Formaty plików wideo

Formaty plików wideo
DSI III
Porównanie
• Statyczny obraz dobrej jakości w formacie bmp ma
rozmiar 20 MB
• W typowym filmie wyświetla się ok. 25 klatek/s.
• Dla filmu trwającego 90 minut, czyli 90x60 = 5400
sekund, daje to 5400x25 = 135 000 klatek. Rozmiar
takiego nieskompresowanego filmu wyniósłby zatem
ponad 2,5 TB!
• Zastosowanie kompresji obrazu, np.: kompresji JPEG,
pozwoliłoby zmniejszyć rozmiar pliku wideo, jednak i
tak byłby on zbyt duży dla jakichkolwiek praktycznych
zastosowań.
• A należy jeszcze dodać ścieżkę dźwiękową, która jest
nieodłącznym elementem każdego współczesnego
filmu.
Kompresja
• Polega na zapamiętywaniu nie tyle kolejnych
klatek filmu, ile raczej różnic między nimi. W
większości filmów kolejne klatki zmieniają się
nieznacznie. W przypadku scen, w których
więcej się dzieje, różnice będą wyraźniejsze,
niemniej ponieważ rozpatrujemy różnice między
klatkami odległymi w czasie o 1/30 sekundy, to
metoda kompresji polegająca na opisywaniu
różnic zamiast całych klatek wciąż się sprawdzi.
Kompresja
• Klatka, która musi być opisana w całości, nazywa
się klatką kluczową (ang. key frame).
• Im więcej klatek kluczowych, tym mniejsze
możliwości kompresji wideo i tym większy plik
wynikowy .
• Im mniej klatek kluczowych, tzn. im bardziej
statyczny film, tym większe możliwości
kompresji i tym mniejszy plik wynikowy.
Ocena jakości kompresji wideo
• Mówimy, że algorytm kompresji wideo jest
wydajny wówczas, gdy plik wynikowy jest
dostatecznie mały.
• W praktyce narzucamy warunki dotyczące
wielkości pliku po kompresji, wykonujemy
kompresję i oceniamy wizualnie, czy jakość
wideo jest wystarczająco dobra.
• Aby kompresować film w celu umieszczenia go
na jednej płycie CD, zadamy na sztywno rozmiar
700 MB i ewentualnie wypróbujemy inne
algorytmy kompresji, jeżeli uzyskana jakość nie
jest odpowiednia.
Ścieżka dźwiękowa
• stanowi ważny element każdego filmu, zwykle
jednak dźwięk w filmie traktowany jest nieco
niezależnie.
• Do kompresji ścieżki dźwiękowej wykorzystuje
się metody znane z kompresji dźwięku
cyfrowego. Często stosowaną metodą jest
kompresja MP3
Kompresja wideo - podstawowe pojęcia
• Przepływność (ang. bitrate) -liczba danych na sekundę
pliku wideo. Jest to podstawowa wielkość opisująca
zarówno jakość wideo, jak i rozmiar pliku. Im wyższa
przepływność, tym lepsza jakość, ale i większy plik.
• Rozdzielczość - jest to liczba pikseli obrazu w poziomie
na liczbę pikseli obrazu w pionie, np.: 640x480 lub
800x600. Im większa rozdzielczość, tym lepsza jakość
obrazu, ale i większy plik.
• Media strumieniowe - technika transmisji
skompresowanego wideo w internecie. Istotą transmisji
strumieniowej jest przesyłanie dużych obiektów (filmów) w
porcjach, które są aktualnie potrzebne. Przykładowo: aby
zacząć wyświetlać film, wystarczy pobrać kilka, kilkanaście
pierwszych sekund. W trakcie odtwarzania pobierane są
kolejne fragmenty.
Kompresja wideo
Człowiek lepiej postrzega wideo nagrane
w mniejszej rozdzielczości, ale z wyższą
przepływnością niż odwrotnie. Dlatego lepiej
określić małą rozdzielczość wideo, ale wysoką
przepływność. Większość filmów wideo w
internecie ma niską rozdzielczość (na poziomie
320x240), ale stosunkowo wysoką
przepływność. Pozwala to zazwyczaj na
osiągnięcie najlepszych rezultatów.
