Леонид коновалов. Медиаконтейнеры и их форматы

29.09.2016

Форматом кадра называют соотношение ширины и высоты фотоснимка. На этот параметр влияет размер матрицы фотокамеры или пленки. Так, обычные цифровые фотоаппараты имеют формат кадра 4:3, а зеркальные камеры с неполнокадровой и полнокадровой матрицей - 3:2, среднеформатные фотокамеры - 6:6 и 6:9

Почти все фотоаппараты применяют один или два формата. 3:2, как правило, используют цифровые фотокамеры 35 мм, а 4:3 применяют микрокамеры и небольшие фотоаппараты.

Поклонники пленочных фотоаппаратов обладают более широким выбором из-за наличия среднеформатных, крупноформатных и панорамных фотокамер.

Горизонтальный формат кадра

Наилучшим образом для восприятия человеческих глаз подходит такой формат, в котором мы видим окружающий мир:от одного направления к другому.Такой формат нам привычен, он позволяет нам расслабится.Его нередко применяют для пейзажей или предметов, заключенных в большие пространства, где главный предмет располагается в определенном времени и месте.

Эти параметры применяются для панорамных фотоснимков и презентаций с помощью цифровых устройств, потому что экраны, как правило, имеют горизонтальную форму. Горизонтальный формат 16:9 позволяет внести в снимок динамику. Если объект фотоснимка запечатлен с помощью горизонтального формата, то для человеческого зрительного восприятия будет привычнее, когда он будет находиться немного дальше от середины, ближе к одному из краев кадра.

Вертикальный формат кадра

Он более резкий и безапелляционный.Природное человеческое зрение блокируется перпендикулярным предметом и требует изучить снимок сверху вниз, что вынуждает проявить к нему особый интерес.

Эти параметры применяются для портретной съемки, разрешая нам изучить все особенности внешности, кроме того, их применяют, чтобы акцентировать внимание на каком-то конкретном предмете, выделить его из окружающей обстановки. Так, на снимке водопада в вертикальном формате можно дать оценку величине падения воды на фоне неподвижной стены.

Квадратный формат

Только некоторые фотоаппараты дают действительно квадратный формат, однако всегда можно подрезать фотоснимок в процессе обработки.Для данных параметров снимка характерны нереальные, весьма индивидуальные свойства, которые углубляют язык фотохудожника, они делают фотографию более статичной и сбалансированной.

Данный формат дает возможность делать симметричные композиции, абстрактные мотивы легче, чем остальные параметры. Строения, портреты, цветочные композиции и натюрморты, абстрактные объекты, а также отдельные ландшафтные композиции могут неплохо смотреться в квадратном формате. Большая часть предметов, которые удачно смотрятся в квадратном формате отлично выглядят на черно-белых снимках.

Интересные публикации на сайте

В наше время практически все любители просмотра фильмов, роликов или даже почитатели компьютерных игр сталкиваются с понятием "разрешение видео". Правда, не все четко себе представляют, что означает этот термин. Поэтому поговорим об этом несколько подробнее.

Что такое разрешение видео?

Некоторые ошибочно полагают, что такой термин означает фактический размер видео, умещающегося на экране. Отчасти, правда, это так и есть, хотя в большей степени разрешение видео применяется не только к обозначению размеров сторон кадра, выраженного в пикселях, но и к их суммарной совокупности, приходящейся на один кадр, и подразумевает качество изображения на экране.

Проще говоря, это количество точек, которое умещается в одном кадре. Вычисляется простым арифметическим действием - умножением высоты на ширину. Для удобства произведение в расчет не принимается, а в обозначении используется именно ширина и высота кадра, например, 1280 х 720 пикселей.

Типы разрешения видео

Сегодня различают несколько основных типов, на которые подразделяется разрешение видео: стандартное (SD - standard definition), высокое (HD - high definition) и ультравысокое (UHD - ultra high definition, обозначаемое еще и литерой «k»).

Естественно, любое качество имеет свои отличия. Рассмотрим все форматы разрешения видео по отдельности. Кроме того, обратим внимание на то, что в обозначениях применяются буквы «i» и «p». В первом случае это чересстрочная развертка, когда изображение состоит из двух других, накладываемых, как уже понятно, через строку. Второй вариант является более прогрессивным (кстати, и сокращение пошло от английского progressive). Здесь картинка является цельной.

Кроме того, в некоторых случаях можно встретить и промежуточные варианты с нестандартным соотношением сторон, а также фактическими размерами кадра. Но остановимся на самых основных (устаревший формат видео для мобильных телефонов как нижайший стандарт по понятным причинам рассматриваться не будет).

Стандартное разрешение

Стандартная четкость является самым низким разрешением и, как правило, обозначается сокращением 480i и 480p, а более высокое - 576i или 576p.

В первом случае мы имеем разрешение видео для варианта «i» на уровне 640 х 240 пикселей, для обозначения «p» - 640 х 480 пикселей.

Для второго стандарта фактическое разрешение видео составляет 720 х 288 и 720 х 576 пикселей соответственно. Но в обоих случаях соотношение сторон равняется 4:3.

