Princip digitálního videa je stejný jako u klasického filmu nebo televize, kdy rychlé střídání jednotlivých snímků za sebou vyvolá iluzi plynulého pohybu. Využívá se vlastností lidského oka, které obrazovou informaci zpracovává a předává nervovému vláknu se setrvačností a mozek si chybějící informace sám doplňuje. Oku tedy stačí podstrčit jen takovou rychlost střídání snímků kterou dokáže zpracovat a předat dál a iluzi plynulého pohybu vytvoří až náš mozek. Iluze plynulého pohybu začíná přibližně od 10 snímků za sekundu, rychlé pohyby se však při této rychlosti ještě zdají roztřesené a pro kvalitní videozáznam je potřeba rychlost snímku kolem 30 snímků za sekundu.
V této části se naučíte základní pojmy týkající se počítačového videa, jak je video v souboru uloženo a zkomprimováno a naučíte se několik základních úprav videa, jako je střih, přidání vlastního zvuku (například při dabování) a opatření videa titulky.
U videozáznamu se budeme v první řadě zajímat o rozlišení, což jsou pixelové rozměry jednoho obrázku (viz sekce Grafika). Dále je to rychlost střídání snímků, označovaná jako Frame Rate. Pak nás bude zajímat způsob uložení snímků v souboru a jejich komprimace. Softwarové funkce zajišťující kompresi a dekompresi videa jsou zpravidla ukládány v oddělených souborech nazývaných kodek, z počátečních písmen slov KOdér - DEKodér (v angličtině codec) a za běhu hlavního programu s videem (přehrávač videa, webový prohlížeč) se tyto vnější programové knihovny dynamicky přilinkují. Proto je možné je stáhnout a nainstalovat do počítače samostatně. Zvuk je do videosouboru přidán jako další data a je komprimován podobně jako je tomu u samostatných zvukových souborů (viz sekce Zvuk). Pro velmi jednoduché animace byl vyvinut speciální formát animovaný gif, se kterým se pracuje jako s obrázkem, animaci sekvence snímků zajistí prohlížeč obrázků. Je omezen pouze 256 barvami, podobně jako jediný obrázek ve formátu gif a hodí se tudíž jen na jednoduché grafické animace. U černobílých animací lze však vyvolat iluzi skutečného videosouboru, protože i při 256 odstínech šedi mají černobílé obrázky hladké přechody. Animovanými gify se v této sekci nebudeme zabývat. Základní pojmy digitálního videa uvedeme přehledně v následující tabulce:
Pojem | Popis |
---|---|
Rozlišení | Počet pixelů videa na šířku a na výšku. Často používaná rozlišení jsou pro malá videa 320×240 a pro větší videa 640×480., u DVD videa bývá 720×576. Vetší rozlišení (například pro HDTV) již nebudou z hlediska tohoto kurzu tak významná. |
Poměr stran | Anglicky aspect ratio, podíl šířky a výšky snímku videa. Nejčastější poměr stran je 4:3, jako u klasické televize, u HDTV je to 16:9. |
Prokládání | Pro zvýšení iluze vyššího rozlišení při menším datovém toku se někdy používá prokládané řádkování. V jednom snímku jsou obsažené obrazové informace pouze z lichých řádků a v následujícím snímku pouze ze sudých. Tato technologie se používala v analogové televizi a u digitálního videa měla význam v minulosti, při malých datových rychlostech internetového připojení a malých kapacit úložných médií. U prokládaného řádkování polovina informace chybí, což u statickým scén nevadí, protože se informace chybějící poloviny řádků doplní z předchozího snímku. U rychlých pohybů se obrázek u prokládaného videa jakoby rozostří do sudých a lichých řádků, což je zřetelné obzvláště u ostrých hran s kontrastními přechody. Pokud nám nevadí vyšší datový tok, je lépe se prokládanému řádkování vyhnout. |
Frame Rate | Rychlost snímků za sekundu, jednotkou je fps (Frames per second). Dnes je standardem 25 fps nebo 30 fps. |
Datový tok | Rychlost přenášených dat potřebných pro zobrazení videa, udává se v bitech za sekundu, jednotka je b/s nebo častěji bps (bits per second). Datový tok lze spočítat jako (bitová hloubka)×(šířka v pixelech)×(délka v pixelech)×(Fame Rate ve snímcích za sekundu). Například video 640×480 s 24 bitovou hloubkou a 30 snímky za sekundu potřebuje datový tok 24×640×480×30 = 221 184 000 bps. Praktičtější jednotky jsou kilobity za sekundu (kb/s, kbs) a megabity za sekundu (Mb/s, Mbs), hodnotu ve vyšší jednotce dostaneme vždy vydělením číselné hodnoty číslem 1024 (všimněte si, že na rozdíl od předpon kilo a Mega užívaných ve fyzice, kde je koeficient 1000, je zde hodnota 1024, což je 210 a tedy ve dvojkové soustavě kulaté číslo lépe vyhovující potřebám výočetní techniky - předona kilo- nebo Mega- totiž znamená ve dvojkové soustavě a tedy v bitovém vyjádření čísla posun desetinné čárky o 10 cifer) a dostaneme hodnoty 216 000 kb/s a 211 Mb/s. 8 bitů je 1 bajt, takže v megabajtech za sekundu (MB/s) dostaneme 211/8 = 26,4 MB/s. Vypočtená hodnota je čistý datový tok, tj. pro nekomprimovaná data. Z důvodů vysokých datových toků jsou přenášená data komprimovaná, takže datový tok před dekompresí bývá mnohem menší. |
Streamované video | Digitální video, které není po internetu přenášeno najednou v celém souboru ale jako datový tok, data nejsou ukládána na datové médium ale pouze do vyrovnávací paměti a z této paměti se data zobrazují tak, jak přicházejí. Výhodou je, že nemusíme čekat na stažení velkých videosouborů a video se nám začne zobrazovat s nepatrnou prodlevou hned po začátku stahování dat. Tato technologie vyžaduje vyšší průchodnost datové linky a vyžaduje speciální technologii přenosu dat. streamované video je napřílad na serveru youtube.com nebo na webu České televize. |
Pro přibližnou orientaci uvádíme v následující tabulce datové toky u tří často používaných rozlišení digitálního videa ve srovnání s úložnou kapacitou DVD datového nosiče:
malé video | kvalitnější video | DVD rozlišení | |
---|---|---|---|
Šířka | 320 | 640 | 720 |
Výška | 240 | 480 | 576 |
Barevná hloubka | 24 | 24 | 24 |
Framerate | 15 | 30 | 25 |
Datový tok v bit/s | 27 648 000 | 221 184 000 | 248 832 000 |
Datový tok v kbit/s | 27 000 | 216 000 | 243 000 |
Datový tok v Mbit/s | 26 | 211 | 237 |
Datový tok v MB/s (1 Bajt = 8 bitů) | 3 | 26 | 30 |
Kolik záznamu se vejde na jedno DVD 4,4 GB | 0:22:47 | 0:02:51 | 0:02:32 |
Nutný stupeň komprimace pro 2 hodiny záznamu | 5,3 | 42,1 | 47,4 |