Το video σε ψηφιακή μορφή μπορεί να προκύψει είτε με απευθείας "σύλληψη" του σε ψηφιακό μέσο πχ με ψηφιακή βιντεοκάμερα είτε με μετατροπή ενός αναλογικού σήματος. Σε κάθε περίπτωση το ψηφιακό σήμα έχει κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά σε σχέση με το αναλογικό και θα τα μελετήσουμε στην ενότητα αυτή.
Το ψηφιακό video μπορεί να εκληφθεί ως ένα σύνολο στατικών εικόνων που εναλλάσσονται γρήγορα πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Συνεπώς διακρίνουμε ότι το video "κληρονομεί" τα χαρακτηριστικά των εικόνων που το αποτελούν (χρωματική και χωρική ανάλυση - color special resolution) και έχει επίσης το χαρακτηριστικό της συχνότητας εναλλαγής τους.
Το πρότυπο για την προβολή οποιοδήποτε είδους μη-film video είναι 30 καρέ το δευτερόλεπτο ενώ για film είναι 24 30 καρέ το δευτερόλεπτο. Συνεπώς η πληροφορία video αποτελείται από 30 ή 24 εικόνες (ή καρέ) κάθε δευτερόλεπτο. Στην παραδοσιακή τηλεόραση τα καρέ αυτά χωρίζονται σε δύο μέρη, τις άρτιες και περιττές γραμμές, σχηματίζοντας τα λεγόμενα πεδία (fields). Εδώ έγκειται και η μεγάλη διαφορά μεταξύ του τρόπου προβολής της εικόνας από μία τηλεόραση και έναν υπολογιστή. Όταν λοιπόν η τηλεόραση προβάλει το αναλογικό της σήμα video παρουσιάζει πρώτα τις περιττές γραμμές (πρώτο πεδίο) και μετά τις άρτιες (δεύτερο πεδίο). Κάθε ζευγάρι σχηματίζει ένα καρέ και εμφανίζονται 60 πεδία το δευτερόλεπτο, δηλαδή 30 καρέ το λεπτό. Αυτό είναι το λεγόμενο "interlaced" video. Η οθόνη ενός υπολογιστή χρησιμοποιεί μία τεχνική για την ανανέωση του περιεχομένου της οθόνης που ονομάζεται "σταδιακή σάρωση" (progressive scan). Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή η οθόνη δεν χωρίζεται σε πεδία και κάθε γραμμή εμφανίζεται με τη σειρά από πάνω ως κάτω. Όλο το καρέ εμφανίζεται 30 φορές το δευτερόλεπτο και η μέθοδος αυτή ονομάζεται "non-interlaced" video.
Η έννοια της χρωματικής ανάλυσης αναφέρεται στο πλήθος των διαφορετικών χρωμάτων που εμφανίζονται ταυτόχρονα στην οθόνη. Οι υπολογιστές κωδικοποιούν το χρώμα σε μία μορφή τριών διακριτών συνιστωσών "RGB" (red-green-blue) δηλαδή κόκκινη, πράσινη και μπλε συνιστώσα. Όλα τα διακριτά χρώματα κωδικοποιούνται με ένα συγκεκριμένο πλήθος δυαδικών ψηφίων (bits). Το πλήθος αυτό ορίζει συνεπώς και τη μέγιστη τιμή των διαφορετικών χρωμάτων που υποστηρίζονται (με n bits 2n διαφορετικοί συνδυασμοί). Μία άλλη συχνά χρησιμοποιούμενη μορφή είναι η "YUV". Αν και δεν υπάρχει άμεσος συσχετισμός μεταξύ RGB και YUV τα συστήματα αυτά μοιάζουν στο ότι έχουν και τα δύο διάφορα επίπεδα βάθους χρώματος (color depth), δηλαδή μέγιστο πλήθος χρωμάτων. Τυπικές αναλύσεις χρώματος RGB είναι 8 bits/pixel (256 χρώματα), 16 bits/pixel (65,536 χρώματα), 24 bits/pixel (16.7 εκατ. χρώματα) και 32 bits/pixel το λεγόμενο true color. Τυπικές αναλύσεις χρώματος YUV είναι 7 bit, 4:1:1 ή 4:2:2 (περίπου 2 εκατ. χρώματα), και 8 bit, 4:4:4 (περίπου 16 εκατ. χρώματα).
