видеофайл определение что такое
Форматы видео, что такое видеофайл? О файлах, форматах и не только. (Часть 5)
Я долго смотрел на определение видео форматов в Википедии, чтобы вставить в начало статьи, но потом понял, что лучше этого делать не надо. Только с толку собьет.
Лучше я попробую объяснить это на пальцах. Пусть отчасти это будет грубовато, но по сути верно. Да и для понимания проще.
Чтобы досконально понять, что из себя представляют файлы видео форматов, необходимо дать слишком много специфических определений — а это скучно и неинтересно, если не занимаешься видео съемкой и обработкой этого самого видео профессионально.
Поэтому будем смотреть в основном на себя и на компьютер.
Форматы видео, что это такое?
Давайте начнем с себя, точнее с телевизора.
Все мы смотрим телевизор, точнее не просто смотрим телевизор, а то, что он нам показывает. Люди ходят, жестикулируют, разговаривают. Ездят машины, летают птички и т. д. Мы видим естественно движущиеся объекты.
Так каким образом достигается эта естественность или, скажем так, реальность?
Для понимания я все таки введу оно понятие — это кадр. Кадр — это неподвижный объект. Кадром можно назвать рисунок или фотографию, т.е. и там и там изображения неподвижны.
А как сделать изображение подвижым? Правильнее сказать как сделать так, чтобы у нас возникла иллюзия движения этого самого изображения?
Я Вам приведу пример, как Вы сами сможете «оживить» объект.
Возьмите несколько одинаковых листочков (кадров) (от 10 до 30). На первом листочке нарисуйте кружок с левой стороны страницы. На втором листочке чуть – чуть правее. На третьем еще чуть – чуть правее и т. д., пока на последнем листочке кружок не окажется с правой стороны страницы. Затем сложите листочки в пачку и попробуйте пролистать эту пачку, как вы перелистываете быстро страницы книжки. У Вас возникнет иллюзия, что кружок будет двигаться слева направо, как бы пролетая по странице.
Тот же принцип и у движущегося изображения на экране телевизора, который мы смотрим.
Интересный факт. Человеческий глаз начинает воспринимать «как бы реальное движение», когда вот этих листочков (кадров) с кружком просмотреть 15 штук в секунду (ну попытаться так пролистать с такой скоростью).
Ну а если этих кадров за одну секунду перед человеческим глазом поменять 30 или даже 25 раз, то у нас будет полная иллюзия реального «плавного» движения.
Что с успехом и применяется в телевидении и кино.
Проще говоря по телевизору нам показывают 25 или 30 кадров (фотографий) в секунду (в зависимости от видеостандарта PAL, NTSC), где каждый следующий кадр (фотография) отличается от предыдущего совсем незначительно и у нас создается иллюзия реально движущихся людей, машин и т. д.
Ну а монитор по сути это тот же телевизор, просто возможностей больше, поскольку он является частью компьютера (можем любой размер видео сделать, редактировать это видео и т.п.).
Ну с этим, я думаю, понятно. Теперь перейдем к видео форматам.
Что такое изображение (фотография, кадр) мы с Вами уже немножко рассмотрели в той части статьи, в которой рассматривались файлы графических форматов.
Что из себя представляет звук в оцифрованном виде мы уже знаем из 4_й части статьи.
По большому счету, осталось все это вместе сложить и смотреть кино.
Но не просто взять и сложить, а сжать, закодировать и куда то поместить.
Так вот это вот «сжать, закодировать и куда то поместить» и является форматом видео фалов.
Давайте попробуем по отдельности. Что значит «сжать»?
Посмотрите у себя на компьютере размер любой из ваших фотографий, которые Вы сделали (ну или Вам сделали) и перекачали на Ваш компьютер. Размер таких фоток составляет от 1 до 5 Мб (от 1 000 000 до 5 000 000 байт).
Будем считать, что каждый кадр (фотография) размером 1 Мб. Вопрос. Какого размера получится фильм длительностью 1 час? Частоту смены кадров возьмем 30 кадров в секунду. (переводим час в секунды, чтобы все было честно и перемножаем).
1 Мб х 30 кадров х 3600 секунд = 108 000 Мб (мегабайт) или 108 Гб (гигабайт).
Сами понимаете, что это несерьезно. Конечно, я немножко преувеличил (преувеличил раз в 10 не больше; просто кадр для фильма, такой четкости и размера как фотография, не нужен), но факт остается фактом. Даже 1,5 часовой фильм размером в 15 Гб — это все равно много.
Поэтому к таким файлам для уменьшения размера применяют различные методы сжатия, или как еще говорят компрессии.
Эти методы могут быль похоже на знакомое многим архивирование, допустим, каждого кадра.
