Was ist digitales Video?


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Was ist digitales Video?

Digital Video

Digitales Video ist eine Reihe von Technologien zum Aufzeichnen, Verarbeiten, Übertragen und Speichern von Bildern und Ton aus dem digitalen Fernsehen. Der Hauptunterschied zu analogem Video besteht darin, dass das Videosignal und der Ton nicht in ihrer ursprünglichen Form, sondern nach der Analog-Digital-Umwandlung in Video- und Sounddatenströme codiert und übertragen werden. In den meisten Fällen wird digitales Video komprimiert, um die übertragene und gespeicherte Datenmenge zu verringern. Digitales Video kann über digitale Schnittstellen in Form von Streams oder Dateien auf verschiedene Videomedien übertragen werden.

Digital Video

Digitales Video weist fünf Hauptmerkmale auf: Bildschirmauflösung, Bildrate, Farbtiefe, Bitrate (Videoübertragungsbreite) und Bildqualität.

Bildschirmauflösung (Auflösung): Gibt die Anzahl der Punkte (Pixel) horizontal und vertikal an, aus denen das Bild (Videobild) auf dem Bildschirm besteht.
Bei der Aufnahme der Auflösung wird zuerst der Wert der Anzahl der Punkte pro Zeile (horizontale Auflösung) und dann die Anzahl der am Bild beteiligten Zeilen (vertikale Auflösung) angegeben.
Für den europäischen PAL-Videostandard beträgt die Bildgröße beispielsweise 720 x 576 Pixel, für den nordamerikanischen NTSC-Standard 720 x 480, für hochauflösendes Video (HD 720p) – 1280 x 720 und für den neuen HDTV-Standard (Full HD) – 1920 x 1080 Pixel.
Wie Sie wahrscheinlich verstehen, ist die Videoqualität umso besser, je höher die Bildschirmauflösung ist.

Bildrate, Bildrate (Bilder pro Sekunde (FPS), Bildrate, Bildrate) – die Anzahl der Bilder pro Zeiteinheit in Fernsehen und Kino. Das Konzept wurde zuerst von dem Fotografen Edward Muybridge verwendet, der Experimente zur Chronofotografie von sich bewegenden Objekten mit mehreren Kameras hintereinander durchführte. Die allgemein akzeptierte Maßeinheit sind Bilder pro Sekunde.
– 24 – der Weltstandard für die Häufigkeit von Filmen und Projektionen;
– 25 – die Drehfrequenz, die bei der Erstellung von Filmen und Fernsehberichten für deren Übersetzung in die europäische Zerlegungsnorm 625/50 verwendet wird;
– 30 – Standardgeschwindigkeit für die Videowiedergabe.

Die Farbtiefe (Farbauflösung) ist eine Eigenschaft, die die Anzahl der Farben angibt, die an der Bildung eines Videobildes beteiligt sein können.
Die Anzahl der Farben in digitalen Videos wird in Bit gemessen. 1 Bit kann also zwei verschiedene Werte annehmen (0 oder 1) und es können nur zwei Farben (normalerweise Schwarz und Weiß) codiert werden. Mit zwei Bits können Sie 4 Farben (22 = 4) codieren, mit drei Bits – 8 Farben (23), vier – 16 (24) und so weiter.
Typischerweise wird die Farbauflösung durch spezielle Farbmodelle beschrieben. In der Computertechnologie wird das RGB-Modell (Rot-Grün-Blau) verwendet, das durch die folgenden gängigsten Farbtiefenmodi dargestellt werden kann: 8 Bit (256 Farben), 16 Bit (65.536 Farben) und 24 Bit (16.777). 216 Farben). Übrigens kann das menschliche Auge nach verschiedenen Meinungen 5-10 Millionen Farbtöne wahrnehmen.

Ein Pixel ist das kleinste Element in einem digitalen Bild in Bitmap-Grafiken. Es hat eine quadratische Form. “Pixel” ist ein Wort, das aus den Wörtern “Bild” und “Element” besteht. Die physikalische Größe eines Pixels wird nicht vom Benutzer festgelegt, sondern durch die Eigenschaften des Anzeigegeräts bestimmt. Je mehr Pixel ein Anzeigegerät hat, desto feinere Details im Bild können angezeigt werden.

Die Videobitrate ist die Menge an Informationen, die pro Sekunde übertragen werden. Daraus folgt, dass je höher die Videobitrate ist, desto besser ist sie, desto klarer das Bild, desto weniger Artefakte usw. Das Speichern dieses Videos erfordert mehr Festplattenspeicher und folglich mehr Zeit, um es über das Netzwerk zu übertragen.

Die Bildqualität ist eine Eigenschaft, mit der die Qualität des verarbeiteten Videos im Vergleich zum Original bewertet werden soll. Sie wird durch eine Reihe von Werten für Auflösung, Farbtiefe und Videoübertragungsgeschwindigkeit bestimmt.

