TECHNOLOGIE MULTIMEDIALNE

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.

Wstęp 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 video 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 video 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.

Kompresja video 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

Wskazówka 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 120- minutowego 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.

Format MPEG Format MP4, określany rzadziej jako MPEG-4 Part 14 i MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), stanowi format kontenera umożliwiający łączenie cyfrowych ścieżek audio i wideo w systemie MPEG, a także innych typów danych, takich jak nieruchome obrazy, czy podpisy. Format ten powstał w celu przechowywania zsynchronizowanych danych multimediów w elastycznej formie do celów przekazywania, zarządzania i edycji plików multimedialnych. Pliki MP4 można streamować w Internecie, co pozwala na powszechne stosowanie tego formatu do przechowywania cyfrowych streamów video i audio na wielu serwisach wideo. Warto jednak pamiętać, że do tego samego celu wykorzystuje się także Flash video. Format MP4 oferuje jednak szczególnie wysoką jakość, którą przyrównać można do jakości DVD przy stosunku kompresji 4MB na minutę. Format ten jest obecnie obsługiwany przez ponad 90% urządzeń typu smart.

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 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 MPEG- 4, 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 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).

Format MOV 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.

Format FLV 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.

Format WMV Format WMV znany jest również jako format Windows Media Video. Został on stworzony przez Microsoft w celu obsługiwania treści wideo i streamowania ich za pośrednictwem Internetu na komputerach prywatnych użytkowników. Ten typ pliku umożliwia kompresję i redukcję rozmiaru dużych plików w celu ułatwienia ich przesyłania poprzez sieć bez znacznej utraty jakości. Początkowo, format WMV stanowił niestandardową wersję formatu MPEG-4, ale w następstwie standaryzacji wykonanej przez SMPTE (Związek Inżynierów Filmowych i Telewizyjnych), format WMV ogłoszony został standardowym otwartym formatem.

Format 3GP Format 3GP, a dokładniej 3GPP, to format plików multimedialnych opracowany w ramach projektu Third Generation Partnership Project (3GPP). Format 3GP (Third Generation Partnership Project) jest rezultatem kooperacji między różnymi firmami z branży telekomunikacyjnej i zrzeszaniami programistów z całego świata. Format ten rozwiązał skutecznie częste problemy związane z odtwarzaniem plików wideo na smartfonach obsługujących 3GP. Stworzony specjalnie na potrzeby urządzeń mobilnych, format 3GP jest w istocie uproszczoną wersją formatu MP4. W porównaniu ze stosowanym na komputerach stacjonarnych formatem MP4, pliki 3GP mają mniejszy rozmiar, co ułatwia ich przesyłanie i odtwarzanie na urządzeniach mobilnych. Stosuje się powszechnie dwa typy formatu 3GP: podstawowy format 3GP z rozszerzeniem .3gp i format 3G2 z rozszerzeniem .3g2.

Format MKV Format MKV, czasami określany mianem Matroska Video, jest standardowym i darmowym formatem kontenera przechowującym szeroki zakres danych wideo, audio I napisów w jednym pliku. Ten typ pliku został opracowany w 1992 roku w Rosji. Założycielem i koordynatorem projektu Matroska był Steve Lhomme. Nazwa „Matroska” pochodzi od rosyjskiego terminu „matryoshka” określającego słynne składane, puste w środku lalki przypominające rosyjskie babuszki. Podobnie jak inne formaty kontenerów, takie jak AVI, MP4, czy ASF (Advanced Systems Format), MKV służy do przechowywania treści multimedialnych, lecz w odróżnieniu do wymienionych formatów, jego specyfikacja jest całkowicie otwarta.

Format MKV Format MKV, czasami określany mianem Matroska Video, jest standardowym i darmowym formatem kontenera przechowującym szeroki zakres danych wideo, audio I napisów w jednym pliku. Ten typ pliku został opracowany w 1992 roku w Rosji. Założycielem i koordynatorem projektu Matroska był Steve Lhomme. Nazwa „Matroska” pochodzi od rosyjskiego terminu „matryoshka” określającego słynne składane, puste w środku lalki przypominające rosyjskie babuszki. Podobnie jak inne formaty kontenerów, takie jak AVI, MP4, czy ASF (Advanced Systems Format), MKV służy do przechowywania treści multimedialnych, lecz w odróżnieniu do wymienionych formatów, jego specyfikacja jest całkowicie otwarta.

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. 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