Или возьмем к примеру сцену из фильма, где некоторые элементы на экране могут в течении длительного времени оставаться неподвижными. Например, молодая пара обсуждает минут 15 какую нибудь проблему, ну а мебель остается в это время неподвижной. Зачем сохранять эту мебель в каждом кадре, если можно это сделать один раз, а потом как бы «говорить» программе, которая все это будет выводить на экран, что там должна показываться эта мебель. Ну что то в этом роде.
Так вот, используя различные методы сжатия, размер видео файла можно уменьшить в 5 — 150 раз.
Все эти различные методы сжатия стандартизированы и имеют свои названия. Но! Здесь есть один интересный момент.
Для одного и того же стандарта сжатия, можно использовать (и используют) различные алгоритмы сжатия, которые еще больше уменьшают размер файла, но, безусловно с потерей качества.
Вот эти самые алгоритмы, которые применяются для кодирования и декодирования изображения, результатом применения которых получают изображения различного качества называются видео кодеками.
Понятие кодека мы уже рассматривали в предыдущей статье, так что думаю здесь вопросов не должно возникнуть — принцип тот же.
Что там нам осталось рассмотреть? «Куда то поместить».
Так вот «куда то поместить» называют контейнером.
Теперь давайте все соберем вместе.
У нас есть видео, сжатое определенным методом, кодированное по определенным алгоритмам, звуковая «дорожка» сопровождения (или несколько если на разных языках), титры (если есть да еще на разных языках) — и все это добро мы помещаем в контейнер (это может быть как один файл, так и несколько) и получается у нас файл (файлы) видео формата.
Примером такого файла является всем знакомый контейнер AVI (расширение таких файлов соответствующее .avi).
Давайте возьмем один наглядный пример, какой нибудь фильм с торрента. Я не буду приводить скриншот, просто перечислю то, что обычно указывают про характеристики видео.
Например фильм «Ирония судьбы или с легким паром». Размер файла составляет 2,18 Гб.
Характеристики:
Качество видео: DVDRip
Формат видео: AVI
Видео: Xvid 640×480 25.00fps 1296kbps
Аудио: Dolby AC3 48000Hz 6ch 384kbps
Безусловно, все немножко сложнее, чем я Вам рассказал. Но общее представление о файлах видео форматов Вы теперь имеете.
Что я хочу сказать напоследок. Чтобы не забивать голову всеми этими понятиями алгоритмов, кодеков и остальной чепухой, легче просто скачать и установить программу для просмотра видео, в которой все эти кодеки уже присутствуют, например GOMplayer и забыть эту статью как страшный сон. 🙂
На этом я заканчиваю серию статей про файлы, расширения и форматы. Я надеюсь, что с этими понятиями у Вас проблем больше не будет.
На этом все. Всем удачи и творческих успехов 🙂
Видеофайлы
Урок 4. Мир мультимедиатехнологий 6 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Видеофайлы»
Ещё одним типом информации является видео.
На этом уроке мы с вами познакомимся с определение понятия «видео», узнаем, какие бывают расширения видео, историю появления кинематографа и многое другое.
Видео – это электронная технология формирования, записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения подвижного изображения, основанная на принципах телевидения.
Витя: «Получается, что все фильмы, мультики, реклама и есть видео?»
Верно. А сейчас мы с вами узнаем, какие существуют расширения видеофайлов.
«AVI». Это расширение является на данный момент самым популярным. Этот формат был разработан компанией Microsoft в 1992 г. Для воспроизведения файлов с таким расширением можно использовать любые видеоплееры. Файлы с расширением «AVI» можно воспроизводить в различных операционных системах: Windows, Unix, Mac OS, Linux. Также такие файлы способен воспроизвести практически любой браузер.
Следующий формат – «MP4». Полное название данного расширения – «MPEG-4». То есть этот формат является одним из подтипов формата «MPEG». В основном файлы с таким расширением используются компанией Apple, а также другими разработчиками мобильных приложений. Также этот формат очень часто используется при онлайн-проигрывании видеофайлов. Так, например, в социальной сети «Вконтакте» часто можно увидеть различные анимации. При сохранении таких анимаций на компьютер, у них будет расширение «MP4».
Идём дальше. «WMV». Эти файлы содержат данные Windows Media. Также файлы с этим расширением поддерживают средства защиты, которые не позволяют пользователям копировать информацию. Поэтому данный формат является очень популярным среди компаний, которые продают цифровые копии видеороликов онлайн. Файлы с таким расширением являются конкурентами файлов с расширением «MPEG-4».
«FLV». Это формат от компании Adobe Systems. Он обычно используется для онлайн-видео на веб-сайтах типа YouTube. Практически любая операционная система, кроме IOS, способна открывать и воспроизводить файлы с таким расширением с помощью программы Adobe Flash Player.
Заключительное расширение, которое мы с вами рассмотрим, – «SWF». Файлы с таким расширением используются для отображения анимированной векторной графики. Формат файлов «SWF»был разработан компанией Macromedia, которая в настоящий момент куплена компанией Adobe Systems. Кроме векторной графики, файл такого формата может также содержать текст. Эти файлы можно проигрывать в веб-браузерах, в которых установлены соответствующие флеш-плагины.
