Принципы кодирования видеоинформации — в помощь студенту

Видеозапись — электронная технология записи визуальной информации, представленной в форме видеосигнала или цифрового потока видеоданных, на физический носитель с целью сохранения этой информации и возможности последующего её воспроизведения и отображения на устройстве вывода (монитора, экрана или дисплея).

Любая видеоинформация складывается из двух составляющих:

Чтобы хранить и обрабатывать видео на компьютере, необходимо закодировать его особым образом. И, по скольку, видеоинформация складывается из двух составляющих, то для кодирования видеоматериалов, необходимо разделить эти две составляющие.

Кодирование звукового сопровождения видеоинформации ничем не отличается от кодирования звука, описанного в предыдущей теме. Изображение в видео состоит из отдельных кадров, которые меняются с определенной частотой. Кадр кодируется как обычное растровое изображение, то есть разбивается на множество пикселей.

Закодировав отдельные кадры и собрав их вместе, можно описать все видео.

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

Подробнее: http://videoege.ru/informatika/kodirovanie-videoinformacii

Характеристики видеосигнала
Кадровая частота — количество сменяемых кадров за единицу времени в телевидении и кинематографе. Общепринятая единица измерения — кадры в секунду. Чем больше частота кадров, тем более плавным и естественным будет казаться движение. Минимальный показатель, при котором движение будет восприниматься однородным — примерно 16 кадров в секунду (это значение индивидуально для каждого человека). В кинематографе стандартная частота съёмки и проекции составляет 24 кадра в секунду.Стандарт разложения, Формат развёртки — характеристика стандарта телевизионного вещания и видеозаписи, определяющая количество строк изображения, частоту смены кадров (полей), а также режим развёртки. Телевизионная развёртка применяется не только в телевидении, но и в других областях, требующих отображения информации, в том числе в компьютерных мониторах. Поэтому, стандарты разложения относятся к компьютерной графике и цифровым видеоинтерфейсам. От стандарта разложения зависит чёткость получаемого изображения и ширина полосы частот, занимаемая телевизионными каналами.Глубина цвета (ка́чество цветопереда́чи, би́тность изображе́ния) — термин компьютерной графики, означающий объём памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Этот показатель является комплексным и определяет количество цветов, одновременно отображаемых на экране. Компьютеры обрабатывают цвет в RGB-формате (красный-зеленый-синий), в то время как видео использует и другие методы.
Видеооборудование

Обычный компьютер не имеет в своем составе оборудования для ввода и обработки видео. Поэтому на него необходимо устанавливать дополнительное оборудование.  Для того чтобы снимать на видео и обрабатывать полученные фильмы на компьютере, прежде всего, необходима видеокамера. В настоящее время используются три разновидности видеокамер: аналоговые, цифровые и Web-камеры.

В аналоговых видеокамерах изображение хранится на магнитной ленте в видеокассете. При записи на магнитную ленту изображение сохраняется в ней будучи преобразованной в магнитные импульсы. При воспроизведении происходит обратное преобразование магнитных импульсов в изображение. налоговые камеры могут содержать встроенные возможности редактирования видео.

Web-камеры предназначены для общения в Интернете. Эти камеры не содержат средств хранения видеоинформации, а просто транслируют закодированный видеосигнал в компьютер, где он или отображается на экране, или сохраняется на диске. Соединяются такие камеры с компьютером при помощи интерфейса USB.

Возможности Web-камер ограничены, и качество получаемого изображения невысокое. С помощью таких камер и соответствующего программного обеспечения можно общаться с другими людьми в Интернете, устраивая видеоконференции. В этом случае все участники видят друг друга в реальном времени.

Используя микрофон, колонки и звуковую карту, собеседники могут также слышать друг друга.

Наибольшего качества можно добиться при использовании цифровых видеокамер. Эти видеокамеры записывают изображение в цифровой форме. Внешне они почти не отличаются от аналоговых видеокамер. Однако по принципу действия эти устройства отличаются принципиально.

 В качестве носителя информации в этих устройствах выступает специальная кассета с магнитной лентой, набор микросхем памяти, жесткий диск, записываемый компакт-диск или записываемый DVD-диск.

То, что информация хранится в цифровом виде, позволяет легко переносить эту информацию в компьютер.

Программы для обработки видеоматериалов

Для редактирования на компьютере видео потребуется специальное программное обеспечение. Для простейшей работы можно использовать встроенную в Windows Me и Windows XP программу Windows Movie Maker. Для более сложного видеомонтажа можно воспользоваться программой Ulead Media Studio Pro.

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

Видеомонтаж подразумевает получение видеоизображения с одного или нескольких источников, выполнение над видео различных действий и сохранение полученного в результате монтажа видео. Известны два вида монтажа – монтаж сборкой и монтаж вставкой.

Монтаж сборкой используется для создания отредактированного видео путем перезаписи из нескольких других записей или источников видеосигнала. Новая сцена добавляется к концу предыдущей. Монтаж вставкой используется для замены одной сцены на другую.

Различают также линейный и нелинейный видеомонтаж.

Особенность линейного видеомонтажа состоит в том, что все операции происходят в реальном времени. Чтобы добиться высокой скорости работы, эффекты и операции осуществляют с помощью специальной аппаратуры.

В этом случае роль компьютера сводится к координации работы устройств линейного монтажа и автоматизации рутинной ручной работы.Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

При использовании нелинейного видеомонтажа все фрагменты исходного видео должны быть введены в компьютер, а затем с помощью специальной программы над этим фрагментом выполняются различные операции.

При этом в зависимости от используемой программы можно выполнить практически любые преобразования над исходными фрагментами видео.

В результате полученное видео можно сохранить на диске компьютера, записать на видеомагнитофон или цифровую камеру.

В настоящее время наиболее распространен нелинейный видеомонтаж. Для нелинейного видеомонтажа используются специальные программы, среди которых упомянутая выше программа Ulead Media Studio Pro, а также программа Adobe Premiere. Эти программы являются универсальными и позволяют оцифровывать видеосигнал, производить его обработку, а также кодировать полученное изображение в различные форматы.