Видео высокого разрешения

Что касается этого стандарта, он уже давно является одним из самых распространенных. Разрешение HD-видео тоже имеет свое обозначение. Здесь уже по сравнению со стандартным размером картинки соотношение сторон составляет 16:9, то есть видео растягивается по всему экрану, скажем, телевизионной панели или монитора для комфортного просмотра.

Что касается качества, здесь имеется два типа: HD и Full HD. Для стандарта HD разрешение картинки составляет 1280 х 720 пикселей (обозначается как 720p), а Full HD характеризуется разрешением изображения на уровне 1920 х 540 точек (1080i) или 1920 х 1080 пикселей (1080p).

Ультравысокое разрешение

Самая высокая четкость как один из стандартов разрешения видео появилась относительно недавно. Надо сказать, что и не все модели телевизионных панелей старого поколения поддерживают такое качество, хотя развитие техники на месте не стоит, и уже появились смартфоны и планшеты, способные воспроизводить видео нового стандарта качества.

Что касается основных характеристик, параметры соотношения сторон составляют 16:9 (так же, как в случае HD или Full HD), а вот разрешение заслуживает отдельного внимания.

Для четкости, обозначаемой 4k UHD (2160p), фактические размеры составляют 3840 х 2160 точек, а для стандарта 8k UHD (4320p) - 7680 х 4320 пикселей.

Сравнительный итог

Как уже понятно, разрешение видео любого из типов напрямую влияет на качество отображаемой на экране картинки. Наверное, не нужно говорить, что, чем оно выше, тем четче и естественнее выглядит не только сама картинка, но и все цветовые оттенки гаммы.

Правда, при сравнении стандартов нужно еще учитывать немаловажные параметры: глубину цвета (битность) и применяемую частоту кадров в секунду. Ведь многие, наверняка, встречали обозначения типа 60 fps. В данном случае это есть сокращенное обозначение параметра, образованное от английского frames per second.

Равно как разрешение, это значение во многом существенно влияет на качество. При более высокой частоте раскадровки, например, динамичные сцены проходят без задержек на аппаратном уровне, а переходы между кадрами незаметны благодаря плавности.

К сожалению, сегодня на рынке можно встретить не так много техники, которая поддерживает самый высокий стандарт, да и стоит она, увы, достаточно дорого. Пока еще в основном спросом пользуются модели со стандартом Full HD. Однако что-то уходит в прошлое, что-то появляется на смену устаревающим стандартам. Так что со временем можно ожидать, что и на 8k технологии не остановятся. Соответственно, это повлечет за собой снижение цен на технику, ориентированную на работу с ультравысоким разрешением видео.

Форматы кадра

Форматы кадра

Размеры современной кинопленки и форматы кадров произошли от Эдисона, который в 1894 году, ещё за полтора года до официального рождения кино (первый платный показ Люмьеровбыл в декабре 1895 г.), уже демонстрировал первые движущиеся киносюжеты.

Перед этим Эдисон встречался с Джоржем Истменом (фирма Кодак) и сказал, что ему нужна гибкая светочувствительная пленка. На вопрос Истмена, какой ширина должна быть эта пленка, Эдисон развел большой и указательный пальцы в разные стороны и сказал: «Вот такой».

Американский изобретатель Эдисон пользовался британской системой мер, действующей в США, поэтому, естественно, что он, устанавливая ширину кинокадра, принял ее равной единице длины 1 дюйму = 25,37 мм; полную высоту кадра он выбрал в 3/ 4 дюйма, т. е. равную 19,05 мм или, учитывая допуски, 19 мм.

Установленное соотношение сторон изображения кадра 3: 4 . Выбранное отношение — высоты к широте кадра — учитывало многолетнюю практику фотографии, где оно широко применяется (размеры 9X12 см, 18X24 см и т. п. для фотографических светочувствительных материалов).

Чтобы продвигать в киноаппаратуре кадры размером 19X25,37 мм, киноленту, на которой они расположены, пришлось снабдить перфорациями (отверстиями) по обе стороны изображений. Эдисон выбрал ширину этих отверстий в 1/8 дюйма, т. е. в 2,8 мм, поэтому, учитывая краевые полосы киноленты, общая ширина кинопленки достигла 1 3/ 8 дюйма = 35 мм.

Рис. 1. Фрагмент пленки Эдисона и барабана, за который цепляются отверстия пленки

Однако вскоре выяснилось, что из-за несовершенства процессов изготовления кинопленки и работы киносъемочного, копировального и проекционного аппаратов обеспечить абсолютно точное стояние кадра при демонстрировании кинофильма невозможно, поэтому на экране появлялись помимо изображения данного кадра верхняя или нижняя пограничные части смежных с ним кадров. Чтобы этого избежать, Л. Люмьер, практически решивший задачу демонстрирования кинофильмов большому числу зрителей, предложил на 35 мм фильмокопии установить между кадрами черную полоску высотой в 1 мм, что уменьшало заметность неустойчивости киноизображения. Вследствие этого, высота кадра стала меньшей (18 мм), чем шаг (19 мм), а при выбранном соотношениисторон3:4,ширинаегосоставила24мм. В результате размеры кадра уменьшились до 18x24 мм, а между вертикальными краями кадра и кромками перфораций образовался промежуток по 0,7 мм с каждой стороны.

Рис. 2. Основные размеры 35-мм кинопленки, выбранные Эдисоном (1894). Размеры в мм.

