čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 1

Transkript

1 čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 1

2 Digitální audio a video jakákoliv zvuková nebo obrazová informace (s případným zvukovým doprovodem) zaznamenaná na libovolném datovém nosiči (pevný disk, CD, DVD, ); datový nosič musí umožňovat čtení nebo zápis dat tak, aby nedocházelo k poškozování dat ani datových nosičů (tj. nepatří sem např. videokazety). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 2

3 Základní pojmy - audio kodek (kódovací a dekódovací algoritmus/program) g určuje způsob zpracování a uložení zvukových informací na datový nosič a velikost komprese dat je nutný k záznamu i přehrávání zvuku některé kodeky jsou chráněny licencí; vzorkovací frekvence frekvence, při které se snímaný zvuk digitalizuje (je-li např. 48kHz, pak krát za sekundu dojde k sejmutí zvuku a k jeho převedení na číslo); vzorkovací škála (hloubka) většinou 8 nebo 16 bitů udává do kolika bitů je zvuk kódován; počet kanálů mono/stereo/dolby /d surround/dolby digital it - počet zvukových kanálů; datový tok (bitrate) kolik bitů za sekundu je nutno přenést k zachycení zvuku (závisí na všech výše uvedených parametrech). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 3

4 Základní pojmy - video kodek (kódovací a dekódovací algoritmus/program) určuje způsob zpracování a uložení video informací na datový nosič a velikost komprese dat je nutný k záznamu i přehrávání videa řada kodeků je chráněna licencí; rozlišení (velikost) snímku počet bodů, ze kterých se skládá snímek ve vodorovném a svislém směru (norma PAL: 768x576); snímková frekvence frekvence, se kterou se obnovují snímky na obrazovce (je-li např. 25 snímků/50 půlsnímků, pak 25krát/50krát za sekundu dojde k vykreslení snímku/půlsnímku na obrazovce půlsnímek se skládá z lichých nebo jen ze sudých řádek snímku doplněných černými řádkami); datový tok (bitrate) kolik bitů za sekundu je nutno přenést k zachycení videa (závisí na všech výše uvedených parametrech). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 4

5 Základní pojmy - video 2 CBR/VBR (constant/variable bitrate) konstantní/proměnný datový tok neumožňuje/umožňuje optimální tvorbu souboru podle náročnosti a charakteru zpracovávaných dat; MUX (multiplexing) l i / demux (demultiplexing) l i proces spojování/rozdělování video a audio stopy do jednoho souboru/do více souborů; FireWire (IEEE 1394) standardní vstupně-výstupní rozhraní pro připojování externích zařízení (např. digitálních videokamer); hardwarový kodek specializované zařízení, které má funkci kodeku (bývá součástí kamer, digitálních střižen, videokaret, ); softwarový kodek k program, který má funkci kodeku (v současné době nejpoužívanější jeho výkon je dán výkonem CPU v PC). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 5

6 Nejpoužívanější audio kodeky WAV zvukový soubor systému Windows nekomprimovaný zvuk vhodný pro další zpracování; PCM Pulzně kódová modulace zvuku vysoká kvalita záznamu zvuku široce používána; AC3 záznam 6ti kanálové zvukové informace pro DVD; MP3 MPEG Layer III 44.1kHz, 16 bit, stereo, 128 kb/s; MPA MPEG Layer II vytváření Video CD, SVCD; OGG Ogg Vorbis profesionální OpenSource audio kodek; RA Real audio formát pro šíření zvuku v internetu - streaming; WMA Windows media audio Microsoft i streaming; G.711, G.729 kodeky pro IP telefonii. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 6

