64738

Воруем изображение с помощью плат видеозахвата

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рано или поздно счастливый обладатель видеокамеры в своем стремлении к самовыражению посредством видео сталкивается с проблемой превращения отснятого им видеоматериала в законченный фильм.

Русский

2014-07-10

394.5 KB

1 чел.

Министерство образования РФ

Хабаровский государственный технический университет

Кафедра «АиС»

Лекция по дисциплине «Мультимедиа-технологии»

«Воруем изображение с помощью плат видеозахвата»

Выполнили: ст-ты гр.ИС-91

Казаев Э.Ю.

Середина Н.М.

Хабаровск 2002

Содержание


Введение

Рано или поздно счастливый обладатель видеокамеры в своем стремлении к самовыражению посредством видео сталкивается с проблемой превращения отснятого им видеоматериала в законченный фильм. Дело в том, что мало кто остается удовлетворенным отснятым "сырым" видеоматериалом – обычно требуется его пост-обработка: "обрезка" лишних фрагментов, перестановка и гладкая склейка удачных сюжетов и построение эффектных переходов между ними, наложение титров, включение заставок и т.д.

Для того чтобы лучше понять преимущества цифровых технологий редактирования и монтажа, активно используемых в настоящее время в производстве видеопродукции, необходимо вернуться на несколько лет назад и рассмотреть старую классическую схему, отточенную практикой предыдущих десятилетий. Базовая монтажная система состояла из двух видеомагнитофонов (Player-Recorder) и управляющего ими монтажного контроллера.

При этом собственно процесс монтажа выглядел следующим образом:

Отбираемая пользователем "полезная" видеоинформация (фрагменты A и B) с исходной ленты (источника) на первом магнитофоне (Player) переписывалась на результирующую ленту на втором магнитофоне (Recorder), в то время как неудачная или избыточная информация оставалась на источнике.

Получаемая в результате новая запись становилась так называемой Мастер кассетой. Если же было необходимо не просто последовательно собрать (стык в стык) отдельные видеофрагменты в единое целое, но построить между ними плавные переходы со шторками и/или реализовать другие эффекты, добавить титры, наложить звук, то требовалось уже видеомонтажная студия. Отметим, что она включала в себя набор независимых дорогостоящих устройств (порой различных производителей), которые для достижения необходимого результата должны были работать абсолютно синхронно, прецизионно точно и в реальном времени. При этом неизбежна была потеря качества на ленте с результатом в сравнении с лентой исходного материала.

Несколько лет назад появилась возможность выполнения видеомонтажа и редактирования "внутри" компьютера. Эта технология получила название нелинейного монтажа, поскольку позволила операторам прямое обращение к необходимым кадрам/фрагментам видео, записанным на жесткий диск компьютера, т.е. позволила избегать утомительного процесса постоянной (линейной) перемотки ленты вперед-назад при просмотре/поиске этих фрагментов. Подчеркнем, что оцифрованные фрагменты видео перед записью на диск подвергаются компрессии (как правило, MJPEG) в 3-10 раз, что неизбежно приводит к определенной потере качества (тем меньшей, чем меньше степень компрессии). Развитие технологии цифрового редактирования наряду с наращиванием производительности персональных компьютеров, в том числе методов компрессии, привело к реальной возможности создания профессиональной по качеству видеопродукции на базе стандартного компьютера.

Каковы основные преимущества цифрового нелинейного монтажа? Прежде всего, это сохранение исходного уровня качества записанных на диск фрагментов при их копировании (вне зависимости от числа копий).

Кроме того, это:

Отсутствие выпадений из-за дефектов ленты,

"Мгновенный" доступ к любому фрагменту,

Более широкие возможности контроля процесса монтажа,

Более высокое качество конечной продукции,

Возможность использования новых творческих решений и создания новых визуальных эффектов, обусловленных именно цифровыми возможностями манипулирования с видео (например, трехмерная анимация, виртуальная студия),

Автоматическая синхронизация видео со звуком.

При этом собственно процесс обработки предваряет преобразование исходного видео в цифровой сигнал и его запись на жесткий диск компьютера. Одним словом, возникает задача перевода аналогового видеосигнала в цифровую форму доступную для дальнейшего компьютерного монтажа и просмотра.

Если раньше оборудование для решения этой задачи могли позволить себе только профессионалы, то теперь появляются варианты доступные по цене домашнему пользователю. В качестве одного из вариантов, для оцифровывания видеосигнала могут быть использованы комбинированные видеокарты.

Ведущие производители графических плат добавляют к своим трехмерным платам ряд функциональных возможностей, которые позволяют записывать и обрабатывать видеосигнал. В этом отчете сравниваются функциональные возможности и эффективность видеообработки при использовании плат 3dfx Voodoo3 3500TV, Matrox Marvel G400TV, ATI All-in-Wonder 128 , Elsa Erazor III Video и Asus AGP-V3800 Ultra Deluxe. Сравниваются качество видеоизображения этих продуктов, их требования к объему памяти и удобство использования.

  1.  Качество видео и методы сжатия

Существенным моментом в задаче оцифровывания видеофрагмента является требуемое качество видео. Конечно, хотелось бы как можно выше, но это вступает в противоречие с требованием минимизации затрат. Кроме того, само понятие качества и тем более его оценка весьма субъективны. В поиске разумного компромисса будем опираться на классификацию качества видео, обеспечиваемого потребительскими камерами различных форматов записи на магнитную ленту. Весьма условно, здесь можно выделить 2 уровня: Стандартное Видео (VHS, C-VHS, Video8), Супер-Видео (SVHS, C-SVHS, Hi8). Для простоты в дальнейшем будем обозначать их как Video и S-Video. Количественно они обычно характеризуются горизонтальным разрешением (числом различаемых в строке элементов – телевизионных линий). Считается, что Video обеспечивает разрешение до 280 линий, а S-Video – до 400 линий. Важно отметить, что телевизионный кадр (здесь и далее PAL стандарта) содержит 576 активных строк (всего их 625, но часть из них служебные), причем согласно рекомендации ITU-R BT.601 международного профессионального телевизионного сообщества (ITU – International Telecommunications Union) каждая строка содержит 720 независимых отсчетов. Таким образом, принципиально телевизионный кадр представляет собой матрицу 720v (будем называть такое разрешение – TV-разрешением, а 320x288 – половинным TV разрешением).

В телевидении всегда кадр состоит из двух разных по содержанию картинок (полей): четные строки формируют одно изображение, а нечетные другое, отснятое на 1/50 сек раньше (позже). Телевизор и показывает эти полукадры в режиме черезстрочной развертки один за другим, - разные картинки высвечиваются в разные моменты времени. Глаз не успевает отреагировать на быструю смену четных и нечетных полей, и воспринимает всю картинку как видео с частотой повторения "кадров" 50 Гц. Это дает иллюзию плавного движения при ширине полосы пропускания вещательного канала, соответствующей только 25 полным кадрам в секунду. Компьютеры работают в режиме прогрессивной развертки, и показывают всегда полный кадр. То есть на экране сразу показывают оба поля кадра. Это неправильно и с точки зрения последовательности смены картинок, и воспринимается как зазубрины на краях.

Бороться с этим бессмыссленно, никаких решений, кроме отбрасывания одного поля целиком, не существует. Такое отбрасывание делается при размере захватываемого кадра 288 или меньше строк. Четные (или нечетные) поля просто игнорируются. Движения получаются немного дерганые, особенно на сценах с поворотом камеры.

Известно, что телевизионный сигнал представляет собой совокупность сигнала яркости Y и двух цветоразностных сигналов U и V. Вариации их значений допускают 256 градаций (от 0 до 255 для Y, и от –128 до 127 для U/V), что в двоичном исчислении соответствует 8 битам (bit) или 1 байту (Byte). Теоретически каждый элемент кадра имеет собственные значения YUV, т.е. требует 3 байт. Такое представление, когда как яркость, так и сигналы цветности имеют равное число независимых значений, обычно обозначают как 4:4:4. Однако, было установлено, что зрительная система человека менее чувствительна к цветовым пространственным изменениям, чем к яркостным. И без видимой потери качества число цветовых отсчетов в каждой строке можно уменьшить вдвое. Именно такое представление, обозначаемое как 4:2:2, было принято в профессиональном телевидении. При этом U- V-матрицы уменьшаются до 360, а для передачи полного значения телевизионного сигнала в каждом отсчете кадра достаточно 2 байт (чередуя через отсчет независимые значения U и V). Но для целей потребительского видео было признано допустимым уменьшить вдвое и вертикальное цветовое разрешение, т.е. перейти к представлению 4:2:0. Это уменьшает цветовые матрицы до 360, а приведенное число байт на отсчет – до 1,5 (см. таблицу ниже) Именно такое представление было заложено в DV-формат цифровых камер.

Форматы представления YUV данных телевизионного сигнала

4:4:4   4:2:2   4:2:0   

YUV YUV YUV YUV YU YV YU YV YU YV YU YV

YUV YUV YUV YUV YU YV YU YV Y Y Y Y

YUV YUV YUV YUV YU YV YU YV YU YV YU YV

YUV YUV YUV YUV YU YV YU YV Y Y Y Y

Таким образом, принимая во внимание телевизионную кадровую частоту в 25 Гц, приходим к выводу, что одна секунда цифрового видео в представлении 4:2:2 требует 25x2x720x576 736000 байт, т.е. поток данных составляет 21 MBps (MegaByte Per Second), но 4:2:0 представление уменьшает поток на 25% - до 16 MBps. Запись подобных потоков технически осуществима, но сложна, дорогостояща и неэффективна с точки зрения последующей обработки. Реальные возможности практики требуют значительного уменьшения потоков, т.е. вынуждают применять различные виды компрессии. Известно множество алгоритмов, осуществляющих компрессию без потери информации, но даже самые эффективные из них на типичных изображениях не обеспечивают сжатия более 2 раз.