В конце двадцатых годов XX века широко развернулись работы по созданию систем звукового кинематографа. Стало очевидно, что развитие звуковой кинематографии будет возможно, если фонограмму расположить на той же киноленте, на которой снято соответствующее изображение.

Киностудии США решили уменьшить размеры кадра копии звукового кинофильма с 18X24 мм до 16Х22 мм, а ширину звуковой дорожки установили равной одной десятой дюйма, т. е. 2,54 мм. Так как в этот период наиболее мощной являлась звуковая кинематография Северной Америки, эти размеры стали международными и были стандартизованы 15 марта 1932 года.

На рис. 3 представлены размеры кадра и фонограммы на 35 мм фильмокопии.

Рис. 3. Основные размеры (в мм) звукового кадра и фонограммы на 35-мм пленке

Основное распространение получили следующие виды 35 мм кинофильмов: обычный (рис. 3), с кашетированным кадром (рис. 4) и с анаморфированным вертикальным кадром (рис. 5).

Рис. 4

Рис. 6. Слева кашетированный кадр, справа не кашетированный

На рисунках даны широкоэкранные 35 мм киноленты с кашетированным кадром для соотношения сторон 1,65:1 (кадр 22x13,3 мм) и 1,86:1 (кадр 22x11,8 мм). Размеры широкоэкранных 35 мм фильмокопий с вертикальным анаморфированным кадром для соотношения сторон экрана 2,35:1 показаны на рис. 5. Заметим, что во всех типах копий ширина кинопленки (35 мм), шаг кадра (19 мм) и число перфораций на кадр (4) остались неизменными.

Рис. 7. Анаморфированное изображение в позитиве

Рис. 8. Изображение на экране кинотеатра

Анаморфированный кадр снимается цилиндрической оптикой, сжимающей изображение по вертикали в 2 раза. Поэтому на самой кинопленке изображение выглядит сплющенным, вытянутым по вертикали.

А при проекции используется такая же цилиндрическая оптика, которая растягивает изображение по горизонтали. Для этого анаморфотная насадка просто поворачивается на 90 градусов вокруг своей оси.

Рис. 9. Анаморфотная насадка

Рис. 10. Нормальное изображение

Рис. 11. Сплющенное анаморфотной насадкой изображение

Рис. 12. Растянутое анаморфотной насадкой изображение

Рис. 13. Кадровые рамки «Н» и «А» для камеры Конвас

Виды и размеры перфораций

Рис. 14

Рис. 15. Круглая перфорация Люмьеров

У Эдисона — прямоугольные (рис. 16), с прямыми углами. Но поскольку в углах постоянно возникали надрывы при транспортировке пленки, фирма «Истмен Кодак» сделала закругления углов (рис. 17). Такой тип перфораций, введенный в 1923 году получил название «позитивной перфорации» или «прямоугольной». По ширине она 2,8 мм, а по высоте — 1,98 мм. К 1925 году такой вид перфорации получил наибольшее распространению Высота такой перфорации чуть больше, чем у перфорации фирмы «Белл Хауэлл», высота которой 1,85 мм при той же ширине 2,8 мм. (рис. 18) Перфорации фирмы «Белл Хауэлл» более бочкообразные, такой тип перфораций закрепился за негативными кинопленками и за рубежом получил название «негативных» перфораций, или «бочкообразных».

В 1925 году международный конгресс в Париже утвердил два вида перфорации.

Рис. 16. Перфорация введенная Эдисоном

Рис. 17. Перфорация предложенная фирмой «Истмен Кодак», 1923 г.

Рис. 18. Перфорация фирмы «Белл Хауэлл»

В Советском Союзе ещё в 30-е гг. ХХ века был введен единый тип перфораций и для негативных кинопленок и для позитивных фильмокопий - «прямоугольная» перфорация. Специально для нашей страны фирма «Кодак» выпускала негативную кинопленку с «позитивной» перфорацией. И только после распада Советского Союза и в связи с активным проникновением на наш рынок иностранной съемочной техники, в нашей стране появилась негативная кинопленка с «бочкообразной» «негативной» перфорацией.

Формат Супер-35

Всё новое — хорошо забытое старое. Такая фраза вспоминается, когда знакомишься с форматом Супер-35. По сути дела — это возврат к кадру Эдисона, к формату кадра немого кино. Появление такого формата вызвано следующими причинами. Основная из них заключена в том, что оригинальный негатив в современной технологии производства фильмов практически не печатается напрямую на позитив, а сначала оцифровывается, (т.е. сканируется), обрабатывается на компьютере и лишь затем выводится как «интернегатив» на кинопленку «Интермедиат». Снимая кино в формате 1:1,37 (16x22 мм) мы используем сравнительно небольшую площадь кинопленки — никак не используется пространство между кадрами и пространство под звуковой дорожкой. А поскольку звуковая дорожка используется только в позитиве, то можно расширить кадр в негативе с 22 до 24 мм за счет звуковой дорожки. При этом высота кадра опять вернется к 18 мм, как в немом кино. Площадь кадра увеличивается на 22% (с 352 кв.мм до 432 кв.мм). Соотношение сторон теперь ровно 4:3, то есть 1:1,33.

