Высококачественное цифровое видео

   Единственный формат цифровой видеозаписи, который позволяет сохранить 100% видеозаписи, подобно видеозаписи на кинопленку, формат "без сжатия", конечно еще и с учетом пиксельного разрешения, поскольку хорошая видеопленка аналогична цифровой видеозаписи с разрешением не менее 1600х1200.

   В настоящее время (2007 год) бытовая цифровая техника только-только подползает к такому порогу, когда она сможет сохранять информацию с потерями меньшими, чем у кинопленки.

   С другой стороны, сейчас все смотрят DVD, восторгаясь цифровым качеством, пользуются цифровыми видеокамерами и не имеют претензий к этой технике. Но в этой статье говориться о высококачественном цифровом видео, а не о просто качественном, разница между которыми сразу может быть и не заметна. Высококачественная видеозапись, допустим с разрешением 1600х1200 может быть полезна в промышленном производстве, инженерам, ученым, криминалистам, а снимать week end, можно и с разрешением 320х240.

   Вглядитесь в эти цифровые фотографии. Здесь использован формат .jpg, но на левой фото установлено слабое сжатие, а на правой сильное, благодаря чему фотографии имеют размер 66 и 58 Кб соответственно. То же фото но в формате .bmp

           

будет иметь размер файла уже 276 Кб. И именно этот файл обеспечивал бы кристальную чистоту изображения. На этом основано и сжатие видео. В настоящее время очень распространены форматы MPEG-2 и MPEG-4. Но сначала вспомним о формате без сжатия. Он будет представлять собой не что иное как аналогичное записи на фотопленку действие: следование друг за другом цифровых фотографий в формате .bmp (без сжатия) c частотой 25 кадров в секунду. Формат MPEG-2 будет представлять собой тоже самое следование фотографий, но уже каждой по отдельности сжатой, в формате подобном .jpg. Формат MPEG-4 помимо сжатия отдельно взятых кадров использует еще и между кадровое сжатие.

   Благодаря алгоритмам сжатия теряется много полезной информации. Для бытовых целей это приемлемо, а для спец задач иногда недопустимо. Даже с первого взгляда иногда заметно, что мы смотрим формат MPEG-4, где можно наблюдать мутноватые шлейфы вокруг движущихся объектов и полупрозрачные квадраты. Если приглядеться, то потеря качества в формате MPEG-2 (DVD) тоже заметна: иногда это отсутствие плавности в движениях, быстро движущиеся объекты движутся с некоторыми рывками, правда в отличие от MPEG-4 здесь можно увидеть некоторый цифровой шум, что является положительным отличием. В общем сравнивая даже качественное цифровое видео в формате MPEG-2 (DVD) с аналоговым видео или цифровым видео но в формате "без сжатие" ощущается труднообъяснимая разница, давящая на человека скорее подсознательно - в формате DVD видео как будто "не живое".

   Цифровое видео в формате "без сжатия" очень ресурсоемко. Вот простой подсчет. Если цифровое фото с разрешением 640х480 в формате .bmp имеет размер 900 Кб. Видео строится путем чередования этих фото 25 кадров в секунду, поэтому секунда такого видео будет иметь размер  900*25=22500, приблизительно 22 Мб. Минута 22*60=1320, приблизительно 1.3 Гб. То есть на DVD в формате "без сжатия" с разрешением 640х480 можно записать около 3 минут видео, просматриваемого уже не на плеере, а на компьютере, конечно. Час такого видео займет 1.3*60=78, приблизительно 80 Гб. То есть целый винчестер (недорогой, но современный на 2007 год). А сможем ли мы такой поток передать по USB? Подсчитаем. Поскольку в секунду нам надо передавать 22 Мб, то есть 22*8=176 Мбит/с, а максимальная скорость USB порта (USB 2.0), 420 Мбит/с, то записать такое видео ìû êîíå÷íî ñìîæåì, íî ïðè óñëîâèè, ÷òî ó íàñ áóäåò Full Speed óñòðîéñòâî è ïîðò ïîääåðæèâàþùèé Full Speed ïðîòîêîë. Ñóòü ïðàâäà â òîì, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ Full Speed USB óñòðîéñòâà - ðåäêîñòü, êàê ïðàâèëî âñå îãðàíè÷èâàåòñÿ Hi Speed óñòðîéñòâàìè, êîòîðûå îáìåíèâàþòñÿ íà ñêîðîñòè ëèøü 12 Ìáèò/ñ. Таким образом, для качественной видеозаписи на жесткий диск компьютера надо иметь и жесткий диск объемом от 80Гб до 500Гб с интерфейсом желательно SATA-II и компьютер с тактовой частотой ЦП не менее 1ГГц и конечно кроме порта USB 2.0, ìîãóùåãî ðàáîòàòü â ðåæèìå Full Speed (420 Ìáèò/c) нужно подумать о возможности подключения видеоустройства к другим, более высокоскоростным портам, например PCI, IDE, AGP, PCI-E, ведь могут понадобиться и видео разрешения большие, чем 640х480, а там цифры ресурсопотребления куда более заоблачные. Также очень важна оперативная память, но не ее объем, а ее быстродействие, например, память работающая на частоте 133 МГц с такими задачами будет справляться уже плохо, понадобиться память с частотами не менее 200-400 МГц.

