80232

Системи мультимедіа

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Цифровий відеозапис забезпечує помітно кращу якість кадру, чіткіше зображення і кращу передачу кольорів. Більш того, цифрову копію відеофільму не відрізниш від оригіналу, що робить редагування і обробку зображення, навіть на рівні любителя, значно простіше, а якість - вищим в порівнянні з аналоговою відеотехнологією.

Украинкский

2015-02-16

543.5 KB

0 чел.

Системи мультимедіа.

Формати відео, звуку і відеодисків.

За відносно невеликий проміжок часу світ значно просунувся в технологіях відео. Ми давно звикли до того, що можемо підключити порівняно недорогий відеомагнітофон до телевізора і записати фільми, або передачі на відеострічку. Але якість такого аналогового запису звичайно далеко не краща. Проблемою аналогового запису є його схильність перешкодам, які можуть понизити якість електричного сигналу і значно погіршити ту якість зображення, яке було спочатку відображено відеокамерою. Цього недоліку повністю позбавлена цифрова технологія запису зображення, який по багатьом параметрам перевершує аналогову, поступово витісняючи і замінюючи її.

Цифровий відеозапис забезпечує помітно кращу якість кадру, чіткіше зображення і кращу передачу кольорів. Більш того, цифрову копію відеофільму не відрізниш від оригіналу, що робить редагування і обробку зображення, навіть на рівні любителя, значно простіше, а якість - вищим в порівнянні з аналоговою відеотехнологією.

Типи відеодисків.

Дуже популярними носіями цифрового відео є оптичні диски. В даний час існує два основні типи дисків, на які можна записувати цифрове відео:

  •  CD (Compact Disk-компакт-диск);
  •  DVD (Digital Versatile Disc - Цифровий універсальний диск).

Компакт-диски.

Стандартним компакт-диском є диск з полімеру із зовнішнім діаметром 120 мм, діаметром внутрішнього отвору 15 мм і завтовшки 1.2 мм. На такому компакт-диску можна записати 650 Мбайт інформації.

Спочатку компакт-диски використовувалися для запису музики (AUDIO CD), а надалі почали широко застосовуватися для зберігання будь-яких даних - текстових, графічних, звукових, відео. Такі комп'ютерні диски почали називатися CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory - Пам'ять на компакт-диску тільки для читання). Цим терміном - CD-ROM - позначаються також і пристрою для читання компакт-дисків. Сама назва CD-ROM вказує на те, що такі диски, які роблять CD стійкішим до подряпин і хімічних дій, таких, як, наприклад, нанесення написів різними маркерами.

Інформаційний рельєф, що формується на активному шарі, є безперервною спіральною доріжкою з початком в центрі диска. Доріжка складається з чергування поглиблень - пітів (pits) - і проміжків між ними (lands). Послідовність пітів і проміжків описує цифровий сигнал. Довжина піта або проміжку позначає довжину серії нулів, а перехід від піта до проміжку і навпаки - одиницю.

На компакт-дисках відео може записуватися в різних форматах. Найбільш популярними серед них є VIDEO CD, XVCD, Super VIDEO CD, CVD, XS VCD, MPEG-4 (DIVX), miniDVD, c DVD. Формати відеодисків відрізняються роздільною здатністю, способом компресії відео, параметрами компресії, форматом запису звуку і іншими характеристиками, про які ми говоритимемо далі.

Диски DVD.

 DVD (Digital Versatile Disc - Цифровий універсальний диск) - це багатофункціональний цифровий оптичний диск з високою щільністю запису інформації. Формат DVD дозволяє на єдиному фізичному носієві - оптичному диску діаметром 12 см, зберігати в єдиному форматі різні види цифрових даних.

Стандарт DVD був прийнятий в кінці 1995 року Консорціумом DVD, що об'єднав десять компаній, - Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner і Toshiba. Пізніше, в 1997 році, консорціум був замінений Форумом DVD, відкритим для всіх фірм, основна мета якого – розвиток і просування формату DVD, вироблення узгоджених специфікацій, а також ліцензування діяльності підприємств в області DVD-технологій. В рамках Форуму діють спеціальні робочі групи по різних аспектах DVD-технології. На ряд специфікацій прийняті міжнародні стандарти.

Спочатку стандарт DVD призначався для кіноіндустрії як замінник відеокасет, і тому абревіатура розшифровувалася як Digital Video Disc (Цифровий відеодиск). Пізніше стало ясно, що його можна використовувати також для зберігання будь-яких цифрових даних, і формат перейменували в Digital Versatile Disc - цифровий універсальний диск. Зовні диск DVD дуже схожий на компакт-диск (CD) - такий же сріблястий диск діаметром 12 сантиметрів з отвором в центрі. Але товщина диска DVD удвічі менша - 0.6 мм. Для збереження механічної міцності два диски з'єднуються зворотніми сторонами.

Залежно від типу інформації, що зберігається, розрізняють наступні види дисків DVD:

  •  DVD-Video (VIDEODVD)  -  призначений  для  запису стиснених цифрових сигналів відео і звуку;
  •  DVD-Audio (AUDIODVD) - для запису високоякісного не стисненого цифрового звуку з частотою дискретизації 96 кГц і розрядністю квантування 20-24 бітів, або інших альтернативних цифрових форматів звукозапису;
  •  DVD-ROM-для запису даних, комп'ютерних програм і будь-якої іншої цифрової інформації.

Вказані формати описують диски, призначені тільки для читання. Інформація на такі диски розміщується один раз - в процесі їх виробництва.

Ємність.

Існує два фізичні розміри дисків DVD: 12 см (4.7 дюйма) і 8 см (3.1 дюйма). Товщина DVD-диска рівна 0.6 мм, що в два рази менше товщини стандартного диска CD. Це дає можливість з'єднати два диски зворотніми сторонами і отримати двосторонній диск, по товщині рівний звичайному CD. За іншою технологією створюється другий шар для розміщення даних. Це дозволяє збільшити ємність однієї сторони диска. Перший шар робиться напівпрозорим, завдяки чому лазерний промінь може проходити через нього і відбиватися від другого шару.