Если общепринятым, контактным, способом отпечатать позитив с кадра Супер-35, то все преимущества такого формата пропадут. Кадровое окно в кинопроекторе рассчитано на показ звуковых фильмов, поэтому рамка закроет пространство левой части кадра. В обычном, не кашетированном кадре область проекции равна 21 х 15,2 мм.

Итак, формат Супер-35 используется в том случае, если в производстве фильма планируется сканирование (оцифровка) негатива.

В последние годы формат Супер-35 используется как для получения кашетированных фильмов (1:1,65, 1:1,85), так и для производства широкоэкранных фильмов с соотношением сторон 1:2,35.

Дело в том, что анаморфотная цилиндрическая оптика, прикрепляемая поверх объектива (анаморфотная насадка) и используемая для получения сжатого по вертикали изображения, заметно ухудшает изображение по сравнению со сферической оптикой. У цилиндрической оптики разный коэффициент анаморфирования (сжатия) в центре кадра и по краям.

Рис 23. Формат кадра на три перфорации

В этом материале вы познакомитесь с основными характеристиками цифрового видео, наиболее популярными стандартами сжатия и форматами видеофайлов. Так же мы поговорим о кодеках, медиаконтейнерах и необходимых программах для работы с видео.

Вступление

Еще недавно мало кто мог себе представить, что с помощью обычного домашнего компьютера можно будет не только просматривать любимые фильмы, но и создавать собственную видеотеку, оцифровывать содержимое старых видеокассет, редактировать семейные видеозаписи и даже создавать самостоятельно собственные киношедевры.

Все началось в далеком 1992 году, когда фирмы IBM и Intel разработали программную технологию Indeo (сокращенно от Intel Video). С помощью нее у пользователей появилась возможность оцифровывать видео и создавать видеофайлы на ПК, с последующим их воспроизведением на экране монитора.

Изначально цифровое видео представляло собой преобразованный в цифровой формат аналоговый сигнал. При этом сама процедура преобразования неминуемо приводила к некоторой потере качества. На сегодняшний день видеомагнитофоны и старенькие VHS-камеры ушли в прошлое, а балом правят современные цифровые видеокамеры, DVD и Blu-Ray плееры, которые позволяют получать сигнал сразу в цифровом виде. Да и аналоговое телевидение постепенно уступает место более прогрессивному цифровому.

Основные характеристики цифрового видео

Цифровое видео имеет пять основных характеристик: экранное разрешение, частота кадров, глубина цвета, битрейт (ширина видеопотока) и качество изображения.

Экранное разрешение (Resolution) - обозначает количество точек (пикселей) по горизонтали и вертикали, из которых состоит изображение (видеокадр) на экране. При записи разрешения сначала указывается значение количества точек в строке (горизонтальное разрешение), а затем число строк, участвующих в построении изображения (вертикальное разрешение). Например, для европейского видеостандарта PAL размер кадра составляет 720x576 пикселей, для североамериканского стандарта NTSC - 720x480, для видео высокой четкости (HD 720p) - 1280х720, а для новомодного стандарта HDTV (Full HD) - 1920x1080 точек. Как вы, наверное, понимаете, чем выше экранное разрешение, тем качество видео лучше.

Частота кадров - величина указывающая, на то, какое количество кадров сменяется за секунду. Стандартной скоростью воспроизведения видеосигнала считается величина равная 30 кадрам/c. Для кино этот показатель несколько меньше и составляет 24 кадра/с.

Глубина цвета (цветовое разрешение) - характеристика, указывающая количество цветов, которые могут участвовать в формировании видеоизображения. Количество цветов в цифровом видео измеряется в битах. Так 1 бит может принимать два разных значения (0 или 1) и позволяет соответственно закодировать только два цвета (обычно черный и белый). С помощью двух бит можно закодировать уже 4 цвета (2 2 = 4), с помощью трех бит - 8 цветов (2 3), четырёх - 16 (2 4) и так далее.

Как правило, цветовое разрешение описывается с помощью специальных цветовых моделей. В компьютерной технике применяется модель RGB (красный-зеленый-синий), которая может быть представлена следующими наиболее распространенными режимами глубины цвета: 8 бит (256 цветов), 16 бит (65 536 цветов) и 24 бита (16 777 216 цветов). К слову, человеческий глаз, по разным мнениям, может воспринять от 5 до 10 миллионов цветовых оттенков.

Битрейт (ширина видеопотока) - показывает количество обрабатываемых бит видеоинформации за одну секунду времени. Иначе говоря - это скорость видеопотока, которая измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с). Чем она выше, тем лучше качество. Например, для стандарта DVD-видео ширина потока составляет около 5 Мбит/c, а для формата телевидения высокой четкости HDTV - уже 10 Мбит/с. Кстати, наиболее часто значение битрейта используется для оценки качества передаваемого видео через Интернет.

Качество изображения - характеристика призванная оценить качество обработанного видео в сравнении с оригиналом и определяющаяся совокупностью значений разрешения, глубины цвета и скорости видеопотока.

Стандарты сжатия

Одна минута чистого несжатого оцифрованного звука занимает на жестком диске компьютера около 10 Мбайт, вследствие чего, в подавляющем большинстве, музыкальные файлы хранятся в сжатом виде ради экономии места. А сколько же занимает одна минута несжатого видео? Например, для размещения 60-секундного ролика с частотой 30 кадров в секунду, разрешением 720x576 пикселей и 16-битной глубиной цвета потребуется около полутора гигабайт свободного дискового пространства! И это без учета звуковой дорожки. После этих цифр, наверное, уже не нужно объяснять, почему цифровое видео хранится в наших компьютерах исключительно в сжатом виде.