Существует ещё огромное количество расширений. При желании с ними можно познакомиться самостоятельно.
Витя: «А какие существуют программы для просмотра видео?»
Программ для просмотра видеофайлов существует огромное количество. Стандартным же проигрывателем в операционной системе Windows является Windows Media. Этот проигрыватель позволяет воспроизводить все популярные форматы видеофайлов. Версии этой программы также были выпущены для Mac OS, Mac OS X и Solaris, но развитие данных версий с тех пор было прекращено.
KMPlayer. Этот проигрыватель является одним из самых популярных, удобных и бесплатных. С его помощью можно воспроизводить видео с наиболее популярными расширениями. Также эту программу можно настраивать под себя, в том числе и выбирать язык интерфейса. KMPlayer является надёжным и быстрым в работе.
Windows Media Player Classic Home Cinema. Эта программа также является бесплатной. Её можно скачать на официальном сайте Microsoft, подходит для операционных систем Windows. Также в этой программе имеется связь с онлайн-магазинами. Windows Media Player Classic Home Cinema очень прост и удобен в использовании. Также этот проигрыватель является улучшенной и усовершенствованной версией программы Media Player Classic.
Идём дальше. Light Alloy. Эта программа также является бесплатной. Она очень проста в использовании, но имеет большое количество различных настроек. Таким образом, её могут использовать как профессионалы, так и неопытные пользователи. Проигрыватель Light Alloy может воспроизводить огромное количество видеофайлов.
Заключительный проигрыватель, который мы с вами рассмотрим, – GOM Player. Данная программа, как и все рассмотренные выше, является бесплатной и позволяет смотреть большинство из существующих форматов видеозаписей. Отличительной особенностью и большим плюсом является то, что в этой программе можно просматривать частично испорченные или недогруженные файлы.
Витя: «Может, немного рассмотрим историю создания видео?»
Давайте так и сделаем. История создания видео достаточно сильно переплетается с историей создания мультфильмов.
Как мы с вами уже знаем, первая примитивная мультипликация появилась в первой половине 19 века. Учёные и изобретатели использовали для отображения движения такие приборы, как фенакистископ и стробоскоп.
Далее начали появляться фотографии. И именно это привело к изобретению киноаппарата и появлению кинематографа.
Понятие «кинематография» впервые появилось во французском варианте – «синематограф». Так французы Луи Жан и Огюст Люмьеры назвали систему создания и показа фильма. Официально считается, что кинематография берёт своё начало с двадцать восьмого декабря тысяча восемьсот девяносто пятого года. В этот день в индийском салоне «Гран кафе» на бульваре Капуцинов в Париже состоялся публичный показ «Синематографа» братьев Люмьер. В качестве носителя информации использовалась киноплёнка.
Изобретение в начале 20 века телевидения открыло новую эру получения и передачи видеоинформации.
А появление в 50-х годах 20 века видеомагнитофона позволило записывать её для длительного хранения. В качестве носителя информации в видеомагнитофонах использовалась магнитная лента.
Видеоинформация или просто видео представляет собой последовательность неподвижных изображений (кадров). Для создания эффекта плавного движения скорость смены кадров должна быть не менее 16 кадров в секунду. Это связано с особенностью восприятия человеком визуальной информации. В современном кинематографе используется стандарт смены кадров – 24 кадра в секунду.
Для хранения какой-либо видеоинформации необходимо сохранить информацию о каждом кадре. Так же, как и звуковая информация, видеоинформация может храниться на компьютере в файлах. Видеофайл – это представленная в цифровой форме видеоинформация, хранящаяся под специальным именем на цифровом носителе.
Витя: «Видеофайлы можно как-то редактировать?»
Можно. Для этого существуют специальные программы. К примерам таких программ относятся PowerDirector, Adobe Premiere Pro CC, Видеомонтаж, киностудию «Windows Live», Sony Vegas Pro, Видеостудию. Перечислять можно очень и очень долго.
В основном все программы для редактирования видео являются платными, так как по большей части их используют профессионалы. В любом случае практически у всех программ есть пробная версия.
Витя: «С какими программами мы будем работать в этом учебном году?»
В этом учебном году мы с вами познакомимся и научимся работать в таких программах, как PowerDirector, Adobe Premiere Pro CC, киностудия «Windows Live».
А сейчас пришла пора подвести итоги урока.
Сегодня мы с вами рассмотрели различные расширения видеофайлов.
Узнали, какие существуют программы для просмотра видео.
Вкратце ознакомились с историей появление кинематографа.
В конце урока узнали, с какими программами нам предстоит работать в этом учебном году.