Программ для монтажа видео немало и есть те, пользоваться которыми может научиться обычный пользователь. Нередко в осваивании программы помогают видеоуроки. Так, ниже представлен видеоурок по работе в распространённой программе Sony Vegas

Источник: https://www.sites.google.com/site/rahunokolga/informacionnye-tehnologii-obrabotki-video-i-audio-informacii

Принципы кодирования видеоинформации

Понятие 1

Видеоинформация — достаточно новый вид информации, которая с каждым днем всœе интенсивнее проникает во всœе сферы человеческой деятельности. По официальнои̌ статистике, каждый пятый человек в России ежедневно воспринимает видеоинформацию либо посредством телевизора, либо посредством персонального компьютера.

Под видеоинформацией можно понимать:

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

  • Рисунок 1.
  • Любой видеоряд можно разложить на две составляющие: звуковую и графическую.

Дополнительный материал 1

Научные исследования доказали, что если в течение однои̌ секунды сменить около 15 статических изображений, которые похожи друг на друга, то человеческий глаз воспринимает подобные изменения на них как аналоговые, то есть как непрерывные. На данном эффекте и реализуется любое современӊοе видео.

Поскольку видеоинформация состоит ᴎɜ звуковой и графической компоненты, то и обработки видеоматериалов требуется очень мощный персональный компьютер. Под обработкой видеоматериалов понимается процесс оцифровки, то есть кодирования видеоинформации.

Алгоритм кодирования видеоинформации

Итак, представим, что в нашем распоряжении есть какая-либо видеоинформация.

Как было ранее сказано, любую видеоинформацию можно дифференцировать, то есть разложить на две ключевые составляющие: звуковую и графическую.

Отсюда следует, что, операция кодирования видеоинформации будет заключаться в сочетании операций кодирования звуковой информации и кодирования графической информации.

Как мы ранее узнали, видео — быстрая смена, как правило, похожих друг на друга статических изображений, называемых кадрами. Но в современӊοм мире данный процесс стандартизирован, и всœе поставщики видеоконтента придерживается данных стандартов.

Не будем ь всœе существующие стандарты, касающиеся частоты смены кадров, а лишь опишем два ключевых эталона в области:

  1. В процессе киносъемок используют частоту смены кадров, равную 25 раз в секунду. Подобным стандартом пользуются при производстве телепрограмм, телешоу, телерепортажей.

  2. В процессе создания широкоформатного видеоконтента прибегают к частоте смены кадров, равнои̌ 30 раз в секунду.

В первую очередь происходит разложение аналогового видеосигнала на две дорожки: звуковую и графическую. Давайте в качестве эксперимента примем частоту смены кадров 25 раз в секунду. Эᴛο означает, что одна секунда видеопотока состоит ᴎɜ 25 быстросменяющих друг друга статических изображения.

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

  1. Рисунок 2.
  2. По сути, нет как такового по отдельностиго алгоритма~кодирования видеоинформации, а есть симбиоз алгоритмов кодирования по отдельности звука и по отдельности графики.

После проведения операции цифрования звука и изображений на выходе получается бинарный, двоичный код, который будет понятен процессору персонального компьютера. Именно в формате двоичного кода наша видеоинформация и будет храниться на электронных носителях.

Единственное, на чем хотелось бы акцентировать внимание, ϶то на том, что при просмотре видеоинформации мы одновременӊο и видим ʼʼкартинкуʼʼ и слышим звук.

Как найти информационный объем видеофайла

После проведения операции кодирования видеоинформации получается двоичный поток битов. Отсюда следует, что, операционнои̌ системе необходимо выделить некое пространство хранения данного двоичного кода (϶тот двоичный код дискретным форматом нашᴇᴦο аналогового видеофайла).

  • Общая формула расчета объема памяти, необходимой хранения закодированного видеофайла:
  • Рисунок 3.

Пример 1

Рассмотрим конкретный пример. Дан видеофайл, который длится 52 секунды. Известно аналогичным образом, что частота смены кадров составляет 25 раз в секунду.

Нужно отметить, что каждый кадр представляет собой изображение, имеющее разрешение 1280 на 1024 пикселя. Так известно, что цвет кодируется в 24 -х битнои̌ RGB-модели. Частота дискретизации звука составляет 44.

1 КГц, а разрядность звуковой карты равна 2 байта. Необходимо найти информационный объем данного видеофайла.

Решение:

Определим информационный объем звукового сигнала.

V_{зв}= [Время звучания] cdot [Разрядность звука] cdot [Частоту дискретизации] = 52 cdot 16 cdot 44100 = 36691200 [бит] = 4586400 [байт] = 4478.90 [Кбайт] = 4.37 [Мбайт] .

Определим информационный объем одного кадра.

V_k= [Количество пикселей изображения] cdot [Глубину цвета] = 1280 cdot 1024 cdot 24 = 31457280 [бит] = 3932160 [байт] = 3840 [Кбайт] = 3.75 [Мбайт] .

Определим информационный объем заданного видеофайла.

V_в= [Память, занимаемая звуковым сигналом] cdot [Память, занимаемая одним кадром] cdot [Количество кадров] = 4.37 cdot 3.75 cdot 25 = 409.69 [Мбайт] = 0.4 [Гбайт].

Таким образом информационный объем заданного видеофайла составляет около 0.4 Гигабайта. Файлы с видеоконтентом всœегда были и будут ʼʼтяжелымиʼʼ, следовательно, необходимо предусматривать пространство их хранения.

Кстати, сам процесс кодирования видеоинформации занимает значительное время и зависит от характеристик процессора персонального компьютера. Среди всœех земных профессий можно выделить профессию видеомонтажера, который наиболее интенсивно ᴎɜ всœех занимается обработкой и отвечает за правильность кодирования видеоинформации.

Источник: http://referatwork.ru/info-lections-55/tech/view/726_principy_kodirovaniya_videoinformacii

Особенности кодирования звуковой и видеоинформации

Содержание

Глава
1. Кодирование звуковой и видеоинформации

Глава
2. Что означает дружественный (по отношению
к пользователю) интерфейс?

Список
использованной литературы

Глава
1. Кодирование звуковой и видеоинформации

Человек
выражает свои мысли в виде предложений,
составленных из слов. Они являются
алфавитным представлением информации.
Основу любого языка составляет алфавит
— конечный набор различных знаков
(символов) любой природы, из которых
складывается сообщение.