7 Nejpoužívanější video kodeky AVI Audio Video Interleave způsob ukládání videa na PC ke kompresi lze použít libovolný l videokodek; d k DivX Deux (Mayo) založen na MPEG-4 i free verze; DV digitální video pro normu PAL: 720x576 bodů, 25 snímků/s, prokládaný obraz (50 půlsnímků/s), bitrate t 3,6 MB/s; MPEG-1 video s konst. datovým tokem max kb/s, 384x288 bodů (PAL), audio 224 kb/s, 16 bit, stereo pro tvorbu Video CD; MPEG-2 video s konst. nebo proměnným datovým tokem max kb/s pro tvorbu SVCD, DVD, minidvd; MPEG-4 otevřený standard pro ukládání videa; Theora konkurence MPEG-4 a komerčním kodekům viz dále; QT Quick Time standard pro video na systémech Mac existuje i pro streaming; RM Real video (Real Media) jedna z vedoucích technologií pro streaming videa v internetu; WMV Windows media video Microsoft založeno na MPEG-4. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 7

8 Výpočty velikosti audio souborů Digitální zpracování audia a zejména videa je velmi náročné na diskový prostor. 1 sekunda nekomprimovaného zvuku sejmutého se vzorkovací frekvencí 48 khz, 16 bit, stereo zabere na disku 48000x16x2 = b = 187,5KB; 1 minuta nekomprimovaného zvuku ve výše uvedeném formátu zabere 187,5x60 = 11250KB = 10,99MB; 1 minuta zvuku ve formátu DV audio při stejných parametrech jako výše a datovém toku 210 kb/s zabere e 210x60 = 12600kb = 1,54 MB; 1 hodina zvuku ve formátu DV audio tedy zabere 1,54x60 = 92,29 MB; 1 hodina zvuku ve formátu MP3 při datovém toku 56 kb/s zabere 56x3600 = kb = 24,1 MB. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 8

9 Výpočty velikosti video souborů 1 obrazovka ve formátu PAL a 24 bitové barevné hloubce - TrueColor (každý bod na obrazovce kódujeme pomocí 3bytů=24bitů) zabere na disku 720x576x24 = b = 1296KB; 1 minuta nekomprimovaného videa ve formátu PAL zabere tedy 1296x25x60 = KB = 1,85 GB; 1 minuta videa ve formátu DV zabere 3,6x60 = 216 MB; 1 hodina videa ve formátu DV zabere 216x60 = MB = 12,66 GB; 1 hodina videa ve formátu WMV při datovém toku 1000kb/s zabere 1000x3600 = kb = 439,45 MB; k tomu je nutné připočíst velikost zvukového záznamu. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 9

10 Cíle digitalizace a technologie technologii zpracování obvykle určují cíle a podmínky, které digitalizací videa sledujeme: kvalitní / nekvalitní zdroj; živý zdroj / soubor; cílové video ve vysoké / nízké kvalitě; cílové video dostupné lokálně / v síti; vysílání videa v síti; živé vysílání videa v síti; videokonference; výsledná kvalita videa/audia di nemůže být větší než kvalita zdrojového videa/audia. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 10

11 Zdroj audia / videa zdroj audia / videa by měl být co nejkvalitnější; j ze záznamu na VHS kazetě již nevytvoříte video v kvalitě DVD; zvuk je pro videoklipy většinou klíčový, tj. jeho snímání je nutné věnovat zvýšenou pozornost (a kvalitní vybavení); zdroj videa je nutné archivovat v původním formátu, pokud budete chtít video ještě někdy zpracovávat; před vlastním natáčením je nutné mít scénář (ze špatně natočeného videa nelze udělat kvalitní produkt, i kdyby technický záznam byl 100%); standardní technologií dnes bývá DV formát. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 11

12 Cílové audio/video ve vysoké kvalitě kvalita výsledného videa je dána: použitými technologiemi, technickým vybavením, profesionalitou přístupu k tvorbě a zpracování jednotlivých fází díla; zpracování videa většinou probíhá off-line; on-line zpracování vyžaduje drahé technologie; kvalita výsledného videa stojí peníze, a většinou i hodně času; produkce TV, film, DVD používají se MPEG-2 komprese a speciální hardware. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 12

13 Vysílání audia/videa příklad: TV speciální a velmi nákladná á technologie; og e; internet: videoserver šíří video/audio vysílání - divák se připojuje p j k tomuto serveru většinou přes odkaz na webu; klient odpovídá použité technologii; nejpoužívanější technologie: Microsoft Windows Media Server (a odpovídající kodeky) součást Windows 2000 Serveru; Real Media Server základní verze pro 25 klientů zdarma; Quick Time Video Server; OpenSource projekty snaha po vytvoření streamovací technologie využívající otevřené standardy. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 13