Format AVI
• Format AVI (ang. Audio Video Interleave) to jeden
z najbardziej powszechnych formatów plików wideo.
Został on zdefiniowany przez firmę Microsoft w 1992
roku i stale cieszy się popularnością.
• Dane video mogą być skompresowane lub nie. Jeżeli
są poddawane kompresji, to wykorzystuje się inne
formaty, takie jak na przykład DivX, MPEG-4 i inne.
Plik w formacie AVI zawiera wtedy wewnątrz inny
format do zapisu danych wideo. Dlatego też AVI
nazywany jest formatem kontenerowym lub po
prostu kontenerem wideo.
• Formatem kontenerowym nazywamy format
multimedialny, który do zapisu danych (niektórych
lub wszystkich) używa innego formatu (kodeka).
Kodeki wideo
• Gdy próbujemy odtworzyć plik wideo często
otrzymujemy komunikat o błędzie "Brak kodeka” wraz z
nazwą wymaganego kodeka. Stosowanych kodeków jest
dużo. Różne formaty plików wideo mogą korzystać z tych
samych kodeków.
• Kodek to po prostu program do kodowania lub
dekodowania danych. Określa on sposób zapisania
informacji o wideo na komputerze. Program, który
wykonuje czynności dzielenia danych wideo w ustalony,
specyficzny sposób, to właśnie kodek. Przekształcanie
filmu do takiej specjalnej postaci to kodowanie, a
odczytywanie tej postaci do ruchomych obrazów, na
przykład wyświetlanych na ekranie komputera, to
dekodowanie. Kodek wykonuje oba zadania.
Kodeki wideo
• Kodekiem nazywamy sposób zapisu i odczytu
danych (wideo, audio lub innych).
• Pliki zawierające dane wideo często są kontenerami,
które do zapisu wideo używają kodeków. Możliwe
jest, że plik AVI zawiera wideo zapisane za pomocą
kodeka MPEG-4, a plik MPG zawiera wideo zapisane
za pomocą kodeka XviD.
• Kontener wideo to coś w rodzaju opakowania
zawierającego w środku dane wideo zapisane przy
użyciu różnych kodeków, czyli sposobów zapisu.
Format MPEG
• Format MPEG to grupa formatów zatwierdzonych przez
organizację MPEG :. Moving Picture Experts Group).
Największą popularnością cieszą się obecnie formaty
kompresji stratnej MPEG-2 i MPEG-4.
• MPEG-2 wykorzystywany jest do kodowania filmów na
płytach DVD i telewizji wysokiej rozdzielczości. Standard
MPEG-2 został zdefiniowany w 1994 roku. Minimalne
wartości przepływności dla osiągnięcia jakości tzw.
standardowej telewizji (rozdzielczość 720x576 w systemie
PAL) to 4 - 5 Mb/s. W konsekwencji rozmiar 120minutowego filmu wynosi w tym standardzie około 4 GB.
Jest to podyktowane pojemnością jednowarstwowych płyt
DVD. MPEG-2 umożliwia stosowanie różnych kodeków i
zmiennej przepływności (VBR).
Format MPEG
• Kompresja MPEG opiera się przede wszystkim na
odrzucaniu mniej istotnych danych o kolorach oraz
szczegółów. Dlatego filmy w formacie MPEG o
wysokim stopniu kompresji będą blade. Wyraźnie
będą też widoczne kwadratowe piksele obrazu.
• MPEG-4 to format przeznaczony do dużych
plików wideo. Został wprowadzony w 1998 r jako
następca MPEG-2 (format MPEG-3 był nieudany i
szybko zaprzestano go rozwijać). MPEG-4 miał ponadto
wspierać media strumieniowe oraz zabezpieczenia
przed kopiowaniem, nazywane DRM (ang. Digital
Rights Management).