Для
представления информации могут
использоваться разные коды и,
соответственно, надо знать определенные
правила — законы записи этих кодов, т.е.
уметь кодировать [4].

Код
— набор условных обозначений
для представления информации.

Кодирование
— процесс представления
информации в виде кода.

Всем
известно, что для общения друг с другом
мы используем код — русский язык. При
разговоре этот код передается звуками,
при письме — буквами. Водитель передает
сигнал с помощью гудка или миганием
фар.

Читайте также:  Функции кислотности - в помощь студенту

Вы встречаетесь с кодированием
информации при переходе дороги в виде
сигналов светофора. Таким образом,
кодирование сводиться к использованию
совокупности символов по строго
определенным правилам [4].

Нельзя
не сказать о том, что одно из основных
достоинств компьютера связано с тем,
что это удивительно универсальная
машина. Каждый, кто хоть когда-нибудь с
ним сталкивался, знает, что занятие
арифметическими подсчетами составляет
совсем не главный метод использования
компьютера.

Компьютеры прекрасно
воспроизводят музыку и видеофильмы, с
их помощью можно организовывать речевые
и видеоконференции в Интернет, создавать
и обрабатывать графические изображения,
а возможность использования компьютера
в сфере компьютерных игр на первый
взгляд выглядит совершенно несовместимой
с образом суперарифмометра, перемалывающего
сотни миллионов цифр в секунду[1, с.37].

Итак,
кодирование информации – это процесс
формирования определенного представления
информации. В
более узком смысле под термином
«кодирование» часто понимают переход
от одной формы представления информации
к другой, более удобной для хранения,
передачи или обработки [2, с.23].

Интересен
тот факт, что с начала 90-х годов персональные
компьютеры получили возможность работать
со звуковой информацией. Каждый компьютер,
имеющий звуковую плату, микрофон и
колонки, может записывать, сохранять и
воспроизводить звуковую информацию
[3,
с.99].

Звук
представляет собой звуковую волну с
непрерывно меняющейся амплитудой и
частотой. Чем больше амплитуда, тем он
громче для человека, чем больше частота
сигнала, тем выше тон.

Программное
обеспечение компьютера в настоящее
время позволяет непрерывный звуковой
сигнал преобразовывать в последовательность
электрических импульсов, которые можно
представить в двоичной форме, а именно
по такой схеме [4]:

Процесс
преобразования звуковых волн в двоичный
код в памяти компьютера:

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

Процесс
воспроизведения звуковой информации,
сохраненной в памяти ЭВМ:

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

Описанный
способ кодирования звуковой информации
достаточно универсален, он позволяет
представить любой звук и преобразовывать
его самыми разными способами. Но бывают
случаи, когда выгодней действовать
по-иному.

Издавна
используется довольно компактный способ
представления музыки – нотная запись.
В ней специальными символами указывается,
какой высоты звук, на каком инструменте
и как сыграть.

Фактически, ее можно
считать алгоритмом для музыканта,
записанным на особом формальном языке.
В 1983 ведущие производители компьютеров
и музыкальных синтезаторов разработали
стандарт, определивший такую систему
кодов.

Он получил название MIDI [4].

Конечно,
такая система кодирования позволяет
записать далеко не всякий звук, она
годится только для инструментальной
музыки. Но есть у нее и неоспоримые
преимущества: чрезвычайно компактная
запись, естественность для музыканта
(практически любой MIDI-редактор позволяет
работать с музыкой в виде обычных нот),
легкость замены инструментов, изменения
темпа и тональности мелодии.

Есть
и другие, чисто компьютерные, форматы
записи музыки.

Среди них – формат MP3,
позволяющий с очень большим качеством
и степенью сжатия кодировать музыку,
при этом вместо 18–20 музыкальных
композиций на стандартном компакт-диске
(CDROM) помещается около 200. Одна песня
занимает, примерно, 3,5 Mбайт, что позволяет
пользователям сети Интернет легко
обмениваться музыкальными композициями
[5].

Особое
внимание также уделяют кодированию
видеоинформации. Чтобы хранить и
обрабатывать видео на компьютере,
необходимо закодировать его особым
образом [1, с.43].

Изображение
в видео состоит из отдельных кадров,
которые меняются с определенной частотой.
Кадр кодируется как обычное растровое
изображение, то есть разбивается на
множество пикселей. Закодировав отдельные
кадры и собрав их вместе, мы сможем
описать все видео.

Отметим
то, что видеоданные характеризуются
частотой кадров и экранным разрешением.
Скорость воспроизведения видеосигнала
составляет 30 или 25 кадров в секунду, в
зависимости от телевизионного стандарта.
Наиболее известными из таких стандартов
являются: SECAM,
принятый в России и Франции, PAL,
используемый в Европе, и NTSC,
распространенный в Северной Америке и
Японии [4].

Разрешение
для стандарта NTSC
составляет 768 на 484 точек, а для PAL
и SECAM
– 768 на 576 точек. Но не все пиксели
используются для хранения видеоинформации.
Так, при стандартном разрешении 768 на
576 пикселей, на экране телевизора
отображается всего 704 на 540 пикселей.

Поэтому для хранения видеоинформации
в компьютере или цифровой видеокамере,
размер кадра может отличаться от
телевизионного. Например, в формате
Digital
Video
или, как его еще называют DV,
размер кадра составляет 720 на 576 пикселей.
Такое же разрешение имеет кадр стандарта
DVD
Video.

Размер кадра формата Video-CD
составляет 352 на 288 пикселей [5].

Если
представить каждый кадр изображения
как отдельный рисунок, то видеоизображение
будет занимать очень большой объем,
например, одна секунда записи в системе
PAL
будет занимать 25 Мбайт, а одна минута –
уже 1,5 Гбайт. Поэтому на практике
используются различные алгоритмы сжатия
для уменьшения скорости и объема потока
видеоинформации [3, с.109].

Если
использовать сжатие без потерь, то самые
эффективные алгоритмы позволяют
уменьшить поток информации не более
чем в два раза. Для более существенного
снижения объемов видеоинформации
используют сжатие с потерями.

Среди
алгоритмов с потерями одним из наиболее
известных является MotionJPEG
или MJPEG.
Приставка Motion
говорит, что алгоритм JPEG
используется для сжатия не одного, а
нескольких кадров. При кодировании
видео принято, что качеству VHS
соответствует кодирование MJPEG
с потоком около 2 Мбит/с, S-VHS
– 4 Мбит/с.