Что такое видеофайл, основные параметры и понятия: формат, разрешение, битрейт, кодек
Сегодня практически каждый человек смотрит телепередачи, фильмы и мультсериалы на телевизоре, а также ролики на видеосервисах типа YouTube. Все они представляют собой специализированные видеофайлы, которые просто отображаются на экране телевизора, мониторе компьютера или дисплее смартфона. Что из себя представляет видеофайл, какие основные параметры он имеет? Об этом и поговорим в нашей статье.
Что такое видеофайл, основные особенности и параметры
Файлы видео представляют собой набор снимков, которые быстро чередуются один за другим и дополняются аудиорядом. Какая частота кадров является оптимальной? Чтобы для человека смена картинок проходила незаметно, видеофайлы обычно выполняются с частотой кадров FPS от 24 штук на 1 секунду. Используемые картинки могут иметь разные параметры, в частности, ширину и высоту. На видео данные характеристики измеряются в точках, называемых пикселями (от англ. Pictures element – «элементы картинки»).
Если в несколько раз увеличить кадр любого видеоролика, то можно увидеть, что картинка состоит из тысяч или даже миллионов таких точек (квадратиков), которые имеют определённый окрас. Таким образом и создаются изображения.
Важно! Главными параметрами видеофайлов является частота кадров, а также ширина и высота – последние два свойства называют «разрешением».
Чем больше ширина и высота изображений, тем качественнее и детальнее будет видео. Существуют разные форматы видеофайлов, которые время от времени совершенствуются. Относительно старым считается формат по стандарту PAL, который предусматривал размеры картинок 720х576 точек. Более современными считаются форматы HD (1280х720p) и FullHD (1920х1080p). Не так давно появился формат 4K (4096х2304 точек), который считается сегодня наиболее распространённым при показе фильмов в кинотеатрах. Самым последним является формат 8K, который предусматривает разрешение изображений 7680х4320 пикселей.
Соотношение сторон видеороликов
Данный параметр видеофайлов также является довольно важным, но сегодня его учитывают всё реже, поскольку подавляющее большинство современных видео имеют широкоэкранный формат с соотношением сторон (ширины и высоты) 16:9. Конечно, лет 10-15 назад наиболее востребованным считался телевизионный формат с соотношением сторон 4:3, но в наши дни он уже почти неактуален.
Что такое битрейт видео?
Как мы уже отметили, каждая картинка из видеоряда состоит из определённого количества точек. По отдельности изображение имеет определённый «вес», занимая конкретный объём памяти. Если же смотреть по видеофайлу с его общим количеством кадров, то суммарный объём будет существенно отличаться. Приведём пример:
Но почему же на практике часовой фильм занимает не 172 ГБ памяти? Всё дело в том, что умельцы придумали «ужимать» видеофайлы, чтобы уменьшить количество занимаемой памяти. Как раз для этого было создано множество форматов видео, каждый из которых характеризуется особыми правилами и алгоритмами сжатия. И вот мы плавно подошли к такому понятию как битрейт (Bt).
При съёмке видео матрица видеокамер делает замеры светового излучения, от которого зависит цвет окраса конкретного пикселя. Затем данная информация записывается на флеш-накопитель или SSD. При просмотре видеоролика записанные на диск данные считываются и передаются на экран. Скорость такой передачи и считывания как раз называют битрейтом. Получается, что наблюдается прямая взаимосвязь «битрейт – качество видео».
Но стоит учесть, что в видеофайлах битрейт играет и другую роль, показывая степень сжатия картинок. При записи изображения с матрицы камеры сигналы сразу кодируются и сжимаются, и при повышении степени сжатия картинка занимает меньше места на накопителе, но при этом имеет ме́ньшее качество.
Битрейт – важнейший параметр видеофайлов, который определяет степень сжатия, а также скорость чтения и записи кадров.
Какой битрейт лучше для видео? Это зависит от разрешения и частоты смены кадров (стандартное, высокое), а также формата картинки:
Что такое кодеки для видео, какие бывают?
Если говорить о параметрах и свойствах видеофайлов, то стоит упомянуть и понятие «кодек», который обозначает определённый алгоритм (механизм) сжатия картинок. Чтобы при повышении степени сжатия сохранялось высокое качество изображений, были созданы разные видеокодеки.
Получается, что при использовании разных кодеков (MP4, HEVC, H263, H265, DVD и пр.) при одинаковом размере картинок и занимаемой на диске памяти качество видео будет разным.
Но почему не был придуман единый, универсальный и самый эффективный видеокодек? Это объясняется постоянным развитием технологий, использованием разных расширений файлов, появлением новых форматов (PAL, NTSC, HD, UHD, 4К) и способов обработки картинок. Благодаря использованию более мощных процессоров и видеокарт удаётся создавать новые, более сложные и эффективные алгоритмы сжатия видео, поэтому каждый кодек и отличается друг от друга.
