Digitales Video: eine Übersicht über Formate
In letzter Zeit haben Heimanwender die Möglichkeit, digitale Videos mit ihren eigenen Händen zu erstellen. Es versteht sich von selbst, wie bequem es ist, Familienvideodateien auf diese Weise zu speichern. Digitalisierte Datensätze verschlechtern sich nicht mit der Zeit, verlieren beim Kopieren nicht an Qualität und können problemlos bearbeitet werden. Videokomprimierungstechnologien, die sich auch jetzt noch verbessern, spielten eine wichtige Rolle bei der Verbreitung.
Lassen Sie uns zunächst herausfinden, warum Sie Videos komprimieren. Um dies zu verstehen, gehen wir zu den Grundprinzipien der Digitalisierung von bewegten Bildern über.
Die Videosequenz besteht aus aufeinanderfolgenden 720 x 576 Pixel-Frames, die 25 Mal pro Sekunde geändert werden (gemäß dem PAL-Standard). Wenn Sie sie mit einer Farbtiefe von 16 Bit scannen, nimmt jedes Bild etwa 1,2 MB ein. Dies bedeutet, dass Sie zum Speichern von 1 Sekunde Video etwa 30 MB Speicherplatz benötigen und etwa 150 GB für einen Film benötigt werden. 1,5 Stunden. Dies ist mindestens das Fünffache der Kapazität von Festplatten in modernen Heimcomputern. Versuchen Sie herauszufinden, wie viele 650-MB-CDs Sie benötigen, um einen dieser Filme zu brennen. Um die Größe von Dateien mit digitalisiertem Video zu verringern, werden verschiedene Datenkomprimierungsalgorithmen verwendet. Es gibt zwei Arten von Algorithmen, die jeweils ohne Informationsverlust funktionieren und bereitgestellt werden.
Die verlustfreie Komprimierung (praktisch ohne Verschlechterung der Bildqualität) in digitalen Videos erfolgt mit ähnlichen Methoden wie in Archivierern wie WinZIP oder WinRAR. Aufgrund einiger Besonderheiten der Videoinformationen sind solche Algorithmen in diesem Fall jedoch nicht effizient genug (die Mindestgröße einer komprimierten Datei beträgt 1/3 des Originals) und werden daher praktisch nicht verwendet.
Die verlustbehaftete Komprimierung ist die Hauptmethode zum Reduzieren der Größe von Videodateien. Mit diesen Algorithmen können wir den Teil der Informationen bestimmen, den der Betrachter beim Ansehen eines Films höchstwahrscheinlich nicht bemerkt, und ihn aus der Datei entfernen. Die wichtigsten digitalen Videoformate mit verlustbehafteter Komprimierung sind heute Apple QuickTime, Intel Indeo, MPEG-1, MPEG-2, MJPEG und MPEG-4. Die Spezifikationen des MPEG-7-Standards befinden sich ebenfalls in der Entwicklung, aber es ist noch zu früh, um darüber zu sprechen.
Apple QuickTime
Das MOV-Dateiformat wurde von Apple für Macintosh-Computer entwickelt und später auf die PC-Plattform portiert. Von 1993 bis 1995 war dieses Format vorherrschend. Mit der neuesten Version Nummer 4.1 können Sie Daten im Streaming-Modus übertragen. Dies bedeutet, dass Sie die Datei nicht vollständig herunterladen müssen, um das Video anzusehen. Mit dem Aufkommen der MPEG-Spezifikationen verliert dieses Format jedoch allmählich an Popularität. Das Hauptproblem besteht darin, dass der QuickTime-Standard geschlossen ist. Apple hält die Methoden, mit denen Videos codiert werden, geheim. Folglich können Programmierer von Drittanbietern keine Programme schreiben, die Videos in diesem Format komprimieren.
Intel Indeo
Dieses Format wurde von der Intel Corporation entwickelt, um Videodaten mit den neuen Funktionen des Intel Pentium MMX-Prozessors zu komprimieren. Dieser Standard unterstützt nicht nur Streaming- und Urheberrechtsschutzfunktionen, sondern implementiert auch mehrere Funktionen, die zum Zeitpunkt seiner Einführung innovativ waren. Sie können verschiedene Effekte in Echtzeit auf eine Videosequenz anwenden (z. B. Helligkeit oder Kontrast ändern), nicht den gesamten Frame dekodieren, sondern beispielsweise das zentrale Fragment, um einen Teil des Frames eines Videos transparent zu machen und überlagern Sie zwei Videos übereinander. Der letztere Effekt wird häufig in Fernsehnachrichtensendungen verwendet, wenn ein Kommentator vor einem Videobericht der Szene dargestellt wird.
Das Indeo-Format ist jedoch nicht weit verbreitet. Und mit der Veröffentlichung von MPEG-4, das auch all diese Funktionen enthält, funktioniert dieser Standard im Allgemeinen nicht.
MPEG-1
Das MPEG-1-Videokomprimierungsformat wurde von der Motion Picture Expert Group entwickelt, einer internationalen Organisation, die Videokomprimierungsstandards erstellt. Es unterstützt eine maximale Bildauflösung von 4095 x 4095 Pixel bei einer Bildrate von bis zu 60 Mal pro Sekunde.