Відео

Відео
Гештег	videos
Відео у Вікісховищі

Ві́део, також відеогрáфія (від лат. video — дивлюся, бачу) — під цим терміном розуміють широкий спектр технологій запису, обробки, передачі, зберігання й відтворення візуального і аудіовізуального матеріалу на моніторах^[1]. У побутовому значенні відео означає відеоматеріал, телесигнал або кінофільм, записаний на фізичному носії (відеокасеті, відеодиску тощо).

Характеристики відеосигналу

Відео характеризується такими параметрами:

Кількість кадрів в секунду

Кількість кадрів на секунду — це число нерухомих зображень, що послідовно змінюються одне за одним впродовж однієї секунди відеоматеріалу, створюючи ефект руху об'єктів на екрані. Чим більша частота кадрів на секунду, тим плавнішим і природнішим буде здаватися рух. Мінімальний показник, за якого рух буде сприйматися однорідним — приблизно 10 кадрів на секунду (це значення індивідуальне для кожної людини). У традиційному плівковому кінематографі використовується частота 24 кадри на секунду. Системи телебачення PAL й SECAM використовують 25 кадрів на секунду (англ. 25 fps або 25 Герц), а система NTSC використовує 29,97 кадри на секунду^[2]. Комп'ютерні оцифровані відеоматеріали гарної якості, як правило, використовують частоту 30 кадрів на секунду. Верхня гранична частота мерехтіння, що сприймається людським мозком, в середньому становить 39-42 Герца й індивідуальна для кожної людини. Деякі сучасні професійні камери можуть знімати з частотою до 120 кадрів на секунду. Застосовуються також спеціальні камери для надшвидкої зйомки з частотою до 1000 кадрів на секунду і вище, така швидкість необхідна для детального вивчення траєкторії польоту кулі або структури вибуху.

Розгортка

Розгортка відеоматеріалу може бути прогресивною (англ. progressive) або черезрядковою (англ. interlaced, інтерлейс). При прогресивній розгортці всі горизонтальні лінії зображення (рядки) відображаються одночасно. При черезрядковій розгортці показуються почергово парні й непарні рядки (називані також полями кадру). Черезрядкову розгортку було винайдено для показу зображення на кінескопах і використовується зараз для передачі відео по «вузьких» каналах, що не дозволяє передавати зображення у всій якості. Системи PAL, SECAM й NTSC — це всі системи із черезрядковою розгорткою. Нові цифрові стандарти телебачення, наприклад, HDTV передбачають прогресивне розгорнення. Хоча з'явилися технології, що дозволяють імітувати прогресивне розгорнення при показі матеріалу з інтерлейсом. Черезрядкову розгортку звичайно позначають символом «i» після вказівки вертикальної роздільної здатності, наприклад 720×576і×50 для відео у форматі PAL.

Для придушення неприємних ефектів, що виникають при перегляді черезрядкового відео на порядковому екрані, застосовуються спеціальні математичні методи, іменовані деінтерлейсінгом.

Роздільна здатність

Роздільні здатності у порівнянні

За аналогією з роздільною здатністю комп'ютерних моніторів, будь-який відеосигнал також має роздільну здатність (англ. resolution, роздільність), горизонтальну і вертикальну, що вимірюється у пікселях. Звичайна аналогова телевізійна роздільність становить 720×576 пікселів для стандартів PAL і SECAM, при частоті кадрів 50 Герц (одне поле, 2×25); і 648×486 пікселів для NTSC, при частоті 60 Герц (одне поле, 2×29,97). В позначенні 648×480 першим числом позначається кількість крапок у горизонтальній лінії (горизонтальна роздільність), а другим числом кількість самих ліній (вертикальна роздільність). Новий стандарт високоякісного (англ. high-definition) цифрового телебачення HDTV передбачає роздільну здатність до 1920×1080 (тобто 1920 пікселів на лінію, 1080 ліній) при частоті коливань (мерехтіння) 60 Герц з прогресивною розгорткою.

Роздільна здатність у випадку тримірного відео вимірюється у вокселях — елементах зображення, що являють собою крапки (кубики) у тривимірному просторі. Наприклад, для простого тримірного відео зараз використається в основному роздільність 512×512×512, демонстраційні приклади такого відео доступні навіть на PDA.

