3.5.4. Графический редактор gimp

GIMP (Gnu Image Manipulation Program) – программа для манипуляций изображениями. По возможностям GIMP схожа с редакторами PaintShop Pro и Adobe PhotoShop.

При первом запуске производится начальная настройка про­граммы. Далее появляется основная панель инструментов, в верхней части которой расположено меню (рис. 3.10).

Выбрав в меню Файл команды Новый или Открыть, можно создать новое изображение или загрузить его с диска.

Рис. 3.10. Панель инструментов GIMP

3.6. Цифровое видео

3.6.1. Основные принципы

Известны три формы кодирования сигнала телевидения:

• система PAL (использует большинство стран Европы);

• Франция, Россия и некоторые восточно-европейские страны используют SECAM, которая отличается от системы PAL только в тонкостях, однако этого достаточно, чтобы они были несовместимыми;

• США и Япония используют систему NTSC.

В системе PAL (Phase-Alternation-Line – чередование строк) каждый законченный кадр заполняется построчно, сверху донизу.

В Европе используется переменный электрический ток с частотой 50 Гц, и система PAL связана с этим – здесь выполняется 50 проходов экрана каждую секунду. Требуется два прохода, чтобы нарисовать полный кадр, так что частота кадров равна 25 кадров/с. Нечетные строки выводятся при первом проходе, четные – на втором. Этот метод называется чересстрочная Развертка (interlaced), в противоположность этому способ построения изображения на компьютерном мониторе, создаваемого за один проход, известен как без чередования строк (progressive).

Компьютеры, наоборот, имеют дело с информацией в цифровой форме. Чтобы хранить и обрабатывать визуальную информацию в цифровой форме, аналоговый видеосигнал должен быть переведен в цифровой эквивалент с использованием аналого-цифрового преобразователя-конвертера (ADC, или АЦП). Процесс преобразования известен как осуществление оцифровки, или видеозахват. Так как компьютеры имеют дело с дело с цифровой графической информацией, никакая другая специальная обработка данных не требуется, чтобы в дальней­шем выводить это цифровое видео на компьютерный монитор. Однако чтобы отобразить цифровое видео на обычном телевизо­ре, обратный конвертер – цифроаналоговый (DAC или ЦАП) – должен преобразовать двоичную информацию в анало­говый сигнал. Кроме того, источником видеоинформации в цифровой форме являются цифровые видеокамеры

3.6.2. Форматы цифрового видео

VCD. Формат VideoCD был создан, чтобы обеспечить диалоговую среду, которая была бы недорога для копирования, поддерживала полный экран и видео полного движения и функцио­нировала бы в широком диапазоне различных платформ ПЭВМ, телевидения, игровых приставок или мультимедийного оборудования.

Формат стал чрезвычайно популярным в Азии, и начиная с середины 1990-х гг. почти все гонконгские фильмы были доступны на VCD, а по сделанной в конце тысячелетия оценке только в Китае ежегодно производились более чем 2 млн плейеров VCD. Формат никогда не завоевывал популярность на запа­де и остается малоизвестным в Северной Америке и Европе.

VCD 1.1 поддерживает понятие выбираемых треков, но только в VCD 2.0 версии (1995 г.) поддерживалась полная интерактивность через дистанционное управление. VCD 2.0 позволяет организовать до 98 треков, каждый из которых может быть индексирован в 99 сценах. Каждый трек может содержать и воспроизводить сцены, которые могут быть видео, звуковыми или фотоизображениями. В основном этот формат можно трактовать как Audio CD с дополнением видео или фотофрагментами и средствами навигации по содержанию.

Таблица 3.2 содержит ключевые характеристики вариантов VCD-стан­дарта.

SVCD. Выпущенный в 1998 г. консорциумом, который включал Philips, Sony, Matsushita и JVC, формат «VCD Высшего качества» (SuperVCD) – впоследствии стандартизированный как ISO IEC 62107 – является естественным развитием стандарта VCD. Основное различие в том, что для видеопотока используется ко­дирование MPEG-2 (вместо MPEG-1), которое обеспечивает бо­лее высокое разрешение и скорость, а также поддерживает суб­титры и переменную скорость видеопотока. Как последствие, SVCD способен к показу в 2 раза более четких видеоизображений, чем его предшественник, за счет уменьшенной вместимости (35 и 80 мин на диск в зависимости от средней используемой битовой скорости).

SVCD-стандарт поддерживает гиперсвязи типа HTML, позволяет подключать фотографии, автоматическое проигрывание слайдов и музыкаль­ных фрагментов, поддерживает многоуровневые иерархические меню и оглавления (индексацию).

Таблица 3.2.