По конструктивному виконанню DVD-диски обох розмірів діляться на одношарові і двошарові. Крім того, інформація може записуватися на одній або на двох сторонах диска. У зв'язку з цим можливі наступні типи дисків (цифра в найменуванні - це закруглене значення ємності):

DVD-1 - односторонній, одношаровий диск (single-sided, single-layer disc) ємністю 1.36 Гбайт, діаметром 8 см і завтовшки 1.2 мм;

DVD-2 - односторонній, двошаровий диск (single-sided, double-layer disc) ємністю 2.48 Гбайт, діаметром 8 см і завтовшки 1.2 мм;

 Двошарові диски, розроблені компаніями Sony і Philips, мають два інформаційних шари завтовшки по 0.6 мм кожен. Внутрішній інформаційний шар створюється за стандартною технологією пресування пітів - поглиблень на диску, що пропалюються променем лазера, - і напилення шару, що відображає. Потім поверх нього наноситься другий, напівпрозорий шар завтовшки 0.6 мм, на якому формується другий інформаційний шар. Другий шар може мати доріжку, що йде паралельно першій доріжці, - для незалежних даних або спецефектів, або декілька доріжок, закручених в протилежну сторону. Це робиться, щоб забезпечити безперервний потік на обох шарах. Проте немає ніякої гарантії, що між ними буде безшовне перемикання. Загальна товщина двошарових дисків складає 1.2 мм, що відповідає стандартній товщині компакт-диска (CD) і диска DVD.

У дисках CD широкий промінь лазера проходить через запобіжний шар завтовшки 1.2 мм. Для того, щоб вужчий промінь лазера, який використовується в DVD-програвачах, зміг проникнути в поглиблення меншого розміру, товщина запобіжного шару понижена удвічі. Проте з урахуванням того, що загальна товщина диска повинна залишатися незмінною, конструктори помістили під запобіжний шар другий шар - зміцнюючий, на якому також розміщується запис. Таким чином, одночасно з «класичним» диском з одним активним шаром, на якому поміщається 133-хвилинний запис, був створений ще один тип диска - двошаровий, причому обидва шари розділяє відстань, рівна товщині людської волосини. При відтворенні двошарового диска промінь лазера спочатку прочитує інформацію, записану на нижньому, глибшому шарі, а потім автоматично перефокусовується на верхній, напівпрозорий шар. Вирівнююча пам'ять програвача дисків DVD працює так, щоб глядач не відмітив переходу від одного шару до іншого. Вказані удосконалення дозволяють підвищити об'єм інформації, записаної на диску, до 8.5 Гбайт, тобто до величини, що забезпечує 236 хвилин відтворення.

Конструктори фірми Toshiba запропонували ще одне удосконалення -двосторонні диски, що є два односторонні диски завтовшки 0.6 мм, склеєні один з одним неробочими поверхнями. Об'єм шарових двосторонніх дисків 9.4 Гбайт, а двошарових - 17 Гбайт. Двосторонні диски відтворюються всіма приводами DVD-ROM і програвачами. Але їх при цьому потрібно перевертати. Час відтворення відеозапису на таких носіях інформації складає 4.5 і 8 годин відповідно. Двосторонні диски мають маркування сторін, яка виконана на напівпрозорому кільці навколо настановчого отвору на диску. Найчастіше їх використовують для запису на одному диску DVD двох версій кінофільму: на одній стороні записується звичайний варіант із співвідношенням сторін зображення 4:3, а на іншій - широкоекранний варіант з пропорцією сторін 16:9.

Основні відмінності стандарту DVD від CD полягають в наступному.

По-перше, використовується лазер з меншою довжиною хвилі. Якщо в накопичувачах CD-ROM довжина хвилі лазера складає 780 нанометрів, то в приводах DVD-ROM - 650-635 нанометрів. Скорочення довжини хвилі лазерного променя дозволило зменшити розмір піта з 0.83 мкм (мікрометра) до 0,4 мкм, а відстань між окремими доріжками - з 1.6 до 0.74 мкм, тобто майже в два рази, і підвищити швидкість зчитування даних.

По-друге, внаслідок застосування досконаліших матеріалів, DVD використовує для запису даних два шари на одній стороні диска, або по одному шару, але з двох сторін диска, або по два шари з двох сторін диска, залежно від формату DVD. Ємність дисків міняється від 2.6 Гбайт до 17 Гбайт.

По-третє, використовуються абсолютно новий формат секторів, надійніший код корекції помилок і покращена модуляція каналів. З сказаного повинно бути зрозуміло, чому диски DVD неможливо програвати на приводах CD-ROM, тоді як компакт-диски легко читаються приводом DVD-ROM.

Диск Blu-ray.

На початку 2002 року провідні світові виробники електронної апаратури заявили про розробку нового формату оптичних дисків високої ємності на основі використання лазера з довжиною хвилі 405 нм. У вжитку його називають Blu-ray (Блакитний промінь), хоча точніше визначення - «синьо-фіолетовий» (blue-violet), оскільки його випромінювання знаходиться на межі видимого і ультрафіолетового діапазонів світла. Нагадаємо, що для читання дисків DVD, на одному шарі яких вміщається всього 4.7 Гбайт, використовується червоний лазер з довжиною хвилі 650 нм.

Застосування короткохвильового лазера дозволить зберігати на 12-сантиметровому оптичному диску Blu-ray Disc, співпадаючому по розмірах з CD і DVD, до 27 Гбайт інформації, а при використанні двох записуваних шарів - 50 Гбайт, тобто в 6 разів більше в порівнянні із звичайними DVD. Об'єму 27 Гбайт цілком достатньо, щоб записати на новому диску 12-годинну програму з якістю звичайного DVD, або до 4 годин відео високої чіткості (HDTV). Збільшення швидкості зчитування даних до 36 Мбіт/с дозволить записати на диск Blu-ray відеопрограми високої чіткості з роздільною здатністю більш ніж 1000 стрічок. Такі програми, до речі, вже передаються в США з 1998 року по каналах цифрового телебачення ATSC. Саме там, напевно, і буде найбільший попит на DVD-рекордери з блакитним лазером. Тим більше, що з розвитком приймальної мережі ATSC у американців вже сформувався значний парк телевізорів високої чіткості (на кінець 2001 року - більше 1.5 млн. шт.).

Крім підвищення якості картинки, новий формат дозволить принципово поліпшити і якість звучання. Крім того, Blu-ray диск можна буде використовувати для зберігання комп'ютерних файлів і іншої мультимедійної інформації.

Аналогове і цифрове відео

У аналоговому відео зображення і звук записуються на відеострічку у вигляді електричних коливань. Ці коливання можна представити у вигляді хвилястої лінії із змінною відстанню між максимумами і мінімумами по горизонталі і вертикалі. Для світла такими коливаннями є відмінності між темнотою і дуже яскравим світлом, а також колірні відмінності, а для звуку - відмінність між повною тишею і дуже гучним звуком.

