Formate Video Si Conversii de Formate
Cuprins
1. Introducere
1.1 Conceptul de multimedia
1.2 Aplicațiile Multimediei
1.2.1 Multimedia și analizele, cercetările, dezvoltările și prezentările științifice
1.2.2 Multimedia în educație
1.2.3 Multimedia în afaceri
1.2.4 Multimedia și divertismentul
1.2.5 Videoconferința
1.3 Multimedia și CD-ROM
1.4 Condiții hard și soft pentru multimedia
1.5 Echipamente și suporți tehnici pentru stocarea elementelor de multimedia
2. Elementele multimediei
2.1 Hypertext & Hypermedia – limbaj specializat al multimediei
2.2 Multimedia – Sunet și muzică
2.3 Multimedia – Imagine și text
2.3.1 Prezentarea imaginilor
2.3.2 Hărțile de biți (bitmap) sau hărțile de pixeli (pixmap)
2.3.3 Metode de compresie și formate uzuale de fișiere
2.4 Multimedia – Animație
2.5 Multimedia – Film
2.6 Multimedia – Efectele speciale
3. Video – de la analog la digital
3.1 Fundamente tehnice
3.2 Videocasetofoane analogice
3.3 Formate video pe bandă
3.3.1 Calitatea broadcast digital
3.3.2 Calitatea broadcast analogică
3.3.3 Calitatea industrial analogică
3.3.4 Calitatea industrial digitală
3.4 Captura video
3.5 Comparații între tehnologia analogică și cea digitală
3.6 Conversia din video analog în video numeric necomprimat
4. Tehnologia video digitală
4.1 Formatele video
4.2 Organizarea comună a formatelor video
4.3 Formatele video – de la mărimea unui timbru poștal la imaginile cu rezoluție mare
4.4 Problemele de bază ale formatelor video
4.4.1 Mărimea ferestrei
4.4.2 Rata frame-urilor
4.4.3 Calitatea imaginii
4.5 Principalele formate video folosite
4.5.1 Formatul AVI (Audio Video Interleaved)
4.5.2 Formatul WMV (Windows Media Video)
4.5.3 Formatul ASF (Advanced System Format)
4.5.4 Formatul MPEG (Motion Picture Experts Group)
4.5.5 Formatul MOV
4.5.6 Formatele Macromedia Flash
4.5.7 Formatul video pentru DVD
5. Compresia și decompresia formatelor video
5.1 Principalele codecuri folosite
5.2 Algoritmi și standarde de compresie video
5.2.1 Compresia MPEG 1
5.2.1 Compresia MPEG 2
5.2.3 Alți algoritmi de compresie
5.3 Decompresia
6. Aplicații asupra formatelor video
6.1 Conversia prezentărilor PowerPoint la formate AVI, MPEG, MOVI, etc
6.2 Video Joiner
6.3 Video Splitter
6.4 Crearea subtitrărilor pentru formatele video
6.5 Adăugarea subtitrărilor pe formatele video S/VCD, DVD, AVI
7. Concluzii
Bibliografie
97 pag
=== L ===
Cuprins
1. Introducere
1.1 Conceptul de multimedia
1.2 Aplicațiile Multimediei
1.2.1 Multimedia și analizele, cercetările, dezvoltările și prezentările științifice
1.2.2 Multimedia în educație
1.2.3 Multimedia în afaceri
1.2.4 Multimedia și divertismentul
1.2.5 Videoconferința
1.3 Multimedia și CD-ROM
1.4 Condiții hard și soft pentru multimedia
1.5 Echipamente și suporți tehnici pentru stocarea elementelor de multimedia
2. Elementele multimediei
2.1 Hypertext & Hypermedia – limbaj specializat al multimediei
2.2 Multimedia – Sunet și muzică
2.3 Multimedia – Imagine și text
2.3.1 Prezentarea imaginilor
2.3.2 Hărțile de biți (bitmap) sau hărțile de pixeli (pixmap)
2.3.3 Metode de compresie și formate uzuale de fișiere
2.4 Multimedia – Animație
2.5 Multimedia – Film
2.6 Multimedia – Efectele speciale
3. Video – de la analog la digital
3.1 Fundamente tehnice
3.2 Videocasetofoane analogice
3.3 Formate video pe bandă
3.3.1 Calitatea broadcast digital
3.3.2 Calitatea broadcast analogică
3.3.3 Calitatea industrial analogică
3.3.4 Calitatea industrial digitală
3.4 Captura video
3.5 Comparații între tehnologia analogică și cea digitală
3.6 Conversia din video analog în video numeric necomprimat
4. Tehnologia video digitală
4.1 Formatele video
4.2 Organizarea comună a formatelor video
4.3 Formatele video – de la mărimea unui timbru poștal la imaginile cu rezoluție mare
4.4 Problemele de bază ale formatelor video
4.4.1 Mărimea ferestrei
4.4.2 Rata frame-urilor
4.4.3 Calitatea imaginii
4.5 Principalele formate video folosite
4.5.1 Formatul AVI (Audio Video Interleaved)
4.5.2 Formatul WMV (Windows Media Video)
4.5.3 Formatul ASF (Advanced System Format)
4.5.4 Formatul MPEG (Motion Picture Experts Group)
4.5.5 Formatul MOV
4.5.6 Formatele Macromedia Flash
4.5.7 Formatul video pentru DVD
5. Compresia și decompresia formatelor video
5.1 Principalele codecuri folosite
5.2 Algoritmi și standarde de compresie video
5.2.1 Compresia MPEG 1
5.2.1 Compresia MPEG 2
5.2.3 Alți algoritmi de compresie
5.3 Decompresia
6. Aplicații asupra formatelor video
6.1 Conversia prezentărilor PowerPoint la formate AVI, MPEG, MOVI, etc
6.2 Video Joiner
6.3 Video Splitter
6.4 Crearea subtitrărilor pentru formatele video
6.5 Adăugarea subtitrărilor pe formatele video S/VCD, DVD, AVI
7. Concluzii
Lucrarea curentă își propune un studiu mai amănunțit asupra unui capitol important din cadrul Multimediei și anume fișierele video. Vom încerca mai întâi să definim conceptul Multimedia, atât de folosit pentru orice lucru legat de text, sunet și imagine încât și-a pierdut adevăratul sens, și vom continua cu o scurtă descriere a domeniilor în care poate fi găsit și a elementelor Multimediei.
În capitolele următoare, vom descrie primele forme de formate video, modul lor de obținere prin capturarea imaginilor cu ajutorul camerelor de luat vederi și trecerea acestora de la formate video analogice la formate video digitale.
În final, vor fi prezentate formatele video, folosite în prezent, dând mai întâi o definiție a formatelor video, a modulului lor de organizare și a metodelor de compresie și decompresie a acestora, urmând apoi descrierea unor aplicații ce se pot efectua asupra acestora.
1. Introducere
1.1 Conceptul de multimedia
Ca termen la modă, „multimedia” este considerată un salt tehnologic asemănător apariției televiziunii în culori sau cinematografului sonor, un eveniment cotat ca de aceeași importanță cu inventarea tiparului de către Gutenberg.
Efectele pe termen lung ale acestei tehnologii sunt pe deplin măsurabile, toate sectoarele de activitate, civilizația în ansamblul ei, beneficiind de acestea. Multimedia dă individului capacitatea enormă de acces la cunoaștere și informare, într-un mod mai rapid și mai ușor. Departe de a fi futuristă, multimedia reprezintă o realitate, care cu siguranță o va înlocui pe cea de astăzi.
Pentru a înțelege această revoluție digitală, care a multiplicat canalele de comunicare și a introdus interactivitatea, trebuie amintite cel puțin două mari descoperiri ale anilor 80, care au determinat-o. în primul rând, transformarea semnalului analog (sunet, voce, imagine, text) în semnal digital, înțeles de calculator. Ca urmare a acestei transformări, volumul de date a crescut considerabil, făcând necesară compresia informațiilor. Această operație presupune o altă transformare a datelor și marchează ce de-a doua descoperire, care a condiționat apariția multimediei.
Totul pare foarte simplu, și este foarte simplu, din punctul de vedere al utilizatorului acestei tehnologii. Nu se poate spune același lucru și pentru cei care realizează ceea ce se numește „multimedia”.
Multimedia face din calculator un partener umanizat, pe care îl putem asculta și întreba, care ne poate răspunde și informa după dorințele noastre. Pentru a ne înțelege cu acest partener, aproape omniprezent astăzi, trebuie să-i înțelegem limbajul, obiceiurile și „capriciile”, să clarificăm eventualele ambiguități din lumea lui și lumea noastră.
Dezvoltarea acestei tehnologii care se numește „multimedia ” a fost precedată de evoluții tehnologice cum ar fi:
dezvoltarea tehnologiilor de stocare,care au permis depozitarea unui volum imens de date. Se menționează în special apariția suportului optic de mare capacitate, CD-ROM, precum și a altor suporți de stocare care au înlocuit arhicunoscuta dischetă;
dezvoltarea metodelor și tehnicilor de compresie și decompresie, în specia pentru datele voluminoase, cum sunt fișierele de sunet sau video;
dezvoltarea capacităților și performanțelor componentelor și perifericelor calculatorului, care au acceptat tratarea, depozitarea și distribuția datelor multimedia;
dezvoltarea tehnologiilor de transfer a datelor, extinderea rețelelor de calculatoare și a altor sisteme moderne de distribuție.
Se poate considera astfel, că multimedia este o consecință firească a unei evoluții tehnologice, informatice și telematice.
Timp de mai mulți ani, multe din ideile multimediei au fost vehiculate și în alte domenii. Cartea albă elaborată de Interactive Multimedia Association din SUA, definește o aplicație multimedia interactivă ca o aplicație ce permite utilizatorului să reacționeze „în propriul ritm” și care combină textul și/sau infografia cu cel puțin un mediu audio-vizual clasic: sunet, imagine fotografică, animație sau video animat.
Fiind o noțiune ce se regăsește la intersecția mai multor domenii, multimedia cunoaște o mare varietate de definiții și numeroase clasificări ale acestora. Iată numai câteva din definițiile care au fost propuse de-a lungul timpului pentru a clarifica înțelesul acestui concept.
Când se analizează multimedia din punctul de vedere al informaticii, ea se definește ca fiind o combinație de text, grafică, sunet, animație și video, accesibilă omului, utilizator sau creator, prin intermediul calculatorului și al mijloacelor electronice. Așadar, multimedia se bazează pe un program, frecvent cunoscut sub denumirea de authoring, ce asociază medii de comunicare complementare și o platformă calculator, ce permite comunicarea propriu-zisă. Pentru a referi aceste medii, atunci când ele lucrează și se întâlnesc într-o arhitectură monopost, Xavier Dalloz a propus în 1992 termenul unimedia.
Încercând să delimiteze zona sau domeniul pe care îl studiază, se folosește pentru multimedia o altă definiție mult mai largă. Astfel, ea se regăsește la intersecția a trei mari ramuri comunicaționale: informatica, telecomunicațiile și audio-vizualul. Pentru a compatibiliza și a reuni cele trei domenii, a fost necesar procesul de numerizare, prin care calculatorul poate realiza sinteza de ansamblu a informației, grației proceselor de codificare și decodificare, preluare, transport și redarea informației.
O altă definiție legată de multimedia, pune în valoare criteriul folosit la alegerea stației de lucru de la care se poate accesa o aplicație de acest gen. Astfel, interfața hardware cu aceasta se poate asigura prin intermediul unui terminal, a unei console de tip teleconferință, a unei console destinate instruirii cu ajutorul calculatorului sau a unei stații de consultare a unei baze de date multimedia. Fiecare are caracteristici specifice, impuse de lucrul cu aplicația multimedia corespunzătoare.
Astfel, pentru a permite consultarea unei baze de date multimedia, stația ar trebui să permită numeroase moduri de afișare, impuse de lucrul în multifereastră, și cu diferite tipuri de date: numerice, textuale, grafice, video.
Pe un alt criteriu se poziționează o altă definiție a multimediei, care desemnează o categorie și mai largă decât precedentele. În această accepție, multimedia este definită de convergența dintre rețelele de difuzare și transmisie a serviciilor de comunicație, de rețelele de tranzacții și cele de informare. Aceasta convergență trebuie luată în considerare și privită din punct de vedere al suportului fizic, respectiv convergența între rețelele telefonice, rețelele de cablo-distribuție și cele de teledifuziune. Această definiție implică o caracteristică cheie a multimediei și anume interactivitatea, cea care permite în fapt accesul la servicii multimedia de tipul „tele”: tele-bancă, tele-cumpărături, tele-educație, și nu în ultimul rând tele-viziune interactivă.
Dezvoltarea multimediei a foste determinată și în același timp determină apariție unei game foarte largi de tehnologii și periferice specifice. Din această perspectivă, multimedia devine din ce în ce mai mult un serviciu pentru un public avid de a descoperi cât mai multă informație, de diferite tipuri, prin intermediul televizorului sau monitorului, a sintetizatorului muzical și în final, prin televiziunea interactivă, devenind ceea ce obișnuim să denumim prin home computers.
Căutând și apelând într-un mod particular informație diferită, multimediei i s-a furnizat și o definiție aplicativă. Astfel ea este considerată un „mediu multidimensional” sau „n dimensional”, o tehnică de structurare și distribuire a informației în masă. Această particularitate oferă utilizatorului modalități ușoare și intuitive de acces la informația de tip multimedia. Interfața cu utilizatorul este asigurată în general prin simboluri recunoscute întreaga lume: icon-uri, opțiuni de meniu, zone de dialog, butoane de control, etc., mijloace prin care utilizatorul accede la aplicați informatice și la informații inedite, într-un mod foarte rapid. Datorită multidimensionalității ei, multimedia constituie o unealtă pusă în serviciul vieții noastre cotidiene. Etapa caracterizată prin calificativul „multimedia” face deci trecerea de la profesional către marele public, de la utilizarea textului, la manevrarea imaginii și sunetului, de la precizia simulării pe tabele, la impactul prezentării vizuale datelor.
Dintr-o perspectivă tehnică, deci privită ca un ansamblu de mijloace tehnice incluse în calculator (plăci adiționale, programe), multimedia tratează sunetul, datele sau imaginile, precum și ansamblul lor, simultan. Calculatorul prin aceste componente suplimentare face o fuziune între medii și permite atât înregistrarea cât și tratarea informației multimedia.
Urmărind filiera istorică a multimediei, se consideră că apariția ei este legată atât de evoluția calculatorului cât și de apariția programelor de birotică. Programele de calcul tabelar, de editare text sau imagine, programele de tip desktop publishing sau programele de prezentare asistată de calculator prefigurează folosirea calculatorului pentru aplicații din ce în ce mai inedite și originale.
Această varietate de definiții arată destul de clar, câmpul larg al conceptului de multimedia, ca sferă de preocupări, posibilitățile și necesitățile pe care le presupune și în același timp, confirmând că acest domeniu este într-o continuă reconfigurare.
1.2 Aplicațiile Multimediei
Până acum zece ani, majoritatea producțiilor multimedia bazate pe un computer erau limitate la așa numitele CAI (computer-assisted instruction – instrucțiuni asistate de computer) sau CBI (computer-based instruction – instrucțiuni bazate pe computer). Cu toate acestea, în prezent lanțul aplicațiilor pentru produsele multimedia este extrem de cuprinzător și în rapidă creștere, limitat doar de gradul de imaginație al producătorilor.
Produsele multimedia sunt folosite pentru divertisment, pregătiri profesionale, cercetări, analize și prezentări științifice, în publicitate și în comerț, în arta sau în scopuri umanitare, tehnologii adaptabile pentru persoanele invalide, realitatea virtuala, și multe alte aplicații.
Folosind tehnicile multimedia pentru a învăța aritmetica copii, pentru a vinde mașini adulților, pentru a studia noi experimente științifice pot părea acțiuni chiar diferite. Totuși, privind din punctul de vedere al tehnicii și metodologiei, dar și în termeni teoretici de bază, aceste diverse producții au multe concepte de bază în comun.
1.2.1 Multimedia și analizele, cercetările, dezvoltările și prezentările științifice
Oamenii de știință au fost primii care au folosit computerele în profesia lor. De la computerele analoage din prima decadă al secolului XX, aplicațiile științifice au fost imboldul computerelor noi, rapide și din ce in ce mai puternice.
Simpla încorporare a graficii sau sunetului, nu fac din program multimedia. Este nevoie de mai multă interactivitate. Primele aplicații interactive erau acele în care utilizatorii introduceau diferiți parametri pentru a vizualiza schimbările rezultatelor într-o afișare grafică. Simularea interactivă în care un fenomen științific a fost modelat matematic pe un computer a luat amploare. Omul de știința interacționa cu simulatorul introducând sau modificând diferite valori ale modelului, rezultatele fiind apoi computerizate și afișate. De exemplu, multe programe multimedia au fost create pentru a permite inginerilor să simuleze operațiile și proprietățile unor circuite electronice complexe.
Medicina constituie de asemenea un domeniu de interes, marcat favorabil de către multimedia. Crearea fișelor medicale însoțite de imagini, texte, filme medicale, consultarea de baze de date de diagnostice sunt câteva aplicații a căror importanță nu poate fi neglijată. Capacitățile oferite de multimedia au făcut posibilă vizualizarea tridimensională folosită în imagistica bio-medicală
Prezentările de la întâlnirile științifice au devenit adevărate show-uri multimedia prin folosirea pachetelor de prezentare și simulărilor sofisticate cu ajutorul ilustrațiilor video și audio.
1.2.2 Multimedia în educație
Multimedia este cunoscută ca un mediu cu un mare potențial în cadrul educației. Instrucțiile bazate pe multimedia au loc atât în școli, dar și în alte locații cum ar fi bibliotecile publice sau locurile de muncă.
Simulările în scopuri educaționale constituie de asemenea folosul multimediei în educație. Împrejurări ce nu pot fi accesibile elevilor/studenților deoarece sunt prea primejdioase sau prea costisitoare pot fi create pe computer. Simulări, ca și SimCity și SimAnt, oferă tinerilor oportunitatea de a explora și controla împrejurărilor virtuale și de a învăța unele principii de bază.
De asemenea, multimedia poate asista atât elevul/studentul, dar și profesorul/lectorul. Pentru profesor asigură un mijloc de a încrucișa informații și idei, iar pentru elevi sau studenți reprezintă un mijloc de a învăța singuri.
Adevărata putere a multimediei se manifestă prin interacțiunea elevului/studentului, lăsând profesorul/lectorul să supravegheze evenimentele sau să răspundă eventualelor întrebări. Astfel multimedia poate fi un profesor sau lector pus la dispoziție oricând cu cunoștințe experte în domenii diverse.
Este important de notat ca multimedia nu trebuie să înlocuiască profesorii sau lectorii peste noapte. Tehnologia este totuși costisitoare și uneori inaccesibilă pentru multe organizării educaționale.
1.2.3 Multimedia în afaceri
Atât pregătirea cât și educația sunt unele din cele mai productive piețe ale produselor multimedia. Inițial, multimedia a fost folosită în afaceri pentru pregătirea profesională. Pregătirea cu ajutorul computerelor (CBT- computer-based training) formează în ziua de azi o adevărata piață.
Folosind computerele, multimedia reprezintă o soluție puternica pentru pregătire, unde angajații pot interacționa video sub controlul computerelor. Multe sisteme comerciale s-au lansat cu bine în dezvoltarea unor cursuri de CBT. Astfel de sisteme trebuie sa fie capabile să controleze un player de cd, ușor de folosit și să ofere o varietate de biblioteci.
Cu ajutorul programelor de prezentare bazate pe un computer cum este și PowerPoint, folosirea multimediei a evoluat în prezentările multimedia de afaceri. Ce era odată doar rutina și prezentare orală, acompaniata câteodată de câteva imagini, a fost transformată în prezentări multimedia ce includ animații, sunete, imagini dinamice și prezentări orale. Subiectul poate fi același, dar prezentarea este mult mai atractivă și înțelegerea informațiilor detaliate este facilitată de folosirea graficii, animației, sunetelor și filmelor.
1.2.4 Multimedia și divertismentul
Primele forme multimedia pentru divertisment, foarte populare, au fost jocurile interactive ca PacMan sau jocurile Nintendo. Încă de la început, multimedia pentru amuzament în propria casa a cunoscut o arie largă de subiecte diferite.
Dezvoltarea unor simulări cum sunt SimCity, SimArt ce combina distracția cu educația, au dus la controlarea navei spațiale Enterprise din Star Trek: 25th Anniversary de la Interplay, sau la zborul cu un avion cu Flight Simulator de la Microsoft. Acestea sunt doar câteva exemple din diferite simulări disponibile în formate multimedia.
Multe alte produse multimedia personale sau pentru acasă oferă informații sau amuzament.
De exemplu, un număr mare de cărți pentru gătit sunt disponibile acum. Cartea Recordurilor poate fi găsită pe un CD-R. Ghiduri video, scene din filme, fotografii și multe altele sunt puse la dispoziție de diferiți producători. Aria divertismentului în multimedia este foarte extinsă și în continuă creștere. Un aspect foarte semnificativ este ca multimedia este locul unde utilizatori sunt cuceriți, iar pretențiile lor sunt formate.
Gruparea aplicațiilor în categoriile amintite se bazează după cum se poate ușor observa, pe destinația și pe modul în care utilizatorii pot interacționa cu acestea. Din punct de vedere al domeniului abordat și al utilizării lor, aplicațiile multimedia se pot structura astfel:
afaceri: baze de date, poștă electronică;
medicină: imagini medicale;
industrie;
pregătire, învățământ, educație;
servicii și vânzări: informații, cataloage;
muzeistică;
divertisment: video-on-demand, jocuri video, enciclopedii electronice;
hărți, prognoze cartografice.
În categoria aplicațiilor multimedia, bazele de date multimedia au un caracter preponderent, indiferent că sunt consultate de la distanță sau interogate în mod direct. Acest concept nu este deloc nou, apariția sa semnalându-se încă din anii 1970, ca urmare a proiectului de stocare într-o baza de date pe un video disc analog, a tuturor documentelor Bibliotecii Congresului Statelor Unite. Sistemul propus permitea prepararea documentelor, dar nu avea capacitatea de a face o căutare inteligentă asupra conținutului lor.
Tehnologia multimedia de tip numeric avea să schimbe mentalitatea de abordare a acestei aplicații deosebite, privind stocarea și recuperarea materialelor. Elementele netextuale: sunet numerizat, fotografii, video, animație, grafică, etc., necesită stocarea unui volum mare de informații într-o manieră puțin structurată. Dimensiunea acestor obiecte informaționale poate atinge câteva sute de megabytes. Cu toate acestea, bazele de date multimedia reprezintă un avantaj deosebit pentru întreprinderile care lucrează cu hyperdocumente, ce au în conținutul lor desene, tabele sau imagini (așa cum ar fi companiile de asigurări, instituțiile financiare, bibliotecile, muzeele). Din acest punct de vedere, toate edițiile CD-ROM pot fi considerate baze de date multimedia.
1.2.5 Teleconferința și videoconferința
O altă aplicație, care este deosebită și care poartă de asemenea amprenta tehnologiile multimedia este teleconferința, considerată ca sistem multimedia de lucru la distanță. Prin intermediul acestei aplicații participanții se văd și pot vorbi, iar ecranul partajat în mai multe ferestre permite lucrul pe același document de către mai multe persoane în același timp. O aplicație de acest tip este în mod deosebit marcată de noile posibilități de comprimare a informațiilor, prin transferul ei rapid la distanță. Această practică mai este cunoscută și sub denumirea de desktop videoconferință.
Pentru dimensiunea și dificultatea pe care o prezintă, aplicațiile multimedia sunt activități de grup, implicând numeroase cunoștințe specializate. Poate că și acesta este un motiv pentru care multimedia este considerată încă o tentativă timidă de înlocuire a aplicațiilor tradiționale.
1.3 Multimedia și CD-ROM
Cu toate că acest concept se vehiculează și se aplică de mai mult timp, chiar înainte de a-i furniza numele propriu-zis, multimedia, abia în anul 1993 au apărut primele stații ce integrau realmente funcții capabile să trateze sunetul și video și care se puteau înscrie pe traiectoria prefigurată de multimedia.
Evoluția multimediei a fost marcată de câteva momente de cumpănă, determinate în mare măsură de limitele hardware pe care aceasta le atingea rapid. Ridicarea pragurilor în ceea ce privește performanțele cerute, a fost și continuă să rămână principala problemă a vitezei de evoluție a acestui domeniu.