Для новичка данные понятия и параметры могут показаться не совсем понятными, но если вы хотите снимать качественные ролики для своего блога или канала на Ютубе, важно разобраться с битрейтом, кодеками и другими параметрами видеофайлов. А если же вам нужны качественные видеокамеры или другое оборудование для съёмок, вы можете купить его или взять в аренду в компании TVTOK.
История развития видеоформатов (статья плюс ролик)
С девятнадцатого века люди начали добиваться успехов в создании систем движущихся картинок. Фенакистископ, Кинеограф, Праксиноскоп — примитивные, но успешные попытки показать зрителю движение. Весь двадцатый век и дальше кино и видеоформаты развивались, становясь лучше, сложнее, дешевле и доступнее, приведя в итоге к рождению стриминговых видеосервисов, где можно посмотреть об этом интересный ролик. Для Гиктаймса я подготовил его в формате статьи, а внизу оставил видео.
Статья удобнее наличием ссылок для более подробного ознакомления с интересными форматами, а ролик содержит множество иллюстраций.
До кинематографа
В 1832-м году Жозеф Плато создал фенакистископ. В приборе был вращающийся диск, на который надо было смотреть через отверстие. Нарисованные с равным интервалом «кадры», быстро сменяя друг друга, создавали иллюзию движения.
Зоотроп, как считается, изобрел Уильям Джордж Горнер в 1833-м, хотя о похожем приборе говорится в китайских летописях еще от 180-го года. Внутри полого барабана, на стенках были нарисованы кадры.
В 1868-м году Джон Бернс Линнет запатентовал слово «кинеограф» в качестве названия приспособления для быстрого листания страничек бумаги с нарисованными кадрами фильма. Навроде тех, что вы рисовали в школе на полях тетради.
В 1877-м Эмиль Рейно запатентовал праксиноскоп. По сути — это зоотроп с призмой, которая так отражает изобрежение, чтоб компенсировать отклонение «кадра» вплоть до следующего.
С семнадцатого века существует идея проектора. Только тогда это называли волшебным фонарем, а в качестве источника света в конструкции использовали, например, свечку, над которой был дымоход.
Кинопленка
Среди устройств, позволяющих записать движущееся изображение из кадров, кинетограф в 1891-м году использовал целлулоидную пленку в качестве запоминающего устройства.
В 1895-м году братья Люмьер собрали кучу наработок прошлого и сделали синематограф, на который и сняли знаменитое Прибытие поезда.
Частота кадров была ограничена 16-ю: в аппарате использовался надежный и сердитый грейфер для смены кадров рывками, и при более частых рывках пленка рвалась. По этой же причине не получалось использовать пленку длиннее 17-и метров: тяжелый рулон не хотел так быстро крутиться и пленка снова рвалась.
В 1897-м эту проблему решил Вудвил Латам, запатентовав свою петлю. То есть, создав буфер между непрерывным вращением рулона пленки и скачковым механизмом, который резко меняет кадры.
Уже тогда вопрос стандартов остро встал перед индустрией. За первые десять лет двадцатого века более-менее была приведена к стандарту ширина кинопленки — те самые 35 мм. Сложнее оказалось найти единый стандарт перфорации, проще говоря дырочек по краям пленки, позволяющих сдвигать ее ровно на кадр. С нестандартными дырочками мучались вплоть до тридцатых и даже сороковых годов.
Сегодня за стандартизацию дырочек отвечает Общество инженеров кино и телевидения СИМПТИ. Основано оно было в 1916-м, хотя кинопроизводители еще в 1908-м пытались привести перфорацию к одному знаменателю. Попытки киноделов сэкономить, покупая неперфорированную пленку и кое-как дырявя ее на собственных станках или даже внутри съемочного аппарата приводили не только к несовместимостям, но и к скачущему изображению при воспроизведении. Нормальная заводская перфорация решает обе проблемы.
Магнитная лента
В 1944-м русский эмигрант Александр Понятов основал компанию AMPEX. В 56-м компания изобрела поперечно-строчную видеозапись, в которой использовалась магнитная лента на бобинах.
В том же году БиБиСи уже использовала технологию для трансляции новостей не в прямом эфире. Сложно переоценить возможность записывать эфиры для телевизионщиков, это был прорыв. Именно от телевидения многие форматы унаследовали чересстрочную развертку.
В 59-м Тошиба предложила использовать изобретенную японцем Норикадзу Савадзаки наклонно-строчную запись вместо поперечно-строчной: строки, расположенные под углом к видеоголовке, позволяли, например, поставить видео на паузу с замиранием картинки на экране: в таком формате считывающая головка перекрывает строки для вывода одного экрана в любой момент времени.
В 65-м Ампекс разработал цветную пленку.
В то время пленка хранилась на бобинах, а значит запись можно было легко испортить, потрогав пленку руками. А заправка ее в аппарат для воспроизведения была процессом, требующим понимания, примерно как при заправке нитки в швейную машинку. И если со швейными машинками за эти годы проще не стало, то вот индустрию видеопроизводства изменили кассеты.