Іншими словами, відео в аналоговій формі є деякою кривою рівня напруги. Електричний сигнал змінюється залежно від яскравості і колірних характеристик зображення і від гучності і частотних характеристик звуку. Такі зміни і сприяли появі терміну «аналоговий».

Але, як вже наголошувалося, проблемою аналогового запису є її схильність перешкодам, які знижують якість електричного сигналу і значно погіршують якість записаного відеомагнітофоном зображення і звуку. Накладаючись на початковий сигнал, перешкоди спотворюють його форму і рівень, міняючи сам запис таким чином, що вона більше не є точним відтворенням початкового зображення.

На аналоговому відео також можуть виявитися тимчасові спотворення. Те, що повинне бути вертикальною лінією, наприклад, телефонний стовп, може виглядати при перегляді стрічки хвилястим.

Цифрові записи не схильні до значних змін, характерних для аналогових записів. Вони здійснюються в двійковій формі, тобто електричними сигналами, що мають лише дві величини «включено» або «вимкнено» (« або «О»), — сигнал є або його немає. При появі перешкод, навіть якщо вони можуть змінити сигнал, схеми цифрового устаткування, зможуть визначити наявність («включено») або відсутність («вимкнено») сигналу. На мові одиниць і нулів будь-яка інформація може бути передана точно. Це робить цифрові записи майже повністю стійкими до стороннього впливу, сприяючи отриманню високоякісного зображення і звуку, і складає головну перевагу цифрової технології в порівнянні з аналоговою.

Цифрове представлення відео цінне також можливістю тривалого зберігання і тиражування без втрати якості. Проте багатократне перетворення з аналогової форми в цифрову і назад все ж таки неминуче приводить до часткової втрати якості.

Цифрова мова - мова комп'ютерів. Комп'ютери можуть легко, без спотворення заносити в пам'ять, обробляти і пересилати двійкові сигнали з одного диска на іншій, від однієї машини до іншої. Саме тому цифрове відео найкращим чином пристосоване для запису, обробки і відтворення на комп'ютері.

Переваги цифрового відео

Зображення, отримане за допомогою цифрової відеоапаратури, має значно кращу якість, в порівнянні з тим, яке отримане за допомогою аналогової відеоапаратури. Цифрове відео характеризується майже в два рази вищою роздільною здатністю по горизонталі в порівнянні з тією, яку забезпечує стандартний аналоговий відеомагнітофон VHS. Роздільна здатність зображення, отриманого за допомогою побутової цифрової відеокамери приблизно на 25% вище за роздільну здатність, отриману за допомогою аналогових камер S-VHS або Hi-8.

Висока роздільна здатність по горизонталі не є єдиним чинником отримання високоякісного зображення. Колірна роздільна здатність, або перенесення кольорів, також грає велику роль. Перенесення кольорів визначається здатністю точного відтворення кольорів, без розмитості і нечіткості. Аналогове відео може мати проблеми з точним перенесенням кольорів, тоді як у цифрового відео таких проблем немає. На відеозображенні розмитість, або нечіткість виявляється, наприклад, коли помада на обличчі жінки «розтікається» за межами губ, а колірні перешкоди відображаються на кадрі безладними іскорками. Відсутність колірної нечіткості і колірних перешкод дозволяє цифровому відео отримати природніше зображення на екрані. Це особливо очевидно при зйомці відеокамерою і подальшому перегляді знятої стрічки на великому екрані телевізора. Ви побачите виразніший контур об'єкту і точніше перенесення кольорів.

У Європі вже достатньо довгий час використовується цифрове телемовлення. Європейський супутник Astra забезпечує передачу цифрового відео, використовуючи стандарт DVB-S. У великих європейських містах всі аналогові телевізійні канали вже можна отримувати в цифровому вигляді (стандарт DVB-C). Використовується навіть наземне цифрове телемовлення через звичайну антену (стандарт DVB-T). Дані передаються з високою якістю, оскільки для стиснення використовується алгоритм MPEG-2. Слід відмітити, що в даний час кожен може отримувати цифрове телебачення з DVD-якістю практично повсюдно по всій Європі. У Північній Америці цифрове телемовлення поки доступно тільки в великих містах.

Стандарти відео

В даний час існують і використовуються три основні стандарти представлення кольорового телевізійного відеосигналу:

NTSC (National Television Standard Committee - Національний комітет з телевізійних стандартів);

PAL (Phase Alternating Line - Чергування рядків із змінною фазою);

SECAM (Systeme Sequentiel Couleurs а Memoire).

Телевізійний стандарт NTSC з частотою кадрів 29.97 кадрів/с і 525 - рядковою розгорткою використовується в США, Канаді, більшості країн Центральної і Південної Америки, Японії, Південній Кореї, Тайвані і на Філіппінах.

Сигнали системи PAL записуються з частотою 25 кадрів в секунду і 625 рядками розгортки. Цей стандарт прийнятий в Німечині, більшості країн Західної Європи, Африки і Азії, включаючи Ізраїль і Китай, в Австралії і Новій Зеландії.

У Росії і країнах колишнього СРСР, а також у Франції, Східній Європі, Монако, Люксембурзі, Ірані, Іраку, Лівані і деяких інших країнах застосовується стандарт SECAM з частотою 25 кадрів/с і 625 рядками розгортки, тобто з схожими основними параметрами, як і стандарт PAL.

Слід зазначити, що з 525 рядків системи NTSC тільки 480 рядків несуть інформацію про зображення, а в системах PAL і SECAM з 625 рядків розгортки - тільки 576 рядків. Решта рядків служить для внутрішньої синхронізації.

Зображення на екрані телевізора формується шляхом послідовного руху (сканування) електронного променя по покритому люмінісцентною речовиною екрану. Сканування відбувається зліва направо вздовж горизонтальних ліній телевізійних рядків - і зверху вниз по рядках. Промені пробігають рядок за рядком зверху вниз до нижнього краю екрану, а потім повертаються назад, і знову — зліва направо і зверху вниз. В процесі подібного сканування спалахи світла, що викликаються, зливаються в лінії, а потім в повне зображення. В результаті повним телевізійним кадром є сукупність послідовно висвічуваних ліній, які передають просторове зображення. Встановлено, що для сприйняття людським оком цієї сукупності, як єдиного цілого вона повинна оновлюватися не рідше 50 разів в секунду.