Încă de la început, lucrul cu volum mare de date, deci cu consumuri mari de memorie și resurse, a impus noi cerințe în special în ceea ce privește suporții de stocare. Capacitățile mici ale hard discurilor impuse de tehnologiile folosite, fără a mai vorbi de „micuța dischetă”, au forțat apariția unui nou suport și a unei noi tehnologii de stocare. Acest suport numit CD-ROM s-a confundat pentru o bună bucată de timp cu multimedia, impactul acestei memorii bazate pe tehnologia optico-numerică revoluționând informatica, în aceeași măsură în care suportul CD-Audio a revoluționat domeniul sunetului.
De asemenea, apariția CD-ROM-ului pe piață a relansat și termenul de dischetă pe toate PC-urile. Un disc cu diametrul de 12 cm putea înlocui din punct de vedere al capacității de stocare aproape 600 de dischete. Perspectiva era deosebită, CD-ROM permițând accesul la 6000 de imagini de calitate fotografica sau la 2 ore de sunet stereo, la 17 ore de sunet mono de calitate medie sau la 72 de minute de video animat, sau evident, la combinații ale acestora.
Discul în sine este fabricat din policarbonați, peste care se depune un strat subțire de aluminiu, ce este învelit apoi cu un strat de plastic pentru protejarea de praf și amprente. Informația rezidă în striațiile succesive de aluminiu ce se citesc cu ajutorul unui spot de laser de putere mică.
Reflexia luminii indică prezența sau absența striațiilor în stratul de aluminiu: dacă nu se reflectă lumina sau foarte puțin atunci există striație, iar dacă reflexia este puternică nu este striație. Acest șir de “este –nu este striație” se trimite de unitatea CD-ROM la calculator care îl interpretează drept cod binar și îl transformă în informație perceptibilă de utilizatori: texte, sunete sau animație.
În momentul de față unitățile Cd utilizează lumina de culoare roșie pentru citirea informației, dar se studiază posibilitatea utilizării culorii albastre, care ar putea mări capacitatea de stocare a informației. Azi capacitatea de stocare a informației video este de 75 min; prin utilizarea culorii albastre aceasta s-ar tripla .
În consecință, a urmat un val de suporți optici cu diferite destinații, toți făcând parte din familia CD. În momentul în care s-a crezut că problemele multimediei, din punct de vedere al suporților de stocare, au fost depășite, au și apărut altele, legate tocmai de această diversitate. Pentru toți constructorii, editorii și consumatorii de multimedia se impunea necesitatea apariției de standarde, care să le asigure compatibilitatea soluțiilor dezvoltate.
CD-ROM a permis nu numai gruparea de date de natură diversă și de volum mare, ci și conviețuirea lor cu software-ul care le-a creat, le-a t ratat și care le exploatează. Cu alte cuvinte, acest suport a inițiat o serie de idei noi, care au fost apoi dezvoltate și perfecționate în ceea ce privește surprinderea și cuantificarea unui element deosebit și problematic, ce ține de multimedia, și care este timpul. Consecințele ce decurg din aceasta se văd și astăzi, nemaiputându-se vorbind de vreun calculator, care să nu aibă și lector de CD-ROM. Cititoarele CD-ROM și de alte discuri optico-numerice devin esențiale în utilizarea numeroaselor aplicații multimedia.
Când s-a încercat difuzarea la distanță datelor multimedia prin rețele, s-a constatat că benzile de transmisie nu erau suficient de largi pentru a putea face față acestei distribuții. Suporții de stocare și benzile de transmisie au rămas de altfel limitele cu care multimedia se confruntă cel mai adesea și astăzi.
Domeniile pe care le acoperă edițiile CD-ROM sunt foarte numeroase și de asemenea în continuă diversificare, dar câteva sunt cele care au dat tonul: marketingul, bazele de date, diferite cataloage și enciclopedii, domenii precum jocuri și divertisment, educație și informare pentru care producția a devenit „de masă”.
Cele mai importante titluri CD-ROM se încadrează în categoria cataloage de artă, trasee muzeistice, biografii ale personalităților muzicale, literale, artistice.
Nu trebuie uitate nici categoria discurilor cu o informație enciclopedică, ca de exemplu Encarta, sau colecții și dicționare cum este Britannica. Enciclopediile Britannica sunt cel mai bun exemplu în ceea ce privește puterea de stocare a CD-ROM-ului. Astfel un singur disc include toate cele 32 de volume ale ediției tipărite și în plus, materiale neimprimate până la aceea dată.
Superioare tehnologiei CD-ROM-ului sunt DVD-urile, apărute în ultimii ani, cu o popularitate în continuă creștere. Acest tip de disc de stocare video prezintă mai multe avantaje față de casetele video, precum și CD-urile audio prezintă față de casetele audio. Magazinele de închirieri filme video, ce dețineau odată numai casete video, au în ziua de astăzi rafturi pline cu DVD-uri. Și datorită scăderii prețurilor aparatelor ce rulează asemenea discuri, viitorul DVD-urilor se arată luminos. DVD este, ca și CD-ROM, disc optic cu o tehnologie de stocare, dar sper deosebire de CD-rom are o capacitate mai mare de stocare (4,7 GB). Poate stoca fișiere video, fișiere audio de înaltă calitate sau diferite informații.
Multimedia poate face parte deja atât din viața profesioniștilor cât și a publicului larg, impunându-se în numeroase domenii și existând sub forma diverselor aplicații.
În ceea ce privește formele de distribuție a acestor aplicații ele se regăsesc astăzi în arhitecturi on-line, cât și off-line. În momentul de față nu putem spune care anume din aceste două tipuri s-a impus mai puternic, ele găsindu-se într-o continuă competiție. Cu toate acestea, cunoscând influența pe care rețeaua internet o are asupra consumatorilor de informație am fi tentați să dăm câștig de cauză modalității on-line. Pe de altă parte, diversitatea mare a suporților și a edițiilor CD, precum și a costurilor de conectare la rețea, pledează pentru varianta off-line a aplicațiilor multimedia.
Indiferent de soluția aleasă pentru o informare în stil „multimedia” a utilizatorului, calculatorul va reacționa într-un mod specific de navigare cunoscut sub denumirea de hypertext și hypermedia. În acest fel, fiecare document multimedia creat cu ajutorul unor unelte authoring specializate, va desfășura un storyboard, oferind facilități de integrare a tuturor tipurilor de date: sunet, imagine, video, text sau numere.
DVD este, ca și CD-ROM, disc optic cu o tehnologie de stocare, dar sper deosebire de CD-rom are o capacitate mai mare de stocare (4,7 GB). Poate stoca fișiere video, fișiere audio de înaltă calitate sau diferite informații.
1.4 Condiții hard și soft pentru multimedia
Deși enunțate mai înainte în mod indirect, anumite condiții și factori restricționează existența și aplicarea tehnologiilor și metodelor multimedia. Fără îndeplinirea lor multimedia ar rămâne la nivelul imaginației oferite de firmele science fiction.
O primă categorie se referă la considerentele de natură tehnică ce trebuie îndeplinite pentru a putea asocia semnale de natură diferită. Lucrul cu un număr mare și diferit de medii, numerizarea informațiilor transmise prin aceste medii, impun existența unor capacități de tratare și stocare informațională foarte importantă, precum și un număr foarte mare de periferice: lector CD-ROM, ecrane, sisteme de captare și numerizare, etc. După cum se poate constata, fiecare componentă a multimediei presupune existența unui echipament hardware specializat, de captare și de redare a fiecărui tip de informație.
Pe motivul îndeplinii acestor condiții tehnice, a apărut și un standard propus de Microsoft, care impune limitele minimale pe care trebuie să le îndeplinească un echipament multimedia. Elaborat pe mai multe nivele, el a fost denumit MPC (Multimedia Personal Computer) și prevede toate capacitățile necesare înregistrării și redării sunetului, imaginilor în mișcare, precum și a aplicațiilor și prezentărilor multimedia. Un astfel de calculator este prevăzut în mod obligatoriu cu un lector CD-ROM, o configurație minimă pentru memorie și pentru unitatea centrală, precum și o interfață MCI, care permite conectarea și controlul unitar al perifericelor. Un sistem multimedia în adevăratul sens al cuvântului, este capabil deci să tratez sunetul și imaginea animată sub formă numerică și să piloteze dispozitivele analogice în cazul în care acest lucru este necesar. Existența unor capacități de numerizare a informațiilor, posibilitatea stocării unor fișiere sunet și imagini de dimensiuni foarte mari, existența unor rețele de transmisie la distanță a informației, sunt cerințe fără de care nu poate fi vorba de o multimedia în adevăratul sens al cuvântului.
O altă categorie de condiții este legată de considerentele software. Aceste condiții se referă la existența unor programe de creație, denumite authoring, sau a unor limbaje de programare ce pot susține și exprima complexitatea aplicațiilor multimedia, coordonarea tipurilor de componente ale acesteia precum și interactivitatea. Realizarea proiectelor multimedia de bună calitate și funcționarea softului specializat este influențată în primul rând de procesele de numerizare și de comprimare-decomprimare. La acestea se adaugă posibilitățile de prelucrare a fiecărei componente a multimediei, precum și posibilitățile de comunicare între ele. De cea mai mare importanță la abordarea componentei software este alegerea softului authoring cel mai potrivit. Există numeroase produse pentru crearea multimediei, oferite pe piață, dar ele se grupează în principal în trei categorii, determinate de metafora care stă la baza construirii proiectului multimedia cu produsul respectiv:
– software authoring bazat pe principiul organizării cărții,
– software authoring ce-și organizează producția pe o axă a timpului,
– software authoring ce își concepe aplicația pe structura unei organigrame sau scheme logice creată cu ajutorul icon-urilor.
1.5 Echipamente și suporți tehnici pentru stocarea elementelor de multimedia
Una din problemele cheie ale multimediei este și tehnologia de stocare și regăsire a informațiilor. Progresele multimediei sunt legate în mare măsură și de succesele înregistrate în domeniul stocării, perfectarea suporților de informații de mare capacitate impulsionând evoluția multimediei.
Stocarea aplicațiilor multimedia pe un anumit suport, preluarea și transferul pe un alt suport, presupun cunoașterea structurii de bază a datelor fiecărui suport, compatibilitățile și incompatibilitățile care există în tehnologiile de înregistrare.
Varietatea mare a noilor purtători de informații impune o clasificare a acestora, după mai multe criterii.
O clasificare a suporților de stocare, esențială pentru posibilitățile de preluare și prelucrare pe calculator, o reprezintă aceea făcută după modul de înregistrare analogică sau numerică (digitală).
În seria echipamentelor de stocare în formă analogică vom include videocasetofoanele, videodiscul (Laser Disc) și magnetofoanele.
În cadrul sistemelor de stocare sub formă digitală vom distinge două subtipologii, digital neinformatic, cuprinzând echipamente ce lucrează cu informație numerică, dar nu sub formă de fișiere în sens informatic și digital informatic în care informația numerica este stocată chiar în fișiere de tip informatic.
Din subtopologia digital neinformatic face parte CD Audio, magnetofoane numerice, RDAT- Rotary Digital Audio Tape, DCC –Digital Compact Cassete, Minidisc și asimilate lor, dispozitive video numerice și asimilate lor.
Suporții de informație numerică informatizată permit exploatarea directă cu calculatorul și sun reprezentați prin CD-ROM, DVD-ROM, COMBO-uri și variantele mai vechi CD-I (Compact Disc Interactive), PhotoCD și VideoCD.
II. Din punct de vedere al mediului de stocare distingem următorii suporți tehnici și caracteristici ale lor:
micro filme
au o largă utilizare in arhivarea documentelor;
sunt de lungă durată;
nu se pretează la regăsire automată sau prelucrare pe calculator.
b) medii magnetice
au costul pe unitatea de capacitate destul de ridicat;
au durata de stocare limitată.
c) medii optice – Compact Discul și derivatele ale acestuia; un CD este aproximativ suficient pentru a stoca documentele dintr-un birou obișnuit, sau 80 minute de film de o calitate mai proastă.
Fără a intra în detalii vom enumera și câteva din criteriile avute în alegerea suportului:
tipul de informație: text, date alfanumerice, imagini, audio, video;
cantitatea de date, timp de acces și rata de transfer;
portabilitatea pe alte sisteme, interfața cu noile sau viitoarele sisteme;
frecvența de acces și/sau codificare;
prevederi legale de stocare (securitate, durată, protecție).
2. Elementele multimediei
Multimedia interactivă… După cum am spus și în capitolul anterior, conceptul de multimedia este greu de definit (un calculator bine echipat, capabil de a reda sunete, secvențe video, CD-uri audio, asta în plus de aplicațiile clasice – programe de simulare, proiectare asistată de calculator, birotică, jocuri, etc."), deci adăugarea cuvântului interactiv face și mai dificilă găsirea unei definiții. Totuși, reluând "definiția" de mai sus și adăugând posibilitatea de a folosi computerul personal pe post de televizor, consolă de jocuri, sau terminal de informare și comandă ne apropiem de o definiție acceptabilă.
Interactivitatea presupune posibilitatea de a ne conecta la un server multimedia și de a putea să transmitem serverului, de a intervenii direct asupra a ceea ce vom recepționa.
2.1 Hypertext & Hypermedia – limbaj specializat al multimediei
Hypertextul sau hypermedia asigură o cale de a reprezenta și administra informațiile într-un mod flexibil și non-liniar care este specific multor aplicații ale multimediei. În loc să privească pasiv un program despre mamifere, de exemplu, userul poate alege propria ruta prin materialul furnizat. Utilizatorul face acestea urmărind o serie de link-uri care conduc către bucăți de text sau alte tipuri de date legate de acestea.
Într-un sistem obiectele din baza de date, numite noduri, sunt conectate între ele prin link-uri suportate de mașină. Utilizatorul poate urmării aceste link-uri dintr-un nod într-altul pentru a accesa informațiile pe care acesta le conține. Conținutul unui nod (text normal) poate fi afișat într-o fereastră pe ecranul computerului. O asemenea fereastră poate fi mutată, redimensionată, închisă sau stocată ca și un icon al ferestrei. Ferestrele pot conține un număr nelimitat de icon-uri ale link-urilor (numite și target sau butoane). Acestea sunt cuvinte sau o frază, de obicei luminate, care reprezintă indicative către alte noduri din baza de date. Utilizatorii pot crea noi noduri și adăuga noi link-uri .
Sistemele hypertext pot fi accesate în unul din cele trei moduri: prin selectarea icon-ului link-ului și urmărind link-urile din nod în nod, prin căutarea în baza de date a unor cuvinte cheie în mod normal sau navigând prin baza de date folosind un browser ce afișează rețeaua ca un graf. Secvența de noduri pe care utilizatorul o accesează formează o cale.
Hypermedia este ca și hypertextul un element multimedia. În sistemul hypermedia, un nod poate conține orice tip de informator ce poate fi controlată, prezentată sau editată pe un computer (text, grafică, animație, imagini, sunet, filmulețe).
Hypertextul și hypermedia desemnează conținutul, înțelesul mediului și mai puțin o reprezentare grafică a acestuia. Construirea acestor structuri hiper se bazează pe anumite principii:
principiul metamorfozei. Conform acestuia, rețeaua de legături De date ce constituie hypertextul și hypermedia este într-o permanentă construcție, adaptându-se continuu cerințelor de regăsire;
principiul eterogenității. Componentele care compun această rețea sunt informații de natură diferită și ele se pot regăsi pe toate tipurile de suporturi posibile, de transmitere a mesajelor;
principiul multiplicității si al deplasării pas cu pas. Acest principiu demonstrează că nu există doar un singur punct de început, ci se poate alege orice punct a acestui graf informațional pentru a fi nodul de origine al căutării, traseul de parcurgere a structurii configurându-se treptat pornind de la acesta.
principiul exteriorității. Rețeaua de date are o unitate organică, dar facilitează și deplasarea spre exterior, mișcarea;
principiul mobilității centrelor. Rețeaua nu are un centru (idee principală) sau nu contează care element poate fi considerat la un moment dat, centru.
Interesul asupra hypertextului și hypermediei a crescut odată cu succesul înregistrat de proiectul World Wide Web (WWW), un sistem multimedia distribuit creat de CERN (the European Laboratory for Particle Physics).
Furnizorii de informații au setat serverele multimedia pe Web, care puteau fi accesate cu un program de tip browser de pe internet. Browser-ul poate citi documentele multimedia și poate aduce și alte documente legate de acestea dintr-o altă sursă. Dacă serverul are capabilitatea de a căuta, atunci Browser-ul va permite și căutarea în documente și baze de date.
2.2 Multimedia – Sunet și muzică
Sistemele de calcul multimedia sunt dotate de obicei cu unitate CD-ROM (mai nou DVD-ROM) și sistem audio stereo-compus din placă de sunet și boxe. Placa de sunet se poate insera în calculator și reprezintă o extindere a facilităților sistemului. Ea efectuează analiza fișierelor sonore și le derulează prin intermediul boxelor sau a căștilor. Este dotată și cu posibilitatea de achiziționare a sunetelor din microfon sau un alt dispozitiv electronic. În procesul de achiziție de date, se digitizează semnalul audio iar apoi se înregistrează pe disc. Fără placa de sunet, majoritatea calculatoarelor pot doar scoate sunete gen fluierături. Cu placa de sunet se poate reda fidel orice compoziție muzicală, și clipuri video.
Înregistrarea și transmiterea sunetelor a fost devenit posibilă în urmă cu aproape o sută de ani, însă în ziua de astăzi s-a ajuns la limite numai imaginate.
Muzica stocată, în trecut, pe plăci și pe casete audio nu are nici pe departe o calitate suficientă, reproducerea și înregistrarea ei este de asemenea scumpă. Astăzi, folosind multimedia, șase ore de muzică de înaltă calitate pot fi stocate pe un CD-ROM obișnuit (de 700 MB). Această facilitate constă în formatul care poartă numele de MP3, destinat în special comprimării pieselor muzicale, prin eliminarea sunetelor de înaltă frecvență, care nu sunt perceptibile de urechea umană și o arhivarea de tip ZIP. Astfel, după eliminarea a mai mult de 85-90% din fișierul wave inițial, melodia pare a rămâne aproape neschimbată. Programele care convertesc muzică în format MP3 se găsesc oriunde la prețuri foarte scăzute, prin intermediul lor facilitându-se „pirateria” de muzică pe Internet.
Deși este cea mai des folosită, muzica nu este singura utilizare a tehnologiile avansate pentru înmagazinare a sunetelor: reproducerea diferitelor sunete (din natură, produse de anumite aparate etc.), vorbirea dintre două sau mai multe persoane, sunete produse de computer pentru a atenționa utilizatorul în legătură cu anumite acțiuni (de obicei primejdioase).
O utilizare foarte frecventă a sunetelor este în materie de efecte speciale. În filme, de obicei acțiune și SF, unde se dorește obținerea unor zgomote mai ciudate sau speciale, care sunt foarte greu sau imposibil de realizat folosind metodele clasice, ele se procesează pe computere performante, cu ajutorul unor programe dedicate.
Sunetele realizate astfel sunt de obicei însoțite de efecte speciale vizuale, formând secvențe foarte complexe, rupte de firul realității pe care o cunoaștem astăzi: lupta dintre două flote de distrugătoare stelare, monștri robotizați sau de origine extraterestră, două submarine care sunt pe punctul de a declanșa un război nuclear etc.
Folosind câteva dintre programele ieftine sau gratuite, care le puteți obține dese ori de pe Internet, puteți realiza propriile efecte speciale sau piese muzicale, fără prea mari eforturi. Dacă pe vremuri pentru a scoate pe piață un album de succes trebuia să cheltuiești câteva zeci de mii de dolari astăzi totul se poate rezolva mult mai simplu cu doar câteva sute de dolari: îți faci rost de un program frumos pentru muzica (tehno-house, hip-hop, dance, depinde de stilul pe care îl preferi), înveți cum se utilizează, faci câteva teste și începi să lucrezi din greu la micul tău proiect muzical. După ce l-ai terminat, îl poți expune gratuit la o galerie on-line, beneficiind astfel de toată reclama de care ai nevoie pentru a te promova.
2.3 Multimedia – Imagine și text
Cele două medii sunt întâlnite peste tot, pornind de la publicațiile foarte vechi și până la enciclopediile computerizate, interactive, de ultimă oră. Imaginile au fost folosite ca mediu de prezentare a informațiilor cu mult înainte de inventarea primelor scrieri, sub forma artei preistorice.
Imaginile și textul sunt cele mai simple, dar tot odată și cele mai cunoscute și folosite medii, textul transmițând informația propriu-zisă, imaginea fiind o completare, reprezentată prin scheme, grafice, fotografii, ilustrații, desene etc.
Primele texte memorate de sisteme computerizate au fost scrise în format ASCII, un șir de caractere, care au o mărime, font și stil constant. Odată cu dezvoltarea PC-urilor s-au realizat editoare de texte avansate care aveau mult mai multe facilități și opțiuni.
Imaginea stă la baza realizării filmelor și animațiilor, care nu sunt altceva decât imagini afișate la o rată foarte ridicată (20-30 până la 50 de frame-uri/sec), creând iluzia mișcării.
Deși din punct de vedere tehnologic și social suntem la limita dintre real și virtual, aceste două medii clasice vor fi folosite pentru un timp foarte îndelungat…
2.3.1 Prezentarea imaginilor
Aplicațiile multimedia sunt mult mai satisfăcătoare dacă prezentarea imaginilor este clară și plină de culori. Monitoarele utilizează 3 culori pentru generarea imaginilor: roșu, verde și albastru.
Imaginile se compun din arii mici numite pixeli. Fiecare pixel este compus din 3 puncte, care, ciocnite de electroni emit lumina de culoare roșie, verde și albastră. Nuanțele de culori se generează prin variația intensității fascicolelor. Calitatea imaginii este direct proporțională cu numărul de pixeli de pe ecran.
Datorită faptului că o suprafață a ecranului este excitată de fascicole pe o durată foarte scurtă, este nevoie de revenirea periodică asupra ei. Viteza acestor reveniri se numește frecvență de reîmprospătare. Aceasta determină viteza de reorganizare a punctelor ce formează imaginea pe verticală și pe orizontală. Caracteristica mai relevantă pentru utilizatori este viteza de parcurgere verticală. Majoritatea monitoarelor baleiază vertical monitorul de 74 ori pe secundă, adică frecvența de reîmprospătare este de 74 Hz.
Cu creșterea acestei frecvențe crește calitatea imaginii: imaginea pare mult mai stabilă. Imaginile neclare și instabile obosesc ochii.
Fie ca este vorba de fotografii, grafice, ori de figuri animate sau clipuri video, imaginea este, alături de text si de sunet, componenta de baza a oricărui sistem multimedia modern.
Modul prin care se comunicau ideile și emoțiile nu se făceau doar prin cuvinte și muzică. Desenele, fotografiile au fost de asemenea folosite în comunicație și constituie elementul de bază în aproape toate producțiile multimedia. Trei aspecte importante își au rădăcinile în folosirea acestora de-a lungul anilor: conținutul imaginilor, fie statice sau dinamice, efectele speciale ce sunt incluse în aceste imagini si simbolismul evocat de aceste imagini.
Imaginile grafice constituie un element cheie în aproape toata multimedia. Oamenii au creat mereu imagini, bidimensionale sau tridimensionale, chiar înainte de a se inventa limba scrisă.
2.3.2 Hărțile de biți (bitmap) sau hărțile de pixeli (pixmap)
Hărțile de biți, cunoscute de asemenea ca și grafică cu rastru (raster graphics), sunt formate dintr-o matrice de puncte denumite pixeli. De fapt, ele reprezintă aproape fidel, bit cu bit, conținutul memoriei video în momentul afișării imaginii respective pe ecranul monitorului. De exemplu, pentru o imagine monocromă (alb-negru), fiecărui punct fizic al imaginii ii corespunde un singur bit în matrice, pe rândul și coloana corespunzătoare poziției reale a acestuia din cadrul imaginii.
Valoarea "0" a unui bit din matrice corespunde unui punct negru din imagine (stins), iar "1" corespunde unui punct alb (aprins). Din exemplul de mai sus se deduce faptul că matricea trebuie să includă si informații despre culoarea punctului corespondent din imagine. Acest lucru se traduce prin faptul că matricele de pixeli au – pe lângă linii și coloane – și o a treia dimensiune: adâncimea de culoare a pixelului respectiv. De exemplu, pentru un număr total de 256 de culori dintr-o imagine, adâncimea de culoare necesară va fi 8. Rezultă un set de 8 matrici de tipul celei corespunzătoare unei imagini monocrome cu aceeași suprafață.