Format MPEG
• Format MPEG-4 jest w zasadzie bardzo szerokim zbiorem
możliwych funkcjonalności, a każda konkretna
implementacja zawiera tylko wybrane z nich. Format
MPEG-4 można porównać do zestawu wielu narzędzi
budowla­nych. W każdej konkretnej inwestycji używana jest
jedynie pewna część z nich
• Format MPEG-4 jest powszechnym standardem wideo
zarówno w internecie, jak i na płytach CD, DVD.
Wykorzystują go także kamery cyfrowe i telefony
komórkowe do rejestracji wideo.
• Pliki w formacie MPEG mają rozszerzenie MPG, MPEG lub
MP4. Odtwarza je większość współczesnych odtwarzaczy
wideo, na przykład Windows Media Player, Quick­Time,
ALLPlayer.
Formaty VCD, SVCD i DVD-Video
Na bazie formatów MPEG-2 i MPEG-4 powstały
specjalne formaty do wykorzystania w
sprzętowych odtwarzaczach wideo, na przykład w
odtwarzaczach DVD. Formaty te zawierają
informacje potrzebne do uruchomienia filmu w
odtwarzaczu sprzętowym i do sterowania
odtwarzaniem. Przykładowo płyty DVD z filmami
zawierają najczęściej tzw. menu dyskowe, które
umożliwia ustawienie języka, napisów, a także
rozpoczęcie odtwarzania od jednego z
predefiniowanych punktów, czyli wybór sceny.
Formaty VCD, SVCD i DVD-Video
• Format VCD (ang. Video Compact Disc) to
poprzednik formatu DVD-Video. Wprowadzony
w roku 1994 przez firmy Sony i Philips.
Umożliwia on umieszczenie 120-minutowego
filmu na jednej lub dwóch płytach CD. Do zapisu
wideo wykorzystuje kodek MPEG-1, archaiczny
poprzednik kodeka MPEG-2. To właśnie ten
kodek odpowiada za ograniczenia formatu VCD rozdzielczość 352x288, przepływność 1150
kb/s. W efekcie jakość filmu na VCD jest
porównywalna do jakości filmu nagranego na
analogowej kasecie VHS.
Formaty VCD, SVCD i DVD-Video
• Standard SVCD (ang. Super Video Compact
Disc). Jest to lepsza wersja formatu VCD,
wykorzystująca kodek MPEG-2. Zapewnia pod
wieloma względami jakość porównywalną z
DVD-Video, lecz w mniejszej rozdzielczości.
Podstawowe parametry formatu SVCD to
rozdzielczość 480x576 i przepływność 2520
kb/s. Zaletą formatu SVCD jest możliwość
odtwarzania filmów w tym formacie na
większości współczesnych sprzętowych
odtwarzaczy DVD.
Formaty VCD, SVCD i DVD-Video
Standard DVD-Video - bardzo dobrą jakość obrazu i
dźwięku uzyskano dzięki większej pojemności płyt DVD iż
CD (ok. 4,7 GB wobec 700 MB). Format wideo to MPEG-2
w rozdzielczości najczęściej 720x576, a dźwięk może być
zapisywany w systemie Dolby Digital. Dodatkowo standard
DVD-Video określa szczegóły elementów sterujących:
menu dyskowe, napisy, wybór scen i inne. Płyty DVD są
obecnie standardem stosowanym m.in. w wypożyczalniach
filmów, powoli jednak wypiera go standard Blu-ray,
oferujący znacznie wyższe rozdzielczości i w efekcie
umożliwiający oglądanie filmów w jakości HD (ang. High
Definition). Przyjmuje się, że rozdzielczość wysoka, czyli
tzw. full HD, to 1920x1080.
Format (kodek) DivX
Format DivX - pod koniec lat 90. ubiegłego wieku
olbrzymią popularność zdobyła metoda kompresji
stratnej wideo, pozwalająca zapisać 90-minutowy film
na jednej płycie CD, przy czym jakość oglądanego wideo
nie była wyraźnie gorsza od jakości filmów zapisanych w
formacie DVD-Video. Algorytm kompresji jest bardzo
wydajny, co więcej - jest zgodny ze standardem MPEG4, można więc stosować go w formatach kontenerowych
takich jak AVI czy MPG Wszystkie te cechy sprawiły, że
format DivX stał się nieformalnym standardem
wymiany filmów, przyczyniając się w ten sposób także
do rozwoju piractwa w sieciach P2P (ang. Peer- ToPeer).