У телебаченні реалізований черезрядковий режим розгортки, при якому за кожен прохід промінь пробігає тільки половину рядків, - спочатку парні, потім - непарні. Таким чином, кожен телевізійний кадр складається з двох напівкадрів. Їх називають полями. Поле, що містить всі непарні рядки, називається верхнім, а поле з парними рядками - нижнім. Час відтворення кожного поля рівний половині тривалості кадру - 1/50 секунди в стандартах PAL і SECAM і 1/60 секунди в стандарті NTSC. Таким чином, в одній секунді відео системи PAL і SECAM міститься 50 полів, а системи NTSC - 60 полів. Процес чергування полів на телевізійному екрані називається черезрядковою розгорткою (Interlace).

У комп'ютерних моніторах, на відміну від телевізійних екранів, в кожному кадрі зображення за один прохід електронного променя скануються всі рядки. Такий процес називається рядковою розгорткою (Non-interlaced), або прогресивним скануванням.

Прогресивний формат є найбільш вдалим для програвання відео на комп'ютері. Він застосовується в цифрових джерелах, типу DVD/MPEG-2, DV або DVB. Якщо ж проводиться запис телепрограми NTSC або PAL, то на зображенні можуть з'являтися смуги у вигляді «гребінки». Це - спадщина аналогового століття. «Гребінку» можна прибрати за допомогою функції деінтерлейсинга (deinterlace).

Художні фільми, зазвичай знімаються на кіноплівку з частотою кадрів 24 кадра/с. Перед записом на відеодиски частота кадрів перетворюється відповідно до телевізійного стандарту. Для стандарту NTSC частота кадрів складає 29.97 кадрів/с. Для компенсації різниці деякі кадри дублюються. Цей процес називається VTC (Telecine - Тілі-кіно перетворення). Функція, зворотна VTC - IVTC (Inverse Telecine - Зворотне тілі-кіно перетворення), дозволяє прибрати кадри, що дублюються, і підвищити ефективність процесу кодування.

У Росії і країнах СНД в даний час поширені фільми на дисках DVD, записані як в стандарті NTSC, так і стандарті PAL. Для перегляду фільмів на моніторі персонального комп'ютера стандарт відеозапису значення не має. Фільми, записані в різних стандартах, - NTSC і PAL - відтворюватимуться однаково. Проблеми можуть виникнути тільки при виведенні зображення з комп'ютера на телевізор, оскільки відеокарти, що мають цю функцію, часто виводять зображення в стандарті NTSC. Тому бажано мати мультисистемний телевізор, тобто такий, який підтримує всі телевізійні стандарти.

Роздільна здатність аналогового і цифрового відео.

Оскільки аналогове зображення на екрані телевізора складається з рядків або ліній, що виникають при скануванні електронним променем, то для характеристики якості зображення використовується термін «роздільна здатність» - кількість ліній, з яких формується зображення. Чим більше ліній міститься в зображенні, тим вища його роздільна здатність і тим краща якість зображення.

У системах PAL і SECAM максимальна кількість вертикальних ліній на телевізійному екрані складає 768. При використанні в цих системах частоти рядкової розгортки 15625 Гц створюється 625 рядків горизонтальної розгортки. Як вказувалося раніше, тільки 576 з них несуть інформацію про зображення, а решта є службовими. Таким чином, після відкидання службових рядків і зворотнього ходу кадрової розгортки, виходить реальна роздільна здатність зображення повноекранного відео 720x576 (у системах PAL і SECAM). У системі NTSC роздільна здатність повноекранного відео складає 720x480.

Роздільна здатність використовуваної апаратури залежить від її компонентів і схем. Стандартна аналогова VHS і 8 мм відеоапаратура здатна дати роздільну здатність по горизонталі близько 250 ліній. При використанні ж аналогової S-VHS і Hi-8 апаратури можна отримати роздільну здатність близько 400-420 ліній. Цифрові відеокамери формату DV забезпечують роздільну здатність по горизонталі не менше 480 ліній. Експлуатаційні параметри залежать від використовуваної моделі апаратури.

На відміну від аналогового, цифрове зображення на екрані комп'ютерного монітора складається не з ліній, а з дуже дрібних елементів (крапок), званих пікселями. «Піксель» - це абревіатура від англійських слів picture element (елемент зображення). Роздільна здатність цифрового відео визначається кількістю пікселів, що формують зображення по горизонталі і вертикалі. Чим більше пікселів бере участь в створенні зображення, тим вища його роздільна здатність.

На дисках VIDEO CD зображення записується з роздільною здатністю 352x288 в системі NTSC і 352x240 в системі PAL. Для формату Super VIDEO CD використовується роздільна здатність 480x480 (NTSC) і 480x576 (PAL).

Стандартом VIDEO DVD передбачений запис на диск в цифровому виді сигналів системи NTSC з роздільною здатністю 720x480 пікселів і 60 полями, а сигналів системи PAL з роздільною здатністю 720x576 пікселів і 50 полями, а також запис цифрового багатоканального звуку. Можливі і інші варіанти: 704x480 і 320x240 - для системи NTSC, і 704x576 і 320x288 - для системи PAL. Таким чином, по якості кольорового зображення формат VIDEO DVD має незаперечні переваги в порівнянні з іншими форматами.

Способи представлення аналогового відеосигналу.

Як відомо, художні фільми знімаються на кіноплівку, що містить три світлочутливі шари, - червоний, зелений і синій. Це пояснюється тим, що у людини триколірний зір: він сприймає тільки дані кольори; решта відтінків складається з трьох вказаних.

Для демонстрації фільму по телебаченню, запису на відеокасету або диск його необхідно заздалегідь перетворити у відео. У пристрої для такого перетворення зображення проектується на світлочутливу матрицю, яка перетворює його на складові з основних кольорів, тим самим створюючи найбільш близький до оригіналу відеосигнал RGB: (R (Red) - червоний, G (Green) -зелений, В (Blue) - синій). Крім того, присутні сигнали горизонтальної і вертикальної синхронізації (HV), Для передачі отриманого сигналу потрібно п'ять кабелів. Саме, такий сигнал отримує монітор від комп'ютера, а в телевізорі саме він управляє електронними гарматами кінескопа.

Але по ряду технічних причин передавати сигнал RGB в ефір і записувати на відеодиски незручно. Тому він перетворюється в компонентний відеосигнал YUV (Y/Cr/Cb). Цей сигнал використовується у всіх трьох системах телебачення і складається з трьох складових колірної моделі YUV (Y/Cb/Cr):

  •  сигналу яскравості (чорно-білого) Y;
  •  кольорорізницевого сигналу Сb або U=B-Y (синій мінус яскравість);
  •  кольорорізницевого сигналу Сr або V=R-Y (червоний мінус яскравість).