Cele mai uzuale adâncimi de culoare sunt: 4 biți (16 culori), 8 biți (256 culori), 16 biți (32768 culori) și 24 biți (16.7 milioane culori). Principalul avantaj al hărților de pixeli este că pot stoca imagini reale până la cel mai mic detaliu. Principalul dezavantaj îl constituie necesarul foarte mare de spațiu de stocare. Acesta depinde de dimensiunile imaginii (pe x si pe y), cât și de numărul total de culori din imagine (rezultând "adâncimea de culoare" a reprezentării).
Dimensiunea – în număr de biți – a fișierului rezultat se obține prin înmulțirea celor trei parametri anteriori. Al doilea dezavantaj îl reprezintă degradarea imaginii reprezentate, daca este redimensionată. În cazul micșorării dimensiunilor, o parte din pixeli se va înlătura, rezultând o pierdere de informație, iar dacă se măresc dimensiunile imaginii, vor trebui creați noi pixeli. Acest lucru se rezolvă uzual prin a-i atribui noului pixel o culoare apropiată de cea a vecinilor săi. Soluția tinde să genereze efectul de imagine compusa din blocuri.
Majoritatea pachetelor software specializate în editarea de imagini, pot genera reprezentări grafice tip rastru.
2.3.3 Metode de compresie și formate uzuale de fișiere
În foarte multe cazuri practice, reprezentările diferitelor imagini ajung la dimensiuni foarte mari. Din aceasta cauză s-a conturat necesitatea stocarii datelor în formate comprimate. Metodele de compresie utilizate pot fi împărțite în doua categorii: cu, și fără pierdere de informație.
In cazul tehnicilor de compresie fără pierdere de informație, imaginea poate fi reconstituită în întregime din cea inițiala. Cel mai simplu exemplu îl reprezintă codificarea RLE (Run-Length Encoding). Presupunând ca valorile culorilor unui șir oarecare de pixeli consecutivi este de forma:
"abcbdddddddaaaaacbc", după codificarea RLE, șirul respectiv va deveni: "abcbd7a5cbc". Aceasta metodă este eficientă pentru imagini ce conțin mari suprafețe de aceeași culoare.
Alte metode de compresie fără pierderi implementează algoritmi de tipul Huffman (Huffman Coding) sau LZW (Lempel-Ziv Welch).
Cu excepția imaginilor foarte simple, metodele de compresie fără pierderi nu obțin rate prea bune de compresie – uzual sub 4:1, adică dimensiunea imaginii comprimate este un sfert din cea originală. Tehnicile de compresie cu pierderi obțin rate mult mai mari de compresie, cu dezavantajul pierderii de informație grafica, deci a scăderii relative a calității imaginii obținute. Algoritmii aplicați sunt mai complecși, fiind compuși din diverse transformări (cum ar fi transformata cosinus discreta, DCT – Discrete Cosine Transform) urmate de cuantizarea valorilor rezultate. Uzual, acești algoritmi sunt concepuți astfel încât să profite de limitările din sistemul vizual uman, rezultând o depreciere cât mai insesizabilă a imaginii comprimate față de cea originală.
Aceste două imagini au fost marite de 300 de ori pentru a se putea observa mai bine diferența de dintre metodele compresie.
Iată câteva formate de fișiere grafice mai des întâlnite:
GIF (GIF87a, GIF89a): GIF – Graphics Interchange Format, propus inițial de către corporația UNISYS și Compuserve, pentru transmiterea de imagini pe linii de telefon utilizând modem-urile. Implementează algoritmul de compresie Lempel-Ziv Welch, modificat puțin pentru grupări de pixeli de dimensiunea unei linii de scan. Utilizarea sa se limitează doar la imagini cu maxim 256 culori (adâncimea de culoare maxima: 8). Suporta întrețeserea liniilor de imagine, putându-se trasa imaginea, plecând de la conturul complet și neclar al său, și mărind detaliul până când apare imaginea completă. Specificațiile GIF89a suporta efecte simple de animație și transparența.
JPEG: un standard pentru compresii de imagini statice, creat de Joint Photographics Experts Group. Metoda de compresie este de tip "cu pierderi", fiind concepută astfel încât să se profite de limitările în percepția video a ochiului uman. Permite setarea raportului calitate/compresie. Lucrează cu aceeași adâncime de culoare, 24 (16.7 milioane de culori), indiferent de numărul total de culori din imagine. Este în momentul de fața unul dintre cele mai frecvent întâlnite formate de fișiere grafice.
TIFF: TIFF – Tagged Image File Format – este cunoscut în stocarea și transferul imaginilor scanate. Este capabil a stoca imagini de la cele monocrome și până la cele cu 16.7 milioane de culori. A fost conceput de corporația Aldus în anii 1980, după care a fost adoptat și de Microsoft. Tipul de compresie implementat – fără pierderi, fără posibilitatea de control a raportului calitate/compresie. Nu oferă nici un avantaj major față de JPEG și pare că a pierdut din popularitate.
Post-Script și Encapsulated Post-Script: este mai degrabă un limbaj specializat în tipărirea la imprimanta, dezvoltat de firma Adobe. Include atât text, cât și grafică vectorială și imagini tip hartă de biți.
BMP: Microsoft Windows Bitmap, este formatul tradițional care stochează imaginea bitmap, definit de Microsoft pentru interfața sa grafică. Imaginea poate fi comprimată sau nu RLE, poate fi monocromă sau în culori pe 24 sau 32 de biți.
PICT: standard de format grafic utilizat de calculatoarele Apple Macintosh. Lucreaza cu reprezentări vectoriale de imagini.
XBM: – X Window Bitmap, format grafic standard pentru sistemul X Window sub UNIX. Suportă hărți de biți cu adâncimi de culoare de pănă la 24 biți.
DXF: format vectorial de fișiere grafice utilizat de pachetele de proiectare asistată de calculator (CAD – Computer Aided Design), dezvoltat de Autodesk, special pentru programul AutoCAD. Acest format nu dispune de nici un algoritm de compresie și nu poate gestiona mai mult de 256 de culori, în schimb poate păstra la fel de bine și date tridimensinale.
2.4 Multimedia – Animație
Atât animația și video digital, creează impresia de mișcare printr-o succesiune de imagini fixe derulate la o anumită viteză. Această viteză trebuie să fie suficient de mare atunci când mișcarea este realizată pe ecranul calculatorului. Exploatând un fenomen biologic cunoscut sub denumirea de „persistența vizuinii”, prin care un obiect văzut de ochiul uman rămâne lipit pe retină pentru încă un timp scurt după vizualizarea sa, se permite ca o serie de imagini care se modifică foarte ușor, dar foarte rapid, una după alta, să pară legate într-o iluzie vizuală a mișcării. Viteza cu care fiecare cadru este înlocuit cu următorul este ceea ce creează senzația de mișcare. Acesta ar fi principiul animației, care constă în modificarea rapidă a imaginii vizualizate, adică modificarea rapidă a locului unui obiect tridimensional sau a formei și dimensiunilor sale.
Stocarea numerică a acestei mișcări impune reținerea elementelor independente ce compun mișcarea, în conformitate cu un parametru fixat, timpul. În mod obișnuit, elementele variabile se stochează împreună cu parametrii lor temporali, folosind formate independente, construcția ansamblului pornind de la formatele grafice fixe.
Se poate aprecia că tehnicile de animație au fost prima sursă a acțiunii dinamice în prezentările multimedia. Încercând să copieze cât mai bine lumea reală, calculatorul poate reda animația folosind conceptele procedurale și logice folosite în animația pe celuloid. Aceasta este tehnica de animație care folosește în redarea mișcării, cadrele cheie. Cadre cheie sunt considerate numai cadrul cu care se începe acțiunea si cadrul cu care se încheie aceasta. Mișcarea este sugerată în fapt, prin procesul de tweening, adică de seria celorlalte cadre, care se derulează între aceste doua cadre cheie. În plus, animația unei acțiuni cere calcularea numărului de cadre intermediare, precum și stabilirea căii pe care o urmează acțiunea.
Viteza de deplasare a unui obiect pe ecran este influențată de dimensiunea acestuia, în sensul că un obiect de dimensiune mică lasă impresia unei mișcări mai rapide, datorită consumului mai mic de resurse (memorie citita și scrisă, timp de transfer, volum de date transferate). În schimb, obiectele de dimensiuni mari nu pot fi animate cu viteze prea mari datorită consumului mare de timp, astfel încât pentru o viteză apropiată de mișcarea reală se preferă un număr mai mic de pași intermediari.
O altă tehnică prin care se poate reda mișcarea cu ajutorul calculatorului, este legată de procesul de inking. Furnizarea unui traseu de animație se bazează pe metode de calcul a valorilor pixelilor RGB, pe metode de determinarea limitelor obiectelor dintr-o scenă și de combinare a culorilor, astfel încât să se producă anumite efecte speciale, vizuale și de translație. Această tehnică obține mișcarea ca urmare a realizării acestor efecte speciale.
Cele mai multe dintre software-urile authoring furnizează unelte specifice pentru crearea animației prin diferite tehnici, direct în proiectul în acest lucru. Aceste tehnici sunt în general orientate asupra cadrelor sau asupra obiectelor din cadre. Folosindu-se de aceste mijloace, se poate crea animarea unui text sau a unei imagini fixe, mai ales prin prezentările multimedia.
În fapt, elementele multimedia se pun într-o anumită secvența prin cadrele de mișcare. Elementele de la care se pornește în crearea animației pot fi de asemenea și fișiere importante, asupra lor putându-se apoi aplica efecte speciale sau diferiți algoritmi.
Ca o concluzie pentru realizarea acestui element al multimediei, putem enumera câteva dintre caracteristicile sale:
secvențierea și trasarea cadrelor intermediare, care redau senzația de mișcare;
modificarea formei sau dimensiunii obiectelor care redau mișcarea;
estomparea efectului de anti-aliasing, știind că se pornește în general de la un element format din puncte imagine;
crearea de efecte speciale, vizuale și de translație;
modificarea scării de afișare a obiectelor în cadre;
modificarea poziției obiectelor, deplasarea acestora pe direcții și trasee stabilite.
Micșorarea cantității de informație transmisă în procesul de animație se realizează printr-un procedeu de codificare, care în general provine de la standardul JPEG. Acesta este o extensie a normei amintite și se numește M-JPEG (Motion JPEG). Algoritmul aplicat de M-JPEG ajunge la o rată de compresie de aproximativ 24:1 pentru o bună calitate a imaginii, el furnizând un raport de compresie cuprins între 15:1 și 80:1. Diferența esențială dintre acest standard și standardul de compresie aplicat imaginilor video MPEG privește principiul de codificare. Principiul M-JPEG constă în comprimarea individuală a imaginilor succesive captate în timp real, una câte una, linie după linie, după algor9itmul JPEG și nu integrează tehnici de codificarea predicției și de interpolare interlinii imagine ca la MPEG. Printre avantajele acestui standard se pot enumera:
– obținerea imaginilor de calitate foarte bună;
– imaginile de comprimat pot avea rezoluții foarte mari 1000×1000 pixeli;
– datorită codificării fiecărei imagini în parte există posibilitatea de a ajunge la o imagine și prin acces aleatoriu.
Pe de altă parte, M-JPEG oferă rate scăzute de comprimare în comparație cu alte metode, fișierele de date rămânând la o dimensiune destul de mare. Din aceste considerente el este puțin utilizat pentru CD-ROM și pentru rețeaua video.
Comprimarea imaginilor animate se poate face nu numai prin această extensie a standardului JPEG, ci și prin alte metode, care sunt identice cu cele folosite la imaginile fixe. De exemplu pentru desenul animat cu o mică paletă de culori folosită este avantajoasă o combinație a metodelor de compresie CLUT și RLE.
2.5 Multimedia –Film
Filmele video și animațiile sunt două medii asemănătoare, care în ciuda diferențelor minore se contopesc într-unul singur. Ele au la bază aceeași tehnologi: redarea cadrelor asemănătoare la o rată ridicată pentru a crea iluzia mișcării. Filmele și animația sunt deseori însoțite de sunet, pentru a părea mai reale. Rata de cadre (frames) folosită cel mai des în multimedia este 25-30 fps (frames per second). Cu cât numărul de cadre pe secundă este mai mare cu atât calitate filmului crește, dar și resursele necesare redării filmului trebui să fie mai puternice.
Diferența dintre filme video și animație specificată mai sus nu este mare: filmele sunt provenit din realitate și sunt înregistrate cu ajutorul camerelor video digitale, în timp ce animațiile sunt create cu ajutorul unor aplicații software specilizate (3D MAX, Fractal Design Poser, Lightwave, Cinema 4D XL , RayDream Studio etc) sau sunt rezultatul muncii manuale, cu creionul și hârtia (în cazul desenelor animate mai vechi). Anumite secvențe din filmele noi sunt rezultatul prelucrării computerizate a imaginilor înregistrate în realitate.
Utilizatorii computerelor și ai multimediei preferă de obicei filmele și animațiile ca medii de transmitere a informațiilor pentru că ele stimulează simultan, în timp real, atât văzul cât și auzul, fiind foarte ușor de perceput. Acesta este motivul pentru care articolelor importante din enciclopediile noi le sunt adăugate, pe lângă text, poze și sunete animații sau filme.
Filmele necesită un spațiu de stocare enorm, motiv pentru care cercetătorii au încercat să realizeze formate de comprimare a acestora. Astfel au luat naștere primele formate care reduceau o mare parte din mărimea animației prin eliminarea informației nefolositoare, dar odată cu acesta și calitatea ei, cum ar fi MPEG și DAT. Apariția DVD-urilor a determinat realizarea unui format de o calitate mai ridicată, numit MPEG 2. Ultima metodă de comprimare a informației audio/video este numită MPEG 4. Deși raportul dintre calitate și mărime al filmelor salvate în acest format din urmă este optim, el nu a avut parte de o promovare spectaculoasă. Se așteaptă în curând apariția ultimului format de compresie: MPEG 7. Dar despre acestea vom vorbi mai pe larg in capitolul următor.
2.6 Multimedia – Efectele speciale
Realizarea efectelor speciale este considerată cel mai profitabil și cel mai interesant domeniu al multimediei. Ea a apărut prima dată în cinematografie sub forma exploziilor bine plasate și a trucurilor care să creeze impresia unor scene cât mai reale. Odată cu apariția computerelor super-performante și a programelor specializate de grafică s-a reușit realizarea a unor efecte mult mai rapid, ieftin și realist. Dacă la primul film Godzilla a fost nevoie de un om să se îmbrace într-un costum de monstru și apoi să umble printr-un oraș în miniatură (aceea era limita tehnologiei), la a doua versiune totul a fost mult mai simplu: s-a proiectat modelul 3D al monstrului, după care acesta s-a suprapus peste imaginea filmată.
Pe măsură ce computerele personale s-au dezvoltat suficient de mult, jocurile sofisticate au devenit ceva nelipsit de pe un computer. Ele au devenit din ce în ce mai realiste. Toate obiectele și personajele au început a fii tot mai complexe și proiectate până la cele mai mici detalii. Efectele speciale din jocuri (mai ales strategie și shoot-ere) erau nelipsite, fiind întâlnite la tot pasul.
Revenind în domeniul cinematografiei, ultimele tipuri de filme (în special science-fiction, horror) îmbină în foarte multe din secvențe realul cu virtualul. Primul film care a folosit efectele speciale computerizate în foarte multe dintre scene a fost The Matrix (cu o poveste foarte captivantă), marele film care a luat tot ce se putea în domeniu efectelor speciale la Oscaruri: premiul pentru cele mai bune efecte vizuale, pentru sunet, editarea sunetului și editarea peliculei. Au fost alte filme (Sleepy Hollow, Godzilla, The Fifth Element) care deși au folosit același stil de FX-uri nu s-au remarcat.
Se crede că următorul pas în domeniul cinematografiei este realizarea unor filme de lungă durată în realitatea virtuală.
3. Video – de la analog la digital
3.1 Fundamente tehnice
Capturarea imaginilor se face cu ajutorul unei camere de luat vederi, care recepționează radiațiile luminoase reflectate de diversele obiecte. Aceste radiații trec printr-o lentilă de focalizare și sunt convertite în semnale electrice de către niște mici dispozitive numite Charged Coupled Devices (dispozitive cu transfer de sarcină). Camerele performante de luat vederi includ trei asemenea dispozitive CCD, câte unul pentru fiecare componentă spectrală de bază: roșu, verde și albastru. Semnalul generat de o cameră de luat vederi conține trei canale de informație de culoare (RGB) și un canal de sincronizare (SYNC). Dacă fiecare canal de culoare este transmis ca semnal separat, semnalele se numesc RGB, fiind utilizate de aparatura video și de televiziune de calitate superioară.
Semnalul generat de camera de luat vederi poate avea două destinații: este înregistrat pe bandă video sau este transmis printr-un sistem de televiziune, având totuși aceeași finalitate: ecranul unui televizor.
Ecranul televizorului este împărțit în linii orizontale și nu în puncte cum este ecranul unui monitor de calculator. Pentru a afișa un cadru TV complet este nevoie de două semicadre succesive, afișate între-țesut (interlaced). Ca și în cazul monitoarelor de calculator, și în cazul televizorului există un fascicul de electroni care luminează prin incidență un strat de mici granule fosforescente. În cazul monitoarelor parcurgerea suprafeței ecranului de către fasciculul de electroni se face progresiv, toate liniile fiind afișate într-un singur cadru, sistemul fiind numit drept urmare progressive-scan. La televizoare, fasciculul urmează liniile de ecran a fiecărui semicadru, adică întâi baleiază liniile impare și, ulterior, în al doilea semicadru, pe cele pare. Împărțirea imaginii în două semicadre este necesară din pricina limitărilor de bandă de frecvență pe care le impune transmisia și înregistrarea semnalelor video analogice. Numărul de cadre pe secundă cât și numărul de linii folosit la transmisia și înregistrarea imaginilor este standardizat în diverse versiuni, în funcție de zonă geografică.
NTSC: Japonia și SUA folosesc un sistem de televiziune bazat pe specificațiile vechi din 1952 ale Național Television Standard Committee (NTSC), care prevede împãrtirea ecanului TV în 525 de linii orizontale și existența a 30 de cadre pe secundă, adică a 60 de semicadre. Numărul de semicadre a fost ales pe baza frecvenței rețelei de curent alternativ, care în SUA și Japonia are 60 Hz, cu 10 Hz mai mult decât în Europa. Sistemul NTSC nu este atât de performant ca alte sisteme în domeniul culorilor și de aceea acronimul NTSC a fost rapid tradus în "Never The Same Color", adică "niciodatã aceleași culori".
PAL-SECAM: standardul combinat PAL-SECAM este folosit în întreaga Europă și se bazează pe o imagine inițială alb-negru la care este adăugată componenta de culoare. PAL provine de la Phase Alternate Line și este folosit în Marea Britanie, unele țări europene restul de țări aparținând Commonwealth-ului. Sistemul SECAM (Systeme en coleur avec memoire), dezvoltat în Franța și adoptat în Europa de Est și Rusia, este superior din punct de vedere al culorilor sistemului PAL la transmisia semnalelor TV, dar este mai dificil de procesat. Aceiași măsluitori glumeți de acronime au schimbat inițialele SECAM în "System Essentially Contrary to the American Method", adică "sistem esențial diferit de metoda americană" pentru a sublinia diferențele de metodă și performanță existente între cele două standarde. Televizoarele comercializate pe continentul european sunt compatibile cu ambele standarde, astfel încât se vorbește de un singur standard european reunit, PAL-SECAM. Caracteristicile PAL-SECAM sunt: 625 linii și 25 cadre pe secundă (50 semicadre corespunzând frecvenței de 50 Hz).
HDTV: Cele două standarde prezentate anterior funcționează amândouă cu ecrane de dimensiuni de 4:3. De câțiva ani un nou standard de televiziune încearcă să se impună în fața celor deja existente. HDTV este acronimul de la High Definition Television (televiziune de înaltă definiție) și implică folosirea unor ecrane TV cu dimensiuni de 16:9. Rezoluția HDTV este aproape dublă față de cea a standardelor actuale, la o rată de cel puțin 24 de cadre pe secundă. În 1999 s-a început în SUA introducerea standardului HDTV la scară largă, având întâietate transmisiile live și cele sportive. Cu toate acestea, se estimează că va mai trece ceva timp până când noul standard va penetra larga masă de consumatori, prognozele fiind de doar 2% pentru anul 2006.
3.2 Videocasetofoane analogice
Videocasetofoanele analogice uzuale utilizate de marele public folosesc standardul VHS (Video Home System) și folosesc o casetă cu bandă magnetică cu o lățime de jumătate de inch (2,54 / 2 = 1,27 cm) și o lungime variabilă în funcție de tipul casetei.
Videocasetofoanele primesc semnalul de la camera video prin intermediul unor conectori de intrare și îl înregistrează pe o bandă magnetică împreună cu unul sau două canale audio. Înregistrarea se face cu ajutorul unui tambur rotativ cu capete de înregistrare care modifică proprietățile magnetice ale benzii într-o serie de piste diagonale scrise secvențial. Sistemul de înregistrate este de tip elicoidal, numit astfel din cauza traiectoriei tamburului cu capete în raport cu banda magnetică. Fiecare pistă este responsabilă pentru un semicadru TV. Numărul de capete diferă de la model la model dar este oricum mai mare sau egal cu două și egal cu șase la modelele profesionale. Informația audio și de control este înregistrată pe niște piste paralele continue, amplasate de-a lungul benzii video și citite de capete suplimentare, fixe. Semnalele de sincronizare sunt folosite pentru a regla viteza de antrenare a benzii și poziția capetelor față de banda magnetică.
Ieșirile videocasetofonului pot fi de mai multe feluri: RGB și audio, video complex și audio, sau semnal modulat (ieșire de antenă PAL-SECAM sau NTSC). Uzual, un videocasetofon de calitate medie dispune de o intrare și o ieșire video complex, o intrare și o ieșire de sunet și o intrare și o ieșire de antenã. În cazul în care videocasetofonul este înglobat într-o cameră de luat vederi, semnalul de la cameră este înregistrat direct pe bandă, existând totuși și intrări exterioare de semnal video și audio.
3.3 Formate video pe bandă
Castele video sunt printre primele formate analogice video la care considerațiile tehnice au fost asociate cu producția video de calitate. Termenul de „bandă video” se referă la un tip specific de bandă, specific VCR, folosite la procesul de înregistrare video.
Majoritatea populației este familiară cu renumitul format VHS, care este de departe cel mai comun format al tuturor casetelor video al tuturor sistemelor de înregistrare video. Această popularitate se datora și costurilor scăzute ale echipamentelor de înregistrare folosind acest format, fiind larg acceptate în această industrie.
De fapt, în toate probabilitățile privind formatul ales pentru producția casetelor video, copiile finale distribuite erau de obicei pe VHS datorită disponibilității mari a echipamentelor de redare. Deși sistemul VHS este foarte popular., iar echipamentul este relativ ieftin, fiind proiectat pentru uzul consumatorilor, acesta nu este o bună alegere pentru producțiile video profesionale. Calitatea imaginii în cazul formatului VHS nu îndeplinește standardele profesionale „broadcast” ; acest echipament nici nu este construit pentru a face față cerințelor unui mediu de producție profesională.
Echipamentul de înregistrare video performantă poate fi grupat în linii mari în două categorii separate : broadcast și industrial. Mai jos sunt prezentate câteva din formatele casetelor video ce au fost introduse în ultimii ani, unele dintre ele nu au rezistat prea mult pe piata, și vom insista asupra celor mai recente și mai folosite formate.
3.3.1 Calitatea broadcast digital
În cadrul standardului broadcast se puteau întâlni următoarele formate video:
– D1 – acest format digital a fost introdus în anul 1986 și a rămas până în prezent cea mai bună variantă de format folosit pentru casetele video. Prețul extrem de mare al echipamentului necesar pentru înregistrare a dus la limitarea utilizării lui numai în cadrul producției video de elită, format ce încorporează diferite avantaje de producție video cum ar fi efecte speciale cu semnale video pe straturi multiple. Asemenea efecte speciale obținute cu tehnologia multistrat nu degradează calitatea imaginii în formatul digital pur D1. Formatul D1 suportă 4 căi audio digitale și căi audio separate longitudinal, controlul lor și instrucțiuni de transfer al informației audio. Semnalul video este citit de la 12 capete de redare și este înregistrat pe bandă cu particule de metal, rezultând o foarte bună calitate a înregistrării. Casetele video D1 sunt furnizate în carcase mici, medii și mari.