HD. High Definition Video. Die meisten verwendeten HD-Formate bieten eine Auflösung von 1920 x 1080 oder 1280 x 720. Es gibt einen signifikanten Unterschied zwischen den Standards 1080 und 720: Ersteres verwendet 2,25 Pixel mehr pro Bild.
Dieser Unterschied erhöht die Anforderungen der 1080-Datenverarbeitung in Bezug auf Komprimierungszeit, Dekomprimierungsgeschwindigkeit und Größe des Speicherbereichs erheblich. Alle 720 Formate sind progressiv. Das 1080-Format ist eine Kombination aus progressiven und Interlaced-Rahmentypen. Computer und ihre Monitore sind von Natur aus fortschrittlich, während Fernsehsendungen


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Digitale Videoeigenschaften

Digitale Videoeigenschaften

digital video characteristics

Bildrate.

DIGITAL VIDEO CHARACTERISTICS

Die Standard-Wiedergabegeschwindigkeit für Videosignale beträgt 30 Bilder / s (für das Kino beträgt diese Zahl 24 Bilder / s). Jeder Frame besteht aus einer bestimmten Anzahl von Linien, die nicht nacheinander, sondern nach einer gezeichnet werden, was zu zwei Halbframes oder den sogenannten “Feldern” führt. Daher besteht jede Sekunde eines analogen Videosignals aus 60 Feldern (Halbbildern). Dieser Vorgang wird als Interlaced-Video bezeichnet. In der Zwischenzeit verwendet der Computermonitor die “Progressive Scan” -Methode, um den Bildschirm zu zeichnen. (progressiver Scan), bei dem die Linien des Rahmens nacheinander von oben nach unten gebildet werden und der gesamte Rahmen 30 Mal pro Sekunde gezeichnet wird. Natürlich wird diese Methode als nicht interlaced Video bezeichnet. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Computer- und Fernsehmethode der Videosignalerzeugung

Farbtiefe (Farbauflösung).

Diese Metrik ist komplex und misst die Anzahl der Farben, die gleichzeitig auf dem Bildschirm angezeigt werden. Computer verarbeiten Farben im RGB-Format (Rot-Grün-Blau), während Videos andere Methoden verwenden. Eines der häufigsten Farbmodelle für Videoformate ist YUV. Jedes der RGB- und YUV-Modelle kann durch unterschiedliche Farbtiefenstufen (maximale Anzahl von Farben) dargestellt werden. Das RGB-Farbmodell verfügt normalerweise über die folgenden Farbtiefenmodi: 8 Bit / Pixel (256 Farben), 16 Bit / Pixel (65.535 Farben) und 24 Bit / Pixel (16,7 Millionen Farben). Für das YUV-Modell werden die folgenden Modi verwendet: 7 Bit / Pixel (4: 1: 1 oder 4: 2: 2, ungefähr 2 Millionen Farben) und 8 Bit / Pixel (4: 4: 4, ungefähr 16 Millionen Farben)

Bildschirmauflösung (räumliche Auflösung).

Ein weiteres Merkmal ist die Bildschirmauflösung oder mit anderen Worten die Anzahl der Punkte, aus denen das Bild auf dem Bildschirm besteht. Da PC- und Macintosh-Monitore normalerweise für native Auflösungen ausgelegt sind, halten viele dies für das Standardformat. Leider ist es nicht. Es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen der Auflösung von analogem Video und der Computeranzeige. Analoges Standardvideo liefert ein Vollbild ohne die Größenbeschränkungen, die häufig mit Computervideos verbunden sind. Fernsehstandard NTSC (National Television Standards Committe), entwickelt vom US National Television Standards Committee. In Nordamerika und Japan verwendet, hat es eine Auflösung von 768 x 484. Der in Europa übliche PAL-Standard (Phase Alternative) hat eine etwas höhere Auflösung – 768 x 576 Pixel

Da die Auflösung von analogem Video und Computervideo unterschiedlich ist, müssen Sie beim Konvertieren von analogem Video in digitales Format manchmal das Bild skalieren und reduzieren, was zu Qualitätsverlusten führt

Die Ära des digitalen Videos

Die Ära des digitalen Videos

Digital Video

1989 produzierte die Fabrik in Svema die letzte Serie von Amateurfilmen im 8-mm-Format. Vor fünf Jahren wurde das letzte Labor für die Entwicklung dieses Films geschlossen, und bald darauf verschwanden alle notwendigen Chemikalien aus dem Verkauf … So endete vor unseren Augen die Ära des Heimkinos und die Ära des Amateurvideos. . Letzteres wiederum existierte jedoch noch weniger und es scheint, dass genau dasselbe Schicksal auf Sie wartet: Video bewegt sich in digitale Formate.