Сигнал яскравості Y виходить після перетворення кольорового RGB-сигнала по формулі:

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 В

де R, G і В - яскравості відповідних колірних складових: червоного -R (Red), зеленого, - G (Green) і синього - В (Blue), а коефіцієнти при них відображають фізіологічні особливості зору людини.

У колірній моделі YUV величини Y, U і V розглядаються як три складові колірного відтінку. У телебаченні перед передачею відеосигналу до ефіру він перетвориться з RGB в YUV по приведених вище формулах, а в телевізійних приймачах відбувається зворотнє перетворення - сигнал декодується, і з нього відновлюються початкові кольори: червоний - R (Red), зелений -G (Green) і синій — В (Blue), які потім подаються на відповідні електронні гармати кінескопа.

Насправді в різних телевізійних системах кодування сигналу виконується по власному алгоритму, і для обчислення U і V використовуються декілька формул, що відрізняються.

Таким чином, складова Y несе інформацію про яскравість, а складові U і V відповідальні за передачу кольору. Сигнал яскравості вважається найголовнішим компонентом, оскільки він містить інформацію про дрібні деталі зображення і роздільну здатність, і людське око чутливіше до змін яскравості, чим до змін кольору.

Відеосигнал, що складається з компонентів Y, U (Сb) і V (Сr), називається компонентним. Але для передачі до ефіру і записи на відеострічку VHS ці складові змішуються. Такий змішаний сигнал називається композитним. Він є результатом складання сигналу яскравості Y, двох сигналів кольору U (Сb) і V (Сr), а також синхроімпульсів, причому частоти кольорорізницевих сигналів лежать в межах смуги спектру сигналу яскравості. За допомогою спеціальних гребінчастих фільтрів можливе ефективне розділення цих сигналів. Проте подібні фільтри вельми складні і дорогі, а тому в основному використовуються в професійній апаратурі високої роздільної здатності. У побутових пристроях обмежуються простішими смуговими фільтрами, що помітно знижують чіткість зображень. Так, у відеомагнітофонах і камерах класів VHS (Video Home System - Домашня відеосистема) і Video-8 використовуються тільки композитні відеосигнали. При цьому роздільна здатність обмежена 240 телевізійними лініями. Крім того, навіть повне використання всіх відмінностей сигналів все одно не дозволяє ідеально розділити їх.

Тому ефективнішим виявляється використання не єдиного композитного сигналу, а двох композитних сигналів Y/C. Причому, сигнал Y, як і раніше, несе сигнал яскравості і синхроімпульси, а C (Chrominance) - модульовані колірні сигнали. Такий сигнал називають S-Video (Separate Video -Роздільне відео), він використовується при записі і відтворенні в апаратурі класів S-VHS і Hi-8. Вважається, що при цьому забезпечується роздільна здатність в 400 ліній.

Наступним кроком до підвищення якості є перехід до компонентного сигналу YUV (Y/Cb/Cr), який, на відміну від композитного, не змішує яркісні і кольорорізницеві складові, а передає їх роздільно. Він використовується в професійній апаратурі класу Betacam і пов'язаний з підтримкою роздільної здатності до 500 ліній. Саме цей сигнал використовується для оцифрування аналогового відео перед записом на диск DVD.

І, нарешті, останнім є RGB - представлення: відсутні яке-небудь кодування і модуляція, досягається найбільш проста і точна передача сигналу.

Оцифровування відео.

Щоб ввести в комп'ютер і записати на диск аналоговий відеосигнал, його необхідно заздалегідь оцифрувати. Ця операція здійснюється за допомогою електронного пристрою, який називають аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП), і відбувається в три етапи:

  •  дискретизація аналогового сигналу в часі;
  •  квантування отриманих імпульсів по амплітуді;
  •  кодування або двійковий запис квантованого імпульсу.

Дискретизація - це представлення безперервного аналогового сигналу послідовністю значень його амплітуди (відліків). Відліки беруться в моменти часу, відокремлені один від одного інтервалом, який називається інтервалом дискретизації. Величина, зворотна інтервалу між відліками, називається частотою дискретизації і вимірюється в мегагерцах (Мгц). Зрозуміло, що чим менше інтервал дискретизації, відповідно, вища частота дискретизації, тим менші відмінності між початковим сигналом і його копією, що дискретизує.

Компонентний телевізійний відеосигнал представляється в цифровій формі відповідно до рекомендацій ITU-R 601, яка встановлює правила роздільної дискретизації, квантування і кодування сигналу яскравості Y і двох кольорорізницевих сигналів R-Yr) і B-Yb).

При дискретизації сигнал ділиться на мільйони елементів. Частота дискретизації для сигналу яскравості Y встановлена рівною 13,5 Мгц, тобто 1 секунда відеосигналу ділиться на 13.5 мільйонів елементів. Така частота дискретизації забезпечує точну передачу всіх змін яскравості, що відбуваються на відеозображенні протягом 1 секунди. Для кольорорізницевих сигналів системи PAL частота дискретизації складає 6.75 Мгц. Таким чином, частота дискретизації сигналу яскравості в 2 рази більша частоти дискретизації кольорорізницевих сигналів. Якщо взяти, як прийнято, умовну (базовою для ієрархії цифрових стандартів) одиницю, частоту 3.375 Мгц, то частоти дискретизації яскравості і двох кольорорізницевих сигналів знаходитимуться в співвідношенні 4:2:2. Нагадаємо, що людське око чутливіше до рівня яскравості, чим до відтінків кольору, тому кольорорізницеві сигнали можна кодувати із значно меншою роздільною здатністю, чим сигнал яскравості. Величинам 13.5 і 6.75 Мгц кратна, як частота рядкової розгортки стандарту PAL - 625, так і частота розгортки стандарту NTSC - 525.

Власне, вибір як іменна базова частота 3.375 Мгц багато в чому пов'язаний з міркуваннями кратності частотам рядкової розгортки двох основних телевізійних стандартів. Це важливо тому, що дозволило ввести єдиний світовий стандарт цифрового кодування компонентного відеосигналу, при якому в активній частині рядка міститься 720 відліків сигналу яскравості і 360 відліків кожного кольорорізницевого.

У системі NTSC компонентний сигнал дискретизує трохи інакше: яркісний сигнал - з частотою 13,5 Мгц, а кольорорізницеві сигнали - з частотою 3.375 Мгц, тобто в 4 рази меншої. Таке співвідношення частот дискретизації позначається 4:1:1. Це означає і двократне зменшення горизонтальної роздільної здатності в кольорі. У активній частині кадру 576 рядків, кожна з яких містить 720 елементів сигналу яскравості і по 180 елементів кольорорізницевих сигналів.