– D2 – acesta este un format mixt, dar calitatea sa este atât de superioară încât deteriorarea semnalului datorită mixării informațiilor video este minimă. Acest format a fost introdus în anul 1988, și este foarte cunoscut în facilitățile postproducție. D2 nu este un format digital pur, fiind un format mixt deoarece intrările și ieșirile semnalului se realizează respectând standarde analogice de semnal. Deși acest lucru poate duce la degradarea semnalului digital, formatul D2 oferă avantajul de a fi a putea fi integrat în echipamentele existente.
3.3.2 Calitatea broadcast analogică
Înaintea formatelor digitale pe bandă, tehnologia analogică a fost singura metodă de înregistrare a semnalelor video. Deși tehnologia analogică nu este la fel de sofisticată că și cea digitală, este o tehnologie destul de bine dezvoltată și cele mai bune echipamente VCR au produs o primă generație de formate video comparabile în ceea ce privește calitatea imaginilor cu cele furnizate de sistemele digitale. Sistemele analogice performante sunt încă larg folosite chiar dacă industria de producție video profesională cunoaște progrese considerabile.
– tipul C pe bandă de 1 inch – de la introducerea lui, în anul 1978, acest format a fost prima alegere în studiourile televiziunilor broadcast și în casele de postproducție. Dintre toate formatele video menționate, banda de 1-inch este singura care nu este încorporată într-o carcasă. În loc de aceasta, banda de 1-inch folosește sistemul benzilor cinematografice (reel-to-reel) pentru realizarea transportului, precum majoritatea formatelor audio pe bandă. Formatul de tip C a înlocuit sistemul premium standard din acea vreme deoareca a fost primul care a oferit posibilități precum: vizualizarea imaginilor statice, redare la viteze mai mici sau mai mari.
– Betacam și betacam SP – formatul original Betacam a fost introdus de către Sony în anul 1982. A fost primul format video scos de această companie pe piață. Calitatea profesională a fost atinsă atunci când s-a realizat inregistrarea semnalului video în porțiuni separate, chrominanță și luminanță, ca semnale separate pe bandă pentru a evita interferența dintre ele. Betacam SP a fost introdus în anul 1987 ca o versiune îmbunătățită a formatului original Betacam. În principal, îmbunătățirile se datorează folosirii unei benzi cu particule metalice capabilă să înregistreze informația video pe o lărgime mai mare. Betacam și Betacam SP au fost unele din cele mai folosite formate video pentru majoritatea stațiilor de televiziune și casele de postproducție.
– M și M II – aceste două formate sunt aproape similare în performanță și istorie cu Betacam și Betacam SP. Formatul M original a fost introdus de compania Panasonic în anul 1982 și a fost promovat ca fiind o îmbunătățire majoră a sistemelor originale VHS, care fuseseră introduse mai devreme de către JVC. Formatul M folosește banda de 1/2 inch, la fel ca și Betacam, dar procesează semnalul în mod diferit, și spre deosebire de formatul Sony este mai puțin costisitor. M II a fost introdus în anul 1986 ca o îmbunătățire majoră a formatului original M, care de altfel nu a fost niciodată acceptat ca standard în industria video.și în timp ce M II nu a fost la fel de mult folosit ca și Betacam în aceastră industri, a fost un format destul de bun cu care se puteau realiza imagini excelente la un preț rezonabil.
3.3.3 Calitatea industrial analogică
Majoritatea formatelor video produse nu erau destinate televiziunilor. Conform unor statistici din acea perioadă, 80% din activitatea producției video intra în categoria producțiilor video industriale. Termenii „industrial” și „profesional” se refereau la producerea de programe pentru pregătire, benzi pentru punctele de informare, și programe educaționale. Echipamentul video proiectat pentru producție care nu era intenționat pentru emisia televizată nu necesita adăugare de standarde pentru o calitate mai bună a imaginii sau pentru durabilitatea în timp a echipamentului. O serie de multe alte formate video mai accesibile au fost scoase pe piață pentru profesioniști din sectorul industrial.
– ¾ inch U-matic și ¾ inch SP – acest format a fost introdus în anul 1972 de către firma Sony și a fost promovat inițial ca un sistem al consumatorului datorită simplificării semnificative a întregului proces de înregistrare.
În timp ce prețurile echipamentelor păstrau formatul U-matic ca o alegere convenabilă, mecanismul casetei determina folosirea acestuia pentru noi achiziții, care în acele vremuri erau realizate pe un film de 16 mm. Formatul SP pe ¾ inch a fost introdus mult mai târziu , în anul 1985, și a îmbunătățit semnificativ formatul original prin utilizarea unei benzi polarizate cu particule metalice de înaltă calitate. U-matic a fost mai apoi înlocuit în noile stații de către Betacam, dar a rămas totuși foarte cunoscut în piețele profesionale, fiind apoi depășit de către formatul SVHS.
– S-VHS – S(uper)VHS a fost de asemenea introdus în anul 1987 de către JVC ca un format de o înaltă calitate destinat consumatorilor de video. Cu toate acestea, acest format, ca și U-matic, a avut de suferit datorită prețului prea mare e echipamentului în comparație cu celelalte echipamente deja existente. Dar și așa, acest format a fost perceput în industria profesională ca o alternativă atractivă față de celelalte formate. Imaginea de înaltă calitate a formatului SVH era obținută cu ajutorul unui sistem pseudo-component, care separa semnalele de luminanță și chomanianță, dar nu atât de bine precum sistemele Betacam. Sistemul SVHS era compatibil cu formatul VHS.
– 8mm și Hi8 – este formatul de cea mai mică dimensiune disponibil, având mărimea mecanismului casetei aproape egală cu a casetei audio standard. Pe când formatul standard 8mm este un format destinat numai consumatorilor, a cărui imagine era mai puțin calitativă decât imagine VHS, formatul S-video Hi8 introdus în anul 1988 a devenit destul de cunoscut în cadrul echipamentelor profesionale. Nu numai că acest format produce o imagine foarte clară pentru mărimea lui, dar echipamentul de înregistrare este de asemenea foarte mic, luminos și la un preț relativ mic. Echipamentul de dimensiune mică era inobservabil și destul de ieftin pentru a te putea debarasa ușor de el dacă era necesar, ceea ce făcea ca formatul Hi8 sa fie o alegere excelentă.
3.3.4 Calitatea industrial digitală
Fără îndoială, achizițiile video digitale au fost într-o continuă dezvoltare din punct de vedere al tehnologiei. Este important de semnalat că toate nivelele industriale ale sistemelor de înregistrare video digitale se bazau pe compresia semnalului video capturat. Această compresie degradează în mod firesc calitatea imaginii, dar recentele descoperiri în compresia tehnologică a dus la realizarea unor îmbunătățiri ale raportului dintre claritatea imaginii, mărimea fișierului video și lărgimea de bandă. Folosirea formatelor video digitale și sistemelor de editare digitale „non-lineare” a devenit foarte comună, mai ales în toate nivele producției de video și imagini în miscare.
– Digital-S – acesta este un format profesional digital pe bandă de o foarte buna calitate introdu de JVC. Spre deosebire de formatele foarte cunoscute DV și derivatele lui, acesta utiliza un format pe ½ inch. Avantajul Digital-S-ului este calitatea excelentă a imaginii care rezultă din rata joasă a compresiei de aproximativ 3:1 și din rata eșantionului digital de 4:2:2, care aloca 4 parți din eșantion pentru luminanța semnalului component (informația alb – negru) și 2 părți, fiecare pentru chrominanța (porțiuni de culoare) semnalului.
– Digital 8 – acesta este un format mai nou introdus de către compania Sony, destinat pieței consumatorilor, ce folosește aceeași tehnologie de înregistrare ca și DV, dar materialul pe care se înregistrează este banda formatului 8 mm și Hi8. formatul Digital-8 deține avantajul imaginii de calitate superioară al formatelor DV șsi ca bonus, avantajul compatibilității cu materialele formatelor 8mm și Hi8.
– DV (miniDV, DVC Pro, DVcam) – Formatul MiniDV folosea casete cu bandă lată de 6,35 mm, acoperită cu un strat de oxid de metal și capabilă să înregistreze până la 120 minute de video digital. Un mare avantaj al noului standard constă în dimensiunile reduse ale casetei (125 X 78 X 14.6 mm) care permit ca și dimensiunile camerelor de luat vederi să fie incredibil de mici. Rezoluția imaginii înregistrate este mare, ajungând până la 500 de linii. La sfârșitul anilor 90 și-a făcut apariția pe piață o generație complet nouă de videocasetofoane și camere de luat vederi, Digital Video (DV), înregistrarea imaginilor și a sunetului făcându-se complet digital. Panasonic și Sony au fost primele companii utilizatoare ale acestui nou standard, întâi în domeniul profesional cu două extensii ale standardului: DVCPRO aparținând Panasonic în 1995 și DVCAM al firmei Sony în 1996. Pe piața de larg consum formatele au fost unificate într-unul singur, MiniDV, adoptat rapid și de alți producători din domeniu.
Digital Video: Marea deosebire a noului format constă în eliminarea părților analogice în cadrul lanțului de captură și înregistrare a imaginilor. Imaginile video sunt codate, compresate și înregistrate digital pe o casetă magnetică de mici dimensiuni, sau transmise digital (direct sau de pe casetă) către calculator, totul având loc în timp real, fără nici un fel de întârzieri datorate procesării sau codării. Din punct de vedere tehnic, formatul DV este cel mai nou și cel mai inteligent produs al cercetării din domeniul compresiei video și în particular a transformării cosinus discretă. Procedeul de compresie se desfășoară pe parcursul a trei etape și se bazează pe codarea fiecărui cadru în parte fără a ține cont de cadrele adiacente.
Prima etapă folosește transformata cosinus discretă pentru a elimina toate componentele imaginii invizibile ochiului. Informația rămasă este separată la nivelul fiecărui pixel în informație de culoare și de luminozitate, folosind mai multi biți pentru codarea culorii decât pentru codarea luminozității. În acest scop se folosește formatul YUV 4:2:2, în care informația cromatică (Y) este eșantionată de patru ori, fațã de numai două ori pentru informația de luminozitate (U si V). O nouă reducere a datelor se face prin folosirea unui codec care optimizează formatul la YUV 4:2:0, comprimând informația cromatică din blocuri de pixeli adiacenți 4 X 4. Este din nou un compromis între calitate si număr de biți, dar pierderile sunt imperceptibile. În final, în cea de-a treia etapă, datele video sunt comprimate M-JPEG.
DV diferă față de alte formate prin posibilitatea de a compresa cu rate diferite părți ale fiecărui cadru. De exemplu, un cer albastru poate ajunge să fie compresat 25:1, în vreme ce imaginea unui păduri din prim plan este compresată doar 7:1. În acest mod, formatul DV optimizează fluxul de date video de la cadru la cadru, erorile de imagine fiind mult mai reduse.
Standardul DV permite folosirea și a două piste audio de calitate înaltă (CD), întregul flux audio-video ajungând totuși, cu toate comprimările și conversiile, la 36 Mbit/secundă. Din fericire, apariția DV pe piață a coincis cu apariția unei noi interfețe de transmitere a datelor către și de la calculator: Firewire sau IEEE1394. La ora actuală, majoritatea camerelor de luat vederi DV sunt dotate cu o interfață Firewire ce permite transferarea în timp real și redarea pe calculator a imaginilor video filmate, cât și transferul invers, de pe calculator pe casetă DV.
Cu toate că standardul DV este departe de a fi perfect, el reprezintă un pas mare înainte, oferind calitate digitală ridicată a imaginii la un preț destul de mic, având marele avantaj de a aduce laolaltă douã lumi până nu demult incompatibile sau compatibile la un preț foarte mare: lumea calculatoarelor pe de o parte și cea a camerelor de luat vederi și a videocasetofoanelor pe cealaltă parte.
3.4 Captura video
Digitizarea semnalelor analogice provenite de la o antenã TV sau de la un videocasetofon obișnuit VHS este făcută prin intermediul unei componente hardware numită placă de achiziție video. Aceasta convertește fiecare cadru al imaginii originale într-o serie de imagini bitmap care pot fi stocate și ulterior procesate de către calculator. Placa de captură video analizează câte o linie a semnalului video și o împarte în 768 de părți. Pentru fiecare din cele 768 de părți se analizează cantitatea de culoare roșie, verde și albastră conținută, rezultând astfel un număr de 768 pixeli color pentru fiecare linie. Valoarea de 768 este dedusă din formatul 4:3 al imaginii TV. Din cele 625 de linii ale semnalului PAL, 50 sunt folosite pentru semnalul de teletext, astfel încât rămân efectiv 575 de linii purtătoare de informație video. Înmulțind 575 cu 4, împărțind rezultatul la 3 și rotunjind în sus rezultă exact valoarea 768, folosită pentru a defini dimensiunea orizontală (lățimea) în pixeli.
Din considerentele enumerate mai sus, un cadru TV complet digitizat este compus din 768 X 576 pixeli. Fiecare din ei necesită trei octeți (câte 8 biți pentru fiecare culoare de bază RGB) de culoare și de aceea un cadru necesită 768 X 576 pixeli X 3 bytes = 1,3 Mbytes.
Totuși, sistemul PAL prevede pentru un cadru complet de imagine, existența a două semicadre consecutive, adică de 2,6 Mbytes per cadru, care înmulțiți cu 25 de cadre pe secundă duc la 65 Mbytes pentru o singură secundă de imagine video. Dacă se adaugă și un canal audio eșantionat pe 16 biți cu 44,1 kHz, cantitatea de date crește cu încã 600 Kbytes pe secundă.
Volumul mare de date implicat de digitizarea semnalelor video poate fi redus în practică prin folosirea de mai puțin de 576 linii și prin utilizarea schemei de codare YUV.
Cercetătorii au descoperit că ochiul uman este mai sensibil la luminozitate decât la culori și de aceea au încercat să găsească o metodă de codare a semnalului video în care intensitatea este procesată independent de culoare. Y vine de la intensitate și este digitizată la rezoluție maximă, în vreme ce U și V (semnalele diferențiale de culoare) sunt digitizate fie la jumătate din rezoluție (standardul YUV 4:2:2) sau un sfert din rezoluție (standardul YUV 4:1:1). Digitizarea unui semnal YUV economisește o treime din biții necesari, folosind doar 16 biți per pixel în loc de 24 la RGB, astfel încât o secundă de imagine video PAL necesită doar 22 Mbytes.
O placă de achiziție video tipică este un ansamblu hardware-software care permite convertirea unui semnal video de intrare într-un format digital interpretabil de calculator. Conversia se face comprimat, din pricina cantităților mari de date care sunt greu de prelucrat și de manevrat. Partea de compresie este rezolvată de un așa numit codec (compresor – decompresor) care poate fi implementat fie hardware, fie software, folosit la comprimare în timpul capturii video și la decomprimare în timpul redării, codec care efectuează compresia fiecărui cadru în parte, micșorând volumul de date și păstrând în același timp posibilitatea editării.
Plăcile de achiziție de semnal video sunt echipate cu o serie de conectori de intrare și de ieșire. În mod uzual, plăcile existente pe piață oferă intrări de semnal videocomplex si/sau S-Video. Semnalul videocomplex este semnalul de ieșire al majorității echipamentelor video domestice cum ar fi videcasetofoane sau camere video. S-Video este un semnal ce poate proveni de la același tip de echipamente, dar din game mai noi sau mai profesionale. Unele plăci dispun de intrări digitale și pot avea în plus un tuner TV propriu astfel încât permit conectarea unei antene obișnuite sau a unui cablu de rețea CATV (Cable TV).
Ieșirile plăcilor de achiziție sunt de obicei de același tip cu intrările, permițând trimiterea semnalelor video în formă analogică sau digitală către videorecorder, alt calculator sau ecranul unui televizor. Cu cât este mai bună calitatea semnalului de intrare și mai bună rata de transfer de date a PC-ului, cu atât mai bună este calitatea semnalului de ieșire.
3.5 Comparații între tehnologia analogică și cea digitală
Semnalele audio și video de televiziune se regăsesc în formă analogică în timp ce pe calculator aceste informații sunt percepute în formă digitală. Pentru a reuni aceste două lumi distincte, sistemele multimedia manevrează informațiile atât în formă analogică, cât și în formă digitală. Astfel pentru a putea fi înțelese de calculator, semnalele video și audio captate sub formă analogă trebuie să fie convertite în semnale digitale; de asemenea pentru a reda o aplicație, pentru a o pune pe o casetă video sau pe un alt suport de stocare analog este necesară retransformarea semnalului în formă analogică.
Reprezentarea digitală a imaginilor în mișcare și a sunetelor asociate lor are numeroase avantaje. Astfel putem menționa înalta fidelitate a acestora și posibilitățile deosebite de prelucrare și editare a lor. Tehnologia digitală a semnalului video se bazează pe principiul eliminării zgomotelor, care devin în acest caz insesizabile în raport cu semnalul util. Însă cea mai mare parte a surselor video furnizează încă semnalul în formă analogă.
Conversia dintre video analog și video digital prezintă un număr de dificultăți tehnice, generate în principal de diferențele dintre cele două sisteme. Acestea se referă la existența unor standarde diferite, uneori incompatibile, care au fost dezvoltate de diferitele industrii implicate.
O altă diferență de semnalat este modul de afișare și de redare a colorilor pe monitorul televizorului și pe monitoarele calculatoarelor. După cum se știe, majoritate ecranelor calculatoarelor și câteva sisteme video utilizează un semnal video alcătuit din trei culori de bază: roșu, verde, albastru (RGB), care sunt controlabile individual, iar banda TV și majoritatea sistemelor video utilizează un semnal compus, în care luminozitatea (strălucirea) și chrominanța (culoarea), împreună cu informațiile de sincronizare sunt combinate într-un singur semnal. Pentru orice proiect multimedia trebuie să se știe încă de la început tipul de monitor pe care se va derula filmul video. Trecerea unei imagini în mișcare color de pe un tip de monitor pe altul poate duce la deformarea culorilor și la apariția acestora cu umbre de roșu. Acestea se pot corecta folosind filtre corespunzătoare. Dacă aceste filtre, necesare și în tehnologia analogică, erau inițial foarte scumpe și uneori dificil de realizat fizic, acum ele pot fi implementate cu o relativă ușurință, atât hardware cât și software.
Afișarea semnalului perceput de cele două sisteme se face diferit și din punctul de vedere al modului de baleiaj al ecranului. Pentru a reda imaginile de pe benzile video în tehnologia analogică, ecranul este întrețesut, în sensul că două seturi de linii alternate formează banda. Liniile cu număr de ordin par sunt trase în primul pas, iar cel cu număr impar în pasul al doilea, intercalându-se. Din acest motiv, acest baleiaj se mai numește și baleiaj întrețesut 2/1. Acest mod permite ca o imagine video să fie difuzată la o rată redusă a cadrelor, sub 25-30 fps (frame per seocond) fără o pâlpâire sesizabilă ochiului. Pe ecranele calculatoarelor însă, liniile video sunt prezentate secvențial una după cealaltă. Acest tip de baleiaj este cunoscut sub numele de baleiaj progresiv. În compensație cu modul de baleiaj, rata cadrelor în tehnologia digitală este mai rapidă.
Astfel, modul de baleiaj progresiv presupune ca imaginea să apară de la început în întregime, dar din ce în ce mai clară, până la forma ei finală, pe când modul de baleiaj secvențial presupune ca imaginea sa apară linie după linie, de claritate maximă, dar abia în final completă.
Legat de modul de baleiaj este și spectrul de frecvență al unui semnal video, care se referă la cantitatea de informație existentă, adică la numărul de cadre și de linii cadru. O diferență ușor de constatat între cele două sisteme este rezoluția ecranului. Astfel, rezoluția video diferă pentru sistemul analog în funcție de standardul TV: 625 linii în cazul standardului NTSC, respectiv 525 linii pentru standardele PAL și SECAM.
3.6 Conversia din video analog în video numeric necomprimat
Pornind de la diferențele amintite mai înainte, conversia din forma analogică în forma digitală a semnalului video este asistată de un decodor, care transformă semnalul video compus într-un semnal RGB și de un scan convertor, care asigură accelerarea semnalului video întrețesut pentru ecranul calculatorului. În plus, dacă semnalul video digitizat ca fi combinat cu grafică pe calculator, va fi necesar și un generator lock (genlock). Procedeul genlock se folosește pentru sincronizarea semnalelor video și VGA, imaginea obținută putând fi înregistrată fără dificultăți pe o bandă video. Acest sistem face apel la un ceas ce indexează fiecare imagine ce poate fi acordată pe semnalul timpilor externi de la a doua sursă video.
Obținerea fișierelor video numerice presupune, precum am văzut, digitizarea semnalului video analog, codificat fie pe componente, fie ca semnal compus. Această transformare presupune în ambele cazuri procese de eșantioane și de cuantificare.
Majoritatea mașinilor numerice fundamentale tratau video numeric în formatul de codificare 4-2-2. el se mai numește și video în componente numerice și se bazează pe numerizarea celor trei componente Y, U, V. Semnalele analoge componente se eșantionează la frecvențe specifice fiecăruia și cu o cuantificare pe 8 biți, cu posibilitatea de extindere la 10 biți. Pentru numerizarea semnalului Y de luminanță, se folosește o frecvență de eșantionaj de 13.5 Mhz, pentru semnalele de chrominanță U și V frecvența fiind de 6.75 Mhz. Debitul total obținut prin numerizare este de la 216 la 270 de Mbps, în conformitate cu finețea cuantificării. Astfel o imagine video cu 625 de linii (rezoluție PAL), se memorează astfel încât fiecare cadru conține 576 de linii active, fiecare cuprinzând 1440 eșantioane (720 pentru Y, 360 pentru U și 360 pentru V, adică 720 de pixeli/linie pentru Y și câte 360 de pixeli/linie pentru componentele de culoare). Debitul obținut astfel în urma operației de numerizare este de 166 Mb pentru video brut. Pentru a obține o imagine video cu un baleiaj de 525 de linii (norma NTSC) numărul de lini active de eșantionat este de 486, cu același număr de eșantioane. Se eșantionează un singur semnal de luminanță la fiecare semnal de chrominanță, din cele două. Raportul 4:2:2 este bazat pe faptul ca ochiul uman este mult mai sensibil la luminanță decât la chrominanță, deci semnalul de chrominanță se poate codifica cu mai puțină precizie decât luminanța. Acest format este considerat ca format principal pe care se bazează toate echipamentele de producție video numeric și algoritmii de compresie asociați. De la acest format se pornește la determinarea blocurilor de frecvență, obținute prin transformarea cosinus discret, în operația de comprimare. De remarcat că la comprimarea MPEG se folosesc numai 325 pixeli pe linie, în loc de 360 cât se obțin prin numerizarea video, pe o componentă de culoare.
Un alt mod de codificare a semnalului video numeric este 4Fsc, sau video numeric compus.
Acest format este varianta compusă a semnalului video analog și constă în numerizarea unui semnal NTSC sau PAL la o frecvență de 4 ori frecvența undei purtătoare, cu o cuantificare pe 8 biți.
Obținerea unui rezultat bun al unui fișier video digital este condiționată în principal de următorii factori:
– fluxul de imagini, care poate fi de la 25, la aproape 30 de cadre pe secundă;
– rezoluția spațială, determinată de modul de baleiaj al liniilor din care se construiește imagine;
– rezoluția de chrominanță, determinată de numărul de culori folosite simultan și de modul de codificare a lor;
– calitatea imaginii.
4. Tehnologia video digitală
Odată cu apariția cinematografiei oamenii au fost fascinați de imaginile în mișcare. Video-ul reprezintă elementul cel mai spectaculos al multimediei, prin care calculatorul se apropie de lumea reală, dar care impune calități și performanțe deosebite ale mașinii. Spre exemplu, pentru o secvență video care deține cadre de dimensiune 720×486 pixeli și se derulează cu o rată de transfer de 30 de cadre pe secundă este nevoie să se proceseze 21 Mb pe secundă pentru ca produsul video să se încadrez în timp real. O posibilă sursă de obținere a secvențelor video într-o prezentare sau producție multimedia poate fi imaginea de televiziune. Folosirea acesteia ridică însă anumite probleme. În cazul televiziunii imaginile video sunt prezentate în formă analogică reglementată prin standarde internaționale pentru difuzare și afișare, pe când video pe calculator se bazează pe tehnologia digitală. Cu toate că cele două tehnologii pe care se bazează video se combină în televiziunea de înaltă definiție HDTV – High Definiton Television, ele coexistă deocamdată în mod separat.