Среди алгоритмов с потерей данных одним из наиболее известных является MJPEG (Motion-JPEG). Он пришел из цифровой фотографии, где под именем JPEG был разработан для эффективного сжатия отдельных кадров (JPEG – это аббревиатура от названия утвердившего его международного объединения Joint Photographic Experts Group). Приставка Motion всего лишь отражает его приложение для последовательности кадров, хотя при этом каждый из них обрабатывается совершенно независимо. В этом алгоритме кадр разбивается на блоки размером 16_, каждый из которых с помощью обратного дискретного преобразования Фурье (ОДПФ) переводится в частотную область. В результате распределение сигналов яркости и цветности (используется представление 4:2:2) переходит в соответствующие частотные коэффициенты, которые затем подвергаются квантованию (округлению значений с задаваемым интервалом). Само по себе ОДПФ обратимо, т.е. не приводит к потере данных, но вот квантование коэффициентов вызывает огрубление изображения. Операция квантования выполняется с переменным интервалом – наиболее точно передается низкочастотная информация, поскольку соответствующие искажения изображения зрительно наиболее заметны. В то же время многие высокочастотные коэффициенты, ответственные за "тонкие" детали изображения, после нее принимают нулевые значения. Таким образом, JPEG-компрессия приводит к снижению эффективного разрешения и возможному появлению незначительных ложных деталей (в частности, на границе блоков), но обеспечивает значительное сжатие потока данных. Компромисс очевиден – чем больше сжатие, тем ниже качество. Установлено, что уровню Video соответствует MJPEG поток около 2 MBps, а S-Video – 4 MBps.

Дальнейшее снижение объема данных может быть достигнуто переходом к алгоритму MPEG компрессии (MPEG – Motion Pictures Experts Group). Он принципиально ориентирован на обработку последовательностей кадров и использует высокую избыточность информации в изображениях, разделенных малым временным интервалом. Действительно, между смежными изображениями обычно меняется только малая часть сцены – например, происходит плавное смещение небольшого объекта на фоне фиксированного заднего плана. В этом случае полную информацию о сцене нужно сохранять только выборочно - для опорных изображений. Для остальных достаточно передавать только разностную информацию: о положении объекта, направлении и величине смещения, о новых элементах фона (открывающихся за объектом по мере его движения). Причем эти разности можно формировать не только по сравнению с предыдущими изображениями, но и с последующими (поскольку именно в них по мере движения объекта открывается часть фона, ранее скрытая за объектом). Таким образом, в MPEG кодировке принципиально формируются три типа кадров: I (Intra), выполняющие роль опорных и сохраняющие полный объем информации о структуре изображения; P (Predictive), несущие информацию об изменениях в структуре изображения по сравнению с предыдущим кадром (типов I или P); B (Bi-directional), сохраняющие только самую существенную часть информацию об отличиях от предыдущего и последующего изображений (только I или P). Принципиальная схема последующей компрессии I-кадров, также как и разностных P- и B-кадров, аналогична MJPEG, но, с адаптивной подстройкой таблиц квантования.

Последовательности I-, P-, B-кадров объединяются в фиксированные по длине и структуре группы кадров - GOP (Group of Pictures). Каждая GOP обязательно начинается с I и с определенной периодичностью содержит P кадры. Ее структуру описывают как M/N, где M – общее число кадров в группе, а N – интервал между P-кадрами. Так, типичная для Video-CD и DVD IPB группа 15/3 имеет следующий вид: IBBPBBPBBPBBPBB. Здесь каждый B кадр восстанавливается по окружающим его P кадрам (в начале и конце группы - по I и Р), а в свою очередь каждый Р кадр – по предыдущему Р (или I) кадру. В то же время I кадры самодостаточны и могут быть восстановлены независимо от других, но являются опорными для всех P и тем более B кадров группы. Соответственно у I наименьшая степень компрессии, у В – наибольшая. Установлено, что по размеру типичный Р-кадр составляет 1/3 от I, а B – 1/8 часть. В результате MPEG последовательность IPPP (GOP 4/1) обеспечивает 2-кратное уменьшение требуемого потока данных (при том же качестве) по сравнению с последовательностью только из I кадров, а использование GOP 15/3 позволяет достичь 4-кратного сжатия.

Завершая рассказ о MPEG, необходимо подчеркнуть, что это алгоритм допускает вариацию и многих других параметров кодирования, в частности, пространственного разрешения.

В1988 году был основан комитет Moving Pictures Expert Group, что на русский переводится примерно как экспертная группы кинематографии (движущихся изображений), аббревиатура которого - MPEG известна теперь любому, кто имел дело с мультимедиа - компьютерами или с цифровым телевидением. В этом же году была начата разработка формата MPEG-1, который в окончательном виде был выпущен в 1993 году. Несмотря на все очевидные недостатки этого формата, MPEG-1 по-прежнему является одним из наиболее массовых форматов видеосжатия, лишь в последнее время, начиная постепенно сдавать позиции под натиском более новых и совершенных форматов видеокомпрессии, по большей части из этого же семейства.

Надо сказать, что практически все новаторские по тем временам разработки легшие в основу формата MPEG-1, в том или ином виде встречаются и более совершенных форматах данного ряда, поэтому, рассмотрев в подробностях первого представителя этого семейства форматов видеосжатия можно получить общее представление о том, как же работают алгоритмы MPEG.

Формат MPEG-1 начал разрабатываться в те трудно вообразимые времена, когда не было широкодоступных носителей большого объема, в то время, как видеоданные, даже и сжатые, занимали совершенно колоссальные для конца 80-х объемы - средней продолжительности фильм имел размер больше гигабайта. Но это была эпоха 286 и 386 процессоров, 4 Мб оперативной памяти и 250 Мб винчестер считались роскошью, а не убогостью, как сейчас, Windows была примочкой для DOS, а не наоборот, а в качестве легко переносимых носителей информации доминировали 5 дюймовые дискеты и только-только появившиеся 3,5" дискеты от фирмы SONY. В таких условиях необходимо было найти носитель, на который можно было бы записать гигабайт информации, при этом этот носитель должен был быть недорогим, иначе ни о какой массовости не могло быть и речи.

И такой носитель был найден. Как раз в эти годы впервые на платформе PC появился такой новый тип носителей информации как CD-ROM диски, которые смогли обеспечить необходимый объем информации. Правда, на один диск фильм в формате MPEG-1 все-таки не вмещался, но что мешало записать его на 2 CD, тем более, что новинка стоила очень недорого? Разумеется, первые CD-ROM проигрыватели были односкоростными, поэтому не стоит удивляться, что максимальная скорость пересылки потока данных (bitstream) в формате MPEG-1 ограничена 150 Кб/сек., что соответствует одной скорости CD-ROM.

Надо сказать, что возможности MPEG-1 не ограничены тем низким разрешением, которое вы все видели при просмотре VIDEO-CD. В самом формате была заложена возможность сжатия и воспроизведения видеоинформации с разрешением вплоть до 4095х4095 и частотой смены кадров до 60 Гц. Но из-за того, что поток передачи данных был ограничен 150 Кб/сек., то есть так называемый Constrained Parameters Bitstream (CPB) - зафиксированная ширина потока передачи данных, разработчики формата, а в дальнейшем и создатели кодеков на его основе, были вынуждены использовать разрешения кадра, оптимизированные под данный CPB. Наиболее широко распространенными являются два таких оптимизированных формата - это формат SIF 352х240, 30 кадров в секунду и урезанный формат PAL/SECAM 352х288, 25 кадров в секунду.

Ну вот, с разрешением определились, теперь можно и посмотреть, как это все сжимается.

  1.  Принципы cжатия информации в MPEG-1.

В качестве примера рассмотрим урезанный формат PAL/SECAM, который более распространен, чем SIF, хотя оба эти формата за исключением разрешения и частоты смены кадров ничем друг от друга не отличаются.

Урезанная версия формата PAL/SECAM содержит 352 ppl (point per line - точек на линию), 288 lpf (line per frame - линий на кадр) и 25 fps (frame per second - кадров в секунду). Надо сказать, что полноценный стандарт PAL/SECAM имеет параметры в 4 раза большие, чем аналогичные у MPEG-1 (кроме fps). Поэтому принято говорить, что VIDEO-CD имеет четкость в четыре раза хуже, по сравнению с обычным видео.

Что касается глубины цвета, то тут не все так просто, как в компьютерной графике, где на каждый пиксел отводится определенное фиксированное число бит. MPEG-1 использует цветовую схему YСbCr, где Y - это яркостная плоскость, Сb и Cr - плоскости цветовые. Эти плоскости кодируются с разным разрешением. Существуют несколько вариантов кодирования, которые можно представить с следующем виде:

Вариант кодирования

Отношение разрешений Сb/Y (Сr/Y) по горизонтали

Отношение разрешений Сb/Y (Сr/Y) по вертикали

4:4:4

1:1

1:1

4:2:2

1:2

1:1

4:2:0

1:2

1:2

4:1:1

1:4

1:1

4:1:0

1:4

1:4

Как видно из таблицы Сb и Cr практически всегда кодируются с меньшим разрешением, чем Y. Чем меньше разрешение цветовых плоскостей, тем грубее и неестественнее цветопередача в видеоролике. Разумеется, самым некачественным, но и самым компактным будет последний вариант.

Перед началом кодирования происходит анализ видеоинформации, выбираются ключевые кадры, которые не будут изменяться при сжатии, а так же кадры, при кодировании которых часть информации будет удаляться. Всего выделяется три типа кадров:

  1.  Кадры типа I - Intra frame. Ключевые кадры, которые сжимаются без изменений.
  2.  Кадры типа P - Predirected frame. При кодировании этих кадров часть информации удаляется. При воспроизведении P кадра используется информация от предыдущих I или P кадров.
  3.  Кадры типа В - Bidirectional frame. При кодировании этих кадров потери информации еще более значительны. При воспроизведении В кадра используется информация уже от двух предыдущих I или P кадров. Наличие В кадров в видеоролике - тот самый фактор, благодаря которому MPEG-1 имеет высокий коэффициент сжатия (но и не очень высокое качество).

При кодировании формируется цепочка кадров разных типов. Наиболее типичная последовательность может выглядеть следующим образом: IBBPBBPBBIBBPBBPBB... Соответственно очередь воспроизведения по номерам кадров будет выглядеть так: 1423765...

По окончании разбивки кадров на разные типы начинается процесс подготовки к кодированию.

С I кадрами процесс подготовки к кодированию происходит достаточно просто - кадр разбивается на блоки. В MPEG-1 блоки имеют размер 8х8 пикселов.

А для кадров типа P и B подготовка происходит гораздо сложнее. Для того, чтобы сильнее сжать кадры указанных типов используется алгоритм предсказания движения.