Еще
одним методом сжатия видеосигнала
является MPEG.
Поскольку видеосигнал транслируется
в реальном времени, то нет возможности
обработать все кадры одновременно. В
алгоритме MPEG
запоминается несколько кадров.

Основной
принцип состоит в предположении того,
что соседние кадры мало отличаются друг
от друга.

Поэтому можно сохранить один
кадр, который называют исходным, а затем
сохраняются только изменения от исходного
кадра, называемые предсказуемыми кадрами
[3, с.113].

Считается,
что за 10-15 кадров картинка изменится
настолько, что необходим новый исходный
кадр. В результате при использовании
MPEG
можно добиться уменьшения объема
информации более чем в двести раз, хотя
это и приводит к некоторой потере
качества.

В настоящее время используются
алгоритм сжатия MPEG-1,
разработанный для хранения видео на
компакт-дисках с качеством VHS,
MPEG-2,
используемый в цифровом, спутниковом
телевидении и DVD,
а также алгоритм MPEG-4,
разработанный для передачи информации
по компьютерным сетям и широко используемый
в цифровых видеокамерах и для домашнего
хранения видеофильмов [3, с.115].

Таким образом,
кодирование звуковой и видеоинформации
помогли человечеству встать на ступень
выше в своем развитии, помогли ускорить
обмен потока информации, а всем известно,
особенно в наше информационное время:
тот, кто владеет информацией, владеет
миром.

Глава
2. Что означает дружественный (по отношению
к пользователю) интерфейс?

кодирование
звуковая видеоинформация интерфейс

Интерфейсы
являются основой взаимодействия всех
современных информационных систем.
Если интерфейс какого-либо объекта в
нашем случае персонального компьютера
не изменяется (стабилен, стандартизирован),
это даёт возможность модифицировать
сам объект, не перестраивая принципы
его взаимодействия с другими объектами
[3, с.58].

Именно поэтому
большое количество специалистов,
дизайнеров и программистов заняты
решением этой задачи, которая заключается
в том, чтобы найти универсальный
дружественный интерфейс для пользователей.

Например,
научившись работать с одной программой
под Windows, пользователь с легкостью освоит
и другие — потому, что они имеют одинаковый
интерфейс.

В
вычислительной системе взаимодействие
может осуществляться на пользовательском,
программном и аппаратном уровнях. В
соответствии с этой классификацией
можно сказать, что интерфейс
пользователя
— это совокупность средств, при помощи
которых пользователь общается с
различными устройствами. Среди
пользовательского интерфейса выделяют
[4]:

  • Интерфейс
    командной строки: инструкции компьютеру
    даются путём ввода с клавиатуры текстовых
    строк (команд);
  • Графический
    интерфейс пользователя: программные
    функции представляются графическими
    элементами экрана;
  • Диалоговый
    интерфейс;
  • Естественно-языковой
    интерфейс: пользователь «разговаривает»
    с программой на родном ему языке.

Но
самое главное состоит в том, чтобы
создать для пользователя удобный, так
сказать дружественный интерфейс. То
есть разработать его таким образом,
чтобы любой человек, проведя немного
времени с компьютером, мог с легкостью
с ним работать без посторонней помощи.

Самая
распространенная ошибка в создании
интерфейса, например программы [3, с.60]
— использование изображений с множеством
мелких деталей, малоконтрастных цветовых
гамм, мелкокегельного текста. Соответственно
и проектировать его нужно так, чтобы
без усилий получить необходимую
информацию. Второй бедой являются
цветовые гаммы.

Буйство красок обычно
приводит к образованию непонятно-грязного
цветового пятна при взгляде издали и
просто рассеиванию внимания при более
близком рассмотрении. Таким образом,
мы можем сказать, что дружественный
интерфейс для пользователя довольно
таки сложная вещь, на которую специалисты
должны обращать внимание.

Интерфейс
главным образом должен быть хорошо
продуман и удобен, должен быть легко
доступен и понятен пользователю.

Список
использованной литературы

1.
Гуда А.Н., Бутакова М.А., Нечитайло Н.М.
Информатика. Общий курс: учебник. – М.:
Издательско-торговая корпорация «Дашков
и К»; Ростов н/Д: Наука-Пресс, 2007. – 400с.

2.
Могилев А.В. информатика: учебное пособие
для студентов вузов/ А.В. Могилев, Н.И.
Пан, Е.К. Хеннер. – 3-е изд., перераб. и
доп. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. –
848с.

3.
Степанов А.Н. Информатика: учебник для
вузов. – 4-е издание. – СПб.: Питер, 2006. –
684с.

4.
www.
yspu.yar.ru/projects/infomet/kodir

5.
www.
center.fio.ru/method/Resources

TYPE=RANDOM FORMAT=PAGE>10



Источник: http://vuz-24.ru/nex/vuz-55510.php

Знакомы с видеохостинг YouTube? Говорим сегодня о кодировании видеоинформации

Будем знакомы! Обучаю школьников и студентов информационным технологиям

Всем здравствуйте! Меня зовут Александр Георгиевич. Я профессиональный московский рейтинговый репетитор по информатике, математике, базам данных, алгоритмам и программированию.

Я прекрасно понимаю, что вы достаточно занятой и деловой человек, но, несмотря на это я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с текстовыми отзывами клиентов, которые прошли подготовку под моим чутким контролем. Все они достигли поставленных целей, а некоторые даже превзошли собственные ожидания.

Уже несколько лет я веду собственный канал на видеохостинге YouTube, куда с регулярной периодичностью выкладываю мультимедийные ролики, показывающие решения информатических и математических заданий. Вступайте в мое многотысячное сообщество, чтобы становится успешнее в информационных технологиях.

Специально для своих потенциальных клиентов я разработал мощную многофакторную фильтрационную систему о стоимости своих услуг. Даже самый взыскательный потребитель сумеет за разумное время определиться с тарифным планом.

В данной публикации я бы хотел рассказать о том, что такое кодирование видеоинформации, о базовых алгоритмах кодирования видеоинформации, а также лаконично сделать обзор современных видеохостингов, которыми ежедневно пользуются десятки миллионов человек по всему миру.