Digital Video

Wenn Sie also einen Computer haben, scheint der Kauf einer analogen Videokamera und einer Karte zur Digitalisierung eines analogen Signals (selbst eines relativ billigen wie MiroVideo DC20 / 30) heutzutage zumindest eine sinnlose Geldverschwendung zu sein. Das Zeitalter des analogen Videos gehört unwiderruflich der Vergangenheit an, und wir empfehlen unseren Zeitschriftenlesern, veraltete analoge Hardware zu verkaufen, bevor es zu spät ist. Heute können Sie noch ein Drittel des Preises für sie bekommen, und wenn Sie Glück haben, sogar die Hälfte …

Das gleiche Schicksal erwartet auch das Fernsehen. Beispielsweise wurde der Ende 1996 in den USA verabschiedete staatliche Standard für hochauflösendes Farbfernsehen (1.125 Zeilen pro Bild) in den letzten drei Jahren erfolgreich in den regulären Fernsehsender eingeführt. Für bestehende analoge Farbfernseher mit 525 Zeilen wurden kostengünstige Set-Top-Boxen auf den Markt gebracht, und 2006 wurde beschlossen, die Ausstrahlung im analogen Format vollständig einzustellen.

All diese Innovationen werden nach und nach dazu führen, dass sich Fans traditioneller Videobänder von ihren ungeschickten “Videoboxen” verabschieden müssen: Aktuelle alternative Technologien sind von viel besserer Qualität, und außerdem neigen sie ständig dazu, billiger zu werden. (Möglicherweise kosten sie mit zunehmender Beliebtheit sogar noch weniger als analoge Formate, die bereits ihre “Obergrenze” erreicht haben).

Die hervorragende Qualität von DVD-Videos, die im MPEG-2-Format aufgenommen wurden, kann den durchschnittlichen Betrachter bereits zum Umschalten ermutigen. Der einzige einschränkende Faktor im Moment ist, dass DVDs zu Hause noch nicht gebrannt werden können.

Die Hürde ist ziemlich ernst: Viele von uns drehen gerne Heimvideos auf Amateur-Camcordern, schreiben Filme neu und spielen mit der Videobearbeitung herum. Selbst angesichts der massiven Verbreitung von DVD-RAM in absehbarer Zeit ist es unwahrscheinlich, dass Camcorder auf neue Medien umsteigen (obwohl Sony bereits Digitalkameras herausgebracht hat, die MD-Discs als Medien verwenden).

Zusätzlich zu digitalen Video-DVDs wird der MPEG-2-Komprimierungsalgorithmus (wenn auch etwas vereinfacht und modifiziert) in modernen digitalen Videos im DV-Format verwendet (im Gegensatz zum klassischen MPEG-Algorithmus mit I-, B- und P-Frames). In DV werden die Daten auf Kassetten aufgezeichnet, wobei die Komprimierung nur auf I-Frames basiert. Darüber hinaus gelten im DV-Format im Gegensatz zu Motion-JPEG sowohl die Intra-Frame-Komprimierung, bei der jedes Frame für sich komprimiert wird, ohne die Informationen benachbarter Frames zu berücksichtigen, als auch die Inter-Field-Komprimierung Analysieren von Standbildern in benachbarten Bildern mit demselben Hintergrund. Diese Komprimierungsalgorithmen erzeugen nur sehr wenige Artefakte. Gleichzeitig sieht Video im DV-Format (I-MPEG) viel besser aus als der derzeitige De-facto-Standard für nichtlineare Bearbeitungssysteme: M-JPEG (Motion-JPEG) und,

Zum Speichern großer Mengen von Videodaten mit einer Auflösung von 500 TVL (TVL) im Komponentenformat mit separaten Chrominanz- und Luminanzsignalen (Y, RY und BY) und 4: 1: 1-Abtastung (4: 2: 0) ) Auf kleinen Medien verwendet das DV-Format eine 5: 1-Komprimierung (fester Stream – 3,6 MB / s). Gleichzeitig sagen Sony-Experten, dass die Qualität von DV-Bildern nicht unter dem modernen professionellen Standard Betacam SP liegt, der in Studio-Videogeräten verwendet wird (Unterschiede treten nur bei zusätzlicher Videoverarbeitung aufgrund von Komprimierung auf Bild und ein gewisser Verlust an Farbinformationen während der Probenahme). Professionelle Änderungen am DV-Standard werden ebenfalls erfolgreich eingeführt: Sony DVCAM und Panasonic DVCPRO (in den neuesten Implementierungen dieser Formate wird das gleiche 4: 2: 2-Sampling wie in Betacam SP verwendet).

Auf dem Massenmarkt gibt es bereits hervorragende Digitalkameras für Verbraucher.