Существует несколько десятков популярных форматов сжатия, которые используют разные алгоритмы компрессии, которые соответственно дают разные результаты.

DV (Digital Video) - один из самых первых алгоритмов сжатия для видеопотока, разработка которого началась в 1993 году совместно сразу несколькими компаниями, являющимися крупнейшими производителями видеооборудования (Sony, JVC, Panasonic, Philips и Hitachi). Формат DV обеспечивает невысокую степень сжатия данных (5:1) и характеризуется высоким битрейтом, за счет чего выходящий видеофайл получается довольно большого размера. Так одна минута DV-видео занимает около 200 Мб (1 час - 12 Гб) на цифровых носителях информации.

Наиболее часто этот формат используется для сжатия при видеосъемке с помощью бытовых цифровых камер и профессиональных камкордеров. При этом из-за небольшого коэффициента сжатия отснятые материалы получаются очень высокого качества, а сама процедура компрессии, которая происходит в реальном времени, не требует мощных технических компонентов.

Правда, хранить видео на домашнем компьютере и тем более оптических дисках в DV-формате все-таки неудобно, уж слишком много оно занимает места. Так что специалистам пришлось задуматься о дополнительных алгоритмах сжатия, с помощью которых удалось бы сократить размер цифрового фильма еще в несколько раз.

MPEG (Moving Picture Experts Group) - целое семейство стандартов сжатия цифровой информации, разработанное и стандартизированное одноименной экспертной группой специалистов, сформированной организацией ISO в далеком 1988 году.

Первым плодом их творения стал исходный стандарт видео и аудио компрессии MPEG-1 , а в 1993 году при участии компаний JVC и Philips, была разработана его спецификация Video CD (VCD) , которая и известна многим пользователям. Из названия видно, что VCD является форматом для хранения сжатого видео со звуком на обычных компакт дисках.

Использование для кодирования алгоритмов MPEG-1 позволяет получать видеопоток шириной до 1,5 Мбит в секунду с разрешением кадра 352x288 точек для PAL или 352x240 для NTSC, после чего на обычном CD может уместиться 74 минуты видео со звуком качества VHS (как у обычного видеомагнитофона).

В 1995 году увидел свет популярнейший стандарт MPEG-2 , который впоследствии получил широкое распространение в цифровых видеодисках DVD , а так же при передаче сигнала кабельного и спутникового телевидения. Качество картинки здесь значительно выше, чем у предшественника: при 25 кадрах в секунду, разрешение составляет 720x576 точек для системы PAL, а для системы NTSC - 720х480 при 30 кадрах/с. При этом, средняя максимальная ширина потока равна 9,8 Мбит/с, что практически в 7 раз выше, чем у Video CD. Еще одним неоспоримым преимуществом MPEG-2 является возможность сохранения пятиканальной аудиодорожки (Dolby Digital 5.1 и DTS) .

Максимальная емкость двухслойного DVD диска (DVD-9) составляет 8,5 Гбайт, на который можно записать до трех часов видео с полным качеством. Если же вам предлагают DVD сразу с несколькими фильмами, то знайте, что, скорее всего вас ожидает низкосортная картинка уровня Video CD с очень низким разрешением и битрейтом.

Вместе с MPEG-2, приблизительно в тоже время, начал разрабатываться новый стандарт MPEG-3 , предназначенный для кодирования аудио и видеопотоков в телевидении высокой чёткости со скоростью передачи данных от 20 до 40 Мбит/с. Но довольно скоро выяснилось, что для этих задач можно использовать несколько модифицированную версию стандарта MPEG-2, после чего все дальнейшие разработки MPEG-3 были прекращены и на сегодняшний день этот стандарт не используется.

Стоит отметить, что довольно часто термин «MPEG-3» многие пользователи ассоциируют с популярной технологией сжатия звука MP3. Но это в корне не верно, так как ее правильное название - MPEG-1 Audio Layer 3.

Наконец, в 1998 году появилось новое семейство форматов сжатия видео - MPEG-4 . Разрабатывалось оно с целью улучшения качества картинки при низкой скорости потока. Прежний стандарт MPEG-2, рассчитанный на высокий битрейт, с этой задачей справиться не мог, так что алгоритмы сжатия пришлось серьезно модифицировать. Так же MPEG-2 не походит и для хранения видео высокой четкости (HD) с разрешениями от 1280x720 (720p) до 1920x1080 пикселей (1080i или 1080p), которое все больше и больше набирает популярность.

На сегодняшний день MPEG-4 является основным стандартом сжатия мультимедиа контента, и хотя DVD списывать со счетов еще рано, практически все современные фото и видеокамеры снимают в HD-качестве. Так что для сохранения видео с таких устройств на компьютер, в любом случае придется ориентироваться на кодеки семейства MPEG-4.