Această legătură dintre calculator și video a început mai demult atunci când sistemele de calcul au fost folosite pentru controlul imaginilor video analogice, stocate pe benzi și care erau apoi afișate p ecranul televizorului. Apoi diferențele dintre imaginea video pe calculator și imaginea video analogă au început treptat să se atenueze printr-o numerizare de calitate. Nu a fost nevoie decât de o componentă hardware specializată, o placă overlay de numerizare pentru ca imaginile video de televiziune preluate sub o formă analogă să fie transformate în informații digitizate, apoi mixate cu informațiile digitale ale calculatorului și vizualizate pe monitorul acestuia. Datorită sprijinului dat de hardware, imaginile video digitizate pot fi afișate full-screen, full-motion, full-color și în plus, de o bună calitate; pot fi captate cadre video analogice, care apoi pot fi salvate ca imagini video digitizate, dar există și posibilitatea ca achiziția și stocarea video să se facă în întregime sub formă digitală. Pentru a realiza o producție multimedia este necesar să înțelegem acestă tehnologie, în special pentru că procesele de transformare a unui tip e semnal în celălalt presupun performanțe ale calculatorului de procesare, algoritmi eficienți de comprimare și un spațiu de stocare.
4.1 Formatele video
Un format video descrie modul în care un dispozitiv trimite imagini video către un alt dispozitiv, la fel ca în cazul unui DVD player ce trimite imagini unui televizor sau ca în cazul calculatorului ce trimite imagini monitorului. Într-un mod mai formal, formatul video descrie secvența și structura frame-urilor ce creează imaginile video dinamice. Frame-ul, în filme, producții video, animație sau alte domenii asemănătoare, este una din multiplele imagini statice ce compun imaginile video dinamice. În trecut, frame-urile erau înregistrate pe banda lungă a unui film fotografic, și fiecare imagine arăta mai degrabă ca o imagine cadru (frame) atunci când erau examinate individual, de aici și numele de frame.
Formatele video sunt cunoscute în mod uzual în domeniul televiziunii comerciale și al dispozitivelor individuale. Cele mai notabile formate video in formate analogice sunt NTSC, PAL și SECAM. Oricum, formatele video descriu de asemenea echivalentele digitale ale formatelor comerciale, importanța din ce în ce mai mare a formatelor video folosite de calculatoare.
Formatele video au fost inițial proiectate pentru dispozitive de afișare cum ar fi CRT (Cathode Ray Tube). Datorită faptului că și alte tipuri de dispozitive de afișare folosesc aceeași baza teoretică și pentru că formatele video se bucură de o largă utilizare și au o organizare convenabilă, formatele video reprezintă o modalitate generală de a descrie structurile de informații vizuale pentru o mare varietate de dispozitive grafice de ieșire.
4.2 Organizarea comună a formatelor video
Un format video descrie o imagine rectangulară ce este înglobată într-un înveliș ce conține informații despre acea imagine. Cu toate că formatele video sunt foarte bine organizate există o clasificare comună:
• formate video ce folosesc secvențe de frame-uri într-o ordine specifică. În anumite formate, un singur frame este independent de celelalte (ca cele folosite în formatele video de calculator), astfel încât frecvența este chiar un frame.
În alte formate video (cum ar fi secvența Bruch folosită în sistemul PAL [788]) frame-urile au o poziție ordonată. Frame-urile individuale dintr-o secvență tipică au o construcție asemănătoare. Oricum, depinzând de pozițiile lor în secvență, frame-urile pot varia cu mici elemente pentru a reprezenta informații adiționale.
O linie dintr-un frame video
• Un frame este alcătuit dintr-o serie de linii rectangulare, cunoscute și sub numele de linii scan. Liniile au o lungime consistentă și regulată pentru a produce o imagine rectangulară. Pentru a realiza această imagine, în formatele analogice, o linie durează o perioadă dată de timp; în formatele digitale, această linie consta dintr-un număr dat de pixeli. Când un dispozitiv trimite un frame, formatul video specifică de obicei că dispozitivul trimite fiecare linie într-un mod independent față de celelalte și faptul că toate liniile vor fi trimise în ordine de sus în jos.
• Un frame poate fi alcătuit din două sau mai multe câmpuri, trimise separat, care asamblate formează o imagine rectangulară. Acest tip de asamblare este cunoscut sub numele de interlace.
Formatele video dețin și mai multe informații pe lângă conținutul vizibil al frame-urilor. Liniile și pixelii preced și urmează imaginea transmisă și conțin informații despre sincronizare sau un interval de întârziere ( numit și time delay). Această margine este cunoscută si sub numele de interval de blancare (de suprimare);
4.3 Formate video – De la mărimea unui timbru poștal până la imaginile cu rezoluție mare
Utilizatorii pasionați de calculatoare își pot aminti cu siguranță prima oară când au văzut un clip video pe monitorul calculatorului personal. Clipurile erau de mărimea unui timbru poștal și erau categorisite generos ca „multimedia”. Mai târziu, primele clipuri video acceptabile au fost utilizate în scenele de deschidere ale jocurilor pe calculator. În unele cazuri, erau folosite chiar și animații 3D digitale ce nu puteau fi generate în timp real cu suportul hardware și software disponibil în acea vreme.
Deoarece clipurile video cereau un spațiu de stocare mare (cu toate că clipurile video erau de scurtă durată), ele erau disponibile numai pe CD-uri, ceea ce implică achiziționarea unei unități optice de citire a acestora, unitate ce devine foarte populară mai târziu. Din această cauză, multe calculatoare au devenit compatibile multimedia, într-un sens restrâns al cuvântului, prin integrarea în sistem a unei unități CD-ROM și a unei plăci de sunet. Oricum, limitările clipurilor au deveni evidente: nu era posibil să se ruleze un clip video într-un mod cursiv în modul fullscreen (pe tot ecranul) fără probleme chiar și cu cele mai puternice produse hardware disponibile la acel moment.
Odată cu dezvoltarea cipurilor grafice de înaltă performanță, a procesoarelor mai rapide și a interfețelor software corespunzătoare, utilizatorii din zilele noastre pot rula fără probleme clipuri video în toate formatele uzuale (inclusiv în modul fullscreen). Vom continua cu o privire asupra celor mai utilizate formate video.
Imaginile dinamice (clipuri video) sunt realizate din serii de frame-uri (imagini) statice rulate la o frecvență de peste 25 de frame-uri pe secundă. Nu trebuie să se creadă că o captură video și apoi rulare acesteia este un lucru atât de simplu de realizat: se capturează fiecare frame, sau imagine, iar apoi se rulează într-o secvență la 25 de frame-uri pe secundă.
O singură imagine statică sau frame cu mărimea ferestrei sau rezoluția ecranului de 640×480 pixeli și adâncimea de culoare de 24 de biți (16,8 milioane de culori) ocupă aproximativ 1Mb. Astfel, fără a exagera, pentru fiecare secundă video este necesar un spațiu de stocare de 25Mb, iar pentru un minut video este necesar un spațiu de 1,5Gb. Fișierele video digitale cer o capacitate de stocare mare. Chiar dacă această capacitate este disponibilă, nu este practicată rularea unor astfel de fișiere video. De aceea, mărimea fișierelor trebuie redusă pentru a fi practică în cazul sistemelor de playback utilizate în zilele noastre.
4.4 Problemele de bază ale formatelor video
Există trei probleme de bază ale formatelor video:
• mărimea ferestrei;
• rata frame-urilor;
• calitatea imaginii.
Nu este dificil rezolvarea acestor 3 probleme și le vom prezenta pe fiecare în parte, fiecare dintre ele putând fii abordate folosind tehnicile de compresie video.
4.4.1 Mărimea ferestrei
Formatele video conțin o mulțime de informații despre fiecare pixel în parte ce aparține unei imagini sau frame. Este nevoie de timp pentru a afișa acești pixeli pe ecranul calculatorului. Dacă mărimea ferestrei este mică, atunci timpul necesar desenării acestor pixeli este mai mic. Dacă mărimea ferestrei este mare, este posibil ca timpul necesar pentru afișarea unui frame sau a unei imagini să nu fie destul și înainte ca imaginea să apară va fi timpul de afișare a unui alt frame, iar într-o secundă trebuie afișate 25 de frame-uri.
Există câteva moduri de a rezolva această problemă:
• alegerea unei mărimii corespunzătoare a ferestrei. Nu este întotdeauna necesar folosirea modului fullscreen. O fereastră de dimensiuni mici poate fi adecvantă pentru nevoile utilizatorilor, mai ales pentru aplicațiile multimedia, unde este necasar, uneori, afișarea pe ecran a mai multor obiecte.
• reducerea mărimii ferestrei la oricare altă mărime mai mică decât mărimea sau rezoluția inițială a sursei video originale. Acest lucru va implica un fel de compresie, care este posibilă prin reprezentarea informației pe un spațiu mai restrâns. Reducerea dimensiunii ferestrei de afișare a imaginilor video nu produce întotdeauna rezultatele dorite și va depinde de conținutul fișierului video.
• hard disk-uri rapide sunt disponibile acum și pot face posibilă citirea mai rapidă a informațiilor video.
• folosirea unor acceleratoare hardware. Plăcile grafice cu care sunt dotate calculatoarele includ facilități pentru accelerarea sistemului de operare și a redării fișierelor video.
4.4.2 Rata frame-urilor
Rata frame-urilor, sau frecvența frame-urilor, este mărimea ce reprezintă rapiditatea unui dispozitiv de a produce imagini unice consecutive numite frame-uri. Cel mai des întâlnit termen de abreviere este „fps” (frame per second).
Problemele în acest caz sunt similare cu cele de mai sus, și anume, prea mulți pixeli de afișat într-un timp prea scurt. Nu este destul timp pentru a transporta informațiile de pe hard disk sau CD pe ecran.
O modalitate de a întâmpina aceste probleme este acea de a compresa informațiile astfel încât să existe mai puține date ce trebuie transferate de pe disc pe ecran.
În funcție de mărimea ce se alege pentru fereastra video se poate reduce dimensiunea fișierului video prin reducerea numărului de frame-uri pe secundă la, de exemplu, 12. În cazul ferestrelor de dimensiuni mici, de exemplu 160×120, fișierele video rulate pot fi vizualizate în condiții acceptabile. Dacă se utilizează ferestre de dimensiuni mai mari, imaginea video poate fi rulată cu întreruperi.
4.4.3 Calitatea imaginii
Calitatea imaginii depinde de calitatea sursei originale a fișierului video și de tipul compresiei folosite. În timpul realizării unei compresii video este nevoie realizarea unor setări de calitate. Setarea calității va fi reprezentată pe o scală arbitrară, de exemplu 0-100%, 1-5,etc. O valoare mică a setării pe această scală va duce la o compresie bună și la micșoarea fișierului video, dar calitatea secvențelor video rezultate va fi redusă.
4.5 Principalele formate video folosite
4.5.1 Formatul AVI (Audio Video Interleaved)
Faimosul producător de sisteme de operare, Microsoft, a creat pentru Windows un nou standard video digital, numit AVI (Audio Video Interleaved).
AVI este prescurtarea de la Audio Video Interlaved și conține informațiile audio și video în cadrul unui singur format. Structura de bază a formatului AVI provine de la structura unui format general numit și RIFF (Resource Interchange File Format). Fișierle RIFF constau dintr-o serie de eșantioane, fiecare fiind prefixat de un nume format din 4 caractere și peo lungime de 4 biți.
Primul subeșantion este identificat de tag-ul „hdrl”. Acest eșantion este antetul fișierului și conține metadate despre acesta, cum ar fi lățimea, înălțimea și numărul frame-urilor. Al doilea subeșantion este identificat de tag-ul „movi”. El conține informațiile ce formează fișierul AVI. Al treilea subeșantion (cel opțional) este identificat de tag-ul „idxl” și indexează locațiile eșantioanelor de date în cadrul fișierului.
Aceste eșantioane pot și înseriate cu scopul de a forma un fișier structurat. Structura unui eșantion este bună deoarece orice eșantion ce nu poate fi recunoscut poate fi sărit la redare, permițând formatului să fie rulat fără a apărea probleme de blocare. Standardul PNG (Portable Network Graphics) are un sistem și mai dezvoltat de taguri care mai conțin doi biți, „should-copy” și „must-understand”, pentru ca programele mai vechi să știe ce să facă cu eșantioanele nerecunoscute.
Iată cum arată structura unei secvențe video AVI:
RIFF 'AVI ' Audio/Video Interleaved file
LIST 'hdrl' Header LIST
'avih' Main AVI header
LIST 'strl' Video stream LIST
'strh' Video stream header
'strf' Video format
LIST 'strl' Audio stream LIST
'strh' Audio stream header
'strf' Audio format
LIST 'movi' Main data LIST
'01wb' Audio data
'00dc' Video frame
'idx1' Index
Fișierele AVI sunt compuse din fluxuri generale de date, unul video și unul audio. De asemenea se pot cuprinde in cadrul unui singur fișier AVI multiple fluxuri de date audio și video, și uneori chiar și text. Analizatorul AVI din cadrul soft-ului Virtual Dub suportă aceste fluxuri multiple de date.
Datele audio și video sun stocate în eșantionul ‘movi’ LIST într-o ordine cronologică. Combinația cu ‘hdrl’ LIST face ca fișierul AVI să poată fi redat sub forma seriei de eșantioane în cadrul unei rețele. Această redare nu va fi prea bună deoarece AVI nu realizează o întrețesere bună a datelor, nu are mecanism de mascare a erorilor audio și nu are o structură destul de rigidă pentru o bună acoperire a erorilor, dar totuși această redare este posibilă.
Informațiile audio și video sunt împărțite în blocuri și mixate împreună, fiecare frame video are propriul eșantion, dar informația audio este organizată în pachete mici. Astfel se realizează întrețeserea în cazul acestui fișier. Acesta este motivul pentru care un player poate citi un fișier AVI secvențial fără a fi nevoie să caute informația audio corespunzătoare celei video în cadrul întregului fișier. Acest lucru nu este foarte important atunci când redarea are loc de pe un hard disc, și player-ele moderne sunt destul de bune pentru a manevra fișiere neîntresate sau prost întrețesute, însă o bună întrețesere este critică atunci când redarea se face de pe dispozitive cum ar fi CD-ROM. Chiar dacă se crede contrariul, întrețeserea eșantioanelor audio și video nu are nici o legătură cu temporizarea fluxurilor, și deci fără efect asupra sincronizării.
Indexul ‘idxl’ afișează toate eșantioanele din cadrul listei ‘movi’ LIST, care de fapt deține toate frame-urile audio și video. Fără acest eșantion singurul mod de a găsi frame-ul 400 va fi căutarea între toate eșantioanele din lista ‘movi’ și numărarea lor până la atingerea frame-ului video 401. Acest lucru va duce la încetinirea redării. Eșantionul index indică de asemenea care dintre video frame-uri sunt frame-uri cheie. De fapt, este singurul eșantion din cadrul fișierului video care contează.
Atât ‘hdrl’ LIST cât și ’idxl’ LIST se găsesc la găsesc la începutul și la sfârșitul fișierului.
Dacă se pierde indexul din finalul fișierului, acesta va deveni greu de redat și chiar în cazul unor player-e el va fi refuzat. Prin pierderea header-ului fișierul va fi de nefolosit. Dacă se încarcă un fișier AVI în editorul Virtual Dub, comanda Show RIFF Tree (Ctrl+R) va afișa arborele RIFF pentru acel fișier.
Cele mai frecvente probleme întâlnite în cadrul formatelor AVI sunt:
nealinierea sau deteriorarea eșantioanelor de date: eșantioanele de date din cadrul ‘movi’ LIST se presupun a fi etichetate corespunzător și aliniate, dar cum datele sunt arătate de către index este posibilă amestecarea anteturilor (header-urilor) din acel eșantion, rezultând totuși un fișier rulabil;
mărimea necorespunzătoare a eșantioanelor RIFF;
mărimea necorespunzătoare a antetului: fișierele AVI capătă această problemă atunci când programul care le manipulează se întrerupe;
Anteturi prea vechi: unele antele din cadrul fișierelor AVI nu mai sunt suportate și trebuie ignorate de anumite programe, în ciuda semnificațiilor lor originale;
anteturi prea mari;
resturi la sfârșitul fișierului: unele fișiere AVI prezintă resturi după eșantionul ‘idxl’, din acest motiv unele programe de editare video încetează analiza fișierului;
index absolut și relativ: eșantionul ‘idxl’ LIST are rolul de a indica eșantioanele date folosind ieșiri relative din eșantioanele de date ‘movi’, însă unele fișiere AVI prezintă ieșiri absolute;
lipsa sau deteriorarea indexului: aceasta este o problemă foarte comună și este întâlnită la fișierele incomplete; problema care apare în acest caz este că ieșirile și mărimile indexului pot fi recuperate prin scanarea întregului fișier;
eșantioane deteriorate în lista ‘movi’: aceasta de asemenea este o problemă foarte întâlnită pentru fișierele ce au fost transferate prin rețele distribuite, problemă apărută datorită coruperii datelor, sau mai rău datorită încercării de a viziona fișierul AVI înaintea primirii tuturor segmentelor.
Cu toate acestea, AVI nu este un format foarte complex, și în particular este destul de ușor de scris (nu este surprinzător faptul că majoritatea programelor îl folosesc). Destul de des AVI este criticat deoarece nu suportă funcționalități noi de stocare video cum ar fi, subtitrări, și alte dependențe ale frame-urilor complexe.
Datorită structurii formatului RIFF, datele audio video conținute în eșantionul „movi” pot fi codate sau decodificate cu ajutorul unui modul software, codecul. Un fișier AVI poate conține date audio-video în cadrul eșantioanelor în aproape toate schemele de compresie, cum ar fi Indeo, Cinepak, MJPEG, etc.
Formatul AVI descrie în întregime cum fișierele video și audio vor fi stocate pe hard disk.
Adică, informația video și cea audio vor fi stocate începând cu frame-ul 1 audio urmat de frame-ul 1 video, urmate de frame-urile 2 audio și video și așa mai departe, proces numit și intercalare (interleaving). Acest lucru poate părea simplu, dar fără acest proces programele ar trebuii să sară de pe un sector pe altul al hard discului pentru a găsi următorul bit din secvență. Astfel calculatorul ar fi încetinit și este importantă reducerea cererilor proceselor video asupra hard discc-ului.
Ceea ce AVI nu realizează este definirea modului în care fișierul video va fi capturat, compresat sau redat. Programul furnizat de Windows pentru redarea fișierelor video AVI este Media Player-ul, dar există și alte programe de redare a fișierelor AVI mult mai complexe.
Apple a furnizat propriul lor fișier video-plus-audio echivalent cu cel de Windows, numit Quicktime. Quicktime asigură un ser de bază de schemă software care întâmpină gama de cereri de compresie pentru imagini statice, animație, fișiere video și sunet. Un codec pentru a reda fișierele video Quicktime este disponibil pentru Windows, deși fișierele video Quicktime sunt redate mai încet decât fișierele AVI, și chiar convertori Quicktime – AVI și MPEG sunt disponibili.
Încă de la inceput au existat codecuri ce suportau formatul AVI pentru Windows și formatul Quicktime, oferind o rată de compresie de până la 50 – 60:1, cum ar fi Indeo, Cinepak și Microsoft Video.
Unul dintre cele mai importante avantaje ale codecului Indeo era compresia realizată în timp real, numită sugestiv „on-the-fly”. Multe plăci de captură video suportă compresia Indeo. Decompresia se realizează în acest caz numai software. Oricum, dacă procesarea video cere o editare pe termen lung, nu este recomandată folosirea compresiei în timp real.
4.5.2 Formatul WMV (Windows Media Video)
Formatele media pentru Windows au o bună calitate, sunt sigure în ceea ce privește compresia datelor și sunt fomate disponibile pentru diferite aplicații pe calculator, cum ar fi redare și cele de genul download-and-play. Aceste formate cuprind codecurile audio și video dezvoltate de Microsoft și un fișier container.
Un container de fișiere video conține următoarele: fișier audio, fișiere video multi-bit-rate, metadate ( cum ar fi titlul și autorul fișierului) și comenzi de index și script într-un singur fișier.
Formatul WMV – Windows Media Video este un nume generic pentru tehnologia video dezvoltată de către Microsoft și parte integrantă a platformei Media din Windows.
WMV nu este un format bazat numai pe tehnologia Microsoft. Pornind de la versiunea 7 (WMV1), Microsoft a folosit propria sa versiune nestandardizată de format MPEG 4. șirul de imagini dinamice este des combinat cu cele de sunet specifice formatului Windows Media Audio (WMA).
Fișierele WMV sunt de obicei redate cu Windows Media Player disponibil pe sistemele Microsoft Windows și Macintosh. De asemenea fișierele video utilizând acest format pot fi redate cu multe alte playere, printre care și MPlayer-ul pentru Linux, care redau WMV utilizând FFmpeg implementat în codecurile WMV.
Secvențele WMV brute sunt împachetate inițial într-un format AVI sau ASF (Advanced Straming Format). Fișierul rezultat poate fi numit „.avi” dacă este un într-un container AVI, sau „.wmv” ori „.asf ” dacă este conținut într-un container ASF, dar formatele .wmv vor fi fișiere ASF doar cu conținu audio – video.
Formatul WMV este în general găsit în containere AVI atunci când este codificat folosind software-ul Windows Media Video 9 VCM pentru Windows. Player-ul Windows Media Player creat de Microsoft pentru sistemele Mac nu suportă fișierele video codate în format WMV, ci doar fișierele container ASF.
Microsoft a prezentat versiunea 9 a acestui codec societății SMPTE (Societz of Motion Picture and Television Engineers), pentru a fi aprobat ca standard internațional. Acest codec se mai folosește de asemenea pentru a realiza fișiere video de înaltă calitate (high definition video) pentru standarde DVD, într-un format realizat și numit de Microsoft WMV HD. Acest format WMV HD poate fi redat pe majoritatea calculatoarelor și pe DVD player-e compatibile. WMV HD permite vizualizarea fișierelor video la rezoluții mari, cum ar fi 1280×720 (720p) sau 1920×1080 (1080p).
4.5.3 Formatul ASF (Advanced System Format)
Formatul video ASF (Advanced System Format, numit inițial Advanced Streaming Format) este un format extensibil destinat să stocheze date multimedia coordonate în timp.
ASF suportă livrarea informației peste o largă varietate de rețele și este de asemenea potrivită pentru redarea locală, televiziune, sau editare pe calculatorul personal sau pe alte dispozitive ce suportă acest format. Microsoft folosește formatul ASF prin codecurile Windows Media Audio și Video, în timp ce alte companii folosesc ASF-ul cu alte codecuri în cele două baze de soluționare, software și hardware.
ASF a fost proiectat cu următoarele scopuri:
Pentru a suporta redarea media de pe servere media, servere HTTP, și dispozitive de stocare locală;
Pentru a suporta tipuri de fișiere media accesibile audio și video;
Pentru a permite ca o singură compoziție multimedia să fie prezentată pe o lărgime de bandă mare;
Pentru ap ermite controlul autorului asupra priorităților și relațiilor dintre fluxurile media;
Pentru a fi independent de orice alt sistem multimedia, sistem de operare și protocol de comunicare.
Fiecare fișier ASF este alcătuit dintr-un antet simplu extensibil, o serie sau mai multe de fluxuri media, și un index opțional.
Secțiunea antet conține informații despre întreg fișierul, și despre fiecare flux de date individual. Antet conține informații despre tipul datelor din fluxul respectiv.
Formatul ASF, prin condițiile sale tehnologice, poate definii următoarele fluxuri de date:
Audio
Video
Comandă de Script
JPEG JFIF
JPEG degradabil
Transfer de fișiere
Binar.
Acest tip extensibil de antet permite diferitelor tipuri de date și obiecte să fie incluse în fișierul ASF. Nu există constrângeri în privința tipului sau mărimilor datelor sincronizate ce pot fi conținute în fișierele ASF. Secțiune de date a fișierului conține toate fluxurile video care sunt împachetate, sincronizate și întrețesute de-a lungul unei linii de timp pentru a realiza o redare sincronizată.