В качестве входной информации алгоритм предсказания движения получает блок 8х8 пикселов текущего кадра и аналогичные блоки от предыдущих кадров (I или P типа). На выходе данного алгоритма имеем следующую информацию о вышеуказанном блоке:

  1.  Вектор движения текущего блока относительно предыдущих
  2.  Разницу между текущим и предыдущими блоками, которая собственно и будет подвергаться дальнейшему кодированию.

 Вся избыточная информация подлежит удалению, благодаря чему и достигается столь высокий коэффициент сжатия, невозможный при сжатии без потерь.

 Но у алгоритма предсказания движения есть ограничения. Зачастую в фильмах бывают статические сцены, в которых движения нет или оно незначительно и возникают блоки или целые кадры, в которых невозможно использовать алгоритм предсказания движения. Думаю, вы замечали, что у видеороликов сжатых MPEG-1 качество сцен с небольшим количеством двигающихся объектов заметно выше, чем в сценах с интенсивным движением. Это объясняется тем, что в статических сценах P и B кадры, по сути, представляют собой копии I кадров, потерь практически нет, но и сжатие информации незначительно.

В случае же корректного срабатывания алгоритма предсказания движения, объемы кадров разного типа в байтах соотносятся друг с другом примерно следующим образом - I:P:B как 15:5:2. Как вы видите из данного соотношения, уменьшение объема видеоинформации налицо уже на стадии подготовки к кодированию.

По окончании этой стадии начинается собственно само кодирование. Процесс кодирования содержит в себе 3 стадии:

  1.  Discrete Cosine Transformation - DTC, дискретное преобразование косинусов, преобразование Фурье.
  2.  Quantization - квантование. Перевод данных из непрерывной формы в прерывистую, дискретную.
  3.  Преобразование полученных блоков данных в последовательность, то есть преобразование из матричной формы в линейную.

При кодировании блоки пикселов или вычисленная разница между блоками обрабатывается первым из преобразующим алгоритмов - DTC (дискретное преобразование косинусов). Обычно пиксела в блоке и сами блоки изображения каким-то образом связаны между собой - например однотонный фон, равномерный градиент освещения, повторяющийся узор и т.д. Такая связь называется корреляцией. Алгоритм DTC, используя коррелирующие эффекты, производит преобразование блоков в частотные фурье-компоненты. При этом часть информации теряется за счет выравнивания сильно выделяющихся участков, которые не подчиняются корреляции. После этой процедуры в действие вступает алгоритм Quantization - квантование, который формирует Quantization matrix. Quantization matrix - это матрица квантования, элементами которой являются преобразованные из непрерывной в дискретную форму данные, то есть числа, которые представляют собой значения амплитуды частотных фурье-компонентов. После формирования quantization matrix происходит разбивка частотных коэффициентов на конкретное число значений. Точность частотных коэффициентов фиксирована и составляет 8 бит. После квантования многие коэффициенты в матрице обнуляются. И в качестве завершающей стадии происходит преобразование матрицы в линейную форму.

Все эти преобразования касаются только изображения. Но кроме изображения в практически любом видеофрагменте присутствует так же и звук. Кодирование звука осуществляется отдельным звуковым кодером. По мере развития формата MPEG, звуковые кодеры неоднократно переделывались, становясь все эффективнее. К моменту окончательной стандартизации формата MPEG-1 было создано три звуковых кодера этого семейства - MPEG-1 Layer I, Layer II и Layer 3 (тот самый знаменитый MP3). Принципы кодирования всех этих кодеков основаны на психоакустической модели, которая становилась все более и более совершенной и достигла своего апофеоза для семейства MPEG-1 в алгоритмах Layer-3.

Синхронизация аудио- и видеоданных осуществляется с помощью специально выделенного потока данных под названием System stream. Этот поток содержит встроенный таймер, который работает со скоростью 90 КГц и содержит 2 слоя - системный слой с таймером и служебной информацией для синхронизации кадров с аудиотреком и компрессионный слой с видео- и аудиопотоками.

Под служебной информацией понимаются несколько видов меток, наиболее важными из которых являются метки SCR (System Clock Reference) - инкремент увеличения временного счетчика кодека и PDS (Presentation Data Stamp) - метка начала воспроизведения видеокадра или аудиофрейма.

Качество аудиотреков в MPEG-1 может варьироваться в очень больших пределах - от высококачественных до безобразных. Окончательно все форматы сжатия аудиоданных были стандартизированы в 1992 году европейской комиссией по стандартам ISO.

В зависимости от используемого кодера и степени сжатия аудиоинформация видеоролика может быть представлена в следующем виде: моно, dual mono, стерео, интенсивное стерео (стереосигналы, чьи частоты превышают 2 КГц объединяются в моно), m/s стерео (один канал - сумма сигналов, другой - разница) и по частоте дискретизации могут быть: 48, 44.1и 32 КГц.

  1.  Системы видеоизображения

  1.  Система NTSC

Система NTSC была разработана и внедрена в США в 1953 году и явилась первой совместимой системой цветного телевидения. Это одновременная совместимая система цветного ТВ, в которой передается яркостной сигнал и расположенная в пределах его спектра поднесущая, квадратурно модулированная двумя цветоразностными сигналами. В приемнике осуществляется синхронное детектирование цветоразностных сигналов, для чего в пределах гасящего строчного импульса передается частота поднесущего колебания с опорной фазой.

Принцип квадратурной модуляции заключается в том, что оба цветоразностных сигнала Еr-у и Eb-y модулируют по амплитуде две составляющие одной и той же поднесущей, сдвинутые одна относительно другой по фазе на 90 градусов. Частота поднесущей равна f0 = 3,579545 МГц. Модуляция осуществляется с помощью балансных модуляторов, в которых поднесущая цветности подавляется, а остаются лишь боковые полосы.

Подавление цветовой поднесущей существенно уменьшает помехи на экране телевизора. Затем выходные сигналы складываются, образуя геометрическую сумму этих сигналов, т. е. полный сигнал цветности, который будет изменяться как по амплитуде, так и по фазе. При этом амплитуда этого сигнала определяет насыщенность, а фаза - цветовой тон передаваемого изображения. В передающем устройстве сигнал цветности складывается с яркостным сигналом, куда поступают также строчные и кадровые синхроимпульсы, гасящие импульсы и сигнал цветовой синхронизации, который необходим на приемной стороне, чтобы восстановить подавленную поднесущую для последующего детектирования сигналов активности.

Так образуется полный цветовой телевизионный сигнал (ПЦТС). В цветных телевизорах системы NTSC полный сигнал цветности разделяется на два цветоразностных сигнала с помощью синхронных детекторов. Синхронные детекторы, в отличие от ранее применяемых амплитудных, обладают более высокой линейностью преобразования при малых уровнях сигнала.

Итак, для нормального синхронного детектирования необходимо восстановить подавленную поднесущую. Для этого в составе ПЦТС передается сигнал цветовой синхронизаций, который представляет собой колебание поднесущей из 8-10 периодов, размещенных на задней площадке строчного гасящего импульса. Этот сигнал называют сигналом вспышки. Система NTSC обеспечивает высокую четкость цветного изображения, легко осуществляет разделение цветоразностных сигналов без применения линии задержки, но обладает большой чувствительностью к фазовым

искажениям, которые приводят к зависимости цветового тона от амплитуды сигнала

яркости.

Кроме фазовых искажений, система NTSC подвержена амплитудно-частотным искажениям,

которые вызывают изменение насыщенности цвета темных и светлых участков

изображения.

Система NTSC обеспечивает самое высокое качество цветного изображения, но требует

высокого технического качества приемопередающей аппаратуры.

 Европейский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.42 МГц, ширина полосы 1.3 МГц, несущая звука 6.5 МГц. Американский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 3.58 МГц, ширина полосы 1.3 и 0.5 МГц, несущая звука 4.5 МГц.

  1.  Особенности кодирования и декодирования системы PAL. 

Система PAL была разработана и внедрена в начале 60-х годов фирмой "Телефункен" (ФРГ).

Система PAL является более совершенной, чем NTSC. Она позволяет существенно уменьшить присущие системе NTSC фазовые искажения.

Впоследствии выяснился еще ряд преимуществ этой системы. Основные характеристики системы PAL: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.433 618 МГц, ширина полосы 1.3 МГц, несущая звука 4.5 МГц

Рассмотрим эту систему более подробно. Как и в системе NTSC, в системе PAL применена

квадратурная модуляция (цветовой) поднесущей, но в отличие от нее фаза составляющей поднесущей, которая модулируется красным цветоразностным сигналом, меняется от строки к строке на 180 градусов (рис.4). Модуляция осуществляется сигналами Еu = 0,493Eb-y и Еv = 0,877Еr-y.

Составляющая поднесущей, модулируемая синим цветоразностным сигналом, имеет постоянную фазу. Частота поднесущей выбрана равной f0 = 4,43361875 МГц с учетом минимальной заметности этой поднесущей на окрашенных участках цветного изображения.

На черно-белых участках изображения помеха от поднесущей отсутствует, так как она подавляется при передаче черно-белого изображения. Модуляция поднесущей осуществляется с помощью балансных модуляторов (рис.5).

Сигналы, получаемые на выходах балансных модуляторов, складываются в суммирующем устройстве, образуя результирующий сигнал цветности Vрез . Из рис.5 видно, что поднесущая, которая подается на модулятор "В-Y" с генератора Г, подается непосредственно (фаза 0 градусов), а на модулятор "R-Y" через электронный коммутатор ЭК, переключаемый сигналом полустрочной частоты fстр : 2. Причем в одной строке поднесущая поступает на модулятор через фазовращатель 90 градусов, а в другой - через инвертор 180 градусов.

Как и в системе NTSC, результирующее колебание Vрез имеет одновременно амплитудную и фазовую модуляции. При этом амплитуда сигнала цветности определяет насыщенность, а

фаза - цветовой тон передаваемого изображения.

Для восстановления в телевизоре подавленной поднесущеи цветности, как и в системе NTSC, на задней площадке строчного гасящего импульса передается вспышка поднесущей, состоящая из десяти периодов цветовой поднесущей. В отличие от NTSC фаза вспышки равна +45 градусов и - 45 градусов относительно отрицательного направления оси R-Y в четной и нечетной строках соответственно. По фазе вспышки в телевизоре определяется знак составляющей Uv.

Рассмотрим упрощенную структурную схему одного из вариантов декодера PAL (рис.6).