Кодеки

Как мы выяснили в предыдущей главе, для сжатия видео могут использоваться различные стандарты. Но при этом, выбрав определенный алгоритм преобразования данных, можно сжать видео совершенно разными инструментами или программными средствами, что дает на выходе абсолютно различные результаты. Посмотрите, насколько разительно может отличаться качество и характеристики видео записанного на мобильный телефон, скачанного из сети видеоролика в HD-формате или фильма с Blu-Ray диска. У одного может картинка оставлять желать лучшего, у другого хромать звук, а третий, наоборот - эталон качества. А ведь все они закодированы с использованием одного стандарта - MPEG-4.

Во многом, все эти отличия как раз и определяются кодеком - специальной программой, осуществляющей сжатие (кодирование) исходных материалов. При этом каждый из них использует свой собственный алгоритм, который влияет как на качество, так и на скорость кодирования.

Само слово «кодек» является сокращением от двух слов «ко дер-дек одер». Это значит, что кодек должен включать в себя не только модуль сжатия (кодер), но и просмотра (декодер). Последние обычно бесплатны и входят в популярные наборы кодеков, таких как K-Lite Codec Pack или Windows 7 Codecs Pack. А вот самые лучшие и быстрые кодеки-кодировщики обычно платные, хотя есть и несколько исключений.

Перечислять все виды кодеков, в рамках этого материала, мы не будем, а рассмотрим лишь несколько самых распространенных.

MPEG-4 Part 2 ASP - один из первых алгоритмов, появившихся в 1999 году. Кодеки, построенные на его основе, обеспечивают довольно низкое качество выходящих материалов, что и не мудрено. Ведь в то время никаким видео высокой четкости еще и не пахло. Зато высокая скорость работы и нетребовательность к аппаратным ресурсам отчасти компенсирует этот недостаток. Именно поэтому и сегодня этот алгоритм широко востребован при кодировании видео для различных мобильных устройств и компактных медиаплееров, а так же роликов, размещаемых в сети.

Одними из самых ярких представителей кодеков, базирующихся на основе этих алгоритмов, являются знакомые многим пользователям, коммерческий DivX и его бесплатная альтернатива XviD .

MPEG-4 AVC или H.264 - один из самых последних и популярных алгоритмов, использующихся с успехом как для сжатия видео с низким разрешением, так и HD контента. Кстати, большинство высококачественных фильмов на дисках Blu-Ray кодируется именно этим кодеком. Так же он часто используется и в бытовых HD-видеокамерах (AVCHD).

Как и в предыдущем случае, у этого семейства кодеков существуют как бесплатные модификации, например, x.264, так и коммерческие варианты, входящие в состав популярных видеоредакторов (Adobe Premiere, Pinnacle Studio и другие).

VC-1 - кодек, разработанный вездесущей компанией Microsoft и стандартизированный в 2006 году. В его основу положен собственный формат видеосжатия WMV (Windows Media Video) и система кодирования WMV 9. Изначально задачей VC-1 являлось кодирование игрового видео для приставок X-Box. Однако на сегодняшний день этот кодек уже вышел на видеорынок, и активно конкурируя с H.264, является поддерживаемым стандартом для формата Blu-Ray.

Медиаконтейнеры и их форматы

Как и любая другая цифровая информация, видео хранится на диске в виде файлов, или как их еще называют, медиаконтейнеров, содержащих видео-, аудио и другие потоки, а так же метаданные. В любой момент из контейнера можно вынуть, например, видео или аудиодорожки, перекодировать их, и поместить их в другой контейнер, то есть изменить формат видеофайла. Мультимедийные контейнеры могут быть разных типов (форматов), а на то, к какому виду они относится, указывает расширение файла.

Не смотря на то, что большинство контейнеров привязаны к определенному формату, в некоторых из них может храниться видео в совершенно разных стандартах. Например, файл с расширением AVI способен содержать ролики как в формате MPEG-1, так и в MPEG-2 или в MPEG-4. На что же тогда влияет тип контейнера?

Конечно, в большей мере качество фильма определяется кодеком и теми параметрами, которые были установлены при сжатии. Но и от контейнера зависит немало. Различные виды видеофайлов имеют определенные требования и ограничения по количеству звуковых дорожек, каналов субтитров, типов используемых кодеков, а так же совместимости с бытовыми проигрывателями и плеерами.

Теперь, давайте познакомимся с самыми популярными форматами видеофайлов и коротко разберем их преимущества и недостатки.

AVI (Audio Video Interleave) - самый древний и традиционный из всех видов медиаконтейнеров, который был впервые использован Microsoft в 1992 году. Может содержать в себе видео и аудио информацию, сжатую различными сочетаниями кодеков. Таким образом, AVI-файлы при внешнем сходстве могут очень сильно отличаться внутренней «начинкой», а что бы точно определить их содержимое, придется воспользоваться специальными программами (например, VideoToolBox).

Строго говоря, этот контейнер уже давно устарел и имеет ряд серьезных недостатков: невозможность содержания смешанного видео (например, NTSC и PAL) и альтернативных аудиодорожек, отсутствие меток времени и индексов кадра, отсутствие нормальной работы с субтитрами, плохая поддержка современных кодеков и прочее.

Тем не менее, этот старичок никак не хочет уходить на пенсию, ведь до сих пор огромное количество медиаконтента в сети распространяется именно с помощью этого формата. Секретом такого долголетия, скорее всего, является универсальность AVI, хотя с другой стороны это и его минус. Иногда приходится сильно попотеть, что бы открыть какой-нибудь AVI-файл, созданный с использованием экзотических кодеков.