Indexul opțional al fișierului îmbunătățește redarea fișierului video printr-o căutare mai rapidă. Intervalele indexului sunt configurabile și sunt constante de-a lungul fișierului. Sunt definite trei tipuri de indecși:
Common clock time – semnal de ceas comun
Bazat pe frame – unde numărul total de frame-uri echivalează cu durata în secunde multiplicată de rata frame-urilor
O derivare a codului de timp SMPTE – aceste coduri ale timpului sunt stocate cu fiecare frame ce inițializează maparea codului timpului înapoi în frame.
În cazul în care un fișier ASF este descărcat parțial acesta este încă perfect funcțional. Atât timp cât obiectele cerute din antet și anumite seturi complete de date sunt disponibile, este posibilă căutarea în orice poziție (înainte și înapoi) în cadrul fișierului parțial. Căutarea în fișierele ASF nu cer folosirea unui obiect index. Totuși, multe implementări folosind acest format vor cere indexul pentru a câștiga un acces mai eficient la date, de exemplu în editarea scenariilor neliniare.
Fișierele de bază ale Windows Media sunt definite ca fișiere ASF conținând fluxuri de biți compresate, create prin folosirea codecurilor Microsoft Windows Media. Astfel de fișiere au extensia .wma și .wmv. fișierele ASF cenu conțin fluxuride biți bazate pe Windows Media pot avea și alte extensii, inclusiv ASF.
4.5.4 Formatul MPEG (Motion Picture Experts Group)
Dintre toate formatele video existente pe piață astazi, unele dintre fișierele de video de cea mai bună calitate sunt cele cu extensia .mpg (sau .mpeg), existente în două variante mpeg1 și mpeg2, dezvoltate de compania Motion Picture Experts Group. Aceste fișiere sunt de o înaltă rezoluție și de o calitate mult mai buna decât fișierele video RealMedia (cu extensiile .ra, .rm, .ram pe care le vom prezenta mai târziu). Vizionarea unor astfel de fișiere se poate face cu orice tip de player, fapt care a dus la o bună răspândire a acestui tip de format.
Formatul MPG (MPEG) este formatul specific unei secvențe video comprimate conform standardului MPEG . Așa cum am amintit, pentru partea de imagine, programul de achiziție din pachetul Video for Windows poate fi configurat cu un anumit codec (în formal standard sunt fumizate: Microsoft RLE, Indeo al firmei Intel, precum și Cinepak al firmei SuperMatch). Aceste codec-uri sunt implementate software și nu se ridică la pretenția aplicațiilor cu înregistrare în timp real, chiar dacă PC-ul este ajutat de un coprocesor matematic. Înregistrarea video propriu-zisă se face în doi pași, mai întâi achiziționarea imaginilor cu o compresie foarte redusă, sau chiar fară compresie, după care urmează montajul video numeric, în care se poate include eventual și un fișier audio de tip WAV. Operația de montaj se constată a fi foarte lentă, cu timpi de prelucrare de pană la 1 minut pentru o secundă de fișier AVI cu imagini de 200*150 de pixeli, la 24 biti/pixel și o rată de 15 imagini/secundă.
Din punctul de vedere al calității, redarea video la 15 cadre pe secundă se face cu imagini destul de cursive, acceptabil de clare, dar departe de standardele celor de televiziune. In ceea ce privește sunetul asociat, eșantionat la 11 Khz. cu 8 bi|i/eșantion, mono, el este de calitatea celui modulat in amplitudine (AM).
De curând, a apărut și o nouă variantă a fișierelor video dezvoltate de firma Moving Picture Experts Group ale cărui standarde sunt un set de specificații folosite pentrua construi produse pentru produderea, codificarea și livrarea conținutului audio/video prin diferitele tipuri de rețele unei varietăți de clienți cum ar fi computerele personale, dispozitive wireless, browser-i web, etc.
Furnizorii de dispozitive preferă acest format datorită faptului că arhitectura deschisă și codec-urilor nu le închid în formate specifice. În locul dezvoltării unor alte formate separate, lucru care este dificil și costisitor, aceștia ar putea construi peste singurul format mpeg 4.
4.5.5 Formatul MOV
Formatul MOV (Movie) este un format de fișier video, ce conține secvențe de film QuickTime caracteristice sistemului Macintosh, dar într-un mediu Windows. Aceste clipuri video sunt asemănătoare celor Video for Windows.
QuickTime este atât formatul pentru video digital al lui Apple, cât și standardul de compresie/decompresie al acestuia. Componenta software de sistem QuickTime deține trei module de bază: un modul ce asigură suport pentru secvențele video în aplicații (Movie ToolBox), un modul pentru comprimare – decomprimare (Image Compression Manager)și un modul pentru gestiunea capacităților surselor externe conectate la sistem (Component Manager).
Ca și Video for Windows pentru PC, el poate afișa video digital de pe hard disc sau de pe CD-ROM, fără a avea un hardware, special. Datele audio digitale sunt întrețesute cu informația video din fișier, iar ia redare, sunetul este sincronizat cu imaginea în mișcare. Compresia și decompresia se fac în mod specific, în funcție de tipul de dată ales, prin aplicarea unei scheme potrivite.
Dintre codec-urile propuse și aplicate de QuickTime putem enumera:
codec pentru animație Apple. Modulul aplică algoritmul de compresie RLE și este destinat în principal imaginilor în mișcare. Astfel, informațiile legate de culoarea fiecărui pixel nu sunt înregistrate în totalitate, comprimarea constând în reținerea informației referitoare la diferența de culoare față de imaginea precedentă. Prin utilizarea acestui modul se înregisteaza rate înalte de compresie mai ales atunci când între imagini există variații mari de culoare. Operația de comprimare poate fi facută fie cu pierdere de informație, fie fără piedere de informație iar decomprimarea unei imagini full-screen ia aproape de două ori mai mult decât comprimarea acesteia. Raportul de comprimare variază depinzând în principal de conținutul imaginii;
codec-ul pentru grafica Apple este destinat în principal imaginilor grafice și este optimizat pentru grafica pe 8 biți. Se aplică metode de compresie asimetrice, însă cu timpi de decompresie foarte mari;
codec-ul Photo JPEG Apple se folosește pentru imaginile fixe, de înaltă rezoluție și cu un număr mare de culori sau pentru fotografii numerice. Metoda se bazează pe algoritmul și standardul JPEG, astfel încât comprimarea cu pierdere de informație este ocazională, iar calitatea imaginii este foarte bună în raport cu rata de compresie înaltă. Dacă acest modul este asistat în plus și de o placă de compresie, ratele de compresie pot atinge o valoare de 180:1 pentru video full-screen, full-motion;
codec-ul video Apple este folosit la comprimarea și decomprimarea secvențelor video.
Se aplică o compresie separată fiecarei imagini, după care se completeză cu o compresie intercadre. Acest modul este considerat modulul de bază și folosește un algoritm de compresie specific Apple. Algoritmul este unul de tip asimetric, cu viteze de aproximativ trei ori mai mari, la decomprimare. Ratele de compresie dau o reducere de la 5:1, până la 25:1, cu diminuarea specifică a calității;
codec-ul YUV se bazează pe stocarea datelor în format YUV 4:2:2 și reprezintă o soluție pentru anumite intrări sau prelucrări video. Algoritmul aplicat este unul din categoria fără pierdere de informații, dar calitatea imaginii obtinuțe este deosebită. În aceste condiții rata de compresie este de aproximativ 2:1;
codec-ul Kodak Photo-CD, pentru fișierele incluse pe acest tip de suport.
4.5.6 Formatele Macromedia Flash
Fișierele Flash, care au de obicei extensia SWF, pot apare în paginile Web pentru o vizionare în browser-ul Web sau pot fi vizionate cu player-e Flash. Fișierele Flash se întâlnesc mai des în animație de pe paginile web bogate în multimedia, și în ultima vreme în foarte multe aplicații on-line. Acestea sunt de asemenea foarte mult folosite și în publicitatea web.
Fișierele video Macromedia Flash au câteva caracteristici importante care au condus la popularitatea lor, devenind o opțiune de crearea a publicității pentru anumite site, folosite pentru anumite tipuri de site-uri web, ca cele care cer o interfață a utilizatorului foarte sofisticată imposibil de atins cu HTML sau JavaScript. Cele mai importante avantaje ale formatelor flash sunt :
Flash poate fi folosit pentru a specifica poziția exactă în pagină a anumitor elemente; acest lucru permite creatorului un unghi bun de control asupra asupra aspectului interfeței;
Flash suporta implicit fluxuri progresive (frame-uri ale animației încărcate individual pot fi afișate înainte ca întreaga pagină să fie descărcată);
Flash folosește modul Unicode, ceea ce îl face acceptabil pe plan internațional;
Flash folosește grafica cu vectori; aceștia se pot translata în fișiere de dimensiune mai mică care folosesc o lărgime de bandă mai mică;
Există player-e Flash pentru o mare varietate de sisteme de operare: Microsoft Windows, Mac OS, Linux, GNU/Linux x86, Windows, Mac OS 9/X, Solaris, HP-UX, Pocket PC, OS/2, Symbian, Palm OS, BeOS și IRIX;
Flash permite crearea de legături între imagini, sunete, fișiere video și pagini html;
Spațiul necesar instalării player-ului Flash este relativ mică față de spațiul ocupat de celelalte player-e, având și viteza de inițializare mai mare;
Flash poate conține informații locale asemănătoare browser-ului de web.
Flash are de asemenea dezavantaje și acestea sunt:
Flash este destinat rulării ca aplicație sigură de user, ceea ce înseamnă că nu este capabil să acceseze mașina locală a clientului; fișierele .swf de pe internet nu pot fi salvate direct, dar o copie rămâne păstrată în fișierele temporare ale browse-rului de internet;
Flash nu folosește setările browser-ului pentru mărimea fontului, culoare, etc., de aceea textul poate apărea mai mic. Utilizatorul însă poate folosi opțiunea de zoom în cazul fișierelor video, acest lucru fiind posibil daca creatorul acelui fișier nu a anulat această opțiune;
Deși formatul Flash .swf este un format „deschis” (este publicat), Macromedia deține controlul asupra lui.
În funcție de tipul aplicației sau animație creată, un film Flash poate avea nevoie de mai mult resurse din partea calculatorului pentru a putea reda fișierul la rata originală de frame-uri.
Fișierul creat cu ajutorul Flash poate fi cu ușurință decompilat în propriul cod sursă și caracteristici.
Tipurile de fișiere video folosite de Macromedia Flash sunt enumerate în cele ce urmează:
.swf (pronunțat „swiff” sau doar „S-W-F”) sunt fișiere complete, ce odată publicate nu mai pot fi editate;
.fla (pronunțat “flaw”) sunt fișiere ce conțin materialul sursă pentru aplicațiile flash; Flash poate realiza editarea fișierelor .fla și salvarea lor sub formatul .swf;
.as (întâlnit și sub denumirea .actionscript) sunt fișiere ce conțin cod sursă ActionScript. Fișierele .fla pot conține de asemenea codul ActionScript;
.swd sunt fișiere de reparație temporară (debugging) folosite în dezvoltarea Flash-ului. Odată cu terminarea proiectului Flash aceste fișiere nu mai sunt folositoare și sunt șterse;
.asc sunt fișiere ce conțin codul Server-Side ActionScript folosit pentru a dezvolta eficient și flexibil aplicațiile client-server Macromedia Flash Communication Server MX;
.flv sunt fișiere video flash create de Macromedia sau de Soreson Squezze;
.swc sunt fișiere folosite pentru distribuirea componentelor;
.swt (pronunțat „swot”) sunt fișiere folosite de Macromedia Generator pentru a modela fișierele .swf;
În ultimele versiuni, Macromedia a extins folosirea fișierelor Flash, dincolo de o simplă animație, în aplicații noi, complexe.
4.5.7 Formatul video pentru DVD
DVD-ul este un mediu de stocare care inițializează capacitățile de stocare pornind de la modelul cu o singură parte inscriptibilă (single side layer) a discului, oferindu-se o capacitate de 4,7Gb, la modelul cu două părți și pe două straturi la o capacitate de 17Gb. Există 5 tipuri de discuri DVD de mare capacitate, fiecare având ca scop propria industrie. DVD-urile împreună cu DVD-ROM-ul se folosesc preponderent în industrie entertainment-ului, inițializând redarea interactivă a filmelor și jocurile pe calculator cu o grafică avansată.
DVD-urile folosesc fișiere de date specializate care sunt stocate în două directoare speciale. Acestea fișiere sunt prezentate mai jos:
.IFO (Information Menu) – conține informații despre datele video și audio;
.BUP (Backup files) – fișiere de sprijin;
.VOB (Video Object) – sunt fluxuri de program MPEG cu pachete adiționale conținând informații de navigare și căutare;
.AOB (doar pentru Audio DVD) – sunt similare fișierelor .VOB.
Directoarele ce conțin aceste fișiere sunt:
VIDEO_TS – acest director conține fișierele IFO, VOB și BUP
AUDIO_TS – acest director conține fișierele AOB.
Directorul AUDIO_TS este necesar pentru compatibilitatea cu player-ele DVD-Video. Atunci când se creează fișierele DVD, în directorul VIDEO_TS sunt realizate următoarele fișiere:
– Video_ts.ifo și Video_ts.bup – aceste fișiere conțin datele de control necesare pentru navigarea prin întregul DVD;
– Vts_01_0.ifo și Vts_01_0.bup – conțin datele de control necesare pentru a rula primul film;
– Vts_01_0.vob – fișierul video pentru filmul 1, segmentul 0;
– Vts_01_1.vob – fișierul video pentru filmul 1, segmentul 1;
și așa mai departe până la segmentul 9
– Vts_02_0.vob – fișierul video pentru filmul 2, segmentul 0,
etc.
Filmele DVD, după cum am vazut, sunt de obicei create dintr-un fișier VOB (video object file), care este creat din fișiere MPEG 1 sau MPEG 2 și 1÷8 fișiere audio. Unele software-uri autorizate pentru creare de DVD permit folosirea de capitole în cadrul filmului, pentru o mai ușoară navigare de-a lungul său.
În prezent, există noi proiecte pentru elaborarea unor formate video cu o calitate a imaginii mai bună decât cea existentă astăzi.
5. Compresia și decompresia formatelor video
Compresia se obține folosind algoritmi (formule matematice), care identifică informațiile ce trebuie înregistrate și stocate. Apoi informațiile sunt reconstruite în timpul decompresiei. Compresia se poate realiza atât hardware cât și software. Compresia software se realizează cu o viteză mai mică decât cea hardware.
Cuvântul CODEC este prescurtarea cuvintelor din engleză COmpressor DECompressor. După cum spune și numele funcțiile sale principale sunt:
compresia fișierului video atunci când este realizat;
decompresia lui atunci când este redat.
Codecurile hardware, ca cele existe pe plăcile video, sunt optimizate pentru o compresie rapidă. Deoarece sunt implementate hardware este dificilă actualizarea lor. Codecurile software sunt în general optimizate pentru decompresie (redare) și sunt necesare pentru redarea fișierului video pe calculatorul utilizatorului. Actualizările codecurilor software sunt de obicei o simplă problemă de instalare a unor versiuni noi de driveri. În general se folosesc mai multe codecuri software pe un singur calculator. Este esențial ca în timpul redării să se folosească codecul folosit la realizarea secvenței video.
În timpul capturării unui fișier video, unele plăci de captură permit compresia în timp real. Oricum, în multe situații fișierul este capturat „brut”, și compresat apoi software. În cadrul acestei compresii „brute” se realizează totuși o compresie cu rata de aproximativ 6:1 pentru un sfert de ecran (320×240), dar se realizează cu pierderi de detalii grafice, iar compresia software ce urmează nu poate genera aceste pierderi și din această cauză vor fi adăugate informații noi, nedorite.
5.1 Principalele codecuri folosite
DivX este numele oficial pentru cea mai populară tehnologie de compresie video. L bază, DivX este un codec (prescurtarea de la compresie – decompresie), un produs software ce realizează compresia fișierelor video de la mărimi impresionant de mari până la mărimi transportabile prin intermediul internetului fără a se face o reduce a calității imaginii originale.
Cu ajutorul tehnologiei video DivX se pot comprima o casetă VHS la o mărime de 100 de ori mai mică decât cea originală, sau un DVD la o zecime din mărimea inițială. Compresia video DivX este atât de eficientă încât întregul conținut al unui DVD poate fi potrivit pe un CD de date normal fără pierderi perceptibile de calitate. Acest lucru se poate face cu orice alt material video și salvarea sa pe un CD ce poate fi împrumutat fără probleme, devenind astfel mult mai ușor de manipulat informația video.
D ifuzarea informației video pe internet era limitată la rezoluții joase și de mărimea unui timbru poștal. Astăzi toate acestea s-au schimbat. Odată cu introducerea tehnologiei video DivX, acum cinci ani, furnizorii de fișiere video au avut o soluție pentru livrarea creațiilor lor lumii fără sacrificii ale calității vizuale și fără a plăti mai mult pentru o lărgime de bandă mai mare. Milioane de persoane folosesc deja conexiunile standard de înaltă vizetă pentru a descărca filme de mărimi considerabile de pe internet în mai puțin timp decât ar dura vizionarea lor.
Tehnologia DivX nu numai că a inițializat o livrare rapidă și sigură a compresiei de înaltă calitate, DVD, dar permite și afișarea informațiilor video prelucrate de calculator pe televizor. Codecul DivX permite utilizatorului să realizeze fișiere video pentru dispozitivul său favorit, fie că este portabil, de înaltă definiție (noul HDTV) sau home theater.
DivX a realizat pentru fișierele video ce a făcut MP3 pentru muzică, milioane de oameni din întreaga lumea având deja descărcat acest codec pentru a crea sau doar vizualiza filme și existând sute de mii de filme DivX ce pot fi găsite pe Internet zilnic. Playerul DivX este încorporat în codec DivX folosit atât pentru a crea cât și pentru a reda acest format .
Xvid este o sursă deschisă a codecului video MPEG-4. original bazat pe OpenDivX, fiind pornit de un gurp de programatori voluntari după închiderea OpenDivX.
Xvid prezintă caracteristicile MPEG-4 cum ar fi imaginile B, compensarea miscării pe un sfert de pixel, compensarea mișcării globale, cuantizarea Trellis și matrici cuantizate MPEG. Multe dintre aceste caracteristici se consideră că sunt acoperite de brevete software în multe țări ( de notat sunt Statelke Unite ale Americe și Japonia). Din această cauză versiunea XviD 0.9x nu a fost indrodusă în toate țările. Odată cu lansarea versiunii 1.0x, este folosită licența GNU GPL v2 fără restricții explicite geografice. Cu toate acestea folosirea legală a codecului Xvid este încă interzisă de unele legi locale.
XviD este adversarul principal al codecului DivX (după cum sugereaza și denumirea lui citit în ordine inversă). Dar pentru că XviD este doar o sursă deschisă, pe când DivX este disponibil free sau într-o versiune comercială (DivXPro), ceea ce a dus la o îmbunătățire permanentă a compresiei și vitezei codecului DivX.
5.2 Algoritmi și standarde de compresie video
Pentru a explica această fază la care sunt supuse fișierele video se pornește cu un exemplu care să reliefeze necesitatea acesteia. Astfel pentru o imagine de rezoluție 1024×768 pixeli reprezentând o calitate bună pentru un monitor, dar o calitate mediocră pentru un film, cu o reprezentare de 24 de biți pe pixel (8 biți/componentă de culoare) și cu o rată de 30 de imagini pe secundă, debitul necesar calculat este de cel puțin 566 Mb/s. O asemenea valoare ridică două probleme: una privind suportul de transmisie la debite înalte și a doua privind capacitatea de stocare necesară. Pentru exemplul dat, un spațiu de 1 Gb ar putea înregistra aproximativ 16 secunde din fișierul video.
Aceste două considerente majore impun o reducere drastică a debitului și capacității de stocare și deci, operații de compresie.
Compresia imaginilor, ca și ce a sunetelor este posibilă datorită existenței unei redundanțe sau prin specularea unei repetabilități. Algoritmii de compresie asigură eliminarea acestei redundanțe, reținând numai informațiile absolut necesare pentru reconstituirea imaginii sau sunetului. Din punct de vedere al decompresiei se constată o relație de inversă proporționalitate între factorul de compresie obținut și calitatea imaginilor (respectiv a sunetului).
Datorită complexității lor ridicate, compresia și decompresia imaginilor sunt operații extrem de costisitoare în ceea ce privește resursele de calcul necesare. Din acest motiv, între reducerea fluxului de date și calitatea imaginilor se face deseori compromisuri.
Există două tipuri de compresie:
fără pierderi, în care informațiile sunt păstrate și compresia va fi tipică cu o rată de 2:1;
cu pierderi, în care informațiile sunt degradate, iar cu cât sunt degradate mai mult cu atât rata compresiei folosite este mai mare.
Compresia fără pierderi
Tehnicile de compresie fără pierderi sunt în principal pentru informațiile bazate pe text, unde rata compresiei este destul de mare datorită grupării literelor, etc. Pentru imagini, tehnici precum codificarea RLE (run-lenght encoding)[888] sunt folosite în cazul unor formate de imagini cum ar fi PCX sau BMP pentru reducerea dimensiunii fișierului. Codificarea RLE preia pixelii ce au aceeași culoare și stochează informațiile despre acești pixeli în doar doi biți: unul pentru culoare și celălalt pentru numărul de pixeli cu acea culoare. Rația de compresie folosind această tehnică poate fi de 2 sau 3:1. Intinderile mari de aceeași culoare nu sunt întâlnite în mod uzual în fișierele video deoarece informațiile este schimbată de la un frame la altul și de aceea se folosește și compresia cu pierderi pentru a reduce informațiile la o dimensiune acceptabilă.
Compresia cu pierderi
Tehnicile de compresie cu pierderi realizează un compromis între calitate și cantitate și se bizuie pe abilitatea umană de a compensa aceste pierderi, explotând modul de percepție al utilizatorului. Oricum, există domenii în cadrul cărora folosirea compresiei cu pierderi cere o atenție deosebită și cercetări amănunțite, cu ar fi în domeniul medical. Multe din aceste metode de compresie sunt folosite atât pentru fisiere video, cum ar fi MPEG, cât și pentru imaginile statice, cum ar fi JPEG sau PhotoCD.
Varietatea algoritmilor folosiți și modul în care ei sunt aplicați determină diferențierea codecurilor și eficiența lor. Atât compresia fără pierderi cât și cea cu pierderi pot fi, și de obicei sunt, aplicate împreună pe același spațiu și în același timp.
Micșorarea debitului informațional precum și a volumului de stocare se poate face, după cum am spus și mai devreme, atât cu pierdere de informație, cât și fără pierdere de informație. În general, pentru compresia datelor ne interesează o soluție fără pierdere de informații, ceea ce garantează reproducerea calității imaginii originale, în schimb rata de compresie este în acest caz destul de scăzută.
Pentru audio și video, o compresie cu pierdere de informație (lossy compresion) este însă de cele mai multe ori acceptabilă, deoarece ochiul și urechea umană filtrând o bună parte a informației primite, transmite creierului numai trăsăturile esențiale. O compresie cu pierdere de informație neesențială este deci „transparentă” ochiului și urechii, astfel încât diferența dintre informația originală și informație prelucrată este uneori insesizabilă. Ea sacrifică precizia în favoarea obținerii unui fișier mai redus.
Întrucât pentru fișierele video se înregistrează o redundanță mare, atât spațială, adică a detaliilor de conținut a cadrelor, cât și temporală adică a diferențelor constatate între cadrele succesive, transparența nu se pierde la o compresie chiar de 20 de ori, deși de multe ori este posibilă o compresie mult mai mare. Redundanța spațială este exploatată de tehnicile de compresie intracadre, care tratează imaginile una după alta, în mod individual. Acestea se bazează fie pe eliminarea de taliilor nesemnificative, fie pe codificarea colurilor pe mai puțini biți sau pe considerarea colurilor vecine ca fiind identice. În schimb, la compresia bazată pe redundanță temporală, intercadre, sunt luate în considerare numai aspectele care țin de diferențele semnalate într-o imagine în raport cu precedenta.
Algoritmii de compresie video în timp real (real time) cunoscuți sunt: JPEG, MPEG, Px64, DVI, M-JPEG; ei se bazează pe cele două tipuri de redundanță și sunt disponibili pentru a comprima informația video digitală, cu rate cuprinse de la 50:1 până la 200:1.