Мои частные уроки проходят в различных территориальных форматах. Даже, если вы физически проживаете не в Москве, то я не вижу абсолютно никаких проблем, которые могут препятствовать проведению наших эффективных занятий. Выбирайте необходимый вам формат!

Звоните мне на мобильный телефон, задавайте любые интересующие вопросы и записывайтесь на первый пробный урок. Я достаточно известный и востребованный репетитор по информатике и ИКТ, а количество ученических мест ограниченно. Успевайте записаться на индивидуальную подготовку прямо сейчас, т к завтра уже может не остаться свободных мест!

Читайте также:  Молекулярно-орбитальная интерпретация ориентации электрофильного ароматического замещения - в помощь студенту

Общие сведения о видеоинформации

Видеоинформация – достаточно новый вид информации, которая с каждым днем все интенсивнее проникает во все сферы человеческой деятельности. По официальной статистике, каждый пятый человек в России ежедневно воспринимает видеоинформацию либо посредством телевизора, либо посредством персонального компьютера.

Под видеоинформацией можно понимать:

Кинофильм Видеоклип Телепрограмму Рекламный ролик

Любой видеоряд можно разложить на две составляющие: звуковую и графическую.

Наверняка у вас появился первый вопрос: какое отношение графическая информация имеет к видео? Необходимо очень хорошо уяснить следующий факт: для создания на экране эффекта движения применяется дискретная технология, обеспечивающая быструю смену статических картинок.

Научные исследования доказали, что если в течение одной секунды сменить около 15 статических изображений, которые похожи друг на друга, то человеческий глаз воспринимает подобные изменения на них как аналоговые, то есть как непрерывные. На данном эффекте и реализуется любое современное видео.

Поскольку видеоинформация состоит из звуковой и графической компоненты, то и для обработки видеоматериалов требуется очень мощный персональный компьютер. Под обработкой видеоматериалов я понимаю процесс оцифровки, то есть кодирования видеоинформации.

После кодирования видеоинформация будет находиться в двоичном формате, а, как известно, процессор персонального компьютера только и способен взаимодействовать с любой информацией, которая является двоичным кодом. Двоичный код – последовательность бит, состоящая из 0 и 1.

Алгоритм кодирования видеоинформации

Итак, представим, что в нашем распоряжении есть какая-либо видеоинформация. В качестве примера возьмем видеоролик, размещенный на популярнейшем видеохостинге YouTube.

Как было ранее сказано, любую видеоинформацию можно дифференцировать, то есть разложить на две ключевые составляющие: звуковую и графическую. Следовательно, операция кодирования видеоинформации будет заключаться в сочетании операций кодирования звуковой информации и кодирования графической информации.

Как мы ранее узнали, видео – быстрая смена, как правило, похожих друг на друга статических изображений, называемых кадрами. Но в современном мире данный процесс стандартизирован, и все поставщики видеоконтента придерживается данных стандартов.

Я не буду приводить все существующие стандарты, касающиеся частоты смены кадров, а лишь опишу два ключевых эталона в этой области:

  1. В процессе киносъемок используют частоту смены кадров, равную 25 раз в секунду. Подобным стандартом пользуются при производстве телепрограмм, телешоу, телерепортажей.

  2. В процессе создания широкоформатного видеоконтента прибегают к частоте смены кадров, равной 30 раз в секунду.

В первую очередь происходит разложение аналогового видеосигнала на две дорожки: звуковую и графическую. Давайте в качестве эксперимента примем частоту смены кадров 25 раз в секунду. Это означает, что одна секунда видеопотока состоит из 25 быстросменяющих друг друга статических изображения.

Принципы кодирования видеоинформации - в помощь студенту

Ссылки на публикации, описывающие алгоритмы кодирования звуковой и графической информации, были даны выше. То есть, по сути, нет как такового отдельного алгоритма кодирования видеоинформации, а есть симбиоз алгоритмов кодирования отдельно звука и отдельно графики.

После проведения операции цифрования звука и изображений на выходе получается бинарный, двоичный код, который будет понятен процессору персонального компьютера. Именно в формате двоичного кода наша видеоинформация и будет храниться на электронных носителях.

Если мы захотим проиграть видеоконтент на нашем ПК или другом устройстве, то нам придется провести операцию восстановления информации, то есть осуществить преобразование информации, записанной в двоичном коде в формат понятный человеку.

Единственное, на чем бы я хотел акцентировать ваше внимание, это на том, что при просмотре видеоинформации мы одновременно и видим «картинку» и слышим звук.

Чтобы добиться синхронного исполнения звука и смены графических изображений процессор персонального компьютера выполняет эти операции в различных потоках. За счет этого происходит запараллеливание двух сигналов: звукового и графического, которые в совокупности образуют видеопоток.

Как найти информационный объем видеофайла

После проведения операции кодирования видеоинформации получается двоичный поток битов. Следовательно, операционной системе необходимо выделить некое пространство для хранения данного двоичного кода (этот двоичный код является дискретным форматом нашего аналогового видеофайла).

Общая формула расчета объема памяти, необходимой для хранения закодированного видеофайла:

V = [Память, занимаемая звуковым сигналом] ∙ [Память, занимаемая графическими кадрами] = [Память, занимаемая звуковым сигналом] ∙ [Память, занимаемая одним кадром] ∙ [Количество кадров].

Рассмотрим конкретный пример. Дан видеофайл, который длится 52 секунды. Известно также, что частота смены кадров составляет 25 раз в секунду.

Каждый кадр представляет собой изображение, имеющее разрешение 1280 на 1024 пиксела. Также известно, что цвет кодируется в 24-х битной RGB-модели. Частота дискретизации звука составляет 44.

1 КГц, а разрядность звуковой карты равна 2 байта. Необходимо найти информационный объем данного видеофайла.

Решение:

  1. Определим информационный объем звукового сигнала. Vзв = [Время звучания] ∙ [Разрядность звука] ∙ [Частоту дискретизации] = 52 ∙ 16 ∙ 44100 = 36691200 [бит] = 4586400 [байт] = 4478.90 [Кбайт] = 4.37 [Мбайт].