От аналога к цифре
Первым индустриальным форматом кассет стал U-matic от Сони. Профессионалы 1971-го года были счастливы: кассеты жили дольше бобин с пленкой, имели разрешение в 400 строк и отличное качество благодаря широкой ленте почти в два сантиметра (¾ дюйма) и высокой скорости прокрутки, да двухканальный звук.
Для домашнего использования формат не подошел: кассеты были огромными, с ограничением в 90 минут. Магнитофоны были еще более огромными. Так что, несмотря на дальнейшие доработки, Сониевские ¾ не покорили мир.
Зато его покорила JVC, выпустив на рынок в 76-м кассеты формата Video Home System. Или просто VHS, который к 84-му стал основным форматом бытового видео.
Кассеты с лентой шириной 12,5 мм (½ дюйма) могли хранить до шести часов видео разрешением 240 строк, хотя чаще хранили до трех часов. У кассет не было никакой защиты от копирования, что уже было неплохим аргументом против использования проприетарного Бетамакса — формата-конкурента от Сони, наследника U-matic.
Для профессионалов было не менее важно, что камеры Бетакам писали сразу на свою кассету, и не нужно было тянуть провода к отдельному рекордеру. А это дополнительные удобство и мобильность.
Бетакам развивался параллельно остальным форматам, но был всегда профессиональным решением.
Поговаривают, что кое-где до сих пор в эфир идут записи с бетакамовских кассет.
У нас VHS прекрасно жили вплоть до массового прихода дешевых «домашних кинотеатров» и DVD-дисков, а на западе в это время появлялись новые форматы.
Через восемь лет после выхода VHS, Сони выпустила конкурента: Video-8.
Формат был компактным: восемь — это как раз ширина пленки. Формат давал качество чуть получше VHS’ного с разрешением 250 строк. Не путать с Супер-8 65-го года: популярным форматом домашней съемки, в котором использовалась кинопленка. Но рынок бытового видео восьмерка так и не захватила, хотя определенную популярность снискала: эти маленькие удобные кассеты нашли свою нишу, став стандартом для видеокамер Handycam. Вполне вероятно, что у ваших родителей где-нибудь в столе лежит такая кассета с их свадьбой.
На смену пришли S-VHS и Hi-8. Качество видео выросло, принципы записи сигнала изменились, покрытие пленки улучшилось, ленты перестали быть оксидными и стали металло-порошковыми.
S-VHS отошла от композитного сигнала к двухкомпонентному: отдельно писались каналы яркости и цветности. Разрешение выросло до 400 строк. Формат начали то ли с гордостью, то ли с сомнением называть полупрофессиональным, появились устройства для профессионального монтажа и вещания на его основе. Кассеты выглядели так же, как обычные VHS, а магнитофоны были обратно-совместимыми.
Hi-8 — самый качественный из бытовых аналоговых форматов. Разрешение — 420 строк. Выглядит кассета, как Video-8.
На этом история развития аналоговых форматов заканчивается, но не заканчивается история видеокассет. Просто теперь на кассеты пишут цифровой сигнал.
Но сперва поговорим о дисках. Которые тоже сперва хранили аналоговое видео.
Первые попытки записать видео на диск были предприняты еще в конце девятнадцатого века.
Первый патент на такую систему, способную хранить чуть больше минуты видео, был зарегистрирован в 1907-м.
Двадцатисантиметровый Ted в начале семидесятых хранил от пяти до десяти минут.
В 78-м 12-дюймовый (30 см) виниловый VISC хранил по часу на каждой стороне, но даже не позволял поставить видео на паузу.
Потенциально успешный CED планировался в 64-м, а вышел в 81-м, сразу устаревшим и провальным.
Локально знаменитый 30-сантиметровый Laserdisc 78-го года хранил до часа на стороне в разрешении 440 строк. Кроме штатов и Японии нигде успешным не стал.
25-сантиметровый VHD 83-го года хранил по часу на стороне, но не стал успешным и через три года умер.
Цифровые диски начинаются с компактов. Первым адекватным форматом стал Video CD 93-го года, который давал VHS-качество, но не самый экономный кодек MPEG1, о котором чуть позже, ограничивал продолжительность такой записи часом с четвертью. Ну а через три года вышел DVD и с ним долго никто не мог конкурировать.
А теперь вернемся к кассетам, которые стали цифровыми.
До этого цифровые модули в рекордерах и магнитофонах были. Например, манипуляции с записью компонентного сигнала требуют диджитал-вычислений, а значит, процессора (как минимум в системе рекордера), но на сами кассеты сигнал писался аналоговый.
Теперь же, вместо каналов яркости и цветности, на кассеты писались цифровые потоки данных, в остальном все было похоже.