Полный цветовой телевизионный сигнал поступает на полосовой фильтр ПФ, настроенный на полосу частот, которую занимает сигнал цветности в спектре видеосигнала. Выделенный полосовым фильтром сигнал цветности поступает на вход ультразвуковой линии задержки УЛЗ на время одной строки (64 мкс), на электронный ключ К, выделяющий сигнал цветовой синхронизации (вспышку), и на устройство сложения (+) и вычитания (-). В результате сложения прямого сигнала U0 с задержанным подавляются составляющие Uv и выделяются удвоенные составляющие Uu с постоянным знаком. При вычитании задержанного сигнала из прямого подавляются составляющие Uu и выделяются удвоенные составляющие Uv. Знак Uu чередуется от строки к строке. На рис.7 показаны векторограммы, поясняющие принцип разделения сигналов цветности PAL.

Для получения из компонент Uv и Uu цветоразностных сигналов необходимо их продетектировать. Применяется синхронное детектирование. Для его работы нужно иметь опорный сигнал, частота и фаза которого равны сигналу подавленной цветовой поднесущей. Сигнал формируется из вспышки, которая выделяется с помощью электронного ключа К из ПЦТС. Вспышка подается на генератор, выполненный по системе фазовой автоматической подстройки частоты ФАПЧ (рис.8).

Система ФАПЧ состоит из генератора, управляемого напряжением ГУН, фазового детектора ФД и фильтра нижних частот ФНЧ.

Напряжение ГУН воздействует на один из входов фазового детектора, на другой вход - сигнал вспышки. Если частота ГУН близка частоте вспышки, то происходит захват ГУН по частоте и фазе. В установившемся режиме опорный сигнал на выходе ГУН равен частоте вспышки, т. е. частоте цветовой поднесущей, а его фаза совпадает с осью R-Y и равна 90°.

Для повышения стабильности работы ФАПЧ а также его помехозащищенности частоту ГУН стабилизируют кварцем. Разделенные сигналы цветности поступают на входы синхронных детекторов СД.

В установившемся режиме фаза опорной поднесущей на выходе ГУН совпадает с осью

выхода R-Y и равна 90 градусам.

Для правильного детектирования необходимо обеспечить совпадение фаз опорного сигнала с сигналами цветности. Для этого на СД сигнала цветности (В-Y) опорный сигнал необходимо подавать через фазовращатель на 90 градусов, на СД сигнала цветности (R-Y) опорный сигнал подают на один из входов электронного коммутатора ЭК непосредственно, а на другой - через фазоинвертор на 180 градусов.

ЭК переключается с помощью сигнала полустрочной частоты fстр /2. Фаза работы ЭК

засинхронизирована с помощью блока цветовой синхронизации (на рис.6 не показан).

Если во входном сигнале есть фазовые искажения, то при сложении (вычитании) прямого и

задержанного сигналов во время их разделения эти искажения компенсируются.

Система PAL обладает рядом достоинств:

Отсутствует помеха от поднесущей на неокрашенных участках изображения, так как поднесущая не передается.

Фазовые искажения отсутствуют и поэтому не вызывают нарушений цветового тона.

Малая чувствительность к "асимметрии" полосы пропускания канала цветности.

При разделении сигналов цветности выделяется удвоенная амплитуда составляющих Uv и Uu , что повышает отношение сигнал/шум.

Уменьшаются "перекрестные" искажения, возникающие между сигналами яркости и цветности (определяется оптимальным выбором частота поднесущей).

Недостатком системы PAL является понижение четкости изображения из-за усреднения

сигнала цветности в двух последующих строках.

  1.  Особенности кодирования системы SECAM.   

Система SECAM была предложена французским  инженером Анри де Франсом в 1958 году,
затем велись совместные работы советских и французских инженеров, и 1 октября 1967 года
система была введена в эксплуатацию в СССР и Франции.

Основные характеристики системы SECAM: число строк 625, частота полей 50 Гц, поднесущая цветности B-Y 4.25 МГц ± 230 кГц,  R-Y 4.406 МГц ± 280 кГц, несущая звука 6.5 МГц В этой системе цветоразностные сигналы передаются поочередно: в течении одной строки
передаются, например, красный, в течении следующей - синий цветоразностный сигнал и т.д.
Цветоразностные сигналы передаются с помощью двух поднесущих частот:
for=4,406 МГц

fob=4,250 МГц.

Эти частоты являются гармониками строчной развертки (первая в 282 раза, а вторая в 272
раза выше частоты строчной развертки). Выбор частот поднесущих, как было отмечено
ранее, произведен из условий максимального подавления помех от поднесущих на экранах
телевизоров.

На рис.9 показана структурная схема кодирующего устройства системы SECAM.
С помошью специальных цветоделительных зеркал, входящих в состав передающей камеры,
изображение раскладываетсяна три основные составляющие светового потока - красную R,
зеленую G и синюю B.

В передающей камере световые потоки с помощью трех передающих трубок преобразуются в электрические сигналы Er, Eg и Eb, несущие информацию только об определенном цвете.
Сигналы Er, Eg и Eb проходят через гамма-корректор ГК, где происходит компенсация
искажений, вызванных нелинейной зависимостью яркости свечения экрана кинескопа от
амплитуды модулирующего сигнала. (Сигналы, прошедшие через гамма-корректоры ГК принято обозначать со штрихом. В дальнейшем для упрощения штрихи в тексте опущены.) В матрице М все три сигнала Er, Eg, Eb складываются в определенной пропорции для получения яркостного сигнала Ey.

В вычитающих устройствах из сигналов основных цветов Er и Eb вычитается сигнал яркости Ey, в результате чего на выходах образуются цветоразностные сигналы Er-y и Eb-y. Сигнал Er-y поступает на смеситель и фазоинвертор. Здесь сигнал Er-y усиливается и
преобразуется в сигнал Dr = -1,9 Er-y. Сигнал же Еb-y преобразуется в сигнал Db = 1,5 Eb-y
(см. рис.10 а).

Использование несколько видоизмененных цветоразностных сигналов значительно улучшает совместимость и помехоустойчивость системы. В смесителях сигналы Dr и Db вводят
сигналы цветовой синхронизации (сигналы опознавания строк), необходимые для правильной работы электронного коммутатора в телевизоре.

Сигналы цветовой синхронизации представляют собой девять импульсов в форме усеченной трапеции с полярностью, изменяющейся от строки к строке (рис.11а). Эти импульсы модулируют по частоте поднесущие цветности for и fob, увеличивая в красных строках или
уменьшая в синих строках их частоту (рис.116).

Сигналы цветовой синхронизации передаются во время кадрового гасящего импульса КГИ в строках 7-15 и 320-328 (рис.11б). Согласно рекомендации международной консультативной комиссии - МККР, покадровая цветовая синхронизация в дальнейшем будет исключена, чтобы освободить место для передачи другой информации, например, сигналов телетекста.
В качестве сигналов цветовой синхронизации можно использовать защитные пакеты
(вспышки), передаваемые на задней площадке строчного гасящего импульса
(рис.11в).
Защитные пакеты имеют частоту поднесущих сигналов цветности for и fob и служат для
завершения переходных процессов в канале цветности телевизора до начала активной части
строки. Используются защитные пакеты и для формирования в цветоразностных сигналах
плоских участков для фиксации уровня черного. Затем сигналы Dr и Db проходят фильтры нижних частот - ФНЧ, в которых спектр этих сигналов ограничивается до 1,5 МГц.
С выхода ФНЧ сигналы поступают на устройство НЧ предыскажений НЧП, где происходит
подъем высокочастотных составляющих сигналов Dr и Db. Предварительная коррекция этих
сигналов производится с целью повышения их помехоустойчивости. На рис.12 показана цепь,
выполняющая подобную коррекцию.


 
 

На рис.13 приведена амплитудно-частотная характеристика этой цепи.
Форма сигналов Dr и Db после НЧ-коррекции представлена на
рис.10б.

Врезультате НЧ-коррекции в сигналах появляются выбросы на переходах. Амплитуда выбросов ограничивается таким образом, чтобы не допустить чрезмерного увеличения девиации
частоты поднесущих. Далее сигналы Dr и Db поступают на частотный модулятор ЧМ через
электронный коммутатор ЭК, управляемый импульсами полустрочной частоты.
Коммутатор ЭК попеременно подключает цветоразностные сигналы к частотному
модулятору. На второй вход модулятора через другой коммутатор поступают, также
попеременно, поднесущие частоты красного и синего цветоразностных сигналов.
Оба коммутатора работают синхронно, поэтому, когда передается красный цветоразностный
сигнал, на модулятор поступает поднесущая частотой for = 4,406 МГц, а когда передается
синий цветоразностный сигнал, на модулятор поступает соответственно поднесущая частотой fob = 4,250 МГц. Следует отметить, что поскольку поднесущие частоты for и fob передаются поочередно, то усматривается целесообразность выбора значения одной частоты. Так,
собственно, и было сделано в первом варианте системы SECAM.
Однако дальнейший опыт эксплуатации показал, что наилучшие условия
помехозащищенности возникают, когда цветоразностные сигналы модулируют свою
поднесушую. Этим и объясняется использование двух поднесущих частот for и fob.
Для уменьшения заметности на экране телевизора помех от поднесущих в коммутаторе фазы осуществляется переключение фазы каждой из поднесущих на 180 градусов через две строки.
В блоке высокочастотных предыскажений ВЧП сигналы цветности пропускаются через
специальный фильтр, в котором поднесущие подавляются, также с целью ослабления
видимости этих поднесущих на черно-белом изображении.
Амплитудно-частотная характеристика (рис.14) этого фильтра имеет форму перевернутого
колокола - "антиклеш" (франц.).