  2. Определим информационный объем одного кадра. Vк = [Количество пикселей изображения] ∙ [Глубину цвета] = 1280 ∙ 1024 ∙ 24 = 31457280 [бит] = 3932160 [байт] = 3840 [Кбайт] = 3.75 [Мбайт].

  3. Определим информационный объем заданного видеофайла. Vв = [Память, занимаемая звуковым сигналом] ∙ [Память, занимаемая одним кадром] ∙ [Количество кадров] = 4.37 ∙ 3.75 ∙ 25 = 409.69 [Мбайт] = 0.4 [Гбайт].

То есть информационный объем заданного видеофайла составляет около 0.4 Гигабайта. Файлы с видеоконтентом всегда были и будут «тяжелыми», следовательно, необходимо предусматривать пространство для их хранения.

Кстати, сам процесс кодирования видеоинформации занимает значительное время и зависит от характеристик процессора персонального компьютера. Среди всех земных профессий можно выделить профессию видеомонтажера, который наиболее интенсивно из всех занимается обработкой и отвечает за правильность кодирования видеоинформации.

Краткий обзор современных популярных мировых видеохостингов

Разумеется, одним из самых узнаваемых видеохостингов является YouTube. Лично я интенсивно пользуюсь этим сервисом, так как имею собственный YouTube-ский партнерский канал. Удобный пользовательский интерфейс привлекает к использованию этого сервиса сотни миллионов людей по всему миру.

Вторым бы я выделил видеохостинг Vimeo. Очень популярный англоязычный сервис, не имеющий русскоязычной версии. Привлекает миллионы пользователей изощренным дизайном и простотой в использовании.

Третьим можно выделить русскоязычный видеохостинг RuTube. Он, по сути, является русифицированной версией глобального YouTube. Достаточно популярен на территории РФ. Из минусов многие отмечают нестабильное функционирование.

Давайте посмотрим на IVI.ru. Это видеохостинг, на который выкладываются в основном фильмы и телепередачи. Добавить собственные видеоролики вы не сможете, но зато можете пользоваться обширной библиотекой фильмов для просмотра.

И, пожалуй, в завершении я бы хотел обратить внимание на видеохостинг Smotri.com. Одним из преимуществ этого видеосервиса является проведение live-трансляций, хотя YouTube тоже предлагает подобную фишку.

А вообще, в данный момент в мире существуют сотни различных видеохостингов. Одни полностью скопировали функционал других, некоторые предлагают своим посетителям уникальные возможности.

Лично мне больше всех импонирует видеосервис YouTube. Я им пользуюсь уже свыше 10 лет и думаю, что со временем еще больше интегрируюсь в эту систему.

А вы сами думайте, каким видеохостингом вам пользоваться! Выбор широчайший.

Остались вопросы? Не получается закодировать видеоинформацию?

Мой образовательный канал на YouTube является официальным партнером, следовательно, о кодировании информации я знаю не понаслышке, так как практически ежедневно имею с ним какие-либо «взаимоотношения».

Вы должны понимать, что на официальном экзамене ЕГЭ по информатике в любой момент может появиться категория, ориентированная на кодирование видеоинформации. Но не стоит этого опасаться, так как вы всегда можете обратиться ко мне за качественной помощью.

Я репетитор-практик, это означает, что на своих индивидуальных уроках львиную долю времени я посвящаю разбору различных тематических упражнений. Мы с вами прорешаем десятки задач, связанных с кодированием видеоинформации. У вас сформируется крепкая платформа знаний в этой области.

Также я помогу вам разобраться и в других видах кодирования информации: текстовой, графической, звуковой и числовой. Но нужно понимать и помнить, что видеоинформация – смесь графической и звуковой информации.

Берите сотовый телефон, набирайте мой контактный номер и записывайтесь на первый пробный урок уже сегодня.

Начинать готовиться к экзамену нужно прямо сейчас, именно такой подход позволит вам получить максимально высокий балл и стать уверенным специалистом в области компьютерных технологий.

Источник: http://www.videoege.ru/informatika/kodirovanie-videoinformacii

Системы кодирования аудио- и видеоинформации

С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией.

Каждый компьютер, имеющий видеоадаптер, звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить аудио- и видеоинформацию.

Развитие сетевых технологий передачи мультимедийной информации предъявляет жесткие требования к объему передаваемой информации, с максимальным сохранением ее качества.

Алгоритм компрессии видео в основном основывается на следующем принципе, при кодировании исходного изображения кодек ищет и сохраняет ключевые кадры, на которых происходит смена сюжета.

А вместо сохранения промежуточных кадров прогнозирует и сохраняет лишь информацию об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему.

Полученная таким образом информация сжимается по алгоритмам компрессии, аналогичным тем, что применяются в архиваторах.

Для кодирования звукового сопровождения может использоваться несколько методов. Основная идея сжатия, по крайней мере, в MPEG Layer 3, построена на упрощении формы звукового сигнала, которое производится с учетом свойств человеческого слуха и практически не влияет на качество закодированного звука.

В MPEG-2 предусмотрено использование не одного (как в MPEG-1), а нескольких звуковых сигналов. Благодаря этому возможно создание эффектов объемного звучания, а также многоязычного сопровождения фильмов.

Аббревиатура MPEG (Motion Picture Expert Group) расшифровывается как «Международная комиссия по выработке стандартов цифрового сжатия, хранения и передачи видеоинформации». Алгоритмы кодирования (сжатия) цифрового сигнала, – созданные по стандартам MPEG, основаны на внутрикадровой компрессии видеоизображения. Коэффициент сжатия при этом колеблется в пределах от 100/1 до 200/1.

MJPEG, MPEG-1 (его частный случай – аудио MPEG-1 Layer 1, 2, 3 = MPG, MP2, MP3), MPEG-2 (вещательный стандарт и DVD), MPEG-3 (HDTV = High Definition TV), MPEG-4 (WMA, ASF, DivX).

MP3 (MPEG 1/2/2.5 Layer 3) – самый известный цифровой формат на сегодняшний день. Он создавался с целью упростить и удешевить пересылку музыкальных файлов большого формата по Интернету.

Использует специальный математический алгоритм сжатия, который позволяет убирать неразличимые человеческим ухом звуки из записи.

Благодаря этому объем записи значительно сокращается по сравнению с традиционными аналоговыми методами записи музыки, например Audio CD.