Співвідношення сторін екрану

Співвідношення сторін кадру у порівнянні

Співвідношення ширини й висоти кадру (англ. aspect ratio) — найважливіший параметр у будь-якому відеоматеріалі. Ще з 1910 року кінофільми мали співвідношення сторін екрана 4:3 (4 одиниці завширшки до 3 одиницям у висоту; іноді ще записується як 1,33:1 або просто 1,33). Уважалося що глядачеві зручніше дивитися фільм на екрані такої форми. Коли з'явилося телебачення, воно успадкувало це співвідношення і майже всі аналогові телесистеми (і, отже, телевізори) мали співвідношення сторін екрана 4:3. Комп'ютерні монітори також успадкували телевізійний стандарт сторін. Хоча ще в 1950-х роках уява про 4:3 суттєво змінилася. Справа в тому, що поле зору людини має співвідношення аж ніяк не 4:3. Оскільки у людини 2 ока, розташовані на одній горизонтальній лінії, то поле зору людини наближається до співвідношення 2:1. Щоб наблизити форму кадру до природного поля зору людини (і, отже, підсилити сприйняття фільму), був уведений стандарт 16:9 (1,78), що майже відповідає так званому «Золотому перетину». Цифрове телебачення в основному теж орієнтується на співвідношення 16:9. До кінця XX століття, після ряду додаткових досліджень у цій області, почали з'являтися навіть і радикальніші співвідношення сторін кадру: 1,85, 2,20 й аж до 2,35 (майже 21:9), що покликані глибше занурити глядача в атмосферу відеоматеріалу.

Кількість кольорів і кольорова розрядність

Кількість кольорів і кольорова розрядність описується кольоровими моделями. Для стандарту PAL застосовується колірна модель YUV, для SECAM модель YDbDr, для NTSC модель YIQ, у комп'ютерній техніці застосовується в основному RGB (і αRGB), рідше HSV, а в друкарській техніці CMYK. Кількість кольорів, що може показати монітор або проектор залежить від якості монітора або проектора. Людське око може сприйняти, по різних підрахунках, від 5 до 10 мільйонів відтінків кольорів. Кількість кольорів у відеоматеріалі визначається числом бітів, відведеним для кодування кольору кожного пікселя (англ. bits per pixel, bpp). 1 біт дозволяє закодувати 2 кольори (як правило, чорний і білий), 2 біти — 4 кольори, 3 біти — 8 кольорів, …, 8 бітів — 256 кольорів(2⁸ = 256), 16 бітів — 65 536 кольорів (2¹⁶), 24 біти — 16 777 216 кольорів (2²⁴). У комп'ютерній техніці є також стандарт 32 біти на піксель (αRGB), але цей додатковий α-байт (8 бітів) використовується для кодування коефіцієнта прозорості пікселя (α), а не для передачі кольору (RGB). При обробці пікселя відеоадаптером, RGB-значення буде змінено залежно від значення α-байта і кольору належного пікселя (який стане «видимий» через «прозорий» піксель), а потім α-байт буде відкинуто, і на монітор піде тільки колірний сигнал RGB.

Бітова швидкість або ширина відеопотоку (для цифрового відео)

Ширина (або швидкість) відеопотоку, або бітова швидкість (англ. bit rate) — це кількість оброблюваних бітів відеоінформації за секунду часу, і вимірюється у бітах на секунду (біт/с). Похідні від цієї одиниці — кілобіт на секунду (кбіт/с) та мегабіт на секунду (мбіт/с). Чим вище ширина відеопотоку, тим, загалом, краща якість відео. Наприклад, для формату VideoCD ширина відеопотоку становить приблизно 1 мбіт/с, а для DVD становить приблизно 5 мбіт/с. Хоча суб'єктивно різницю якості не можна оцінити як п'ятикратну, але об'єктивно це так. Формат цифрового телебачення HDTV використовує ширину відеопотоку близько 10 мбіт/с. За допомогою швидкості відеопотоку також дуже^{[джерело?]} зручно оцінювати якість відео при його передачі через Інтернет.

Розрізняють два види керування шириною потоку в відеокодеку — постійний бітрейт (англ. constant bit rate, CBR) і змінний бітрейт (англ. variable bit rate, VBR). Концепція VBR, нині^[коли?] дуже популярна, покликана максимально зберегти якість відео, зменшуючи при цьому сумарний обсяг переданого відеопотоку. При цьому на швидких сценах руху, ширина відеопотоку зростає, а на повільних сценах, де картинка змінюється повільно, ширина потоку падає. Це дуже^{[джерело?]} зручно для буферизованих відеотрансляцій і передачі збереженого відеоматеріалу по комп'ютерних мережах. Проте для безбуферних систем реального часу й для прямого ефіру (наприклад, для телеконференцій) необхідно використовувати постійну швидкість відеопотоку.^{[джерело?]}

Оцінка якості відео

Якість відео виміряється за допомогою формальних метрик, таких, як PSNR або SSI, або з використанням суб'єктивного порівняння із залученням експертів.

Суб'єктивна якість відео виміряється за наступною методикою:

• Вибираються відеопослідовності для використання в тесті
• Вибираються параметри системи вимірювання
• Вибирається метод показу відео й підрахунку результатів виміру
• Запрошується необхідне число експертів (звичайно не менше 15)
• Проводиться сам тест
• Підраховується середня оцінка на основі оцінок експертів.

Кілька методів суб'єктивної оцінки описані в рекомендаціях ITU-T BT.500. Один із широко використовуваних методів оцінки — це DSIS (англ. Double Stimulus Impairment Scale), при якому експертам спочатку показують вихідний відеоматеріал, а потім оброблений. Потім експерти оцінюють якість обробки, варіюючи свої оцінки від «обробка непомітна» і «обробка поліпшує відеозображення» до «оброблений відеоматеріал сильно дратує».