После прохождения через цепь ВЧ-предыскажений  амплитуда сигналов цветности делается зависимой от частоты девиации (при частотной модуляции частота модулированного колебания отклоняется от своего среднего значения, равного несущей частоте f0, в большую и меньшую сторону на определенную величину, называемую девиацией частоты). Форма сигналов цветности после высокочастотных предыскажений показана на рис.15а. Далее сигналы цветности подвергаются дополнительной амплитудной модуляции. Для этого в специальном устройстве (на структурной схеме не указано) из сигнала Еу вырабатывается напряжение с частотами, близкими к частотам поднесущих. Эти напряжения и подаются на амплитудный модулятор. Дополнительная амплитудная модуляция сигналов цветности уменьшает помехи, вызываемые сигналом яркости Еу в канале цветности телевизора. Сигнал яркости Еу с выхода матрицы М поступает на смеситель, где смешивается с синхроимпульсами. Затем сигнал яркости проходит линию задержки на 0,4 мкс, чтобы
компенсировать запаздывание сигналов цветности. В блоке сложения сигнал яркости
смешивается с сигналами цветности, образуя полный цветовой телевизионный сигнал
(рис.15б).
           Следует добавить, что перед поступлением в блок сложения сигналы цветности проходят
коммутатор К, где происходит подавление поднесущих при поступлении кадровых и строчных синхроимпульсов. Таким образом, цветовые поднесущие присутствуют постоянно во время
передачи видеосигнала, кроме моментов времени, когда передаются синхросигналы. Это
необходимо для нормальной работы строчной и кадровой разверток в телевизоре.

Страна

МВ

ДМВ

Полоса видеока-

нала,

МГц

fиз -fн.зв.,

МГц

Полоса ТВ канала, МГц

Модуляция несущей звука, 

МГц

Полярность модуляции

несущей изображения

Вариант

стандарта

Россия, Болгария, Венгрия, Польша

D

K

6

6,5

8

ЧМ

Негатив

I

Саудовская Аравия, Греция, Иран, Египет, Ливия

B

G

5

5,5

7

ЧМ

Негатив

II

Франция

L

L

6

6,5

8

АМ

Негатив

III

Бения,Кабон,Конго, Мадагаскар, Новая Каледония, Того, 

Kl

Kl

6

6,5

8

 

 

 

Марокко, Сирия

B

H

5

5,5

7

ЧМ

Негатив

IV

 

Особенности декодирования системы SECAM

На рис.16 показана структурная схема декодирующего устройства системы SECAM.
Полный цветовой телевизионный сигнал поступает на полосовой фильтр "Клеш" (или
корректор высокочастотных предыскажений КВП), настроенный на частоту 4,286 МГц.
Фильтр выделяет сигналы цветности из ПЦТС и, кроме того, производит обратную
коррекцию высокочастотных предыскажений, вводимых на передатчике для повышения
помехоустойчивости системы. После фильтра "Клеш" сигналы цветности поступают на
усилитель-ограничитель, где они усиливаются и ограничиваются по амплитуде. Затем
сигналы цветности поступают одновременно в прямой и задержанный каналы. По прямому
каналу сигналы поступают на вход 1 электронного коммутатора, а в задержанном канале
сигналы цветности попадают на ультразвуковую линию задержки УЛЗ, где задерживаются
на длительность одной строки 64 мкс, затем поступают на вход 2 коммутатора ЭК.
Коммутатор ЭК переключается с помощью симметричного триггера Тр, который вырабатывает прямоугольные импульсы длительностью в одну строку. Триггер запускается специальными стробирующими импульсами, чередующимися с частотой строк fстр. В течение одной строки ЭК находится в положении, когда соединен вход 1 с выходом 1' и вход 2 с выходом 2', а в течение следующей строки вход 1 соединен с выходом 2' и вход 2 - с выходом 1'.

Так как УЛЗ задерживает сигнал цветности на время строки, то на входах электронного коммутатора будут всегда действовать одновременно сигнал цветности красной строки и сигнал цветности синей строки. При правильной фазе работы триггера Тр электронный коммутатор будет направлять в канал "красного" сигнал цветности красной строки, а в канал "синего" - сигнал цветности синей строки.  Для правильной работы триггера, чтобы сигналы попадали в "свои" каналы, на него подаются импульсы с блока цветовой синхронизации БЦС. Напомним, что импульсы цветовой синхронизации передаются в течение девяти строк на задней площадке кадрового гасящего импульса. Блок цветовой синхронизации отпирается кадровыми гасящими импульсами КГИ, т. е. во время действия импульсов опознавания. На второй вход БЦС поступают сигналы опознавания из канала "красного" (можно использовать сигналы опознавания из канала "синего"). При правильной фазе работы триггера на блок цветовой синхронизации будут поступать сигналы опознавания красной строки (частотой 4,67 МГц), на выходе БЦС будут действовать импульсы с полярностью, которая не повлияет на работу триггера. При неправильной фазе работы триггера на БЦС будет поступать  сигнал опознавания  синей  строки  (частотой 3,9 МГц). Тогда на выходе БЦС будут действовать импульсы с полярностью, которая изменит фазу работы триггера Тр. Итак, с выхода электронного коммутатора сигналы цветности поступают на соответствующие частотные детекторы ЧД. Так как на входе частотного детектора красного действует сигнал Er-y, а на входе детектора синего - сигнал Еb-y, то наклоны амплитудных характеристик частотных детекторов должны иметь противоположное значение, для того чтобы на их выходах образовались цветоразностные сигналы одной полярности.

С выхода частотных детекторов цветоразностные сигналы Er-y и Eb-y поступают на
корректоры низкочастотных предыскажений КНЧ, после которых форма цветоразностных
сигналов будет соответствовать форме исходных цветоразностных сигналов Еr-y и Eb-y.
После усиления в усилителях У1 и У2 цветоразностные сигналы поступают на матрицу М1,
где в результате их сложе-ния в определенной пропорции выделяется цветоразностный сигнал
Eg-y. В матрицах М2, M3, М4 в результате сложения цветоразностных сигналов с яркостным
сигналом Еу выделя-ются сигналы основных цветов Еr, Еg и Eb. С выходов матриц сигналы Еr, Еg и Eb поступают на выходные усилители, где усиливаются до уровня, необходимого для модуляции токов лучей кинескопа. Система SECAM, как и другие системы цветного телевидения, имеет свои достоинства и недостатки. Так, например, по сравнению с NTSC фазовые искажения не приводят к искажению цветового тона изображения. Однако в системе SECAM цветовая четкость
снижена вдвое, так как сигналы цветности передаются через строку и в телевизионном
приемнике недостающий сигнал занимается из предыдущей строки. Сравнивая между собой все три системы по разрешающей способности, можно отметить, что самую высокую цветовую четкость по вертикали имеет система NTSC, за ней следует система PAL, а система SECAM занимает третье место. 

  1.  Бытовые видео форматы

Рассмотрим качественные характеристики таких популярных видеоформатов, как VHS, S-VHS, Video8, Hi8.

В современном стандарте телевещания принято передвать телевизионный сигнал с разрешением 625 строк по горизонтали, с шириной полосы видеосигнала порядка 6,5 МГц. Для того, чтобы осуществить запись на магнитную ленту сигнала с таким спектром необходимо достичь огромной скорости перемещения магнитной головки вдоль ленты >= 55 м/с! (200 км/ч)! Современные технологии изготовления бытовых лентопротяжных механизмов (ЛПМ) с барабанами вращающихся головок (БВГ) позволяют достичь скорости порядка 4,2 м/с. Поэтому, естественно, встает вопрос о сужении спектра видеосигнала в бытовой видеоаппаратуре.

Создатели бытовой видеоаппаратуры пошли на компромисс и предложили ограничиться поначалу шириной полосы в 2,5 МГц. Это означает потерю четкости (размытие) изображения по строке развертки, так как именно высокочастотные составляющие видеосигнала образуются различимыми мелкими деталями исходного изображения. Так первый серийный бытовой видеоформат системы VHS (Video Home System) как раз и регламентирует ширину спектра видеосигнала в 2,5 МГц. Поэтому бытовые видеомагнитофоны системы VHS позволяют записывать и воспроизводить изображение с разрешением порядка 200-240 линий по горизонтали. Формат VHS был разработан еще в начале 70-х годов, за это время видеоиндустрия предложила более совершенные аналоговые видеоформаты. Так продолжением VHS стал формат супер-VHS (S-VHS), в котором благодаря применению более современных типов лент и механизмов ЛПМ было достигнуто разрешение по горизонтали порядка 400 линий.

Но простого сужения спектра сигнала недостаточно для нормального функционирования видеосистемы, так как на частоте 4,43 МГц расположена цветоносная поднесущая. Ясно, что при записи информация о цвете будет обрезана, поэтому приходится производить "хирургические операции": для этого сигналы цветности выделяют и переносят в низкочастотную часть спектра. Мало того, чтобы избавиться от неприятных искажений, при записи применяют частотную модуляцию сигнала. Поэтому спектр записываемого и воспроизводимого сигнала в два раза шире, чем спектр исходного.

Формат видеозаписи

Ширина спектра модулированного видеосигнала, МГц

Потенциальное максимальное разрешение по горизонтали, число линий

Заявленное горизонтальное разрешение по паспорту, число линий

VHS

3,8~4,8

<=268

200 (240 HQ - High Quality)

S-VHS

5,3~7 МГц

<=392

400

Video8

4.2~5.4 МГц

<=302

250 (280 XR - eXtended Resolution)

Hi8

5,8~7,7 МГц

<=431

400 (420 XR)

Можно заметить противоречивые данные в таблице для S-VHS, мы можем объяснить это только погрешностью расчета, любо неточными паспортными данными. Но как бы там ни было, можно сделать один вывод: аппараты формата S-VHS функционируют на пределе своих возможностей.

  1.  «Воруем» изображение с помощью плат захвата видеокадров.

Точно так же, как звуковая плата позволяет вам записывать звук на своем ПК, плата видеозахвата (или видеограббер) позволяет записывать изображение.

Платы захвата видеокадров бывают двух типов. Первый тип предназначен для захвата неподвижных изображений, их еще называют грабберы кадров. Принцип работы платы такой же, как и у пленки в фотоаппарате.     Более дорогие платы второго типа могут захватывать целые фильмы.

При записи фильмов компьютеры сжимают поступающую информацию в файл минимальных размеров, зачастую в сотни раз меньший первоначального, путем различных ухищрений. Мы подошли к рассказу о КОДЕКЕ. При записи в файл компьютеры выполняют КОмпрессию видеоданных, а при воспроизведении - обратную операцию - ДЕКомпрессию (отсюда КО-ДЕК). Одни кодеки реализованы аппаратно, на основе специальных микросхем, встроенных в плату захвата, другие - программно, имеются и смешанные программно-аппаратные варианты. Есть платы, которые захватывают всю поступающую информацию, сохраняют ее в огромном файле на диске и лишь когда входной поток заканчивается, плата, наконец, выполняет компрессию и файл приобретает нормальный размер. Другие платы, как например Smart Video Recorder фирмы Intel содержат в своем составе суперскоростные микросхемы захвата и компрессии видеоданных «на лету». Часто используемыми являются кодеки представленные в таблице 1. В таблице 2 приведен список доступных сегодня аппаратных расширений для работы с видео.