Соотношение объем / качество определяется степенью сжатия (также называемое битрейтом) которая может меняться от 8 до 320 кбит/с. Т.е. битрейт – показатель количества информации, которым кодируется одна секунда звучания. Самые популярные битрейты – 128 и 256 кбит/с.

MP3-файлы могут содержать имя исполнителя, название трека и альбома, год его выхода, и т.д. Совокупность этих данных называется тегами ID3.

OGG (Ogg Vorbis) – набирающий все большую популярность новый стандарт цифрового аудио, схож по принципу действия с известными форматами, однако использует оригинальный математический алгоритм.

Читайте также:  Движение готовой продукции - в помощь студенту

Принцип работы Ogg Vorbis позволяет осуществлять сжатие данных на битрейтах от 8 до 512 кбит/с, а также кодирование с переменным битрейтом VBR (Variable Bit Rate). В случае данного вида сжатия кодирующая программа разделяет файл на фрагменты разной спектральной насыщенности и кодирует их с подходящим битрейтом.

Ogg Vorbis – свободный и полностью открытый формат цифровой звукозаписи. Использование этого формата не требует никаких отчислений ни разработчикам, ни поставщикам музыки, а все исходные коды программ общедоступны.

ASF (Active Streaming Format) – формат файлов, предложенный компанией Microsoft.

Он призван обеспечить доставку и синхронизированное воспроизведение различных типов мультимедийных файлов, в том числе видео, анимации, графики, аудио, MIDI-музыки и текста.

По утверждениям Microsoft формат ASF способен заменить ряд традиционных стандартов аудио и видео файлов, таких как AVI той же Microsoft, QuickTime компании Apple, а также общеупотребительные MPEG-1 и MPEG-2.

WMA (Windows Media Audio) – еще один формат сжатия аудио сигнала, предложенный Microsoft, представляет собой аналог MP3, но с возможностью защиты авторских прав. В теории файлы, записанные в этом формате, имеют защиту от несанкционированного копирования и обмена.

DivX – технология сжатия видеоданных формата DVD, позволяет 3–4 Гб данных превратить примерно в 600 Мб без потери качества. Основу DivX составляет видеотехнология компании Microsoft – MPEG-4 и технология потокового аудио MP3. В сравнении с другими технологиями видеокомпрессии DivX демонстрирует целый ряд заметных преимуществ в качестве и объеме сжимаемой информации.

XviD – технология сжатия видеоданных, схожая с технологией DivX, но отличается высокой четкостью при динамических сценах. Кодек XviD постоянно обновляется.

Это результат того, что его код является открытым и любой желающий может принять участие в доработке программы.

Последние версии (альфа и бета) уже совместимы с MPEG-4 (фильмы, сжатые при помощи кодека XviD, будут просматриваться декодером DivX).

AVI (Audio Video Interleaved – «перемежающееся аудио / видео») – стандарт системы Windows для сохранения звуковых и видеоданных. Порции видеоданных следуют за порциями аудиоданных в строгом порядке. Особенность формата – отсутствие жесткой системы кодирования данных: аудио и видео могут кодироваться совершенно разными кодеками, что позволяет оптимизировать сжатие данных.

Многообразие существующих в настоящее время стандартов кодирования и современные технологии их реализации позволяют передавать мультимедийную информацию по сети без существенных потерь.

А.В. Иванова

Источник: https://lib.kreatiffchik.ru/sistemyi-kodirovaniya-audio-i-videoinformatsii.html

Представление видеоинформации в компьютере — урок. Информатика, 10 класс

Когда говорят о видеозаписи, прежде всего имеют в виду движущееся изображение на экране телевизора или монитора.

Преобразование оптического изображения в последовательность электрических сигналов осуществляется видеокамерой. Эти сигналы несут информацию о яркости и цвете отдельных участков изображения. Они сохраняются на носителе в виде изменения намагниченности видеоленты (аналоговая форма) или в виде последовательности кодовых комбинаций электрических импульсов (цифровая форма).

Процесс превращения непрерывного сигнала в набор кодовых слов называется аналого-цифровым преобразованием.

  • Это сложный процесс, состоящий из:
  • дискретизации, когда непрерывный сигнал заменяется последовательностью мгновенных значений через равные промежутки времени;
  • квантования, когда величина каждого отсчёта заменяется округлённым значением ближайшего уровня;
  • кодирования, когда каждому значению уровней квантования, полученных на предыдущем этапе, сопоставляются их порядковые номера в двоичном виде.

По своей сути видеофайл — это набор статичных изображений, меняющих друг друга с определенной частотой. Каждое статичное изображение является отдельным кадром видео. Это действительно так, если мы говорим о несжатом видео. Однако в таком формате никто не хранит фильмы.

Дело в том, что несжатое видео занимает на диске очень много места. Кадр видео формата PAL состоит из (720) точек по горизонтали и (576) по вертикали. То есть один кадр состоит из (414720) точек.

Для хранения цвета каждой точки в памяти отводится (24) бита (по (8) бит для каждой из составляющих RGB).

Следовательно, для хранения одного кадра понадобится (9953280) бит (или примерно (1,2) Мбайт).

То есть секунда несжатого видео в формате PAL будет занимать почти (30) Мбайт. А один час такого видео — более (100 )Гбайт.

Каким же образом полнометражный фильм (а то и несколько) умещается на одном компакт-диске или флеш-накопителе?

Дело в том, что, в основном, видео хранят в видеофайлах, в которых применены различные алгоритмы сжатия информации. Благодаря этим технологиям видеофайл можно сжимать в десятки и сотни раз практически без потери качества картинки и звука.

AVI (Audio Video Interleave) — это контейнерный формат, что означает, что в нём могут содержаться аудио/видео, сжатые различными комбинациями кодирования.

AVI файл может содержать различные виды компрессированных данных (например, DivX для видеоинформации и MP3 для аудио), в зависимости от того, какой кодек используется для кодирования/декодирования.

 В файле с расширением AVI может храниться несжатое видео, видео в форматах DV, MPEG-4, DivX, Xvid и даже MPEG-1 и MPEG-2. Кроме того, файл формата AVI может, например, содержать в себе только звук.

То есть файлы формата AVI являются контейнером для хранения данных различного типа.