При оцифруванні відео для DVD використовується формат 4:2:0, в якому яскравість компоненту Y містить в активній частині кадру 576 рядків по 720 відліків, а кольорорізницеві компоненти Cb і Cr- 288 рядків по 360 відліків.

Формат 4:1:1 виявляється зручнішим для стандарту NTSC (525 рядків), а формат 4:2:0 - для стандарту PAL (625 рядків). Це пов'язано з тим, що втрата вертикальної чіткості помітніша в системі з меншим числом рядків (NTSC -525/60), а втрата горизонтальної чіткості помітніша в системі PAL (625/50).

Квантування є заміною величини відліку сигналу найближчим значенням з набору фіксованих величин - рівнів квантування. Іншими словами, квантування - це округлення величини відліку. Рівні квантування ділять весь діапазон можливої зміни значень сигналу на кінцеве число інтервалів - кроків квантування. Розташування рівнів квантування обумовлене шкалою квантування. Використовуються як рівномірні, так і нерівномірні шкали. В процесі квантування кожному елементу сигналу, що дискретизується, привласнюється числове значення, відповідне його амплітуді. Причому число, що характеризує амплітуду, може змінюватися в певних межах, наприклад, від 0 до 255. При такому квантуванні можливі 256 рівнів сигналу. Це вважається достатнім для правильного сприйняття яскравості і кольору оком людини. Таке квантування називається 8-розрядним, оскільки 256=28.

Після процесу квантування відеосигнал представлений трьома серіями чисел: одна - для компоненти яскравості Y, інша - для кольорорізницевої компоненти R-Y і третя - для кольорорізницевої компоненти B-Y. Компонент Y цифрового сигналу стандарту PAL в одній секунді містить 13.5 мільйонів чисел, а компоненти R-Y і B-Y - по 6.675 мільйонів чисел в кожній секунді. Кожне число при 8-розрядному квантуванні може мати значення між 0 і 255.

Найчастішим є 10-розрядне квантування, що дозволяє використовувати 210=1024 рівня сигналу. Оцифроване зображення в цьому випадку має вищу якість.

Числа, квантування, що вийшли в результаті, є десятковими. Але, як відомо, цифрова апаратура може обробляти тільки двійкові числа -«0» і «1» або «вимкнено» і «включене» на мові електроніки. Тому будь-який введений сигнал повинен бути перетворений в двійкову форму. На етапі двійкового запису числа квантування перетворюються на цифрові сигнали - серія нулів і одиниць або електричні імпульси «вимкнено» і «включено». Кожне десяткове число має двійковий еквівалент. Наприклад, число «1»-00000001, «2» - 00000010, «3» - 00000011, «9» - 00001001, «17» - 00010001. «255»-11111111.

Зрозуміло, що при оцифруванні сигналу втрачається деяка частина відеоінформації, але при високій частоті дискретизації і великої розрядності квантування ці втрати не помітні для ока людини. Важливим показником, що характеризує потік цифрової інформації, є швидкість передачі даних (bit rate - бітрейт) - це величина потоку, або об'єм даних, передаваних за одиницю часу або, іншими словами, кількість мегабіт інформації в 1 секунді відео. Швидкість передачі даних обчислюється як сума частоти дискретизації і розрядності квантування для кожної компоненти Y, R-Y (Cr) і B-Y (Cb). Таким чином, при 10-розрядному квантуванні для формату 4:2:2 повна швидкість передачі цифрового компонентного відеосигналу складає:

10x13.5+10x6.75+10x6.75 = 270 Мбіт/с.

Варіанти кодування 4:1:1 і 4:2:0 характеризуються однаковою швидкістю передачі даних - 202.5 Мбіт/с для 10-розрядного квантування. Проте і такий потік дуже великий для запису на диск. За допомогою спеціальних способів обробки сигналу і компресії високу швидкість потоку вдається зменшити приблизно до 3-10 Мбіт/с.

При відтворенні цифрового відео весь процес здійснюється в зворотному порядку, що, врешті-решт, приводить до перетворення його в аналогове, яке можна переглянути на телевізійному екрані. Це можливо тільки тому, що процес цифрового запису дотримується строгих правил, слідуючи яким, можна точно перетворити дані назад в аналоговий сигнал. Виконується таке перетворення цифро-аналоговим перетворювачем (ЦАП).

В даний час існують технічні можливості для реалізації всіх обробок сигналів звуку і зображення, включаючи запис і випромінювання в ефір, в цифровій формі. Проте, як датчики сигналу і засоби відтворення звуку і зображення поки використовуються, переважно, аналогові пристрої. Тому аналого-цифрові і цифро-аналогові перетворювачі є невід'ємною частиною цифрових систем.

Компресія

Одна секунда оцифрованого відеозапису без звуку займає понад 30 Мбайт дискового простору. Це означає, що на диску типу DVD-5 ємністю 4.7 Гбайт може поміститися всього 156 секунд відео, а двогодинний фільм займе понад 100 Гбайт дискового простору. Крім того, для його відтворення необхідно забезпечити швидкість передачі даних понад 200 Мбіт/с, що є вельми складним завданням для сучасної апаратури. Тому для зменшення об'єму цифрових даних відеосигнал перед записом піддається стисненню (компресії).

При створенні відеодисків використовується компресія по алгоритмах MPEG. Стандарти MPEG розроблені Експертною групою кінематографії (Moving Picture Experts Group - MPEG). MPEG - це стандарт стиснення звуку і відео в зручніший для завантаження або пересилки, наприклад, через інтернет, формат.

 MPEG складається з трьох частин: Audio, Video, System (об'єднання і синхронізація двох інших). Існують різні стандарти: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7.

Компресія MPEG-1 використовується в основному на дисках VIDEO CD і XVCD. Досконаліший стандарт - MPEG-2, що забезпечує значно кращу якість, став не тільки нормою європейського цифрового телемовлення, але і був прийнятий як стандарт стиснення для запису зображення на DVD. Він використовується також для запису дисків Super VIDEO CD, CVD, XSVCD і деяких інших. Для запису відеодисків формату DIVX використовується компресія MPEG-4.

Як виконується кодування і декодування MPEG.

