Глава 5. Компоненты мультимедиа: видео

В современном мире существует два типа видео: аналоговое и цифровое.

Аналоговое видео является самым ранним методом передачи видеосигнала. Одним из первых видеоформатов на основе аналогового метода стал композитный видеосигнал. Композитное аналоговое видео комбинирует все видео компоненты (яркость, цвет, синхронизацию и т.д.) в один сигнал. Из-за объединения этих элементов в одном сигнале качество композитного видео далеко от совершенства. В результате мы имеем неточную передачу цвета, недостаточно четкую картинку и другие факторы потери качества. Композитное видео быстро уступило дорогу компонентному видео, в котором различные видеокомпоненты представлены, как независимые сигналы.

Дело в том, что человеческий глаз, кроме светочувствительных элементов, активных при высокой освещенности и воспринимающих опорные цвета (R, G, B), имеет элементы, активные даже в почти полной темноте и фиксирующие только освещенность объекта. В итоге яркость объекта оказывается гораздо важнее для восприятия, чем его цветовые характеристики.

Кроме того, имеет значение объем передаваемой информации: чем меньше объем, тем дешевле и проще передающие системы. Сократить объем информации можно, если уменьшить количество данных о цвете. Поэтому в телевидении передается и принимается не RGB-сигнал, а яркость Y и два цветоразностных сигнала U и V, причем U=R-Y, а V=B-Y. В таком случае нет необходимости кодировать все три цвета. Достаточно задать два из них, а третий легко вычисляется путем арифметических операций. U и V могут иметь в два раза более низкое разрешение, чем Y.

Тем не менее, все вышеперечисленные форматы остаются аналоговыми по сути и, следовательно, обладают одним существенным недостатком, - при копировании дубль всегда уступает по качеству оригиналу. Потеря качества при копировании видеоматериала аналогична фотокопированию - копия никогда не бывает такой же четкой и яркой, как оригинал. Недостатки, присущие аналоговому видео, привели к разработке цифрового видеоформата. В отличие от аналогового видео, качество которого падает при копировании, каждая копия цифрового видео аналогична оригиналу.

Краткая информация об аналоговом видео

Аналоговое видео - тип видео, который используется в телевидении. Изображение на экране создается при движении электронного луча по экрану, покрытому люминофором - материалом, излучающим свет определенной длины волны, т.е. определенного цвета. Этот процесс называется сканирование, и проходит по строкам (горизонтальное) и кадрам (вертикальное). Для получения подвижного видео каждую секунду необходимо просканировать несколько кадров. В телевизорах кадры сменяются с частотой в несколько десятков в секунду. Отдельное изображение состоит из строк сканирования, которые воспроизводятся в двух наборах, называемых полями.

В телевидении используется черезстрочный способ формирования изображения на экране, при котором за первый цикл сканирования электронным лучом экрана формируется изображение нечетных строк, а за второй - четных, в результате полный кадр изображения формируется из двух полукадров (полей). Применение такого способа формирования изображения обусловлено необходимостью сужения спектра телевизионного сигнала. Несмотря на то, что такие частоты смены кадров и строк сканирования могут создать плавное перемещение, они не устраняют мерцание видеоизображения.

Телевизионные стандарты

В настоящее время используются три основных стандарта цветного телевидения:

• американский NTSC (National Television Standard Committee - Комитет национальных телевизионных стандартов), число строк в кадре 525, частота развертки 60 Гц;

• немецкий PAL (Phase Alternation Line - строки с переменной фазой), число строк в кадре 625, частота развертки 50 Гц;

• французский SECAM, число строк в кадре 525, частота развертки 50 Гц, в России принята модификация SECAM D/K.

Стандарты различаются используемыми модуляциями и значениями несущей и поднесущей частот.

Краткая информация о цифровом видео

Цифровое видео - изображение или серия изображений, информация в которых хранится в цифровом виде. Оно использует цифровые сигналы и стандарты, отличные от международных стандартов для телевещания и вывода изображений на экран, используемых в аналоговом видео.

При создании цифрового видео возникает проблема преобразования аналогового сигнала в цифровой. Принятые в современной технике стандарты оцифровки видео составляют: 10 бит - глубина оцифровки; 13,5 МГц - частота дискретизации яркостного сигнала; 6,75 МГц - частота дискретизации двух цветоразностных каналов.