5. MOZGÓKÉP-TECHNIKA

 

5. 1. A mozgókép-technika alapjai

 

Videotechnikának nevezzük a mozgókép-és a hozzá párosuló hanginformáció rögzítését, tárolását, a visszaadás eljárását. A videó kifejezés alatt a mozgóképek minden típusát értjük.

Az emberi szem érzékelése lassú. A szemet érintő gyors, egymást követő ingerek közötti különbséget nem észleljük. Ha több különálló képet egymás után levetítünk, szemünk mozgásként érzékeli, de a folyamatos mozgás érzetéhez másodpercenként 16 – 25 képből álló sorozatra van szükségünk. (Holzinger [2004] 177. old.)

A videó technológia a hagyományos televízió közvetítés technikáján alapul. A televíziós műsorszórás világszerte valamilyen átviteli szabvány szerint történik. Az adó egyetlen jelet sugároz, mely különböző vivőfrekvenciákon tartalmazza a képi jelet és a hangot. A színes képjel egy csatornán kezeli a világosság- és színkódot. A TV készülék a kapott videojelet szétbontja, a képjelet dekódolja. A különböző TV rendszerek más-más módon hozzák létre a dekódolt képjelből világosság- és színkódokat, de ebben az esetben a vivőfrekvencia és a sávszélesség is különbözik.

VI. táblázat: Átviteli szabványok (Holzinger [2004] 182. old.)

 

Rendszer

Képkocka/s

Sor/Képkocka

Sorfrekvencia (Hz)

Felbontás(képpont)

Oldalarány

PAL

25

625

15625

425x290

4:3

SECAM

25

625

15625

465x290

4:3

NTSC

30

525

15734

330x242

4:3

HDTV

50

1250

-

700x700

16:9

 

Ajánlott link:

 

- Szakács István: Mozgókép készítési alapismeretek

 

5.2. A videoanyag feldolgozásának lehetőségei

 

Egy adott multimédia alkalmazásban videoanyagot megjelentetni kétféle módszerrel tudunk:

- analóg videót digitalizáljuk, tároljuk, majd átadjuk az alkalmazás részére

- videó overlay folyamat segítségével. Ebben az esetben az analóg videojelet a lejátszó egységről a számítógép speciális bővítőkártyáján keresztül vezetjük be a számítógépbe. A videójel ebben az esetben nem kerül rögzítésre és tárolásra, hanem közvetlenül - a számítógép egyéb részeinek igénybevétele nélkül - a videókártyára kerül. (Tóth [1997] 76. old.)

 

Videók digitalizálása során a digitalizáló kártya segítségével az analóg videóképek sorozatát digitális képállománnyá konvertáljuk, mely állomány a képkockák képpontjainak digitális adatait tartalmazza. Az analóg videojel egyaránt tartalmaz kép- és hangjeleket, ezek a digitalizálás első szakaszában szűrők segítségével szétbontódnak, a hangjeleket a hangkártya digitalizálja tovább. Lejátszáskor adott visszajátszási sebesség mellett a számítógép megjeleníti az egymást követő digitalizált képkockákat a videóhoz tartozó hanggal együtt.

 

Analóg képjelek digitalizálásakor három fontos műveletet kell megemlítenünk:

- leképzés – kétdimenziós képfüggvény megalkotása az analóg videójelekből, a képfüggvényben minden pont világosság- és színkódja megvizsgálásra kerül

- mintavételezés – a képkockát a mintavételezési frekvencia által megszabott képelemre bontják. Az egyes képelemeket a világosság- és színkód értékét tartalmazó mintavételezett jel határoz meg. Minél több képelem kerül megvizsgálásra, annál jobb minőségű képet kapunk.

A mintavételezési frekvenciát úgy kell meghatározni, hogy a képelemek vízszintes és függőleges irányú száma, megegyezzen vízszintesen a digitális kép soraiban található pixelek számával, függőlegesen a sorok számával.

- kvantálás – megadott számú biten jelenítik meg a mintavételezett jel értékét

 

A digitális videó előnyei az analóg videóval szemben:

- az átviteli csatorna minősége nem befolyásolja a videó minőségét

- a digitális videó minőségromlás nélkül másolható, élettartama végtelen

- a digitális kép hibáinak javítására több lehetőség létezik

- különböző segédprogramok használatával a digitális képen alakíthatunk, bizonyos hatásokat eszközölhetünk

 

A digitális videó legnagyobb hátránya, hogy a mintavételezés gyakorisága miatt az adatátviteli sebesség és az igényelt tárhely nagy, feltétlen szükséges valamilyen tömörítési eljárás használata.