Η χωρική ανάλυση είναι στην ουσία το μέγεθος της εικόνας. Όπως και με τα πρότυπα RGB και YUV δεν υπάρχει άμεση συσχέτιση μεταξύ αναλύσεων αναλογικών τηλεοράσεων και οθονών υπολογιστών. Οι κλασσικές τηλεοράσεις προβάλουν μια πλήρη εικόνα χωρίς τα περιθώρια των οθονών υπολογιστών. Στο πρότυπο NTSC η ανάλυση είναι 768 x 484 ενώ στο PAL λίγο μεγαλύτερο 768 x 576. Οι οθόνες των υπολογιστών υποστηρίζουν διάφορες αναλύσεις όπως η Standard VGA 640 x 480, 800 x 600 , 1024 x 768 κτλ. Στην πράξη όμως το ψηφιακό video δεν απαιτεί τόσο μεγάλες αναλύσεις και συνήθως έχει ανάλυση μικρότερη του 640 x 480. Καθώς οι αναλύσεις διαφέρουν από αναλογικές και ψηφιακές οθόνες η μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό σήμα πρέπει να λάβει το γεγονός αυτό υπόψη και συνέπεια είναι κάποια απώλεια στην ποιότητα του σήματος.
Όπως είδαμε το ψηφιακό video είναι ουσιαστικά ένα σύνολο στατικών εικόνων που εναλλάσσονται γρήγορα πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Επειδή όμως ο όγκος του συνόλου της πληροφορίας αυτής είναι πολύ μεγάλος έχουν δημιουργηθεί διάφορες τεχνικές συμπίεσης των δεδομένων. Κάθε αλγόριθμος συμπίεσης έχει τα δικά του χαρακτηριστικά όπως η πολυπλοκότητα του, η ποιότητα του συμπιεσμένου video που παράγει αλλά και οι δυνατότητες συμπίεσης που έχει ως προς το ασυμπίεστο video. Τα διάφορα πρότυπα αναπτύχθηκαν βέβαια για να εξυπηρετήσουν και διαφορετικές ανάγκες πχ έχουμε πολύ μεγάλο bandwidth οπότε θέλουμε μικρή συμπίεση χωρίς απώλειες (MPEG-2). Σε άλλες περιπτώσεις το bandwidth είναι τόσο περιορισμένο ώστε μας αρκεί μια κακής ποιότητας εικόνα που όμως να είναι ικανή να μεταδοθεί (MPEG-4). Ολοκληρώνοντας πρέπει να πούμε ότι σε τελική ανάλυση η εφαρμογή που χρειάζεται το σήμα video είναι αυτή που θα καθορίσει τις προδιαγραφές της ποιότητας του. Οι προδιαγραφές αυτές καθορίζουν τις τιμές που θα πρέπει να έχει το σύνολο των προαναφερθέντων χαρακτηριστικών. Για παράδειγμα σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να είναι αρκετή ανάλυση 1/4 της οθόνης, με συχνότητα 15 καρέ το δευτερόλεπτο και χρωματική ανάλυση 8 bits per pixel ενώ σε άλλες πλήρης οθόνη (768 x 484), με συχνότητα 24 ή 30 καρέ το δευτερόλεπτο), και 24 bits per pixel (16.7 εκατ. χρώματα).
Τα διάφορα formats του ψηφιακού video μπορούμε να τα κατηγοριοποιήσουμε ως προδιαγραφές συμπίεσης video και προδιαγραφές ομαδοποίησης και συγκέντρωσης πολυμέσων - κινούμενη εικόνα και ήχο (Media Packaging).
Όπως έχουμε ήδη αναφέρει υπάρχουν διάφορα είδη τεχνικών συμπίεσης video. Εμείς θα επιχειρήσουμε εδώ μια σύντομη απαρίθμηση τους κάνοντας παράλληλα κάποια συμπληρωματικά σχόλια.
Αναφορές :
Τύποι Συμπίεσης Video που δεν είναι standards (Proprietary Video Compression Formats)
Για περισσότερες πληροφορίες για τις διάφορες τεχνικές συμπίεσης και διάφορα codec (coders - decoders) μπορεί κανείς να ανατρέξει στη διεύθυνση [Codec Warehouse] http://pages.prodigy.net/jagfire3/codecs.html
Υπάρχει ένα μεγάλο πλήθος formats τα οποία χρησιμοποιούνται όλα σε αρκετά μεγάλο βαθμό στο χώρο του ψηφιακού video. Κάποια από αυτά είναι προϊόντα εταιριών (Proprietary) ενώ άλλα είναι ανοικτά πρότυπα (open). Εδώ θα επιχειρήσουμε μια σύντομη απαρίθμηση και κατηγοριοποίηση τους σε δύο πίνακες. Παράλληλα σημειώνουμε ορισμένες επεξηγηματικές πληροφορίες καθώς και αναφορές για περισσότερες πληροφορίες σχετικές με το εκάστοτε πρότυπο. Proprietary Formats:
Open Standards:
|