Таблица

Кодеки

Microsoft Video 1

Это самый распространенный кодек, он обычно справляется с большинством задач. Свою популярность приобрел благодаря тому, что распространяется с бесплатно с пакетом Video for Windows фирмы Microsoft

Microsoft RLE

Microsoft RLE поддерживает только 8 разрядов цвета, максимум 256 цветов. Использует алгоритм последовательного кодирования длины.Используйте этот кодек для видео с низкой степенью детализации при воспроизведении на маломощных компьютерах (процессор 386SX или 16-цветная видеоплата). Лучше всего применять для видео с "говорящими головами" (дикторами) - количество движений здесь минимально.

Intel Indeo

Этот кодек всегда захватывает 16 млн. цветов и затем адаптирует изображение под конкретную аппаратуру при воспроизведении. Платы со специальной встроенной микросхемой видеозахвата фирмы Intel (i750) существенно ускоряют процесс захвата и воспроизведения. Чисто программным способом достичь такой скорости невозможно. 

Intel Indeo 3.1/3.2

Один из старейших кодеков, появившихся на рынке. Качество сжатого видеоизображения немного лучше, чем у Cinepak. Однако, кодек более требователен к ресурсам процессора. Indeo 3.1/3.2 представляет собой менее асимметричный кодек – время компрессии и декомпрессии видеоизображения примерно равны. Максимальный коэффициент компрессии составляет 15:1. Кодирует видеоизображение в 24-битном разрешении цвета. Алгоритм сжатия использует векторную квантизацию и межкадровую разность. Кодек наиболее подходит для сжатия изображения с “говорящими головами”. Процесс сжатия видеоизображения на порядок быстрее, чем у Cinepak. Видеоизображение, сжатое при помощи кодека Indeo R3.2, имеет цветовые артефакты – изображение расплывается и получает красно-синий оттенок.

Indeo 4.1

Indeo Indeo Video Interactive, Indeo 4.1, является следующей принципиально новой версией кодека от Intel, основанной на гибридном алгоритме DWT. Indeo 4.1 поддерживает множество особенностей в дополнение к новому алгоритму сжатия, например прозрачность. При низкой скорости передачи данных при применении алгоритмов , использующих дискретное преобразование элементарной волны (DWT), проявляется размытие в гранях объектов и также артефакты "окружения" около граней, но нет блочныех артефактов, явно видимых при ДКП.

Indeo Video Interactive 5.x

Indeo 5.1 использует новый улучшенный алгоритм DWT для увеличения качества видео. Indeo 5.х включает такие особенности как прогрессивная загрузки для Internet, прозрачность, спрайты, и т.д.

Хронология выпуска Indeo Видео 5.x:

Intel Indeo 5.10 (02 февраля 1999г.)

Intel Indeo 5.06 (1998г.)

Intel Indeo 5.0 (1997)

Все выпуски Indeo 5.x, используют четырехсимвольный код IV50.

MPEG (Motion Picture Expert Group)

Метод MPEG считается одним из лучших методов компрессии. Он также один из самых сложных методов, поэтому для записи и воспроизведения видео требуется дорогостоящие MPEG-платы (значительно дешевле обойдутся MPEG-проигрыватели (MPEG-playback), которые позволяют только воспроизводить сжатые таким образом файлы (обычно с компакт дисков, которые могут содержать видеопродукцию от видеоклипов до полнометражных фильмов). Прим. ред.)

JPEG (Joint Photographic Expert Group)

Первоначально этот метод применялся только для неподвижных изображений. Теперь он также используется и для видеозаписи

Motion JPEG

Большинство систем захвата и редактирования видео на PC используют стандарт сжатия видео Motion JPEG. В Motion JPEG, каждый кадр видео сжимается отдельно, используя алгоритм JPEG сжатия неподвижных изображений. Алгоритмы, аналогичные разности кадров или компенсации движения не используются. Это позволяет производить точное редактирование кадров без потери качества изображения при возможном редактировании.

Ситуация в отношении стандарта для Motion JPEG усложнена тем, что отсутствует промышленный стандарт для Motion JPEG. Microsoft имеет Motion Microsoft JPEG кодекер и JPEG DIB. Расширения OpenDML Avi формата AVI также включают поддержку Motion JPEG. Motion JPEG обычно использует четырехсимвольный код 'MJPG'.

Motion JPEG используется при редактировании и создании видео, но редко для его распространения.

Editable MPEG

По крайней мере две компании определили стандарт Editable MPEG в AVI файлах. Xing Technology editable MPEG AVI использует четырехсимвольный код XMPG. Компания Sigma Design определяет его, используя четырехсимвольный код MPGI. Данный стандарт соответствует стандарту MPEG, за исключением компенсации движения. Во многом он похож на Motion JPEG.

VDOWave или VDOLIVE от VDONET

Основанный на преобразовании элементарной волны кодек видео. Microsoft лицензировал VDOWAVE как часть NetShow . Имеются две версии VDOWAVE кодер-декодера. VDOWave 2.0 - кодек фиксированной задержки пакетов в канале , который использует Microsoft, четырехсимвольный код VDOM.. VDOWave 3.0 - "масштабируемый" кодек видео. Этот кодек использует Microsoft четырехсивольный код (FOURCC) VDOW. В NetShow 2.0, автономная установка клиентов устанавливает VDOWAVE декодер. VDOWave использует комбинацию алгоритмов сжатия элементарной волны и компенсации движения.

Cinepak

Один из старейших кодеков, появившихся на рынке. Первоначально был разработан фирмой SuperMatch. Однако, впоследствии был переработан другой фирмой – Radius. Свою популярность кодек получил благодаря использованию минимальных ресурсов процессора. Максимальный коэффициент компрессии составляет 10:1. Кодек выдает среднее качество видеоизображения из-за чрезмерной пикселеризации (изображение выглядит “шероховатым”). К недостаткам кодека также относится изменение насыщенности цвета в видеоизображении, что влечет за собой определенный визуальный эффект – изображение становится более желтым. Cinepak – наиболее асимметричный кодек. Кодирует видеоизображение в 8- и 24-битном разрешении цвета. Алгоритм сжатия использует векторную квантизацию (vector quantization) и межкадровую разность. Плохо работает с видеоизображением, частота воспроизведения которого превышает 15 кадров в секунду. Кодек хорошо сжимает синтезированное динамическое видеоизображения – 2D и 3D анимацию. В случае черно-белого видеоизображения, кодек представляет возможность произвести сжатие в 8-битном режиме с 256 оттенками серого.

В настоящее время корпорация Compression Technologies продает улучшенный кодек CinepakPro, в котором усранены основные проблемы, которые встречались у стандартного Cinepak. CinepakPro полностью совместим с Cinepak.

Spigot

Эти кодеки работают с платами видеозахвата компании Creativ Labs

Ultimotion

Кодек, разработанный фирмой IBM для применения в операционной системе OS/2 (технология мультимедиа здесь имеет особое название - ultimedia). Результат выглядит замечательно, на вам необходима для работы OS/2

ClearVideo      (RealVideo)

ClearVideo - кодек видео от Iterated Systems. Компания Iterated Systems также лицензировала технологию ClearVideo технологию Progressive Networks, изготовителю RealAudio, под названием RealVideo. ClearVideo использует рекурсивное сжатие. Рекурсивное кодирование видео достаточно медленное (требовательно к вычислительным ресурсам). Качество видео аналогично или несколько выше MPEG-1.

SFM (Surface Fitting Method)

Корпорация Crystal Net стремится лицензировать технологию SFM. Этот кодек рассчитан на использование при большой задержке пакетов в канале для IDSN и коммутируемого соединения.SFM использует алгоритм контур-основанного кодирования изображения.

QPEG

Q-group производит avi кодек известный как QPEG. На 6/27/97, QPEG поддерживал 8 разряда цвета. Известно, что Q-группа планирует поддержку 16 и 24 разряда цвета, MMX поддержку, и другие дополнительные особенности в будущем. Q-группа также работает НАД MPEG-4 для PC.

H.261

H.261 - рекомендация, разработанная и оптимизированная для передачи цветного видеоизображения по каналам данных системы IDSN со скоростями px64 Кбит/с и фиксированными значениями задержек пакетов в канале. В H.261 реализована комбинация алгоритмов ДКП и компенсации движения движения В алгоритме применяется формат CIF( Common Intermediate format) c разрешением 352 пикселей для яркостного сигнала илиQCIF ( Quarter CIF) с четвертной частью разрешения CIF (то есть 176D). Скорость кадровой развертки равна 29.97 кадра в секунду. Необходимо отметить, что при использовании формата CIF, цветоразностные сигналы передаются с разрешением 176D пиксела, каждый пиксел описывается восемью битами.

H.263

H.263 - стандарт, основанный на ДКП и компенсации движения. H.263 имеет множество усовершенствований, главным образом в области компенсации движения, по сравнению с более раним стандартом H.261. Это позволяет добится еще более высокого сжатия видео.

MPEG-4

MPEG-4 - новый международный стандарт от Международной Организации Стандартизации. Алгоритм MPEG-4 близок к рекомендации H.263. Имеются три версии MPEG-4 для Windows от Microsoft. Самой современной, от 25 октября, 1999 г., является Microsoft MPEG-4 Версия 3 . Аудиовизуальный сигнал в MPEG-4 можно передавать в реальном времени потоком не более 48-64 кбит/с.

Lightning Strike (Infinop)

Infinop предлагает основанный на алгоритме преобразования элементарной волны кодек видео под названием Lightning Strike (удар молнии). Декодер Lightning Strike, совместимый с Microsoft NetShow доступен на Веб сайте Infinop. Насколько известно, кодер Lightning Strike не распространяется свободно.