И если для зрителя это означало лишь приятное улучшение качества, то вот профессионалам видеопроизводства приход цифровых технологий записи невероятно упростил жизнь.
Аналоговую кассету особо не разгонишь, а цифровую можно разгонять пятидесяти- и даже стократно, без потери возможности считывания записи. А это очень упрощает монтаж и критически уменьшает время от футажа до готовой к трансляции записи.
Ну и наконец-то: цифровой сигнал можно копировать и перезаписывать (почти) сколько угодно раз, никакой деградации не происходит — цифра есть цифра.
Первый цифровой формат: D1 от Сони. Где Д — значит Диджитал, а 1 — значит, что первый. Появился в 86-м.
Интересно, что кассеты очень похожи на кассеты самого первого видеоформата U-matic: тоже пленка шириной ¾ дюйма, причем — оксидная, а не металло-порошковая. Система обеспечивала поток данных в 270 Мбит/с. Интересно, что с современными кодеками, видео в 8К нормально выглядит всего при 50-и, но об этом позже.
Формат подразумевает кодирование компонентного сигнала в 4:2:2 и был очень любим профессионалами за обилие удобных устройств для монтажа и обработки и удобства самого формата.
Формат D2 числится не за Сони, а за Ампексом, хотя первая принимала участие в разработке.
Формат получился холиварным: кассеты были дешевле, магнитофоны стыковались с аналоговым оборудованием без дополнительных ЦАПов, но качество было хуже и заточен формат был для бытового использования. Лучшее, что можно было услышать от профессионалов о D2: «ну, это лучше, чем ВХС».
D3 уплотнил запись вдвое, сделав производство видео дешевле.
D4 не существовало на рынке.
D5 наконец-то вернул радость в глаза профессионалов: 10-битное кодирование и отсутствие компрессии перекрыли потребности в D1. Его HD версия позволила выбирать между чересстрочными 1080 и прогрессивными 720 с частотой до 30 к/с.
D6 в 93-м году дал возможность писать поток в безумный по компьютерным меркам 1,2 Гбит/с без компрессии. Для нормальной реализации такой плотности данных пришлось разработать новую систему коррекции ошибок. И на этом скучные форматы D заканчиваются.
В том же 93-м Сони выпустила на рынок Digital Betacam.
Преемник перекрывал D1 и позволял достаточно дешево производить и обрабатывать видео, составляя модульную систему из совместимых устройств. А еще он был обратно совместим со старыми Бетакамами. Операторам и производителям видео система полюбилась.
В 95-м у нее появился конкурент Digital-S.
Его еще называют D9 по скучной цифровой традиции. Кассеты выглядели как VHS. Чуть позже появился HD-вариант. Сигнал кодировался по системе DV.
DV или Digital Video — это целая группа форматов, что была коллективно разработана Sony, Panasonic, Philips, Hitachi и JVC и сильно влияла на рынок с 95-го.
Кассеты в рамках DV могли быть разных формфакторов, вплоть до маленьких, на которых, возможно, хранятся вторые свадьбы ваших родителей.
Через DV мы плавно переходим от физических носителей, к цифровым интерфейсам и компьютерам. И цифровое видео получает возможность храниться и передаваться в виде файлов.
А это значит, появляются такие термины, как кодек и контейнер. Ну и наконец-то мы перестаем говорить о разрешении в телеформате «строк» и начинаем говорить в компьютерном формате пикселей.
Файлы и потоки
Контейнер — это формат файла или потока данных, в рамках которых данные кодируются каким-то одним образом.
Кодек же — это кодировщик и декодировщик. То, что преобразовывает данные. В случае с медиа, кодеки призваны сжимать поток данных и часто это делают с потерями.
В рамках форматов DV, контейнером может быть AVI, Quicktime или менее известный MXF. Кодеки в рамках этих контейнеров и форматов могут быть разными.
Если говорить о сжатии видео, то существует общее правило: чем более продвинутыми средствами кодируем, тем меньше может быть поток данных или размер файла, но понадобиться больше ресурсов для воспроизведения при субъективно равном качестве записи.
Развитие кодеков проходило параллельно с ростом производительности компьютеров.
В далеком 1988-м году появился кодек H.261. Мало кто о нем слышал, хотя именно в нем появились концепции опорных кадров, блочных векторных преобразований и других технологий, которые сейчас используются во всех популярных кодеках.
То есть, видео не хранится в виде последовательности кадров, как в кинопленке. Видео анализируется кодировщиком, который находит резкую смену картинки — например, начало новой сцены — и сохраняет такой кадр, который и называется опорным. И до следующего опорного кадра описывает лишь изменения этого кадра во времени, деля изображение на блоки.
В 93-м Экспертная группа по движущимся изображениям (MPEG), сформированная Международной организацией по стандартизации (ISO), разработала группу стандартов сжатия MPEG-1.