Контейнер — это файл с каким либо расширением, служащий для хранения в цифровом виде преобразованной аналоговой информации. Контейнер является файлом некоего стандарта, в котором одновременно может содержаться несколько различных типов информации.

DivX — технология видеозаписи, позволяющая создавать и просматривать медиа файлы с высокой степенью сжатия. Это технология сжатия, которая делает фильм в 8-12 раз меньшим с небольшой потерей качества.

DivX широко используется для сжатия компьютерных видеофайлов и файлов DVD, чтобы они помещались на стандартный CD.

MPEG (Moving Picture Expert Group) — формат, предназначенный для сжатия звуковых и видеофайлов для загрузки или пересылки, например, через Интернет.

Разработан Экспертной группой кинематографии, которая занимается разработкой стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. Существуют разные стандарты MPEG: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7.

Например, MPEG-4 — стандарт, благодаря которому фильмы можно кодировать в хорошем качестве при низкой скорости передачи данных.

Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи фильмов на компакт-диски, видеотелефонии (видеотелефон) и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.

Источник: https://www.yaklass.ru/p/informatika/10-klass/informatciia-i-informatcionnye-protcessy-11955/predstavlenie-nechislovoi-informatcii-v-kompiutere-12433/re-46c1461c-2616-415a-a4cd-b18def2c3510

Кодирование видеоинформации

Представление видеоинформации в компьютере

Чтобы хранить и обрабатывать видео на компьютере, необходимо закодировать его особым образом. При этом кодирование звукового сопровождения ничем не отличается от кодирования звука, описанного в предыдущей теме.

Изображение в видео состоит из отдельных кадров, которые меняются с определенной частотой. Кадр кодируется как обычное растровое изображение, то есть разбивается на множество пикселей.

Закодировав отдельные кадры и собрав их вместе, мы сможем описать все видео.

Видеоданные характеризуются частотой кадров и экранным разрешением. Скорость воспроизведения видеосигнала составляет 30 или 25 кадров в секунду, в зависимости от телевизионного стандарта.

Наиболее известными из таких стандартов являются: SECAM, принятый в России и Франции, PAL, используемый в Европе, и NTSC, распространенный в Северной Америке и Японии. Разрешение для стандарта NTSC составляет 768 на 484 точек, а для PAL и SECAM – 768 на 576 точек. Не все пиксели используются для хранения видеоинформации.

Так, при стандартном разрешении 768 на 576 пикселей, на экране телевизора отображается всего 704 на 540 пикселей. Поэтому для хранения видеоинформации в компьютере или цифровой видеокамере, размер кадра может отличаться от телевизионного.

Например, в формате Digital Video или, как его еще называют DV, размер кадра составляет 720 на 576 пикселей. Такое же разрешение имеет кадр стандарта DVD Video. Размер кадра формата Video-CD составляет 352 на 288 пикселей.

В основе кодирования цветного видео лежит известная модель RGB. В телевидении же используется другая модель представления цвета изображения, а именно модельYUV. В такой модели цвет кодируется с помощью яркости Y и двух цветоразностных компонент U и V, определяющих цветность.

Цветоразностная компонента образуется путем вычитания из яркостной компоненты красного и зеленого цвета. Обычно используется один байт для каждой компоненты цвета, то есть всего для обозначения цвета используется три байта информации. При этом яркость и сигналы цветности имеют равное число независимых значений.

Такая модель имеет обозначение 4:4:4.

Опытным путем установлено, что человеческий глаз менее чувствителен к цветовым изменениям, чем к яркостным. Без видимой потери качества изображения можно уменьшить количество цветовых оттенков в два раза. Такая модель обозначается как 4:2:2 и принята в телевидении. Для бытового видео допускается еще большее уменьшении размерности цветовых составляющих, до 4:2:0.

Если представить каждый кадр изображения как отдельный рисунок указанного выше размера, то видеоизображение будет занимать очень большой объем, например, одна секунда записи в системе PAL будет занимать 25 Мбайт, а одна минута – уже 1,5 Гбайт. Поэтому на практике используются различные алгоритмы сжатия для уменьшения скорости и объема потока видеоинформации.

Если использовать сжатие без потерь, то самые эффективные алгоритмы позволяют уменьшить поток информации не более чем в два раза. Для более существенного снижения объемов видеоинформации используют сжатие с потерями.

Среди алгоритмов с потерями одним из наиболее известных является MotionJPEG или MJPEG. Приставка Motion говорит, что алгоритм JPEG используется для сжатия не одного, а нескольких кадров. При кодировании видео принято, что качеству VHS соответствует кодирование MJPEG с потоком около 2 Мбит/с, S-VHS – 4 Мбит/с.

Свое развитие алгоритм MJPEG получил в алгоритме DV, который обеспечивает лучшее качество при таком же потоке данных.

Это объясняется тем, что алгоритм DVиспользует более гибкую схему компрессии, основанную на адаптивном подборе коэффициента сжатия для различных кадров видео и различных частей одного кадра.

Для малоинформативных частей кадра, например, краев изображения, сжатие увеличивается, а для блоков с большим количеством мелких деталей уменьшается.

Еще одним методом сжатия видеосигнала является MPEG. Поскольку видеосигнал транслируется в реальном времени, то нет возможности обработать все кадры одновременно. В алгоритме MPEG запоминается несколько кадров. Основной принцип состоит в предположении того, что соседние кадры мало отличаются друг от друга.

Поэтому можно сохранить один кадр, который называют исходным, а затем сохраняются только изменения от исходного кадра, называемые предсказуемыми кадрами. Считается, что за 10-15 кадров картинка изменится настолько, что необходим новый исходный кадр.

В результате при использовании MPEG можно добиться уменьшения объема информации более чем в двести раз, хотя это и приводит к некоторой потере качества.

В настоящее время используются алгоритм сжатия MPEG-1, разработанный для хранения видео на компакт-дисках с качеством VHS, MPEG-2, используемый в цифровом, спутниковом телевидении и DVD, а также алгоритм MPEG-4, разработанный для передачи информации по компьютерным сетям и широко используемый в цифровых видеокамерах и для домашнего хранения видеофильмов.

Дата добавления: 2017-01-26; просмотров: 2463;

Источник: https://poznayka.org/s82781t1.html

Ссылка на основную публикацию