Більше 97% цифрової інформації, що представляє сигнал відео, дублюється, тобто є надмірною і може бути відкинуте без збитку для якості зображення. Алгоритм MPEG аналізує відеозображення у пошуках надмірності і видаляє її. Таким чином забезпечується чудова якість відеозображення при нижчій швидкості передачі даних. З цієї причини сучасні засоби постачання відеопрограм, такі, як цифрові супутникові системи і DVD, використовують стандарт MPEG.

У алгоритмі MPEG використовується потокове стиснення відео, тобто обробляється не кожен кадр окремо, як це відбувається при стисненні відео по алгоритмах MOTION-JPEG, а аналізується динаміка змін між окремими кадрами, і усуваються надмірні дані. Наприклад, в більшості відеофрагментів фон залишається достатньо стабільним, а рух відбувається на передньому плані.

Алгоритм MPEG-2 починає стиснення із створення початкового (ключового) (Intra) кадру, званого I-кадром. I-кадри грають роль основних при відновленні решти кадрів і розміщуються послідовно через кожних 10-15 кадрів. Тільки деякі фрагменти зображень, які знаходяться між I-кадрами, зазнають зміни, і лише ця різниця зберігається при стисненні. Саме з I-кадра починається декодування інформації.

Окрім I-кадрів, в MPEG-послідовності є ще два типи кадрів:

  •  Predicted (P) - передбачені Р-кадри, що містять різницю поточного зображення з попереднім I кадром, або Р-кадром з урахуванням зсувів окремих фрагментів;
  •  Bi-directional Interpolated (В) - кадри двонаправленої інтерполяції, В-кадри, посилання, що містять тільки, на попередніх або подальші I- або Р-кадри з урахуванням зсувів окремих фрагментів.

 I-кадри складають основу MPEG-файла. З їх допомогою здійснюється випадковий доступ до якого-небудь уривка відео, але при цьому в них досить низький коефіцієнт стиснення. Р-кадри кодуються щодо попередніх кадрів - I або Р і зазвичай використовуються, як порівняльний зразок для подальшої послідовності Р-кадрів. Вони мають високий коефіцієнт стиснення. В-кадри забезпечують найбільший коефіцієнт стиснення, але при цьому для їх прив'язки до відеопослідовності необхідно використовувати не тільки попередній, але і подальший кадри. Самі В-кадри ніколи не використовуються для порівняння.

Для зручності кодування весь відеопотік розбивається на послідовності, які називаються GOP (Group of Picture - Група кадрів). Послідовність кадрів в групі може бути, наприклад, такий: I-B-B-P-B-B-P-B-B-P-B-B-I...

При відтворенні цифрового відеодиска декодер MPEG апаратного або програмного програвача виконує зворотне перетворення (декодування) цифрового відеосигналу.

Послідовність декодування кадрів може бути такій: 0312645... Слід зазначити, що, перш ніж декодувати В-кадр, потрібно декодувати два I- або Р-кадра. Існують різні стандарти на частоту, з якою повинні слідувати I-кадри, - приблизно 1-2 кадри в секунду. Відповідні вимоги є і для Р-кадрів: кожен 3 кадр повинен бути Р-кадром

При кодуванні початкові I-кадри розбиваються на блоки 8x8 пікселів. Над кожним блоком проводиться дискретно-косинусне перетворення Фурье (Discrete Cosine Transformation (DCT)) з подальшим квантуванням отриманих коефіцієнтів. Внаслідок високої просторової кореляції яскравості між сусідніми пікселями зображення дискретно-косинусне перетворення приводить до концентрації сигналу в низькочастотній частині спектру, який після квантування ефективно стискається з використанням кодування кодами змінної довжини. При декодуванні внутрішньокадрової компресії використовується зворотне дискретно-косинусне перетворення Фурье (Inverse Discrete Cosine Transformation (iDCT)).

Обробка передбачених Р-кадрів проводиться з використанням прогнозу вперед по попередніх початкових або передбачених кадрах. Р-кадр розбивається на макроблоки 16x16 пікселів. Кожному макроблоку ставиться у відповідність найбільш схожа ділянка зображення з опорного кадру, зрушена на вектор переміщення. Ця процедура називається аналізом і компенсацією руху (Motion Compensation (МС)). Допустимий ступінь стиснення Р-кадрів перевищує можливий ступінь стиснення I-кадрів в 3 рази. Залежно від характеру відеозображення кадри двонаправленої інтерполяції (В-кадри) кодуються одним з чотирьох способів:

  •  прогноз вперед;
  •  зворотній прогноз з компенсацією руху - використовується, коли в кодованому кадрі з'являються нові об'єкти зображення;
  •  двонаправлений прогноз з компенсацією руху;
  •  внутрикадровий прогноз - при різкій зміні сюжету, або при високій швидкості переміщення елементів зображення.

З В-кадрами пов'язано найбільш глибоке стиснення відеоданих, але, оскільки високий ступінь стиснення знижує точність відновлення початкового зображення, В-кадри не використовуються як опорні.

Якби коефіцієнти дискретно-косинусного перетворення передавалися точно, відновлене зображення повністю співпадало б з початковим. Проте помилки відновлення коефіцієнтів, пов'язані з квантуванням, приводять до спотворень зображення. Чим грубіше проводиться квантування, тим менший об'єм займають коефіцієнти і тим сильніше стиснення сигналу, але і тим більше візуальних, спотворень.

Ступінь стиснення MPEG.

При такому способі компресії діє правило, відповідно до якого більший потік даних (бітрейт) забезпечує краща якість зображення, проте при цьому на диск поміщається менший об'єм інформації. Тому при записі дисків з невеликим об'ємом інформації може застосовуватися потік, що досягає величини 9.8 Мбіт/с, в той час, як для запису порівняно тривалих художніх фільмів величина потоку складає від 1 Мбіт/с до 3.5 Мбіт/с. Таке значення швидкості потоку забезпечує можливість запису на диск типу DVD-5 (одношаровий односторонній, ємністю 4.7 Мбайт) відеопрограм високої якості тривалістю до 133 хвилин. Стандарт MPEG-2 підтримує швидкість потоку від 3 до 15 Мбіт/с.

Швидкість потоку (бітрейт) може бути постійний або змінний. Постійна швидкість потоку або постійний бітрейт (Constant Bit Rate - CBR) -параметр кодування, вказує на те, що швидкість потоку не залежить від кодованого відео і повинна бути постійною. При використанні постійного бітрейта є можливість точно визначити розмір остаточного файлу фільму. Якість зображення при постійній швидкості потоку залишається однаковою тільки у тому випадку, коли динаміка фільму на всьому його протязі не змінюється, тобто якщо фільм містить тільки динамічні або тільки статичні сцени. Постійна швидкість потоку - 1150 Кбіт/с - використовується при записі дисків форматів VIDEO CD.

