемый видеоматериал. Все варианты камер формата DV и MiniDV записывают стереозвук, причем с качеством DV. Единственным недостатком аппаратов формата MiniDV является их высокая цена. Камеры формата MiniDV обладают блестящими возможностями и очень небольшими размерами.

Формат DIGITAL 8 Это тот же самый формат DV, только запись происходит на кассету с пленкой 8 мм. Камеры формата VIDEO 8 оснащены по минимуму. Обычно они имеют одну ПЗС-матрицу, оптика камер оставляет желать лучшего, нет настройки баланса белого, которая очень необходима при съемке в помещении, отсутствует оптическая стабилизация изображения. Однако при монтаже материала дефекты съемки можно нивелировать и получить прекрасный фильм. Такие камеры стоят меньше остальных своих цифровых собратьев.

Формат DVCAM И DVCPRO Это форматы профессиональных цифровых видеокамер. Любительских аппаратов, работающих в этих форматах. нет. По принципам обработки сигнала данный формат не отличается от DV но он адаптирован под нужды профессионального теле производства: изменена скорость пленки и ее тип; на пленке используется другое расположение дорожек, есть и иные, не принципиальные отличия. Камеры форматов DVCAM И DVCPRO имеют прекрасную оптику. звук и все мыслимые и немыслимые настройки.

Но кроме форматов записи на пленку, существуют форматы сжатия. Причиной рождения последних стал компьютер.

Формат MPEG-2 В 1988 году был учрежден международный комитет под названием MOVING PICTURES EXPERT GROUP (MPEG). В 1993 году этим комитетом был разработан формат MPEG -1. Первоначально формат планировалось использовать в видеоконференциях для нужд бизнеса, но вскоре он стал применяться в спутниковом телевидении и первых видеодисках (VCD). Сжатое цифровое видео имело качество, сопоставимое с качеством бытового видеомагнитофона, но компакт-диски обладали рядом преимуществ. Максимальная скорость пересылки потока данных у mpeg-1 была 150 кбит/с. для записи одного видеофильма обычно требовалось 2 диска CD-Rom. Вскоре появился формат mpeg 2 , в котором по сравнению с mpeg-1 изменились алгоритмы оцифровки сигнала и степень сжатия, битрейт увеличился до 9 Мбит/с. После изобретения цифрового многоцелевого диска (DIGITAL VERSATILE DISK) этот формат стал основным форматом сжатия видеоданных в DVD системах. Поэтому MPEG-2 сейчас ассоциируется, в первую очередь, с DVD-дисками. При переходе на цифровое телевещание также планируется использовать формат MPEG-2. В настоящее время некоторые компании производят цифровые видеокамеры, запись в которых осуществляется на маленький восьмисантиметровый DVD-диск в формате MPEG-2. Каждый такой носитель вмещает до часа высококачественной видеозаписи. Диски, используемые в этих камерах, перезаписываемые. Количество циклов перезаписи — около ста тысяч. DVD-камера может начать запись в любой момент, даже во время просмотра отснятого материала, а значит, вы избавлены от риска пропустить интересные кадры.

Формат MPEG-4 В1998 г. был разработан формат MPEG-4. На сегодняшний день это самый перспективный стандарт видеозаписи с очень высокой степенью сжатия цифрового потока. Но смотреть MPEG-4-фильмы вы сможете только с помощью компьютера, причем довольно мощного — желательно, не хуже PENTIUM 3, 400 МГц, иначе изображение будет воспроизводиться «рывками». Качество кинокартин в MPEG-4, записанных на обычных дешевых CD, не намного хуже, чем фильмов на DVD, зато цена CD-дисков на порядок меньше. Многие современные видеокамеры формата MiniDV могут хранить короткие сюжеты на встроенной флэш-карте в формате MPEG-4.