   Теперь понятно, что высококачественное цифровое видео к нам только - только приходит, а доступные бытовые персональные компьютеры способные записывать, хранить и обрабатывать такое видео появляются в продаже только сейчас (2007 год). И именно поэтому профессиональные кинорежиссеры до сих пор снимают видео на кинопленку, иначе бы им потребовалось таскать с собой суперсовременный четырехпроцессорный и восьмиядерный компьютер с HDD емкостью в 1000 Гб, поскольку, как уже говорилось профессионалы не признают разрешение DVD 720х576, а предпочитают свои шедевры сохранять с разрешением не менее 1600х1200 на 25 кадров в секунду, с чем пока неплохо справляется  все-таки отмирающая кинопленка.

   А теперь несколько слов о телевидение, цифровом и аналоговом. Как известно в нашей стране телеканалы передаются в формате PAL 25 кадров в секунду на 625 строк (4:3), то есть с разрешением приблизительно 800х600, причем реально многие телевизоры тянут качество картинки где-то 640х480. Для передачи такого видеосигнала со звуком и др. требуется как максимум 8 МГц полоса частот. Поскольку цифровое видео "без сжатия"  с разрешение 640х480 имеет скорость потока, как было вычислено выше, 176Мбит/с, то нам понадобиться полоса частот как минимум 176х2=352, то есть приблизительно 400 МГц. Это не реально не для передачи на МВ, не на ДМВ, здесь нужен только СВЧ диапазон. В прочем на такое расточительство вряд ли когда либо пойдут. В настоящие время цифровые каналы передаются только в сжатом формате (и другой перспективы нет), аналогичном  MPEG-2 (DVD), где скорость цифрового потока составляет в качественном варианте 8 Мбит/с, то есть понадобятся частотные каналы с шириной около 20МГц, что совершенно реально в ДМВ диапазоне. Все это очень хорошо, но по настоящему получать удовольствие от высококачественного видео "без сжатия" с качественной "живой" картинкой в ближайшем будущем нам придется все реже и реже.

   Эта статья написана с целью просветить интересующихся, но не направлена на противопоставление сжатого и несжатого видео, а также цифрового и аналогового видео. Бесспорно, что именно цифровая передача данных имеет сто процентов преимуществ, по сравнению с аналоговой, однако современная электроника пока не достигла такого уровня, чтобы передавать 100% информации по цифровым каналам связи также легко, как это происходило с аналоговым видеосигналом. Энтузиасты цифровой видеозаписи по своему правы, когда приносят в жертву высокое качество (разрешение более 1600х1200) кинопленочной видеозаписи записи на DVD (разрешение 720х576), поскольку цифровая видеозапись крайне удобна для хранения, копировании и передачи на расстояние; все эти действия идут без ошибок, что невозможно, например, при копировании кинопленки. Кстати, в настоящее время (2007 год) уже есть в продаже цифровые видеокамеры с разрешением 1600х1200 (не DVD формат), запись которых можно просматривать на мониторе ПК установив там соответствующее разрешение. Среди компьютерных форматов самым оптимальным можно считать .wmv, коэффициент сжатия в котором можно плавно регулировать от состояния аналогичного "видео без сжатия" до очень сильного сжатия. 

  

 

Используются технологии uCoz