Относительно H.261 стало возможным строить изменения не только от прошлого опорного кадра, но и от последующего; а также кодировать какой-то участок в отрыве от остальных.
В 96-м появился MPEG-2. Именно им позже будут закодированы DVD-диски, можете себе представить масштабы распространения. В игру вернулась чересстрочная развертка, а так ничего кардинально нового.
На DVD-видео надо остановиться подробно. Появились эти диски в далеком 96-м, а к 2003-му стали основным потребительским форматом видео.
Фильмы записывались с разрешением 720×576 пикселей, что совпадает с форматом D1. При этом сжатие позволило уменьшить битрейт — то есть, поток данных, до 9,8 Мбит/с, что позволило писать фильмы на диски, объемом 4,7 ГБ. Формат кодирования: 4:2:0, с уменьшением разрешения каналов цветности — эта хитрость позволяет уменьшить объем файлов не сильно влияя на качество картинки, потому что канал яркости остается в исходном разрешении.
Третий МПЕГ отдельно не существует, все его фишки абсорбировал второй. К mp3 тоже отношения не имеет. Его начинали разрабатывать примерно наравне со вторым, нацеливаясь на более высокие битрейты, но потом решили все его задачи в рамках MPEG2.
98-й — ура пиратству или MPEG-4.
DVD-диск записать на CD помогали сперва проприетарный кодек DivX, затем его открытый аналог Xvid. Качество было, конечно, значительно хуже DVD.
Зато полуторачасовой фильм занимал 700 МБ и в нулевых бум кинопиратства был завязан именно на эти кодеки. Если на компьютере были фильмы — это были фильмы такого формата, за редким исключением.
И с 2003-го начинается современность. Joint Video Team под патронажем вездесущей Экспертной группы по движущимся изображениям представила кодек H.264, которым был закодирован ролик внизу поста.
Ну, почти, все-таки с того времени его доработали, а Ютуб вообще перегнал мой ролик в VP9 =) Например, в 2007-м вышла надстройка для H.264 — SVC (Scalable Video Coding), которая не только усложнила декодирование и так нелегкого для компьютеров кодека, но и позволила хранить в потоке видео в нескольких разрешениях в таком формате, что более высокие опирались на более низкие. Вы, скорее всего видели в интернете картинки в прогрессивном джипеге, когда они грузятся не сверху вниз, а сперва в квадратиках, а после все лучше прорабатываются, пока не загрузятся полностью. Здесь похожая история. С тем преимуществом, что устройства, которым надо вывести видео в разрешении меньшем, чем имеет ролик, могут не тратить ресурсы на декодирование лишних слоев.
А кодек действительно ресурсоемкий. Он содержит в себе много продвинутых технологий, в которых я, увы, не силен. Тем не менее, сегодня даже телефоны успешно справляются с FullHD-видео в таком формате, а топовые тянут и 4К.
При этом битрейт такого ролика в 1080p колеблется около 2 Мбит/с, а без звука еще меньше. И факт того, насколько можно уменьшить объем данных, грамотно повысив объем и сложность вычислений, меня до сих пор поражает.
В 2006-м появились диски Блюрей.
За два года они вытеснили своего конкурента HD-DVD. Живы до сих пор. БД были разработаны целым консорциумом крупных компаний. Диски бывают однослойные и двухслойные, емкостью 25 и 50 ГБ соответственно. Видео для них кодируется в MPEG-2, MPEG-4, H.264 и в новом на тот момент кодеком от Майкрософта VC-1.
У HD-DVD значения емкости были чуть скромнее — 15 и 30 ГБ — но они могли быть еще и двухсторонними. Набор кодеков тот же.
При этом потихоньку приближается будущее. Многие хотели бы его встретить в лице свободного кодека VP9, но, скорее всего, это будет корпоративный оскал H.265, который так же называют HEVC. Ну что сказать, с наступающим =)
Если серьезно, то оба кодека найдут себе место. Уже сегодня можно встретить видео-вставки на сайтах, которые реализованы на открытом формате WebM, который использует либо VP9 либо 8. А раз Гугл как раз форсирует применение VP9, то Ютуб тоже будет поддерживать оба новых кодека.
Оба кодека не революционные, но это очередной виток видеотехнологий. Видео и в H.264, и в VP8, и в H.265, и в VP9 выглядят прекрасно. Только последние два при этом меньше размером и имеют более высокий потолок применения. Другой вопрос, насколько быстрее или медленнее будет видео кодироваться в новые форматы, чтобы скромным производителям контента — вроде Слайламы — тоже было удобно. Да и особых конкурентов у этих кодеков нет, потому что сегодня снова важно, умеют ли устройства аппаратно декодировать видео: ваш смартфон без проблем потянет и какую-нибудь опенсорсную Theora, но разряжаться будет гораздо быстрее. Поэтому у нас снова добро и зло, Кока-кола и Пепси, Андроид и Айфон, VP9 и H.265.