14 Živé vysílání audia/videa příklad: TV speciální a velmi nákladná technologie; internet: videoserver šíří video/audio vysílání - divák se připojuje k tomuto serveru většinou přes odkaz na webu; klient odpovídá použité technologii připojuje se k videoserveru nebo přímo k živému zdroji videostreamu; nejpoužívanější technologie pro živý videostream: Microsoft Windows Media Encoder plná verze k dispozici zdarma; Real Media Producer základní verze s omezenými možnostmi zdarma; používá se technologie multicast t (vysílání í jednoho streamu pro více klientů najednou) nebo unicast (jeden stream pro každého klienta větší zátěž počítačové sítě). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 14

15 Zpracování audia/videa profesionální zpracování velmi nákladné (>>100kKč); poloprofesionální technologie stále dostupnější (cca 100kKč); dostupné levné amatérské até é technologie og e (<30kKč): pro digitalizaci zdrojového audia/videa (kamery, digitalizační karty), pro zpracování audia/videa (digitální střih software, včetně titulkování), pro produkci cílového audia/videa idea (převod oddocíloéhodo cílového formátu, výroba na datovém nosiči CD-ROM, DVD). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 15

16 Zpracování audia/videa - digitalizace speciální grabovací/střihové karty (Pinnacle, Matrox, Fast, Canopus, ) s analogovými, příp. i digitálními vstupy a výstupy; TV videokarty (Aver, ATI, nvidia, ); univerzální videokarty s video vstupy i výstupy (chip ATI All-in Wonder Radeon, ); DV rozhraní (standardní IEEE 1394) nic nedigitalizuje, pouze slouží k přenosu audio/video v DV formátu. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 16

17 Zpracování audia/videa - střih Adobe Premiere profesionální program včetně titulkování (TitleDeko, TitleExpress) k dispozici u střižny ř na EF JU; Ulead Media Studio polo/profesionální program; Ulead Video Studio jednoduchý program dodávaný často k různým zařízením; Pinnacle Studio velmi dobrý program s jednoduchým d ovládáním pro amatérské použití Windows Movie Maker pro Windows XP ke stažení zdarma (pro úpravy videa ve formátu WMV); VirtualDub free program pro základní zpracování videa jednoduchý, rychlý, ; VirtualDubMod navíc umí zpracovávat i video v MPEG- 2. čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 17

18 Zpracování audia/videa - produkce všechny yprogramy ypro digitální střih podporují p i převod audia/videa do různých cílových formátů, často včetně tvorby celých projektů (např. VCD, DVD); Windows Media Encoder; Real Media Producer; MyDVD tvorba VCD a DVD; Ulead Media Audio Editor snímání í a editace zvuku; AudaCity free produkt pro snímání a editaci zvuku; MPEG encodery (Tsunami, Ligos, BBMPEG, ); čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 18

19 Videokonference vysoká kvalita TV; speciální zařízení a nutnost postavit přenosovou trasu pro potřebný datový tok (řádově desítky Mb/s) AVA/ATA nad ATM, MPEG-2 streaming; jednoúčelová videokonferenční řešení kompaktní zařízení umožňující propojení přes ISDN/ADSL/IP H.323, H.324; IP videokonference softwarová řešení pro použití v běžném internetu: MBONE, VRVS (CERN), NetMeeting (Microsoft). čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 19

20 Literatura Beránek, P. Velká kniha. Digitální video v praxi. UNIS Publishing. Brno, ISBN Matoušek, J. Jirásek, O.: Natáčíme a upravujeme video na počítači. 2. akt. vydání. Computer Press, Brno, ISBN Standardy d MPEG: / t d Infoserver o digitálním videu a televizním vysílání: Infoserver o vypalování a všem okolo: Vše o satelitním vysílání: čtvrtek, 18. března 2010 Digitální zpracování zvuku a videa 20