Dintre aceștia MPEG s-a impus ca normă oficială de compresie a imaginilor video. El poartă numele grupului de lucru desemnat în 1988 să dezvolte standarde pentru reprezentarea codificată a imaginii în mișcare, a sunetului asociat și a combinației lor.
MPEG definește tehnicile standard pentru compresia și decompresia semnalelor video și audio și furnizează informații suplimentare pentru sincronizarea semnalelor.
Pentru a face față nevoilor crescânde de standarde pentru multimedia, grupul MPEG și-a orientat lucrările pe mai multe direcții, existând deja numeroase specificații ale acestuia.
MPEG 1 – „Coding for Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media atu p to about 1,5 Mbps”. Este un standard internațional ce privește numerizarea video cu sunet sincron, pentru aplicații pe CD-ROM, cu debite de până la 1,5 Mbps.
MPEG 2 – „Generic Coding of Moving Pictures and Asscociated Audio”. Similar MPEG 1, acest standard internațional include extensii, ce pot acoperi cerințele unei game largi de aplicații video numerizate, de înaltă calitate, pentru publicul larg: bănci de imagini, enciclopedii multimedia, etc.
MPEG 1 și MPEG 2 au o structură constituită din 4 părți principale, ce se referă una la întregul sistem, prin descrierea sincronizării și multiplexării semnalelor video și audio, una la componenta video, cuprinzând compresia semnalelor video, una la compresia audio insistând pe compresia semnalelor audio și alta privind testele de conformitate a operațiilor, descriind procedurile pentru determinarea caracteristicilor fluxurilor de date și a procesului de decodare, precum și procedurile pentru testarea conformității cu cerințele specifice în primele trei părți.
Comparând cei doi algoritmi MPEG 1 și MPEG 2 și existând între anumite limite și posibilitatea de a alege pe unul dintre ei, putem lua în considerare, pe lângă de bitul pentru care au fost definiți, și tipul aplicației în care se folosesc sau alte condiții ilustrate în figura de mai jos.
Influența ratei de transfer și a rezoluției în alegerea standardului de comprimare MPEG 1 și MPEG 2
MPEG 3 este o specificație care nu există de sine stătător, ea fuzionând cu MPEG 2 pe măsura evoluției acesteia. Având ca obiectiv inițial aplicațiile televiziunii de înaltă definiție (TVHD), MPEG 3 lucrează cu o eșantionare de până la 1920x1080x30Hz și cu debite cuprinse între 20 și 40 Mbps. Mergându-se pe un compromis optim între frecvența de eșantionare și comprimarea fluxului de biți s-a observat că standardul MPEG 3 poate fi susținut prin cerințele reformulate ale standardului MPEG 2.
MPEG 4 este denumit și „Very Low Bit Rate Audio-Visual Coding”. Pentru acest standard prima listă de propuneri a fost deschisă a 1 octombrie 1995, el fiind destinat codificării fișierelor video la debite joase, cuprinse între 4800 și 64000 bps pentru imagini de 170x144x10Hz.
Primele versiuni ale standardului au fost anunțate la sfârșitul anului 1996 și definitivarea lui a avut loc în cursul anului 1998. Obiectivele acestui standard vizează comunicațiile multimedia interactive, videofonia, poșta electronică multimedia, ziare interactive, bazele de date. Datorită acestor debite scăzute, se permite, spre exemplu, videofonie digitală pe linii telefonice analogice. Ca suport software se mizează pe perfectarea unor noi tehnici de comprimare ultra performante, pe bază de fractali și funcții iterate.
5.1.1 Compresia MPEG 1
Standardul de compresie video MPEG 1 se încadrează în clasa generală a algoritmilor hibrizi de tip predicție-transformare, ceea ce înseamnă că mai multe tehnici de compresie sunt angajate combinat, pentru creșterea performanței globale a sistemului, și anume:
Analiza spectrală ce utilizează Transformarea Cosinus Discretă – DCT ce se bazează pe faptul că punctele adiacente ale unei imagini, fie fizic în aceeași imagine fie temporal în imagini succesive, au aceiași valoare (sunt de aceiași culoare). Asupra unei matrici de 8 X 8 pixeli se aplică transformata Cosinus, rezultând un set de coeficienti corespunzãtori frecventelor prezente în imagine. Transformata în sine nu reduce cantitatea de date, ci doar află respectivii coeficienti pe bază cărora ulterior se pot elimina componentele de frecvență mare din imagine, pe baza unor studii care au arătat că informatia vizualã este continuță preponderent în componentele de joasă frecvențã. Dupã transformata cosinus discretã, datele sunt cuantizate (blocul Q din figura) si codate entropic (blocul E).
Codul de tip Huffman, pentru date; codajul predictiv, pentru mișcări înainte și înapoi, prin care anumite mișcări sun reconstituite în totalitate prin interpolare, plecând de la imaginile anterioare și de la cele posterioare.
Codajul diferențial, ce presupune reținerea doar a diferențelor față de o altă imagine.
Stocarea fără comprimare a cadrelor care se succed într-o secvență video, pe un anumit suport de informație conduce la depășirea rapidă a spațiului disponibil fără am ia lua în considerare și ritmul lent de redare. MPEG reușește să rezolve problema limitării resurselor prin operația de comprimare.
Compresia video MPEG este una de tip asimetric, în sensul că operația de codificare este mult mai complexă și cu timpi de desfășurare mai mari decât cea de decodificare. Semnalul video și audio comprimat prin această operație trebuie să își păstreze sincronizarea inițială. Pentru a menține informația de timp asociată acțiunii în mișcare, codecul folosește un ceas intern, prin care se asigură integrarea și vehicularea cestuia împreună cu semnalul digitizat.
Toți algoritmii folosiți de acest standard au ca scop fie reducerea informațiilor redundante sau care se repetă, fie aproximarea unora pornind de la cele existente și care sunt deja stocate.
Ținând cont de faptul că MPEG 1 este aplicat pentru un debit de 1,5Mbps, se pot constata deteriorări ale imaginii de genul cercuri, atunci când formatul de redus depășește o anumită dimensiune standard.
Ca urmare, între reducerea informației și calitatea imaginii video trebuie să existe un compromis, astfel încât acestea să nu se influențeze semnificativ. Urmărindu-se aceste condiții s-a constatat că cea mai bună calitate la codificare este obținută atunci când se utilizează la maximum atât redundanța temporală denumită și inter-imagini, cât și redundanța spațială, intra-imagini. Pornind de la o secvență de imagini se prezice mișcarea în sens temporal, în ideea de stocare a diferențelor în raport cu imaginea precedentă. Exploatarea redundanței spațiale se realizează aplicând transformarea cosinus discretă. Având în vedere aceste considerente, compresia MPEG folosește trei tipuri de imagini codificat:
Imaginea de referință, denumită și intrapicture sau de tip I. acest tip de imagine este singurul care se codifică în întregime, ca o imagine fixă, folosindu-se algoritmul JPEG, ce se bazează pe analiza spectrală. Codificarea acestui tip se face numai pe baza informației din imaginea analizată și nu deteriorează informația conținută de aceasta. Determinarea imaginii I permite calculul celorlalte imagini; din acest punct de vedere ea este considerată imagine de referință; de asemeanea ea furnizează și punctele de acces aleatoriu la datele video comprimate, fiind folosită la derularea rapidă înainte , cu vizualizare. În mod obișnuit, aceste imagini necesită aproximativ doi biți pe un pixel codificat.
Imaginea prezisă, denumită și predicted picture sau de tip P. această imagine se aproximează prin execuția unei operații OR între informația din imaginea de referință precedentă cea mai apropiată (I precedentă), sau informația prezisă precedentă, cea mai apropiată (P precedentă). Uneori, în cazul în care predicția se realizează tot pe o imagine precedentă, noua imagine codificată poate cumula unele erori. Când metoda de codificare este predictivă, se iau în considerare numai diferențele dintre imaginea propriu-zisă și predicția sa. Imaginile P permit o compresie mai mare, fiind folosite apoi la determinarea următoarelor imagini P și B.
Imaginea interpolată, denumită și bidirecțională sau de tip B. este imaginea care se construiește printr-o operație AND, între o imagine inițială, I și imaginile prezise următoare și precedente ( P precedente și următoare). Acest tip de imagine este creată chiar la momentul reconstituirii secvenței video, datorită interpolării mișcării, la nivelul decodorului. Această tehnică se numește bidirecțională pentru că folosește ca referință atât imagini precedente, cât și ulterioare. Ele nu sunt folosite niciodată ca referință și asigură ce mai mare compresie.
Figura de mai jos arată secvența frame-urilor dintr-o secvență video MPEG1 de notat este că ordinea afișării lor este diferită de ordinea în care sunt citite. Imaginile I sunt repetate la intervale de 0.5 secunde, spre deosebire de PBBPBB … repetat la infinit.
Modul în care sunt afișate pe ecran este:
Un șir video codificat MPEG cu cadrele amintite, nu este afișat într-o succesiune secvențială, datorită timpilor diferiți de codificare și decodificare a acestor tipuri de imagine, a formulelor lor de calcul, precum și a necesității de a asigura o viteză de redare corespunzătoare. Astfel, poziția și frecvența de apariție a cadrelor I sunt stabilite în principal de către codorul folosit de sistem. Spre exemplu, se impune ca în unele aplicații, cu acces aleatoriu video, imaginile I să se folosească de două ori pe secundă. De asemenea, numărul de imagini B și distanța dintre două imagini P sunt stabilite tot de codor. Această alegere este în principal influențată de caracteristicile imaginii video sursă, care se codifică. Pentru a exemplifica modul de codificare și succesiunea imaginilor MPEG notăm cu m intervalul dintre două imagini P și cu n intervalul dintre două imagini I. Pe baza acestor parametri se stabilește în fapt, numărul de imagini următoare și precedente care trebuie luate în considerare.
Pentru specificația MPEG1, atât la 25 de cadre pe secundă (PAL), cât și la 30 de cadre pe secundă (NTSC) parametrul m, care da intervalul dintre două imagini P, este fixat la valoarea 3, adică imaginile prezise apar o dată la trei cadre.
Distanța dintre două imagini de referință, de tip I fixată prin parametrul n ia valori diferite în funcție de numărul de cadre video care se derulează pe secundă. Astfel, la viteza de 25 de cadre pe secundă, n ia valoarea 12, adică frecvența de apariție a cadrelor inițiale este de la 1 la 12 cadre video, iar la viteza de 30 de cadre pe secundă n ia valoarea 15.
Urmărind valorile menționate mai înainte pentru parametrii m și n, o secvență video la o viteză de 30 de cadre pe secundă, ce se va regăsi într-un fișier MPEG, se va derula în următoarea succesiune de cadre în timp de o secundă:
Pentru imagine SIF (Standard Image File), comprimată MPEG1, ce durează o secundă, se obțin astfel de 2.5 imagini I de dimensiune 150 Kb, 7.5 imagini P de dimensiune 50 Kb și 20 de imagini B de dimensiune 20 KB. Participarea tipurilor de imagine codificată MPEG la debitul total de 1.15Mbps va fi:
– imagini I 2.5 * 150Kb= 375 Kb
– imagini P 7.5 * 50Kb= 75 Kb
– imagini B 20 * 20 Kb= 400 Kb.
După cum se poate observa, participarea celor trei tipuri de imagini la fluxul total este aproape egală. Această proporție nu păstrează însă și în ceea ce privește durata imaginilor pe parcursul unei secvențe video de o secundă, ea fiind din ce în ce mai mare pentru fiecare tip de imagine:
– imagini I 2.5 / 30 fps = 33 ms
– imagini P 7.5 / 30 fps = 250 ms
– imagini B 20 / 30 fps = 666 ms.
5.2.2 Compresia MPEG 2
Specific compresiei MPEG 2 este faptul că a fost destinat folosirii în televiziune și alte aplicații ce folosesc imagini întrețesute. Această compresie furnizează imagini video de o mai bună calitate față de compresia MPEG 1 la o rată de compresie mai mare a datelor.
MPEG 2 cere pentru video numerizat, de calitatea emisiunii TV, un debit cuprins între 4 și 9 Mbps. În plus, MPEG 2 s-a dovedit eficient și pentru TV de înaltă definiție și s-a dezvoltat în ideea de a suporta formate de afișaj progresiv și intercalat. Ulterior, MPEG 2 a evoluat pentru a suporta și transmisii video, la o rată de transfer de 2-15 Mbps, prin satelit, prin cablu, sau prin alte canale de comunicație. În forma omologată la mijlocul anului 1994, standardul MPEG 2 este definit ca un standard destinat televiziunii, în principal prin satelit.
MPEG 2 de asemenea permite o rată variabilă ale biților, această opțiune fiind întâlnită și sub denumirea VBR (Variable Bit Rate) pentru rate joase ale biților fără pierderea calității imaginii. Codificarea VBR folosește mai multe informații pentru a coda aceste părți ale unor secvențe video mai complexe la care se pierd informații în cazul unei alte compresii. Codificarea CBR (Constant Bit Rate) presupune ca rata informațiilor video să fie destul de ridicată pentru o compresie de calitate. Pentru fișierele video scurte, la care capacitatea de stocare a informației nu este o problemă, CBR folosit la o cât mai mare valoare a ratei biților este cea mai bună alegere.
MPEG 2 folosește aceleași tipuri de imagini ca și MPEG 1, cu excepția faptului că fiecare imagine două câmpuri întrețesute. De asemenea, fiecare grup de imagini (GOP – Group Of Picture) este format din 15 imagini, în cazul sistemului PAL, sau 18 imagini, în cazul sistemului NTSC, în lungime maximă. Un exemplu de secvență MPEG 2 este ilustrată în figura de mai jos. De notat este faptul că există doar o imagine de tip B între două imagini de tip P în loc de două, cum se întâmplă la MPEG 1.
Imaginile văzute pe disc
Imaginile afișate
Imaginile de tip I se repetă la intervale de aproximativ de 0,5 secunde, altfel tiparul PBPBP.. se repetă la infinit.
MPEG 2 de asemenea poate realiza o calitate a sunetului foarte bună, pentru sistemele surround cu 5.1 canale audio. De asemenea este posibilă realizarea fișierelor audio compatibile pentru sistemele audio ce utilizează 7.1 canale.
5.2.3 Alți algoritmi de compresie
Urmărind mecanismul MPEG de obținere a imaginilor codificate, algoritmul de compresie poate fi strructurat pe mai multe nivele, cu funcții diferite, depinzând de tipul informației asupra căreia acționează. Într-un prim pas algoritmul lucrează cu detalii la nivel de macrobloc de informații, adică cu chrominanță și luminanța, la care se aplică transformarea cosinus discretă. Până la comprimarea întregii secvențe în mișcare, algoritmul pregătește pe rând părți de imagine, imagini și grupuri de imagini, definind cele 3 tipuri I,P și B și stabilind aspectele de sincronizare ale acestora. Tipurile de informații asupra cărora acționează algoritmul MPEG se pot prezenta ca în figura următoare:
Prin luarea în considerare a compromisului de reducere cantitate de date – menținere calitate imagine, procesul de comprimare devine condiționate dea numiți factori:
timpul de numerizare – comprimare. Noțiunea de timp real este implicit legată de video, în ceea ce privește fluiditatea normală a numerizării la 24 de imagini pe secundă. Numerizarea – comprimarea la o viteză insuficientă a cadrelor este imediat sesizabilă neplăcut ochiului. În ideea urmăririi compromisului amintit, din punctul de vedere al timpului, se pot contoriza separat timpii de numerizare și timpii de comprimare;
asigurarea sincronizării audio – video;
raportul dintre viteza și timpul la codificare și la de codificare, simetrie – asimetrie. Compresia simetrică reproduce în mod invers și identic la decomprimare – afișare, toate operațiunile realizate la numerizare – compresie, spre deosebire de compresia asimetrică, al cărui grad de asimetrie se evaluează prin raportul dintre timpul necesar operațiunilor de numerizare – comprimare și timpul de decomprimare – afișare. Considerată mai elaborată, compresia asimetrică dă uneori rezultate mai bune din punctul de vedere al calității imaginii și al vitezei de citire;
raportul de compresie exprimă cantitatea de date reduse față de volumul necomprimat și trebuie strâns corelat cu calitatea imaginii. De exemplu cu MPEG raportul de compresie de 200:1 se poate corela cu o bună calitate a imaginii, pe când la M-JPEG numai până la un raport de compresie de 20:1 se poate îndeplini și condiția de calitate;
compresie cu sau fără pierdere de informație. Obținerea unei reduceri fără pierdere de informație este specifică algoritmilor de compactare care exploatează redundanța din fișierele de date. Calitatea imaginii în această situație rămâne nealterată;
exploatarea redundanței intra-cadre sau inter-cadre.
Alături de standardul MPEG sau folosit și alte scheme de compresie video. O astfel de schemă, tehnologie numerică de compresie/decompresie în timp real a datelor video audio este DVI (Digital Video Interactive), dezvoltată și suportată de circuitele integrate INTEL. DVI oferă imagini în mișcare de bună calitate, care pot fi decomprimate la o rată destul de rapidă. Această tehnică asimetrică consumă la comprimare de 10 până la 20 de ori mai multe resurse decât la decompresie.
Tehnologia DVI de compresie video digital cunoaște două variante: PLV (Presentation Level Video) și RTV (Real Time Video). Diferențele dintre cele două tehnici de compresie sunt considerabile.
Nivelul PLV furnizează o tehnică de compresie a simetrică, pentru codificare video color, full-motion, care poate stoca și reda video și de pe un CD-ROM. Calitatea imaginii din această variantă este foarte bună, iar rata de compresie poate atinge un raport de 100:1.
În varianta RTV, de compresie simetrică, se obține o imagine de o calitate comparabilă cu ce a imaginii JPEG. Un proces real time RTV trebuie să se execute obligatoriu de pe un hard disk, neputând lucra cu vitezele mici ale driverelor CD-ROM.
Algoritmii de compresie DVI pot codifica imaginile video cu rații cuprinse între 80:1 și 160:1, putând reda video de dimensiune full-frame și full-color la 30 de cadre pe secundă. Tehnologia DVI folosește pentru comprimarea secvențelor video tehnici sofisticate de predicție, asemănătoare întrucâtva celor folosite la standardul MPEG, fiind capabilă să comprime efectiv sursele video sonore, intralinii și interlinii, în timp real. Există însă câteva produse care includ plăci DVI. Cu toate acestea, se pare că tehnologia DVI pierde în favoarea MPEG, datorită implementării sale particulare și a calității reduse, atunci când redarea se face de pe un CD-ROM. O consecință a acestei tendințe este integrarea și a standardelor JPEG, MPEG și H*261 pe plăcile DVI.
P*64 este un standard destinat videoconferinței, comprimării imaginilor video și a sunetului asociat. Supunându-se recomandărilor H*261 ale CCITT (Consultative Committee on International Telegraph abd Telephone), P*64 codifică video și audio asociat în timp real, pentru a asigura transmisia pe linii telefonice, lao rată de 30 de cadre pe secundă și la o lărgime de bandă cuprinsă între 40 Kb/s, până la 4 Mb/s. metoda folosit[ de acest standard se bazează pe analiza spectrală și utilizează Transformarea Cosinus Directă – DCT.
Un algoritm special destinat compresiei video este cel bazat pe teoria fractală. Aceasta folosește căutarea de forme sau de motive repetitive dintr-o imagine și le codifică matematic, sub forma unor ecuații. Imaginea de codificat prin această metodă este împărțită în domenii disjuncte. Folosind anumite zone de imagine ca referință, fiecare domeniu este dedus printr-o transformare potrivită. S-a constatat că o codificare prin metoda fractală furnizează o rată înaltă de compresie, cuprinsă între 100:1 și 1000:1 și o viteză mare la decompresie. Algoritmul este puternic individualizat și furnizează o metodă puternic asimetrică de comprimare.
Crearea și utilizarea secvențelor video digital
M-JPEG
Standardul JPEG este cunsocut mai ales din domeniul compresiei de imagini statice. Prin generalizarea acestui tip de compresie la fiecare cadru se poate ajunge la reduceri ale volumului de date, nu la fel de mult ca în cazul MPEG, dar mult mai eficient din pricina analizei cadru cu cadru a imaginii. Deasemenea editarea secventelor video codate M-JPEG este mai rapidã si mai usoarã, fiecare cadru fiind de sine stãtãtor, nedepinzând de cadre anterioare sau urmãtoare. Rata de compresie este variabilã, de la 2:1 la 12:1. Calitatea imaginilor rãmâne profesionalã pânã la rate de 5:1, deasupra acestei valori rezulatele fiind mai mult decât acceptabile pentru aplicatii semiprofesionale.
Cinepak
Cinepak este un alt compresor video asimetric permite o rezolutie de 320 X 240, care poate fi asiguratã cu 15 cadre pe secundã chiar si de o unitate CD-ROM mai veche. PC-urile mai noi pot obtine aceeasi rezolutie chiar si cu 30 de cadre pe secundã, codecul Cinepak fiind implementat în câteva programe larg rãspândite ca Microsoft Video for Windows sau Apple Quick Time. Cinepak oferã o definitie a culorilor mai bunã decât alte codec-uri si este folosit mai ales la comprimarea secventelor video "naturale", adicã secvente fãrã graficã si animatie.
INDEO
Indeo Video Interactive (IVI sau Indeo 4.0) este un codec software dezvoltat de cãtre Intel. IVI poate compresa simetric (timp real, fisiere mari) sau asimetric (fisiere mai mici, rate de transfer mici si calitate ridicatã). Versiunea 4.0 este optimizatã pentru a lucra cu procesoarele Pentium, oferind 320 X 200 pixeli la 30 de cadre pe secundã. Calitatea imaginii variazã în functie de capacitãtile momentane ale procesorului, codecul Indeo variind dinamic calitatea cadrelor, pãstrându-le totusi constantã cantitatea (30 pe secundã). Indeo este implementat în programe cum ar fi Video for Windows sau Active Movie.
5.3 Decompresia
În timpul procesului de decompresie se observă eficiența sau punctul slab al codecului folosit. Fișierul video compresat este trecut prin codec care realizează extinderea și reconstruirea informațiilor până la forma sa necompresată. O serie de alți factori influențează decompresia, cum ar fi lărgimea de bandă a magistralei folosită pentru transferul informațiilor către placă video. Pentru o rezoluție de 320×240 pixeli cu o adâncime de culoare de 24 de biți la o frecvență de 25 de frame-uri pe secundă cantitatea de informații necompresate este de 5,76 Mb pe secundă. Astfel, calculatorul nu are timp să manipuleze și alte funcții, presupunând că acesta poate reliza funcția de decompresie.
Procesul de decompresie MPEG presupune decodificarea de către decodor a semnalului numerizat – comprimat împreună cu informația temporală, care stă la baza sincronizării semnalului afișat. Când șirul comprimat MPEG este citit de pe suportul de stocare, un sistem multiplexor separă cele două semnale, video și audio, și le redirecționează către decodorul lor specific. Unele sisteme rezolvă această separație cu un software corespunzător, care realizează aceleași funcții ca și multiplexorul. Cele două semnale decodificare sunt apoi sincronizate pentru a putea reda originalul.
Însă calculatoarele au devenit performante și responsabilitatea decompresiei video este în totalitate în răspunderea codecului folosit. Codecul se ocupă de primirea informațiilor, decompresia lor cât mai repede posibil la o calitate cât mai bună, de transferarea datelor către placa video și de a detecta dacă sistemul este capabil să efectueze aceste procese. Dacă aceste funcții nu sunt îndeplinite atunci redarea fișierului video se va realiza cu întreruperi (blocări pe frame-uri).
Imaginea originală Imaginea obținută
6. Aplicații asupra formatelor video
6.1 Conversia prezentărilor PowerPoint la formate AVI, MPEG, MOVI, etc
Prezentările PowerPoint sunt realizate din imagini legate între ele asupra cărora s-au aplicat obiecte de redare și sunt afișate din mers, în ordinea efectuării asamblului obiectelor selectate ce se doresc a fi vizionate în cadrul slideshow-ului. Un film totuși este prezentat într-un singur fișier, și este redat de la un capăt la altul, la o rată a frame-urilor și un timp setat, fără intervenția utilizatorului.
Vom realiza convertirea prezentării powerpoint într-un fișier video în doar 2 pași simpli:
Pasul 1: Capturarea prezentării
Majoritatea prezentărilor au deobicei o miscare a imaginilor și o animație. Se poate paăstra această animație și pe video. Pentru a realiza aceasta, vom folosi un produs numit Camtasia pentru a captura prezentarea și a o salva ca fișier video.