VxTreme

VxTreme был приобретен Microsoft в сентябре 1997. Microsoft вложил капитал в несколько компаний, занимающихся разработкой кодеков с большими значениями задержек пакетов в канале в течение второй половины 1997, таких как VxTreme, VDONet, Progressive Networks/Real Networks, и Lernout и Hauspie Speech Products. VxTreme использует алгорим сжатия, основанный на преобразовании элементарной волны. Субъективное качество изображения сжатого VxTreme достаточно хорошее, намного выше кодеков, основанных на ДКП и VDOWAVE. Текст типа заголовков кинофильма и титров кодирует очень хорошо, в отличие от ДКП, где основной проблемой является сохранение острых граней текста. Вообще, wavelet сжатие изображения сталкивается с проблемами острых граней тоже. По качеству изображения VxTreme не сильно отличается от MPEG-4 или H.261.

Таблица

Аппаратные расширения для работы с видео

 

Название

Функциональное назначение

Genius HiVideo

Захватчик кадров, 640*480 Hi color

AVer Video Commander 1

Захватчик кадров, 3 входа VHS, PAL, NTSC

AVer Video Commander 2

Захватчик кадров, 2 входа VHS, SVHS, PAL, NTSC, SECAM

Aver Video Commander 3

Захват и воспроизведение видеопоследовательностей MJPEG 25 кадр/с и отдельных кадров с разрешением 768*576

PrimeTime TV tuner

ТВ-тюнер+захватчик кадра (эфир или видеовход), PAL, NTSC, SECAM D/K

TEKRAM TV Capture M200

ТВ-тюнер+захватчик кадра (эфир или видеовход), PAL/SECAM с пультом ДУ

TOP OAK VGA/TV/CAPTURE card

ТВ-тюнер PAL/SECAM совмещенный с видеоадаптером

Aver FunTV

ТВ-тюнер

miro Video DC20 PCI

Аппаратный MJPEG кодер/декодер (PAL, NTSC, SECAM для сигналов SVHS) для записи на диск и последующего нелинейного монтажа

FAST AV Master

То же, но имеет возможность записи и воспроизведения звука и может быть задатчиком на шине PCI

FAST F60

То же, но только ISA

PVR DPS

Две платы, одна из которых поддерживает автономное использовани е SCSI винчестера, аппаратный MJPEG кодер/декодер (PAL, NTSC, SECAM) соответствует стандарту BETACAM SP

MPEG ENCODER VITEC NT PRO

Аппаратный MPEG-1 кодер видео и звука

MPEG MASTER SE95

Воспроизведение только полноэкранного MPEG-1, выходные сигналы для монитора VGA и ТВ (SVHS в формате PAL)

MPEG MASTER DRAMA

То же, но в окне произвольного размера

MPEG LABWAY, MPEG GRAND

Аналогичны прешествующей модели

AVer KEY+

Преобразователь сигналов VGA (800*600 HI color) в ТВ формат PAL - SVHS и RGB

AVer KEY 3 PRO

То же, но с пультом ДУ, памятью на кадр 800*600, аппаратное масштабирование, полностью аппаратное преобразование

AVer KEY 5 PRO

То же с дистанционной мышью и развитыми функциями управления

VGA Aver PRO

Совмещенный с видеоадаптером преобразовтель в формат VHS, SVHS с наложением титров и графики на проходящий видеосигнал (с видеовхода на видеовыход), есть версия для BETACAM

AVer Title Mate

То же но в формате VHS, наложение графики 256 цветов, 800*600

  1.  Критерии оценки плат видеозахвата.

1.Компьютерная платформа.

Первое, что нужно для себя решить - на какой платформе вы собираетесь работать - PC или MAC (более мощные платформы - тема отдельного разговора). При нынешнем развитии персональных компьютеров, производительность и возможности обеих платформ весьма близки, поэтому на чем работать - в большой степени дело вкуса. Однако следует учесть,что средняя стоимость аналогичных по возможностям систем для MAC несколько выше, как и стоимость технической поддержки.

2.Системы телевидения.

Одним из важных показателей платы является то, в какой системе телевидения она может работать. Лучше всего, чтобы плата была мультисистемной, то есть поддерживала бы PAL, NTSC и SECAM. Однако надо учитывать (особенно при покупке за рубежом), что некоторые платы имеют свою версию для каждой из систем, в этом случае надо естественно, брать PAL-версию. Небольшое количество плат поддерживают простейшие функции транскодирования, однако качество преобразования чаще всего оставляет желать лучшего.

3.Виды сигналов.

Следующая важная характеристика - с какими видами сигналов работает плата. Здесь выбор зависит прежде всего от имеющейся у вас видеоаппаратуры. Например если вы работаете со стандартом S-VHS, нет смысла переплачивать за компонентные (YUV/RGB) входы/выходы, наверняка можно найти более приемлимое решение. Некоторые платы имеют версию с S-Video входами с возможностью upgrade до компонентной или цифровой (как правило D1) версии и, если вы расчитываете на перспективу, это может стать неплохим выбором.

Отдельный разговор - о формате DV. Многие фирмы выпустили недорогие видеокамеры этого формата, но в данном случае имеет смысл говорить лишь о тех, которые поддерживают стандартный интерфейс IEEE 1394 FireWare. Для того, чтобы вводить в компьютер данные в цифровой форме, сушествует два готовых решения. Первое - помимо платы видеозахвата, использовать отдельную плату интерфейса FireWare - такие платы выпустили по крайней мере три производителя. В этом случае для получения доступа к видеоматериалу надо сначала ввести видеоданные с камеры (кассеты) в компьютер по цифровому каналу, после чего программно сконвертировать их в формат "понятный" вашей плате видеозахвата. Время конвертации - 5-8 "реальных времен", кроме того из-за рекомпрессии возможно некоторое падение качества. После этого видеоматериал можно обработать на компьютере и сбросить на ленту уже в аналоговой форме. Такая конфигурация хорошо подходит тем, у кого уже есть плата видеозахвата.

Второе решение более предпочтительно, хотя может оказаться несколько дороже - приобрести плату видеозахвата, которая уже имеет интерфейс FireWare и может непосредственно работать в формате DV, то есть осуществлять ввод/вывод и нелинейный монтаж в этом формате. В этом случае конвертации и рекомпрессии не требуется. На момент написания статьи на рынке была доступна только одна такая плата и, по крайней мере две должны были появиться в ближайшее время.

4.Компрессия.

Этот параметр один из наиболее важных, определяющих качество оцифровки видеосигнала платой, поэтому расскажем о нем подробнее. Полный поток видеоданных слишком велик, чтобы быть записанным напрямую (если использовать для записи один жесткий диск), и для его уменьшения применяют сжатие (компрессию). Естественно, при этом снижается качество видеоматериала, поэтому чем меньше сжатие, тем лучше качество, но тем больше места на диске занимает каждый кадр, поэтому нужно найти приемлимый компромисс. Чтобы лучше разобраться с этим параметром необходимо знать следующее: Один видеокадр стандарта PAL полного разрешения содержит 768x576D2368 точек. В большинстве современных плат используется кодировка выборкой 4:2:2 YUV. При этом яркости сигнала (Y) соответствует 8 бит и по четыре бита приходится на каждую из цветоразностных составляющих (U и V), всего получается 16бит(2 байта) на точку. Значит один кадр занимает 442368x26Байт=0.84375МБайт. Поскольку в стандарте PAL используется частота 25 кадр/с, то полный поток некомпрессированных видеоданных составит 0.84375x25!.1МБайт/с, а для стандарта NTSC - 17.6Мбайт/с. На эту разницу следует обратить внимание, поскольку фирмы - производители обычно указывают минимальную компрессию для стандарта NTSC, а так как поток там меньше, то и степень компрессии ниже.

Если данные о компрессии не доступны, то о ней можно судить косвенно - по максимальному потоку или по объему видео, помещающегося на 1 Гбайт, для чего можно воспользоваться формулой Ккомпр = 21.1 / P (где Ккомпр - коэфициент компрессии P - поток для данной платы, МБайт/с) или таблицей :

Степень компрессии

Объем видео на 1ГБайт

Максимально достижимое качество

Поток видеоданных, МБайт/с

PAL

NTSC

PAL

NTSC

1:1

49 сек.

58 сек.

Исходное

21.1

17.6

2:1

1мин.38сек.

1мин.56сек.

105

8.8

4:1

3мин.14сек.

3мин.53сек.

Betacam SP

5.3

4.4

5:1

4мин.02сек.

4мин.51сек.

4.2

3.5

8:1

6мин.28сек.

7мин.46сек.

2.6

2.2

10:1

8мин.05сек.

9мин.42сек.

2.1

1.76

12:1

9мин.54сек.

11мин.34сек.

S-VHS,Hi8

1.7

1.5

15:1

12мин.08сек.

14мин.34сек.

1.4

1.2

20:1

16мин.10сек.

19мин.25сек.

VHS,Video8

1

0.88

Данные конечно приблизительные, но параметры большинства плат оцифровки не должны отличаться от них блолее чем на 5-10%.

Сейчас существует несколько плат, с помощью которых можно записывать видео в цифровой форме без компрессии. Все они используют встроенные сдвоенные контроллеры и требуют для работы минимум четыре жестких диска AV(AudioVideo) формата SCSI (WIDE SCSI). При современной цене на эти диски область применения таких плат довольно узка.

5.Режим overley.

Если плата поддерживает этот режим, то вы можете просматривать "живое" полноэкранное видео на компьютерном мониторе. Данная возможность позволяет сделать работу более простой и наглядной, кроме того отпадаает необходимость постоянно пользоваться видеомонитором (или телевизором) для просмотра видеоматериала. Запомните - оверлей должен быть "чистым" - без подёргиваний и стробирования. Если такой режим есть, следует узнать, при каких разрешениях и с какими графическими адаптерами он обеспечивается, иначе возможно, понадобится менять SVGA-карту.

6.Звуковые возможности.

Естественно, вы хотите оцифровывать видео совместно со звуком. В недорогих платах видеозахвата для этой цели требуется использовать отдельную звуковую карту, которая, впрочем сегодня имеется в большинстве компьютеров. При этом могут иногда возникать проблемы с синхронизацией звук-видео ( обычно при воспроизведении звук постепенно опережает видео). Чтобы этого не случилось, необходимо узнать с какими именно звуковыми картами нормально работает данная плата захвата видео. Некоторые из них имеют специализированную звуковую плату, поставляющуюся отдельно. Конечно лучше всего, если звук встроен в саму плату видеозахвата, тогда большинство прблем снимается.

7.Программное обеспечение и ускорители.