MKV ( Matroska или Матрёшка) - популярнейший формат мультимедийного контейнера, отвечающий всем современным требованиям. В большей мере ориентирован на кодеки семейства H.264. К его основным возможностям можно отнести:

• создание экранного меню;
• разбиение содержимого на главы;
• быстрая перемотка по файлу;
• переключение «на лету» между звуковыми и видеодорожками, а так же субтитрами.

Таким образом, это упаковка, которая может содержать множество потоков видео, аудио и субтитров, позволяя тем самым хранить фильм со всеми дополнительными материалами всего в одном файле, при этом обеспечивая высокий уровень навигации по медиаконтенту. Так же стоит отметить, что MKV имеет высокую устойчивость к ошибкам, модульную расширяемость и поддерживает трансляцию материалов через Интернет.

Широкой популяризации данного формата способствует тот факт, что это открытый проект. То есть для персонального использования он полностью бесплатен. На сегодняшний день, наиболее часто в файлах с расширением «.mkv» хранится видео высокой четкости, как правило, с несколькими аудиодорожками и каналами субтитров.

MP4 (MPEG-4 Part 14) - еще один современный формат файлов для хранения цифровых видео и аудиопотоков, являющийся частью стандарта MPEG-4. Обладает практически всеми теми же возможностями, что и MKV. Но у MP4 есть одно преимущество - файлы в этом формате можно проиграть практически на любых устройствах, начиная со смартфонов и заканчивая игровыми приставками. MKV же, кроме персональных компьютеров, поддерживают только самые современные медиацентры.

Не стоит забывать и тот факт, что MP4 является «родным» форматом для всех продуктов компании Apple, от iPhone до Mac. Так что если вы поклонник «яблочного» железа, то домашнюю видеоколлекцию лучше собирать и хранить в MP4.

Стоит отметить, что контейнер MP4, в отличие от MKV, имеет ряд ограничений и не может содержать видео стандартов MPEG-1, MPEG-2 и WMV, а так же звук в форматах AC-3 (Dolby Digital) и WMA.

VOB ( Versioned Object Base) - основной контейнер, используемый для хранения мультимедиа контента на DVD-дисках. Может содержать несколько потоков видео MPEG-2, до девяти аудиодорожек, до 32-х каналов с субтитрами и экранное меню.

FLV ( Flash Video) - медиаконтейнер, использующийся для размещения и передачи видеороликов в глобальной сети Интернет. Используется многими крупными сервисами видеохостинга, такими как RuTube, YouTube, Vimeo, Flickr и другими. Видеопоток в FLV-файле как правило закодирован с помощью кодеков H.263 или H.264, а звук в MP3 или AAC.

MOV - формат файла, разработанный компанией Apple для хранения видео, графики, анимации и 3D. Своим появлением обязан технологии воспроизведения медиаконтента QuickTime.

TS и M2 TS - специализированные контейнеры для хранения HD-видео. TSиспользуется в потоковом вещании цифрового телевидения IPTV и DVB. Правда, данный контейнер вообще не может содержать субтитры. M2TS является стандартным контейнером для Blu-Ray видео, в который могут быть включены видео и аудиопотоки, предусмотренные стандартом BD-ROM, а так же субтитры в графическом формате PGS.

Заключение

В заключении давайте посмотрим, какое программное обеспечение вам понадобится на компьютере для работы с цифровым видео.

Медиаплееры - программы для декодирования и воспроизведения видеоконтента. Наиболее популярными из нихявляются Windows Media Player, KMPlayer, Winamp, QuickTime, GOM Player, PowerDVD, Media Player Classic, VLC Media Player, BSPlayer, RealPlayer и другие.

Как правило, после установки проигрывателя, вместе с ним в систему устанавливается определенный набор кодеков, от которого будет зависеть, какие медиаконтейнеры вы сможете открывать. Например, некоторые из них не умеют по умолчанию воспроизводить DVD, а другие контейнеры MKV. Поэтому, чтобы не плодить кучу ненужных приложений на собственном ПК и иметь возможность просматривать все виды видеофайлов с помощью одного любимого медиаплеера, достаточно установить в систему набор отдельных кодеков, например K-Lite Codec Pack.

Конверторы - программы, позволяющие преобразовывать видеофайлы из одного формата в другой. Одни из них являются мультиформатными, то есть способны работать сразу со многими видами медиаконтейнеров. Другие, узкоспециализированные, рассчитаны на конвертацию одного определенного формата. К наиболее популярным конверторам можно отнести: Total Video Converter, Format Factory, Any Video Converter, Xilisoft Video Converter, MediaCoder, Dr.DivX, ImTOO 3GP Video Converter, ConvertXToDVD и прочие.

Рипперы и грабберы - программные инструменты, позволяющие копировать фильмы с DVD и Blu-Ray дисков, с последующей конвертацией в разнообразные форматы. Среди них: Xilisoft DVD и Blu-ray Ripper, ImTOO DVD и Blu-ray Ripper, Aleesoft DVD и Blu-ray Ripper, Kingdia DVD Ripper, Best HD Blu-ray Ripper и другие.