 

5.3. A digitalizált videóanyag jellemzői

 

A digitalizált videó állományok méreteit befolyásolja a:

 

- Képméret: minél kisebb a képpontokban számolt képméret, annál kevesebb helyet igényel

- Képváltási sebesség: a másodpercenkénti képek száma, angolul frame per second = fps. Minél kevesebb képpel ábrázoljuk a mozgást, annál kisebb lesz a fájl mérete. Az értéket túlzottan csökkenteni nem szabad, mert a látott mozgás darabossá válik. Általában az animációs állományok alkalmaznak 15 fps-t.

- Színmélység: a digitalizált videóanyagon belüli színek száma. Ha csökkenteni szeretnénk az állomány méretét, kevesebb színt kell alkalmaznunk.

- Hangminőség: a hangmélység változtatásával csökkenthetjük a fájl méretét

- Kódolási eljárás: a használt adattömörítő eljárás, vagy kódolóprogram (kodek) típusától is függ az állomány mérete (Valentinyi, 126. old.)

 

Egy 320 × 240 képméretű, képpontonként 24 bit színinformációt tartalmazó videofájl mérete 25 kép/sec képváltási sebesség esetén:

 

Képkocka méret:

320 x 240 x 24 ÷ 8 = 230.400 bájt = 225 kbájt

 

1 sec hosszú videófájl mérete:

225 kbájt × 25 kép/sec = 5.625 kbájt

 

1 perc hosszú videófájl mérete:

5.625 kbájt × 60 sec = 337.500 kbájt = 329,6 Mbájt

 

Ajánlott linkek:

 

- Digitális alapfogalmak

 

- Sikeres digitalizálás lépésről lépésre 1.2

 

5.4. Video tömörítési eljárások

 

5.4.1. Kodekek

 

A mozgóképeket tömörítő és kicsomagoló szoftver, illetve hardver (codec, coder-decoder). A kodekek között meg kell különböztetnünk a szoftver-, valamint hardverkodekeket. A kodekek aszimmetrikus működésűek, a tömörítési folyamat nagy időt vesz igénybe, míg a kicsomagolás – megjelenítés – rendkívül gyors.

A videó állomány fájlformátuma nem tévesztendő össze a kodekkel, valamint nem határozza meg egyértelműen az adott állomány kódolási eljárását. A kész videóállomány lejátszásának feltétele, hogy a felhasználó számítógépén telepítve legyen a kódolási eljárásnak megfelelő kodek.

 

Hardveres és szoftveres kodekek:

- Cinepak - (24 bites színmélység, 7:1 tömörítési arány) Használt fájlformátum: mov, avi. Jó képminőséget és megfelelő színvisszaadást eredményez, de hosszú a kiszámítási ideje

- Indeo - Használt fájlformátum: mov, avi. Főként olyan felvételek esetében érdemes használni, melyek kevés mozgást tartalmaznak. Nagy felületek esetében remegő képet ad.

- RLE (Run Length Encoding) - Használt fájlformátum: avi. Veszteségmentes és gyors tömörítést eredményez, viszont színmélysége csak 8 bitre korlátozódik

- Microsoft Video 1 - Alkalmazott fájlformátum: mov, avi. Nagy adatsebességgel dolgozó kódolási eljárás, rövid kiszámítási idő mellett jó képminőséget eredményez

- MPEG-1 - Alkalmazott fájlformátum: mpeg. Hosszú kiszámítási idő mellett TV minőséget eredményez

- DivX - A legjobb hatásfokú tömörítést a DivX-szel lehet elérni. Mpeg4 alapú kodek. Nagyon népszerű a nyílt forráskódú XviD is, de ennek legújabb változatai már eltértek az Mpeg4 szabványtól.

 

Multimédia-architektúrának nevezzük a mozgókép állományok előállításához, visszaadásához és tárolásához szükséges szoftverösszetevők keretrendszerét, amely tartalmazza és meghatározza a fájlformátumokat, az alkalmazható kodekeket. (Holzinger [2004] 184. old.)

 

Ajánlott linkek:

 

- Bob Doyle: Versenyfutás az idővel – a digitális videóért

 

- Digitális kép- és videotömörítő technikák

 

- NLE - MJPEG - DV

 

5.4.2. Videofájl formátumok

 

M-JPEG

Az állomány minden képkockája JPEG tömörítési eljárás alatt áll. Az állomány kiterjesztése lehet AVI, Quicktime architektúra esetén MOV. 25-szörös tömörítési arányra is képes. A nem széleskörű elterjedés oka, hogy az állományok képi és hangi összetevőinek párosítására nincs szabványos módszer.