Плату оцифровки видео приобретают, как правило, для нелинейного видеомонтажа. Для этого используются видеомонтажные пакеты, которае помогут украсить ваш видеоматериал эффектами, фильтрами, титрами и т.д. Многие платы уже включают в комплект поставки подобные пакеты. При покупке надо также выяснить, с каким еще программным обеспечением плата может работать и где его можно приобрести.

Пакеты видеомонтажа можно условно разделить на три типа. Первый тип - пакеты, работающие в просчете. Это означает, что конечный продукт монтажа в этих пакетах - это файл, являющийся результатом пересчёта нескольких файлов исходного материала с использованием спецэффектов, титров и т.д. Чтобы монтировать в таких пакетах, нужно иметь много свободного времени, так как окончательных результатов монтажа приходится иногда ждать несколько часов, и даже суток, в зависимости от сложности монтажа. Надо также учесть, что дисковое пространство используется и под исходный видеоматериал, и под просчитанный, поэтому нужно иметь, как минимум двойной запас места на дисках. Поэтому такие программы пригодны, как правило, для монтажа небольших фрагментов, например рекламных роликов или заставок.

В пакетах второго типа результат монтажа - всего лишь монтажный лист, то есть система временных ссылок, которые указывают, где, когда и с какого места должен воспроизводиться данный видеофрагмент. В таком пакете монтаж происходит практически в реальном времени - просчитываются только эффекты, а не весь видеофрагмент, поэтому он более универсален и подходит для монтажа большого объёма видеоматериала, например передач или программ новостей. В то же время просчет некоторых "длинных" эффектов, таких как картинка-в-картинке, занимает довольно много времени. В связи с этим надо упомянуть, что некоторые платы видеозахвата имеют встроенный аппаратный акселлератор просчета эффектов. Иногда он выпускается как отдельное устройство (за отдельные деньги). Если акселлератор присутствует, следует узнать, ускорение просчета каких именно эффектов и во сколько раз он обеспечивает.

Третий, и наиболее мощный, тип видеомонтажных пакетов можно назвать "all in real time". Эти пакеты позволяют делать в реальном времени видеоэффекты, титры, иногда цветокоррекцию. Естественно, такие пакеты стоят дороже и могут работать только с теми платами, которые позволяют делать эффекты аппаратно (в двух предыдущих типах пакетов эффекты делатются программно), зато они абсолютно универсальны и могут быть использованы для видеомонтажа любой сложности. Некоторые платы видеозахвата имеют разъем Movie2bus - скоростная шина видеоданных, позволяющая подключать к плате внешние акселлераторы эффектов реального времени и других устройств обработки видео, которые могут являться разработками третьих фирм.

8.Жесткие диски.

При покупки платы видеозахвата нужно зарание выяснить, с каким типом винчестеров данная плата будет обеспечивать необходимую вам производительность. Дело в том, что некоторые платы, особенно имеющие встроенный контроллер, нормально работают лишь со строго определёнными дисками, а их стоимость может приближаться к стоимости самой платы.

9.Установка и наладка.

Ещё один критерий оценки платы - удобство и простота установки. В некоторых фирмах установка платы может стоить до 20% от цены, у других это входит в стоимость, третьи вобще этим не занимаются, предпочитая "продавать коробки". Поэтому многие ставят платы самостоятельно. В этом случае нужно зарание проконсультироваться со специалистом фирмы и заручиться его поддержкой, хотя бы телефонной. Если вам в этом откажут, пусть и вежливо, подумайте, следует ли здесь делать покупку. Иногда бывает, что плата не помещается в компьютер чисто физически - или корпус слишком мал, или мешает процессорный вентилятор (правда некоторые платы имеют под него специальный вырез). Сразу узнайте, "встанет" ли плата в ваш компьютер, иначе придется менять материнскую плату или корпус. Изредка случается что конкретная плата видеозахвата несовместима с конкретной материнской платой или графическим адаптером. Чтобы избежать всех этих проблем, лучше всего заказать и компьютер, и плату видеозахвата всборе в одной фирме.

10.Лучше один раз увидеть...

Прочитав в рекламе или обзоре о какой-либо плате видеозахвата, не спешите хвататься за кошелёк, даже если все её характеристики, в том числе и цена, вас устраивают. Обязательно убедитесь лично в том, что плата работает именно так, как описано в рекламе. Большинство фирм имеют демонстрационные центры, где это можно сделать. Например, если написано, что плата обеспечивает режим оверлей - попросите это продемонстрировать. Также посмотрите настройки компрессии и потока видеоданных. Мне довелось работать с платой, которая была анонсирована, как "обеспечивающая качество BETACAM при компрессии 5:1". При ближайшем рассмотрении выяснилось, что эта цифра указана для разрешения 320 NTSC. При полном разрешении 640 плата давала компрессию 9:1, а в стандарте PAL(768x576) компрессия возрастала до 12:1, что обычно считается нижней границей S-VHS. Как видим, в данном случае даже никого нельзя обвинить в недобросовестной рекламе. Поэтому нужно узнать,при каком именно разрешении и в каком стандарте достигается данная степень компрессии. Заявление "качество соответствует стандарту BETACAM SP" подразумевает работу с компонентными (YUV/RGB) сигналами, поэтому, если плата не имеет компонентных вохода/выхода, то такое утверждение, мягко говоря, не соответствует действительности (конечно и с магнитофоном BETACAM можно работать по S-Video входу, но это означает заведомо ухудшить параметры сигнала).

Попросите, если возможно, оцифровать при вас небольшой видеофрагмент, после чего оцените качество визуально (оцифрованный с кассеты BETACAM SP видеоматериал, при компрессии 4:1 на глаз практически неотличим от оригинала). Здесь есть небольшая хитрость - при демонстрации обычно цифруют крупные планы с высокой контрастностью и плавным дваижением, так как на такой картинке шумы от компрессии наименее заметны. Чтобы действительно оценить качество, надо выбирать планы с большим числом мелких деталей и слабой контрастностью, непример пейзаж в сумерки - в этом случае дефекты от компрессии заметнее всего. Поэтому лучше всего принести свою кассету, где у вас есть такие фрагменты и вести оцифровку с неё. Можно даже попросить записать оцифрованный материал на вашу кассету для более детального рассмотрения в последствии (вполне хватит 10-15-ти секунд хорошо подобранного видеоряда). Конечно никто не обязан вам всё это делать, но и вы не обязаны покупать "кота в мешке". Если вам говорят, что одна плата хуже (лучше) другой, узнайте по каким именно параметрам они сравниваются, после чего сходите и посмотрите конкурирующий продукт. Может случиться, что близкие, казалось бы по характеристикам платы, существенно отличаются по цене - выясните почему это так и постарайтесь выбрать оптимальный продукт по соотношению цена/производительность.

  1.  Требования к PC.

При оцифровывании видеосигналов, наиболее важный компонент PC, помимо графической платы, - жесткий диск. Рекомендуем жесткий диск емкостью не менее 10 Gb. Верхних ограничений здесь нет.

Прежде, чем начнете устанавливать графическую плату и ее программное обеспечение, убедитесь, что в вашей системе режим DMA (Прямой доступ в память) включен для EIDE жестких дисков. Эта опция выставляется в Панели Управления (Control Panel), как показано на рисунке.

Без прямого доступа к памяти не возможно обрабатывать большие потоки данных, получаемые при оцифровывании видеосигналов. Владельцы SCSI-жесткого диска могут игнорировать эту отметку. Скорость передачи данных для SCSI систем настолько высока, что при меньшей частоте центрального процессора PC производительность системы не изменится.

Здесь же необходимо коснуться вопроса телевизионных стандартов кодирования цвета. Если на Вашей плате будет поддерживаться только система NTSC (Северо-Американский стандарт), то Вы не сможете обрабатывать видеосигналы в форматах PAL и SECAM (распространены в Европе и России). Часто платы позволяют выбрать один из нескольких форматов. Это возможно посредством перемычек на плате или с помощью программного обеспечения. Проверьте установки вашей платы, чтобы убедиться, что установлена необходимая Вам система кодировки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7707. Объект, предмет, задачи педагогической науки. Основные педагогические категории 96.5 KB
  Объект, предмет, задачи педагогической науки. Основные педагогические категории. План Педагогика как наука о воспитании. Понятийный аппарат педагогики. Система педагогических наук. Связь педагогики с другими...
7708. Практические методы обучения 24.84 KB
  ТЕМА: Практические методы обучения. План Понятие о методах обучения. Выбор методов обучения. Сущность и содержание практических методов обучения. 1. Понятие о методах обучения. Метод (от греч. слова metodos путь к чему-либо) озна...
7709. Система дидактических принципов и дидактических правил 37.87 KB
  ТЕМА: Система дидактических принципов и дидактических правил. В современной науке принципы - это основные, исходные положения какой-либо теории, руководящие идеи, основные правила, основные требования к деятельности, вытекающие изустановл...
7710. Характеристика словесных методов обучения 104.5 KB
  Тема: Характеристика словесных методов обучения. План Понятие о методах обучения. Выбор методов обучения. Сущность и содержание классификации методов обучения по источнику знаний. Понятие о методах обучения. Метод (от греч. слова...
7711. Вища школа України як педагогічна система 69 KB
  Вища школа України як педагогічна система План Предмет і завдання педагогіка і психології вищої школи. Система вищої освіти в Україні. Напрями реформування вищої освіти в Україні. Предмет і завдання педагогіка і психології вищої...
7712. Педагогічна культура та майстерність викладача вищої школи 61.5 KB
  Педагогічна культура та майстерність викладача вищої школи План Педагогічна діяльність викладача ВНЗ. Сучасні вимоги до викладача ВНЗ. Педагогічна майстерність викладача ВНЗ. 1. Педагогічна діяльність викладача ВНЗ. Педагогічна пра...
7713. Виховна робота у вищій школі 83 KB
  Виховна робота у вищій школі План Зміст і особливості виховання молоді в сучасних умовах. Методи виховання у ВНЗ. Форми виховання у АНЗ. Функції і завдання куратора академічної групи. 1. Зміст і особливості виховання молоді в...
7714. Науково-дослідна робота у вищій школі 91 KB
  Науково-дослідна робота у вищій школі План Логіка і методика наукового дослідження. Методи науково-педагогічного дослідження. Основні види наукових досліджень у вищій щколі. Система наукової роботи університету. 1. Логіка і м...