Видеоредакторы - приложения, имеющие набор инструментов для редактирования (монтажа) видеофайлов на компьютере. Стоит отметить, что с помощью программ подобного типа выполняется еще одна очень важная функция - захват и оцифровка видео . Таким образом, с помощью видеоредакторов осуществляется преобразование видеосигнала с внешних источников (видеокамер, видеомагнитофонов, плееров оптических дисков и т.д.) в цифровой видеопоток, его сжатие и сохранение в выбранном медиаконтейнере, с целью последующей обработки, хранения или воспроизведения.

Наиболее яркими и профессиональными представителями этой группы программ являются: Adobe Premiere, Pinnacle Studio, VirtualDub, Corel VideoStudio, Sony Vegas Pro, NeroVision, Ulead VideoStudio Plus и другие.

Сегодня в комментариях мне один деятель написал, что именно по причине 4:3 он никому не советует Олимпусы (надо полагать, что заодно он не рекомендует вообще все, что работает на сенсоре 4/3). Однобокость и ограниченность мышления я не люблю. И мог бы просто послать товарища. Но на такие высказывания я все чаще смотрю с улыбкой.
Но раз уж возник информационный повод…

Поясню, я ни в коем случае не пропагандирую тот или иной формат кадра. И никогда не привожу соотношения сторон фотографии как довод за или против покупки той или иной камеры. Уже как-то раз я , почему формат 4:3 лично для меня удобнее и практичнее, чем 3:2. Но захотелось после того комментария развернуть эту тему более детально.

На 3:2 я снимал практически всю сознательную жизнь - примерно с 1999 по 2012 год. Правда там эпизодически бывал средний формат (именно не был, а бывал, как в известном анекдоте:)). Но особой погоды он не сделал. Тем не менее, в 3:2 я всегда чувствовал себя немного не в своей тарелке. В горизонтали не хватало неба. Вертикаль казалась слишком долговязой.

Хотя “панорамный” 3:2 вообще неплохо принимает в себя например горизонтальные пейзажи (хотя это конечно зависит от сюжета), вертикальные кадры с такой пропорцией выглядят для меня узковатыми. А вот стоячий 4:3 в пейзаже, на мой взгляд, смотрится как-то более эстетично. Горизонтальный же 4:3 очень напоминает мне по пропорции самые популярные форматы СФ и БФ.

В портрете вертикальный и горизонтальный 4:3 тоже выглядит более аккуратно и гармонично. Хотя это не мешает многим фотографам любить “панорамные” портреты в пропорции 3:2, где много места отдается фону и жанровому окружению. Дело вкуса, конечно!

Если в пейзаже и портрете доводы в пользу той или иной пропорции скорее относятся к личным пристрастиям, ко вкусовщине, то в предметке доводы более конкретные - при формате 4:3 фактически намного более эффективно используется площадь кадра, меньше остается пустых полей, больше масштаб съемки, значит, выше фактическая детализация при одном и том же разрешении носителя.

Некоторые апеллируют к “киношности” пропорции 3:2, но напомню, что больше половины 20-го века кинематограф и телевидение существовали исключительно в формате вывода 4:3. Начиная с братьев Люмьер и заканчивая IMAX - все это 4:3 или очень близкие соотношения.

Вообще исторически пропорция 4:3 имеет очень солидный “послужной список”.

Узкая пленка:

Half-frame 18 х 24 - очень популярный полукадровый формат (существовало огромное количество компактных камер, в т.ч. со сменной оптикой).

Средний формат:

6 х 4.5 (огромная армия камер 645)
6 х 8
6 х 7 - близкая пропорция, более популярный формат с почти “квадратной” пропорцией, но еще не квадрат. Самый крупный размер из среднего формата.

Большой формат (листовая пленка и стекло):

9 х 12 см
4” х 5” - близкая пропорция
13 х 18 см
18 х 24 см

Кинопленка:

Cinematographe Братьев Люмьер - 0.980” x 0.735”

Academy format (1932) - 0.868” × 0.631” - близкая пропорция

8 mm и 16 mm от Eastman Kodak - 0.192" x 0.145” и 0.404" x 0.295” - популярнейшие любительские форматы, близкие пропорции

Super 8 - 0.245" x 0.166” - популярнейший любительский формат с близкой пропорцией

IMAX HD - 2.772" x 2.072” - очень близкая пропорция

Телевидение:

4:3 (1.33:1) - общепринятый стандарт аналогового телевещания, начиная с первых серийных образцов телеприемников и до сегодняшнего дня.

Компьютерные мониторы:

EGA, VGA, XGA, QVGA, SVGA, XGA, SXGA, UXGA, QXGA, Mac Colour, - разные форматы с квадратным и прямоугольным пикселем, конечная пропорция изображения на выходе - 4:3

Есть о чем задуматься, не правда ли, любители 3:2? :)
Хотя конечно здесь все еще во многом вопрос личных пристрастий. Мне вот очень комфортно в пропорции 4:3. То есть я использую площадь кадра намного более эффективно, чем в 3:2. Практически не обрезаю фотографии. А при необходимости они легко и с минимальными потерями превращаются и в квадрат, и в панораму. То есть формат очень универсален сам по себе. Но, опять же, есть любители квадрата, любители панорам. Я всегда был где-то посередине. Как образцовый псих и опытный шизофреник:)