Pasul 2: Conversia
Captura originală a prezentării va fi întotdeauna un fișier video AVI. De acea acest pas, arată convertirea acestor fișiere în alte formate sau mărimi. Pentru aceasta vom folosi Camtasia Producer.
Pentru a obține rezultate mai bune cu Camtasia în timpul capturării prezentării, trebuiesc reținute urmatoarele puncte:
– oprirea software-urilor ce rulează în background(apăsați Ctrl-Alt-Del pentru afișare programelor ce se rulează);
– Rulați Scandisk și Defrag (Programs > Accessories > System Tools);
– Opriți ceva numit "graphics hardware acceleration";
– asigurați-vă că dirveri plăcii video sunt actualizați.
Capturarea (powerpoint în avi)
Există întotdeauna o negociere între calitate și viteză. O calitate mai bună însă înseamnă o viteză mai mică și fișiere de mărimi mai mari. De aceea sugerăm setarea calculatorului la o rezoluție de 800×600 pixeli ( rezoluție potrivită pentru majoritatea proiectelor).
1. Schimbați rezoluția desktop-ului 800×600 prin dublu click pe o yonă liberă a desktopului, alegând "Properties".
Alegeți secțiunea "Settings", apoi mutați cursorul pe "Screen Area" slider la 800×600 pixeli. Schimbații culorile "Colors" la cele mai înalte setări. Ideal ar fi setarea la 32 biți, dar și 24 de biți sunt suficienți. Faceți click pe ok.
2. Porniți Power point.
Deschideți prezentarea. Recomandăm existența unei imagini goale la începutul și la sfârșitul prezentării. Selectații meniul"Insert", apoi alegeți opțiunea "New Slide" și "Blank" Layout din "slide layout" din drapta ecranului. După care duceți-vă la ultima pagină, cu ajutorul tastelor "CTRL-END" și repetați aceași pași pentru adăgare unei pagini goale la sfârșitul prezentării.
Ducețivă la prima pagină (CTRL-Home), selectați meniul "slideshow", și alegeți "Slide Transition", după ce v-ati asigurat că opțiunea "On mouse click" este bifată.
Aceasta va face ca prima pagină să pornească atunci când dorim, printr-un simplu click de mouse. Pentru a salva prezentarea: "File" > "Save".
3. Acum suntem pregațiti pentru capturarea prezentării. Porniți Camtasia Recorder. Verificăți ca este setat pentru a înregistra “ecranul” prinselectarea meniului “Capture”, apoi “Input” și alegeți “Screen”.
4. Acest pas este opțional, dar se consideră că dă mai bune rezultate înregistrării.
În Camtasia Recorder dați click pe „Tools”, apoi „Options”, alegeți tab-ul „AVI”. Alegeți oprirea „Auto Configure” și setați frame-urile la 10 pe secundă.
5. Dați click pe „Video Setup”. Debifați „Key Frame Every 80 frames” apăsați Ok.
6. Alegeți tag-ul „Program”, bifați „Boost priority during capture” și apăsați Ok.
7. Porniți prezentarea PowerPoint. Prima pagina va fi afișată până când se va apăsa o tastă, după care se va trece la următoarea. Odată cu apăsarea tastei F9 programul Camtasia Recorde va începe înregistrarea a tot ce se întâmplă pe ecran. Cân sunteți gata apăsați F9, apoi bara de spațui pentru a începe prezentarea.
Dacă prezentarea este setată să aștepte click-ul mouse-ului pentru a schimba fiecare pagină, țineți minte să lăsați suficient timp audienței să observe ce conține fiecare pagină, înainte de a apăsa bara de spațiu pentru a trece la următoare pagină.
Când ați ajuns la finalul prezentării powerpoint, apăsați tasta F10 pentru a opri Camtasia Recorder să mai înregistreze. Vi se va afișa o căsuță de dialog pentru salvarea secvenței capturate, ce va fi salvată ca fișier AVI.
Acesta a fost primul pas.
Conversia din Avi în oricare alt format
1. Porniți programul Camtasia Producer.
2. Folosind opțiune „File Explorer”, navigați spre locul unde ați salvat fișierul AVI capturat.
Când veți da click pe directorul corect, acest program va arată mici pictograme ce reprezintă primul frame al clipului video.
3. Trageți și lăsați pictograma peste „Storyboard” (o suprafață ce arată ca un diafilm).
4. Dacă doriți să adăugați un fundal sau o melodie clipului video, atunci acesta este momentul potrivit. Faceți click pe clipul video din zona „Storyboard” și alegeți „Open in Video Editor”.
5. Apăsați butonul „Show Timeline”
6. Realizați un click dreapta pe zona Audio și alegeți „Insert Audio”
Apoi navigați pană la fișierul audio dorit (wav), selectați-l și apăsați „Open”. Va trebui sa folosiți un editor audio pentru a ajusta lungimea melodiei.
8. Faceți click pe meniul „File” și alegeți „Produce Movie”
9. Apăsați pentru a alege ce format video doriți să realizați ( se poate alege între avi, swf, gif, camv, rm, mov și wmv).
10.Apăsați pictograma cu director pentru a alege locul unde se va salva fișierul video.
11. Navigați către un director, în acest "powerpoint-to-video". Apoi tastaați un nume pt fișier ( Converted-AVI-file).
12.Tastați butonul „Options”. Celelalte 3 tab-uri din partea de sus „Size – Info – Watermark” rămân la fel indiferent de tipul fișierului ales. Primul tab se schimbă în funcție de tipul fișierului video, în acest caz fiind AVI, și conține toate setările pentru acesta (color, rata frame-urilor și setările audio).
13. Tastați „Video Setup”. Acestă secțiune este foarte importantă pentru fișierele AVI. Alegerea unui codec greșit va duce la imposibilitatea de a viziona acest fișier video
Pentru acest program, se recomandă folosirea codecului TechSmith Screen Capture Codec pentru o calitate mai bună. Se poate alege și codecul Cinepak Codec by Radius pentru o compatibilitate mai bună, dar va fi de o calitate mai joasă. Apăsați Ok.
14. Apăsați tag-ul „Size”. La această casetă puteți alege între opțiunile:
– păstrarea aceleiași dimensiuni a fișierului video convertit cu cel original;
– alegerea unei mărimi standard;
– redimensionarea fișierului la o altă mărime.
15. Când ați terminat cu aceste setări, apăsați tagul „Produce”. Camtasia Producer va converti apoi prezentarea powerpoint capturată în formatul dorit.
6.2 Video Joiner
Easy Video Joiner este un program ce ajută la unirea unor fișiere multiple cum ar fi AVI, MPEG (MPG), RM (Real Media) sau WMV/ASF (Window Media) într-un singur film mult mai mare. Permite adăugarea unui număr nelimitat de fișiere video și rearanjarea lor în ordinea dorită. Cu doar câteva click-uri de mouse se pot uni clipuri video în cel mai simplu mod posibil.
În continuare vom prezenta pașii ce trebuie urmați pentru a se efectua unirea mai multor fișiere video utilizând versiunea 5.21 a programului Eazy Video Joiner.
1. Se apasă pe butonul “Add…” pentru a adăuga fișierele sursă. Se pot selecta fișiere AVI (*.avi;*.wav), fișiere MPEG (*.mpeg; *.mpg; *.m2p; *.m1v; *.m2v; *.mp3; *.mpga), fișiere Real Media (*.rm; *.ram) sau fișiere Windows Media (*.wmv; *.asf; *.wma) din caseta de dialog ce a apărut după apăsarea butonului. Numărul fișierelor adăugate este nelimitat.
2. Se pot selecta unul sau mai multe fișiere din listă (pentru a selecta mai multe fișiere trebuie ținută apăsată tasta „Ctrl” în timp ce se face selecția folosind cursorul mouse-ului), apoi se pot rearanja fișierele în ordinea dorită folosind butoanele „Move Up” și „Move Down”. Se pot de asemenea scoate fișiere din listă prin selectarea fișierului ce se dorește a fi înlăturat și apoi a butonul „Remove”.
3. Apoi se dă click pe butonul „Join” pentru a realiza unirea fișierelor într-un film de o dimensiune mai mare. După realizarea unirii fișierelor se poate reda filmul obținut apăsând butonul „Play the joined”.
Pentru a uni fișiere AVI, MPEG, RM sau WMV/ASF, Easy Video joiner va transfera fișierului unit aceleași setări ca cele pe care le avea primul fișier video din listă.
6.3 Video Splitter
Easy Video Splitter este folosit pentru a împărți fișiere de dimensiune mare AVI, DivX sau MPEG în fișiere de dimensiuni mai mici (clipuri). Acest program furnizează incorporat o previzionare ce permite selectare secțiunii ce se dorește a fi tăiată. Se pot extrage mai multe segmente de diferite mărimi folosind modul de editare vizual sau se poate folosi programul automat pentru a tăia fișiere AVI sau MPEG în multiple fișiere de mărimi egale. Acest program nu cere experiențe tehnice și este foarte ușor de folosit.
Împărțirea unui fișier video în fișiere mai mici se poate realiza în două moduri: manual și automat. Mai întâi vom prezenta pașii ce trebuie urmați pentru modul manual.
1. Se deschide fișierul sursă apăsând butonul „Source file” (). Se pot selecta fișiere AVI sau MPEG din caseta de dialog deschisă.
Se poate de asemenea indica directorul unde se salvează fișierele rezultate prin apăsarea butonului „Save Directory” (), sau se poate folosi directorul implicit (același cu cel al fișierului sursă).
2. Se selectează butonul „Split the Source File Manually” ().
3. Se mută linia de demarcație pe slider bar () pentru a selecta punctul de început al clipului, apoi se apasă butonul „Start Point” () pentru a marca acel punct. În continuare, se mută linia de demarcație „slider bar” p’nă când aceasta ajunge în punctul unde se dorește a fi sfârșitul clipului și se apasă pe butonul „End Point” ().
4. Se repetă pasul 3 până când sunt specificate toate clipurile video.
5. Se activează fiecare clip și apoi se trage „Start Point Marker” () sau „End Point Marker” () prntru schimba punctul de început sau de sfârșit, după cum se dorește.
Modul automat de împărțire a fișierelor video se face după cum urmează.
1. Se deschide fișierul sursă apăsând butonul „Source file” (). Se pot selecta fișiere AVI sau MPEG din caseta de dialog deschisă.
Se poate de asemenea indica directorul unde se salvează fișierele rezultate prin apăsarea butonului „Save Directory” (), sau se poate folosi directorul implicit (același cu cel al fișierului sursă).
2. Se selectează „Split the Source File Automatically” ().
3. Se pot folosi setările programului pentru împărțirea fișierului în clipuri în funcție de mărimea dorită a fișierului, selectând „Limit each clip to _ M bytes”, sau în funcție de durata unui clip, selectând „Limit each clip to _ seconds”, și se poate împărți deltfel fișierul original și în clipuri multiple de lungimi egale, selectând „Split into _ clips” ().
După realizarea selecției, se apasă butonul de verificare ().
4. În sfârșit, se apasă butonul „Split” și se obțin clipurile dorite.
6.4 Crearea și editarea subtitrărilor
Programul WorkShop este cel mai complet, eficient și convenabil instrument de editarea a subtitrărilor. Suportă toate tipurile de formate existente și are toate caracteristicile dorite de la un program de editare. Acest program face din editarea, crearea, convertirea subtitrărilor o adevărată plăcere, interfața acestuia fiind ușor de folosit. Include de asemenea și un program de corectare a greșelilor de limbă și o vizionare a proiectului. Este cea mai bun program de editare pentru începători.
Încărcarea subtitrării
Pentru a încărca o subtitrare doar se apasă „File/Load Subtitle” sau se tasteazăi Ctrl+O (sau doar se poate trage subtitrarea în fereastra principală). De fiecare dată, subtitrarea va fi verificată pentru a se determina tipul formatului și valabilitatea ei.
Încărcarea formatului video
Pentru a încărca filmul video se apasă opțiunea „Movie/Open” sau doar se tastează Ctrl+P. Dacă apare mesajul de eroare „File is not a valid video file” trebuie să se asigure dacă este instalat un codec potrivit.
Crearea unui nou fișier
Folosind programul WorkShop se pot crea fișiere noi, de la început și apoi salva în orice tip de format. Pentru a începe un nou proiect, se selectează opțiunea „File/New subtitle…” sau doar se tastează Ctrl+N, incepând apoi crearea subtitrărilor și salvarea lor prin opțiunea „File/Save” sau Ctrl+S.
Fiecare subtitrare este formată din trei părți:
– timpul ințial – timpul în care este artată subtitarea;
– timpul final – timpul în care subtitrarea este ascunsă;
– text – subtitrarea însăși.
Pentru a seta timpul inițial se face doar click pe câmpul „Show” și introduce timpul (sau frame-urile ) dorite, după care se apasă Enter. Pentru a edita timpul final, se realizează aceeași operație în câmpul „Hide”. De asemenea se poate schimba timpul final al subtitrării în câmpul „Duration”.
De asemenea se pot edita aceste valori ale timpului folosind butoanele Up-Down din dreapta fiecărei casete text.
Pentru a scrie textul, doar se tastează casetă text și se scrie textul dorit. În lista subtitrărilor caracterul „|” reprezintă o nouă linie.
Stilul și tag-urile de culoare
Programul Subtitle Workshop suportă numai tag-urile pentru întreaga subtitrare. Dacă se dorește totuși aplicarea unui font de stil pentru o anumită parte a subtitrării este nevoie de Notepad. Pentru că suportă tag-uri pentru toată subtitrarea, este nevoie de deschiderea tag-urilor deoarece la închiderea lor vor deveni nefolositoare. Tag-urile suportate sunt:
-<b> pentru scrisul îngroșat;
<i> pentru scrisul înclinat;
<u> pentru scrisul subliniat;
<c:#RRGGBB> pentru culoare, formatul culorii fiind formatul HTML.
Adăugarea acestor tag-uri se realizează scrierea lui înaintea cuvântului(lor) din subtitrare ce se dorește (doresc) a fi evidențiat(e). se pot folosi mai multe tag-uri în aceeași subtitrare, cuvintele putân suporta toate cele 4 tag-uri în același timp. Totuși, de reținut că nu toate subtitrările suportă tag-uri de stil și culoare.
FPS și Input FPS
Cunoașterea diferențelor acestor doua câmpuri este foarte importantă pentru lucrul cu subtitrări. . Input FPS este frame per second al filmului pentru care a fost făcută subtitrarea originală. FPS este frame-ul pe secundă al filmului la care se ajustează subtitrarea subtitrarea. Atunci cand re dorește editarea subtitrării nu este nevoie de Input FPS câmpul (ci doar FPS) astfel încât Input FPS va deveni nefolositor după încărcarea frame-urilor subtitrării.
Adjustarea subtitrărilor
Cu ajutorul acestui program, aceasta se poate realiza prin patru metode. Indiferent de metoda folosită, primul lucru ce trebuie făcut este încărcarea subtitrării ce va fi ajustată, pentru metodele 1, 2, 4 fiind necesară si încărcarea filmului.
realizează rularea sau oprirea temporară a filmului
realizează oprirea definitivă a filmului
rulează lista subtitrărilor
sare la traducerea anterioară
sare la următoare traducere
redă secvența anterioară a filmului
redă secvența următoare a filmului
alterează rata de redare a filmului
mută subtitrarea
setează timpul de început
setează timpul de sfârșit
setează începutul subtitrării
setează sfârșitul subtitrării
marchează primul punct al sincronizării
marchează al doilea punct al sincronizării
adaugă punctul de sincronizare video-subtitrare
Metoda 1: ajustare simplă, dialog de început și de sfârșit
Această metodă oferă acuratețe și este cea mai recomandată. După încărcarea subtitrării se fac următoarele:
se rulează filmul pana la primul dialog vorbit, sau prima secvență ce trebuie subtitrat în film, și se notează acel timp;
se caută ultima discuție din film sau ultima secvență ce trebuie subtitrată și se notează de asemenea;
după acești pași, se tastează „Edit /Timings/Adjust subtitles…” sau Ctrl +B. se schimbă la tab-ul Simple. „First spoken line (în prima linie vorbită)” se scrie primul timp notat, și în „Last spoken line (ultima linie vorbită)” se scrie ultimul timp. Se apasă butonul Adjust.
Medoda 2: sincronizarea folosind două puncte
Această metodă este destul de bună pentru majoritatea cazurilor. Funcționează prin luarea a două puncte din fișierul subtitrării și două puncte din fișierul video și calcularea timpului folosind un algoritm liniar. Prima pereche de puncte va fi numită „First sync points” și ultima pereche se va numi „Last sync points” (primele și ultimile puncte ale sincronizării). Fiecare pereche de puncte constă dintr-un punct al subtitrării și unul al filmului, punctul din subtitrarea având timpul greșit și cel din film pe cel corect.
După selectarea primelor puncte și al ultimelor puncte de sincronizare, programul va calcula aproximativ restul timpului. Cu cât primele puncte sunt mai aproape de început și ultimele puncte ale sincronizării de sfârșit, cu atât mai mult se obține acuratețea subtitrării.
Pașii pentru realizarea acestei metode sunt:
pentru început, se selectează primul punct la subtitrării, care va fi timpul inițial al subtitrări i;
se rulează timpul până în punctul de început al subtitrării (acesta va fi primul punct al fișierului video) care se parchează cu butonul „Mark as first sync point” sau Ctrl+I;
se selectează punctul final al subtitrării care va fi timpul final din subtitrare;
se rulează filumul până se găsește timpul potrivit pentru subtitrare ( acesta va fi ultimul punc pentru video), care odată găsit se marcheză apăsând butonul „Mark as last sync point” sau Ctrl +2.
După implinirea acestor pași, va apărea un mesaj de confirmare pentru realizarea sincronizării.
Metoda 3: ajustarea la subtitrare
Această metodă este foarte folositoare pentru desincronizarea subtitrării dintr-un limbaj și se dorește ajustarea ei la o altă subtitrarea deja sincronizată în altă limbă.
Metoda 4: ajustarea subtitrării avansată
Această metodă se folosește daca a doua nu este realizată cu succes. Are o singură caracteristică și anume că permite ajustare subtotrării la anumite propoziții, când desincronizarea nu este constantă, sau diferă în anumite părți. Numărul maxim de puncte ce pot fi alese este numărul de subtitrări ce există.
Mai jos sunt enumerați pași necesari pentru sincronizarea unei subtitrări cu această metodă:
pentru început, se marchează subtitrarea dorită ca punct. Acest punct va fi timpul inițial al subtitrării selectate;
se rulează filmul până la găsirea secvenței potrivite pentru acea subtitrare, după care se apasă butonul „Add subtitle/video synchronization point” sau Ctrl+Alt+P. fereastra de ajustarea a subtitrării va înctii și modul avansat va fi setat implicit. Această fereastră este nemodală, ceea ce înseamnă ca interfața principală a programului poate fi folosită.
Este necesară repetare primilor doi pași pentru fiecare timp e se dorește a fi adăugat. Se pot folosii butoanele „Add” pentru a introduce un timp manual sau butonul „Add from media” pentru a adăuga puncte direct din fereastra de ajustarea subtitrării.
6.5 Adăugarea subtitrărilor pe formatele video S/VCD, DVD, AVI
FFDSHOW
FFdShow este un filtru de decodificare DirectShow pentru decompresia fișierelor video în comprimate cu tehnilogiile DivX, XviD, WMV, MPEG 1 și MPEG 2. folosește codecul libavcodec al proiectului FFmpeg pentru decompresia video, postprocesare pentru a spori calitatea imaginii a filmelor și este bazat pe filtrul DirectShow de la XviD.
Caracteristicile FFDShow-ului sunt:
decompresie video rapidă;
oferă suport pentru diferite codecuri cum ar fi: XviD, toate versiunile DivX, MS WMV, MPEG-1 și MPEG-2;
postprocesarea imaginii pentru o calitate mai mare a redării;
controlul automatic al calității;
corecții ale luminanței și chrominanței;
filtrul experimental de forme;
zgomot;
este un software gratuit;
suportă mai multe formate de subtitrări.
Acesta este probabil cel mai ușor mod de a adăuga subtitrări permanente formatelor VCD, SVCD, DVD sau AVI/DivX/XviD.
Instrumentele necesare sunt cea mai nouă versiune a FFDShow-ului (sau vobsub) și TMPGenc.
Pentru început trebuie făcută verificarea formatului subtitrărilor, aceste formate trebuind să fie .sub sau .srt. se redenumește apoi subtitrare cu numele filmului, dar de extensie .srt sau .sub (trebuie oprită afișarea extensiilor Tools->Folder Options->View ).
Exemplu
Video.avi
Video.sub
La primul pas se instalează se instalează filtrul pentru subtitrări FfdShow sau Vobsub
se instalează FFDShow-ul și se rulează confihurația acestuia din meniul Start->ffdshow->Configuration. Pașii sunt :
1. se selectează subtitrarea în meniul din stânga
2. se inițializează subtitrările
3. se apasă Ok.
Subtitrările ar trebui sa apară acum dacă este redat filmul cu Media Player. Dacă nu apr, înseamnă că nu este folosit formatul potrivit.
Conversia la VCD,SVCD,DVD sau AVI
Aceasta se realizează cu TMPGenc.
Se pornește programul și se închide wizard-ul. Prima oară se schimbă prioritatea DirectShow-ului ăn TMPGenc ( DirecShow poate citi subtitrările la fel ca și Media Player)
1. se selectează Option->Enviromentel Settings 2. se selectează VFAPI Plugin
3. Click dreapta pe DirectShow Right Multimedia File Reader și se alege Higher Priority, până când acesta ajunge în vârful listei.
Se deschide fișierul video cu ajutorul wizard-ului sau manual. Subtitrarea ar trebui să apară. Se verifică totuși daca subtitrarea este vizibilă înainte de decodare.
Pentru a convertii în AVI, DivX sau XviD cu subtitrări permanente se folosește TMPGenc. Pentru aceasta se închide mai întâi wizard-ul, apoi se alege din meniul File ->new project, se deschide fișierul video, se alege din nou din meniul File ->Output to file->AVI File. Se selectează compresia video dorită ca DivX sau XviD și o compresie audio ca MP3 și se salvează.
7. Concluzii
Multimedia” a devenit mai mult un cuvânt plin de înțelesuri, aproape un clișeu, un termen necesar pentru publicitate, folosit pentru a asigura creșterea vânzărilor produselor ce au o legătură cu prezentările grafice sau audio pe un computer. Multimedia este un nume pentru “ceva” ce combină capabilitățile unor tehnologii ce erau folosite odată separat.
Sistemele multimedia permit integrarea într-o aplicație a sunetelor, imaginilor video, desenelor grafice și informației textuale. Apariția discurilor compact digitale a deschis posibilitatea reala pentru crearea unor astfel de aplicații despre înainte nici nu puteam visa, acestea fiind într-o continuă dezvoltare ajungându-se până la DVD-uri. Acum calculatorul poate prezenta omului informația în forma cea mai convenabilă lui și mai precis folosind sunete imagini și video. Toate acestea nu numai că măresc posibilitățile calculatorului ca instrument pentru efectuarea câtorva lucruri dar și deschid domenii absolut noi de aplicare a lui.
Viteza cu care tehnologiile anterior prezentate se dezvoltă face din problema disponibilității serviciilor interactive doar o chestiune de timp. Probabil că ceea ce urmează privește supunerea noastră la îndemnul de a scăpa de televizorul clasic și să ne cumpărăm un moniputer.
Bibliografie
Site-uri:
http://www.opendrum.utt.ro/~mugur/es/Capitolul4/Capitolul4.htm
http://www.cybercollege.com/tvp047.htm
http://www.gromkov.com/faq/faq2004-0070.html
http://www.kevcom.com/words/guide/guide.02.html
http://dsplabs.utt.ro/~micha/publications/pdfs/VideoCards.pdf
http://www.slackerhtml.com/Media-Intro.htm
http://www.chiariglione.org/mpeg/
http://www.cs.cf.ac.uk/Dave/Multimedia/node11.html#SECTION01222000000000000000
http://www.multimedia.cx
http://www.videointerchange.com/links.htm
http://www.xvid.com
Cărți în format electronic (*.pdf)
VidFmt2J.pdf
Dennis Video.pdf
dig-video-pb.pdf
DVD_Primer_1-3.pdf
Encoding Guide 0.1.0.pdf
xvid.pdf
digitalvideo.pd
cdintroduction.pdf
codec.pdf
mm.pdf
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Formate Video Si Conversii de Formate (ID: 164198)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.