Характеристики различных вариантов формата Video CD

Параметры			Стандарт
	PAL		NTSC	NTSC Film
Разрешение	352 ×288		352 × 240	352 × 240
Частота кадров, 1/с	25		29,97	23,976
Скорость передачи видео, Кбит/с	1150 MPEG-1		1150 MPEG-1	1150 MPEG-1
Звук	44,1 кГц стерео, кодирован в MPEG-1 Level 2 формат, скорость 224 Кбит/с
Общая скорость передачи, Кбит/с		1394,40

DivX. Формат DivX базируется на видеотехнологии MPEG-4 с дополнением звукового потока МРЗ. Поскольку сжатый в формате DivX кинофильм составляет от 10 до 20 % размера оригинала DVD (обычно 5 Гбайт), 80 – 90-минутный DVD-фильм занимает приблизительно 650 Мбайт при разрешении 640 × 480 (фильм Голливуда может поместиться на единственном CD-ROM). Единственным весомым недостатком является то, что не предусмотре­на возможность развернуть изображение формата 16 : 9 до 4 : 3. Просмотр осуществляется на широко распространенном Windows Media Player (Microsoft) с небольшими добавлениями

Формат DV. Panasonic и Sony были первыми, кто использовал стандарт цифрового видео на своих видеокамерах и хотя он и не был первоначально предназначен для профессионального использования, обе компании впоследствии объявили их собственные расширения для стандарта – DVCPRO (Panasonic в 1995 г.) и DVCAM (Sony в 1996 г.) Однако оба изготовителя при­держивались формата MiniDV для производимого цифрового оборудования.

Формат DV использует пленку с металло-оксидным напылением ширины 1/4" (6,35 мм), способную к записи до 3 ч видео в стандартном режиме (standard play – SP) на кассете, которая Имеет размеры 125 × 78 × 14,6 мм.

Технически DV применяет дискретное косинус-преобразова­ние, используя процесс с тремя стадиями. Первая стадия использует DCT-сжатие, удаляющее информацию, которая не может быть замечена человеческим глазом. При этом в каждом Пикселе отделяют цветовую и яркостную информацию, что сокращает данные на одну треть. Затем сигнал RGB преобразуетсяв YUV– Y для яркости, U и V для цвета по формуле YUV 4:2:2. Затем цифровой видеокодек оптимизирует формулу к YUV 4:2:0, связывая цветовую информацию от смежных пикселей в блоки 4x4. Далее, система аппаратного сжатия, размещенная на камере, сжимает видео с использование алгоритма, подобного M-JPEG.

Система DV отличается способностью записи различных частей каждого кадра с различной степенью сжатия. Так, синее небо в фоне изображения может быть сжато, скажем, к 25 : 1, в то время как лес на переднем плане, который нуждается в большем количестве деталей, только до 7 : 1. Этим способом цифро­вое видео может оптимизировать видеоструктуру потока кадров. Наоборот, M-JPEG должен иметь установленную норму сжатия для видео в целом и не может разумно регулировать сжатие каждого изображения. Кроме того, также используется техника, известная как адаптивное межстрочное сжатие, которое заключается в том, что перекрывающиеся строки кадра (как в PAL, например) соединяются в одну, если различие между ними невелико. В теории это означает, что сцены с меньшим количеством перемещений обрабатываются лучше, чем быстрые сцены. Номинальный поток данных DV – 25 Мбит/с, который увеличивается до 36 Мбит/с за счет добавления аудио и различных средств управления данными и коррекции ошибок.

Форматы DVD. Фирма Hitachi объявила первую цифровую видеокамеру, способную к записи на носитель DVD (в данном случае это был DVD-RAM) летом 2000 г., что было очередным шагом в движении видеоприложений к области ПЭВМ. Важное преимущество формата DVD – способность к прямой выборке видео и непосредственному переходу к определенным сценам видеозаписи, экономя время и ресурсы, затрачиваемые на запись/редактиро­вание.

Видео DVD обычно кодируются в формате MPEG-2. MPEG-2 предлагает более высокую степень сжатия, чем MPEG-1, и приводит к намного более четкому и чистому изображению Раскодированый из MPEG-2 видеосигнал обычно использует 480 горизонтальных строк в кадре (или 720 × 480 пикселей) по сравнению с 425 строками для CD-видео и 250– 270 строками для VHS-видео.

В перспективе, несомненно, DVD будут преобладать, так как у них есть достаточно мощная поддержка, в частности, киностудии снижают выпуск продукции на CD и переходят на DVD. С увеличением доступности дисководов DVD-ROM в ноутбуках и распространением программных декодеров MPEG-2, способных давать значительно лучшие результаты, чем более ранние аппаратные решения, DVD становится вездесущим в начале XXI тысячелетия. В сводной табл. 3.3 приводятся основные технические характеристики цифровых видеоформатов, перечисленных выше.

Таблица 3.3.

Характеристики основных видеоформатов

Параметры			Формат
	VCD	SVCD	X(S)VCD	DivX	DV	DVD
Формат стан­дартизован?	Да	Да	Нет	Нет	Да	Да
Разрешение: NTSC PAL	352 ×240 352 × 288	480 × 480 480 × 456	720 × 480 720 × 576 или меньше	640 × 480 или меньше	720 × 480 720 × 576	720 × 480 720 × 576
Видеосжатие	MPEG-1	MPEG-2	MPEG-1 или MPEG-2	MPEG-4	DV	MPEG-2
Аудиосжатие	MPEG-1	MPEG-1	MPEG-1	МРЗ WMA	DV	MPEG-2 АС-3
Скорость, Мбайт/мин	10	10– 20	5– 20	1– 10	216	30– 70
Совместимость DVD-плейеров	Очень хорошая	Хорошая	Хорошая	Нет	Нет	Отличная
Интенсивность загрузки ЦП	Низкая	Высокая	Высокая	Очень высокая	Высокая	Очень высокая
Качество	Хорошее	Очень хорошее	Очень хорошее	Очень хорошее	Отличное	Отличное