Format (kodek) DivX
• Ponieważ DivX jest produktem komercyjnym,
kilka lat temu powstała darmowa alternatywa o
nazwie XviD. Jest to kodek stratny, zgodny ze
standardem MPEG-4 i mający podobne
własności kompresji. Ma jedną wielką zaletę jest całkowicie darmowy i udostępniany na
zasadach licencji publicznej GNU (ang. GNU
Generał Public License).
Inne formaty video
• Format MOV (QuickTime) stworzony przez firmę Apple
i początkowo był popularny przede wszystkim na
komputerach Apple działających w SO Mac OS. Z czasem
zdobył jednak szerokie uznanie i spotykany jest coraz częściej
także na platformie Windows. Za upowszechnienie formatu
MOV w dużej mierze odpowiada internet.
• MOV to format kontenerowy - plik może zawierać wiele
ścieżek audio, wideo i napisów. Plik w formacie MOV nie
musi zawierać danych, wystarczy, że ma referencję, czyli
odniesienie lub wskazanie do innego pliku. Oznacza to, że
dane wideo mogą znajdować się w innym pliku, co pozwala
na skonstruowanie elastycznej struktury, która znakomicie
nadaje się do potrzeb edytowania filmów. Pliki w formacie
MOV często służą do wymiany wideo między użytkownikami.
Inne formaty video
• Format FLV (ang. Flash Video) to kontenerowy format
wideo stworzony przez firmę Adobe. Format ten jest
szczególnie popularny w internecie. To właśnie ten format
wykorzystują serwisy takie jak YouTube, Google Video czy
Wrzuta. Zaletą formatu jest jego integracja z projektami
Flash - wideo w formacie Flash (czyli Flash Video - FLV)
może być łatwo umieszczane w plikach SWE
• Do odtwarzania wideo w formacie Flash można użyć
ogólnie dostępnego odtwarzacza firmy Adobe lub wtyczki
do przeglądarki internetowej. Pewnym ograniczeniem w
rozwoju i wykorzystaniu formatu jest fakt, że chociaż sam
format jest otwarty, to już używane kodeki są
opatentowane i ściśle chronione przez firmę Adobe.
Dobór optymalnego formatu
Wszystko zależy od potrzeb i przeznaczenia
konkretnego pliku wideo.
• Czy plik ma być udostępniony w sieci?
• Czy konieczna jest transmisja strumieniowa?
• Czy będzie oglądany w stosunkowo niewielkim
okienku na stronie internetowej, czy może raczej
na dużym ekranie telewizora plazmowego?
• Czy film zawiera dużo sekwencji ruchu, czy raczej
sceny w większości statyczne?
• Czy plik wideo będzie później poddawany
obróbce, czy raczej film ma być przygotowany
ostatecznie i zarchiwizowany?
Dobór optymalnego formatu
• Jeżeli przygotowywany plik ma być umieszczony
na stronie internetowej, to zapewne najlepszym
wyborem będzie format z rodziny MPEG.
Jak wiemy, format MPEG-4 wspiera dane
strumieniowe, dlatego też może być najlepszym
wyborem w tym wypadku.
• Inne rozwiązanie to format DivX lub QuickTime,
trzeba jednak pamiętać, że nie na każdym
komputerze mogą być zainstalowane
odpowiednie kodeki lub wtyczki odtwarzacza.
Dobór optymalnego formatu
• A jakiego wyboru należy dokonać w wypadku
przygotowania ostatecznej wersji filmu z wakacji
lub wesela? Najodpowiedniejszym wyborem jest
wówczas format DVD­Video. Film taki będzie
cechował się bardzo dobrą jakością i będzie
można odtworzyć go bez konieczności
uruchamiania komputera.
• Alternatywnie można posłużyć się formatem DivX
lub Xvid, który pozwoli przy nieznacznej stracie
jakości zmieścić film na jednej płycie CD
KONIEC

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project