 

MPEG

Moving Picture Experts Group által kidolgozott mozgókép, hanganyag és ezek együttesének kidolgozott szabványai. (Poldermann)

 

MPEG szabványok:

 

MPEG-1/ISO 11172: Mozgókép és hang szoftveres dekódolása 1,5 Mbit/s adatsebesség mellett (ebből 1,25 MBit a képi adatok számára van fenntartva). Másodpercenkénti 25 kép esetén a felbontás 366 x 288 (Európai szabvány) 30 fps mellett 352 x 240 (USA). A kódolási eljárás lényege: a mozgókép két egymást követő filmkockáján található kép alig tér el egymástól. A képeket nem teljes képként kódolja, hanem csak a megváltozott képrészleteket (a különbséget) dolgozza fel tömörítésnél. Egy MPEG-1 állományon belül 9 vagy 15 képből álló képcsoportok találhatóak. Egy képcsoport három képkocka-típusból áll:

 

- I-kockák (Intra Frame): ez a képkocka a teljes képinformációt tartalmazza

- B-kockák (Bidirectional Predicted Frame): csak az előző képkockától eltérő különbséget tárolja

- P-kockák (Predicted Frame): azt a módszert tárolja, mely alapján a képtartalom az előző képek alapján kiszámítható

 

8. ábra: Képcsoport az MPEG-1

állományban

 

MPEG-2

Hardveres és szoftveres kódolás 720 x 480, vagy 1280 x 720 képpont felbontással. CD-minőségű hangot tartalmaz.

Működési elve az MPEG-1 eljáráson alapszik, de alaposabban vizsgálja a videójel tulajdonságait. Digitális televíziójelek és a DVD tömörítési eljárása.

 

MPEG-4

Az MPEG-4 szabvány kis bitsebességet és képkockákat (176 x 144) használó alkalmazások számára lett kifejlesztve, de nagyobb képpel és képváltási frekvenciával működő alkalmazások esetén is használható. Az MPEG-4 fontossága éppen abban rejlik, hogy az összes MPEG szabvány nyújtotta lehetőségeket kihasználhatja. Az eljárás az objektumokat önállóan tudja tömöríteni és kibontani.

 

AVI

Audio Video Interleaved – A Microsoft Windows 3.1 multimédiás bővítéseként jelent meg, rövid videók lejátszására. AVI állományok általában tömörítettek különböző kodekek alkalmazásával, a hangadat és a mozgókép együtt tárolódik.

 

MOV

Az Apple Computer által létrehozott QuickTime fájlformátum multimédiás állományok létrehozásához, szerkesztéséhez, közzétételéhez és megtekintéséhez. A formátum tartalmazhat videót, animációt, képet. Az állományok lejátszásához megfelelő Apple QuickTime Player lejátszószoftver szükséges.

 

5.5. Digitális képrögzítés

 

A digitális kamerák előnye, hogy a képet a felvétel során digitalizálják, tömörítik és így rögzítik. Az állományok számítógépre történő átvitele FireWire, vagy USB (Universal Serial Bus) csatlakozón keresztül történik.

 

Ajánlott link:

 

- Digitális fényképezés

 

5.6. Videó tároló eszközök

 

Biztonságos és nagy tömegű adattárolás hosszú távon az optikai lemezek tudják biztosítani, az információt optikai úton tárolják és olvassák le. A mágneses elven működő adattároló rendszerekkel ellentétben az optikai adattároló rendszerben az olvasófej mechanikus úton nem érintkezik sem a lemezzel, sem a rajta lévő adatokkal, a letapogatás lézersugárral történik.

 

Videó szerkesztő/lejátszó programok:

 

- VirtualDub - AVI állományok szerkesztőprogramja

 

- TMPGEnc - MPEG fájlok kezelője

 

- BSplayer - DIVX-es állományok lejátszója

 

- ZoomPlayer - videóállományok lejátszó programja

 

- Vobsub - feliratszerkesztő program

 

- GSpot - a számítógépre telepített kódekeket listázhatjuk ki a program segítségével

 

- Cyberlink PowerDVD - DVD lejátszó program

 

- ATI DVD Player - DVD lejátszó program

 

- Intervideo WinDVD - DVD lejátszó program

 

- Adobe Premiere - digitális videó szerkesztő program

 

- Adobe After Effects - vizuális utómunkálatok programja