Стереоскопічне відео

Стереоскопічне відео або стереовідео (англ. stereoscopic video або 3D video) було дуже популярно наприкінці XX століття і зараз регулярно виникають хвилі інтересу до нього. По усьому світу є кінотеатри, які за допомогою тієї або іншої технології відтворюють стереоскопічне відео. Для стереовідео потрібно два відеоканали: один для лівого ока, інший для правого. У такий спосіб у глядача виникає відчуття об'ємності, тривимірності відеоматеріалу, підвищується реалістичність відчуття перегляду. Приблизно такий же за якістю, але слабший ефект дає перегляд відео в пластикових окулярах, де одна лінза червона, а інша блакитна або зелена. Нові технології, представлені в 2006 році, зокрема HD DVD і диски HD Blu-Ray, призначені зробити більше доступним і домашнє стереоскопічне відео.

Формати відео

Відеоматеріали можуть бути аналоговими або цифровими.

Стандарти відтворення відео	Стандарти відеороз'ємів
Нові цифрові: ATSC (Advanced Television Systems Committee; США, Канада, і т. д.) DVB (Digital Video Broadcasting; Європа) ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting; Японія) Старі аналогові: MAC (Multiplexed Analogue Components; Європа, застарілий стандарт) MUSE (Multiple sub-nyquist sampling Encoding; Японія) NTSC (США, Канада, Японія, і т. д.) PAL (Європа, Азія, Австралія, і т. д.) PALplus (розширення PAL, тільки Європа) SÉCAM (іноді пишетеся «SECAM»; Франція, СРСР, Центральна Африка) Поширення стандартів аналогового відео у світі:    NTSC    PAL    SECAM    брак інформації	Композитний відеороз'єм (1 RCA або BNC) Компонентний відеороз'єм (3 RCA або BNC) D4 video connector (новий, для HDTV) S-Video (Separated Video, 1 mini-DIN) SCART (Європа) DVI (тільки відео без стиску). Можливо HDCP. HDMI (відео й аудіо без стиску). Обов'язково HDCP. DisplayPort (відео й аудіо без стиску). Підтримує DPCP, планується як поліпшена повна заміна HDMI. Високочастотні роз'єми: BNC (Bayonet Niell-Concelman) Роз'єм C (Concelman) GR (General Radio) Роз'єм F (використовується в США для домашнього телебачення) IEC 169-2 (в основному використовується в Великій Британії) Роз'єм N (Niell) З'єднувач TNC^[en] (Threaded Niell-Concelman) Роз'єм UHF (PL-259/SO-239) SDI (Serial Digital Interface) і HD-SDI Роз'єм VGA (DB-9/15 або mini sub D15) Mini-VGA (для лептопів)
Аналогові формати відеокасет	Цифрові формати відеокасет
Ampex VERA (BBC) U-matic (Sony) Betamax (Sony) Betacam Betacam SP 2" Quadruplex (Ampex) 1" Type C (Ampex і Sony) VCR, VCR-LP, SVR VHS (JVC) S-VHS (JVC) VHS-C (JVC) Video 2000 (Philips) 8 mm Hi8	Betacam IMX (Sony) D1 (Sony) D2 (Sony) D3 D4 D5 HD Digital8 (Sony) Digital Betacam (Sony) DV D-VHS (JVC) HDCAM HDCAM SR HDV miniDV MicroMV ProHD (JVC)
Формати цифрових оптичних дискових носіїв	Формати цифрового кодування й стиснення
DVD (колишній Super Density Disc) Laserdisc (старий формат, MCA і Philips) Blu-ray Disc (Sony) VCD (Video Compact Disc) EVD (Enhanced Versatile Disc; спонсорується урядом Китаю) HD DVD (Toshiba, NEC і Sanyo) CD-i (Philips і Sony)	CCIR 601 (ITU-T) M-JPEG (ISO) MPEG-1 (ISO) MPEG-2 (ISO) MPEG-4 (ISO) H.261 (ITU-T) H.263 (ITU-T) H.264/MPEG-4 AVC (ITU-T і ISO) MiniDV Ogg-Theora DivX XviD

• 
  Аналогова відеокасета VHS
• 
  Цифрова відеокасета Betacam L tape
• 
  DVD-диск

Розширення комп'ютерних відеофайлів

3gp, flv, avi, mpg, mov, swf, asf, mp4, m4v, wmv…

Див. також

• Відеографія
• Screenless
• Скринкастинг
• Співвідношення сторін зображення

Примітки

1. Video – HiDef Audio and Video. hidefnj.com. Архів оригіналу за 14 травня 2017. Процитовано 30 березня 2017.
2. Soseman, Ned. What's the difference between 59.94fps and 60fps?. Архів оригіналу за 29 June 2017. Процитовано 12 липня 2017.