Змінна швидкість потоку - змінний бітрейт (Variable Bit Rate - VBR) - це параметр, вказує на те, що швидкість потоку залежить від динаміки руху у фільмі. На динамічних сценах швидкість потоку зростає, а на статичних - зменшується, щоб зменшити розмір файлу. Змінний бітрейт застосовується в даний час найширше, оскільки дозволяє в переважній більшості випадків добитися кращої якості відео в порівнянні з постійним бітрейтом при тому ж розмірі результуючого файлу, або ж отримати файли меншого розміру. При записі дисків формату Super VIDEO CD використовується змінна швидкість потоку в інтервалі 1.5-2.5 Мбіт/с, а при записі дисків VIDEO DVD - бітрейт від 3.0 до 9.8 Мбіт/с.

Існує ще поняття середньої швидкості потоку або середній бітрейт (Average Bit Rate - ABR) - параметр, співпадає за значенням з постійним бітрейтом при постійній швидкості потоку і вказує середню швидкість потоку із змінним бітрейтом.

Якщо відео складне, або швидко змінюється, можливі помітні на око дефекти компресії - дроблення або розмитість зображення. Помітність дефектів залежить від швидкості потоку. При низькій швидкості дефекти компресії можуть бути добре помітні. При швидкості потоку більше 6 Мбіт/с стислий сигнал практично не відрізняється від оригіналу.

Ступінь стиснення відеоінформації характеризує коефіцієнт компресії - відношення початкового об'єму відеоінформації до об'єму, отриманого після стиснення. Чим вище цей коефіцієнт, тим більша ступінь стиснення, тим менший об'єм дискового простору займатимуть дані і тим гірше буде якість відео.

Звук на відеодисках

Часи німого кіно давно минули. Сьогодні неможливо уявити собі фільм без звуку. На кожному відеодиску завжди присутні звукові доріжки з фонограмами, супроводжуючими зображення.

На дисках формату VIDEO CD зазвичай є одна звукова доріжка стерео. На дисках формату Super VIDEO CD може бути записані дві доріжки стереозвуку із звуковим супроводом фільму на різних мовах.

Стандарт VIDEO DVD передбачає до 8 звукових доріжок (потоків), які на дисках з фільмами зазвичай містять дубляж на різних мовах. Ви можете вибрати для прослуховування будь-яку доріжку. Подібно до того, як аналоговий відеосигнал перед записом на диск повинен бути перетворений в цифровий формат, так само і аналоговий звук повинен бути оцифрований. Операція оцифрування звуку здійснюється за допомогою електронного пристрою, званого аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП). Як і оцифрування відео, оцифрування звуку відбувається в три етапи: дискретизація, квантування і двійкове кодування.

В процесі дискретизації аналоговий звуковий сигнал ділиться на десятки тисяч елементів, кількість яких визначається частотою дискретизації і вимірюється в кілогерцах (кГц). Наприклад, частота дискретизації 48 кГц означає, що кожна секунда аналогового сигналу розділена на 48 тисяч елементів. Зазвичай при звукозапису частота дискретизації може змінюватися в межах від 5 до 192 кГц. Очевидно, чим більша частота дискретизації, тим точніше буде перетворений початковий аналоговий сигнал і тим вища буде якість оцифрованого звуку. Для запису звукових доріжок дисків формату VIDEO DVD використовується частота дискретизації 48 або 96 кГц. Звук на дисках VIDEO CD записується з частотою дискретизації 44.1 кГц. Для порівняння відзначимо, що звукові компакт-диски AUDIO CD також записуються з частотою дискретизації 44.1 кГц.

В процесі квантування кожному елементу сигналу, що дискретизується, привласнюється найближче числове значення з набору фіксованих величин, відповідне його амплітуді. Квантування звуку може бути 8-, 16-, 20- і 24-розрядним. При 8-розрядному квантуванні можливі 28=256 рівнів сигналу. Це вважається достатнім для правильного сприйняття звуку слухом людини.

Для запису звуку на дисках AUDIO CD і VIDEO CD використовується 16-розрядне квантування, при якому рівень кожного елементу сигналу, що дискретизує, може змінюватися від 0 до 16535, тобто мати 16536 або 21й значень. 16-розрядний звук має вищу якість, ніж 8-розрядний, оскільки містить більше інформації для відтворення природнього і повного звукового діапазону.

Для запису дисків VIDEO DVD може використовуватися 16-, 20- або 24-розрядне квантування сигналу. При 20-розрядному квантуванні рівень сигналу може мати 220=104857б значень, а при 24-розрядному - 224=16777216 значень. Зрозуміло, якість такого звуку буде якнайкращою.

Точність аналого-цифрового перетворення визначається розрядністю квантування, а також точністю проходження імпульсів в часі. Закруглена помилка виміру є різниця між аналоговою величиною і наступним цілим числом. Виявляються ці помилки, як шум квантування. В процесі перетворення в цифрову форму аналоговий сигнал погіршується двічі.

  •  По-перше, в результаті дискретизації синусоїдальний сигнал  набуває ступінчастої форму, що само по собі неприродньо і неточно відображає хід оригінальної кривої.
  •  По-друге, в схемі застосовується крута фільтрація, що також не натурально. Тому частоту дискретизації перетворювача збільшують, наприклад, в чотири рази. Далі, щоб зменшити вплив спотворень із-за ступінчастої форми квантування, перед квантуванням до корисного сигналу підмішується шумовий сигнал, так званий dither-сигнал («білий шум»).

У сигналі без «білого шуму» помилки квантування виявляються тільки на певних частотах, після фільтрації і округлення в його спектрі виникають додаткові вищі гармоніки. А за наявності «білого шуму» помилки квантування виглядають як шум. Таким чином виходить вражаючий ефект поліпшення звучання за рахунок того, що гармонійні спотворення спектру повністю зникають і їх замінює приємніший на слух «білий шум».

Яка ж роздільна здатність цифрового перетворення необхідна для досягнення дійсно високої якості звучання? Відомо, що частота дискретизації визначає найвищу частоту передаючого сигналу і перевищує її приблизно вдвічі. Для AUDIO CD прийнята частота дискретизації 44.1 кГц, і максимальна частота оцифрованого звукового сигналу закруглено рівна 20 кГц. Від розрядності квантування залежить роздільна здатність передачі аналогового сигналу. Так, при 16 бітах початкова крива набуває ступінчастої форми і містить точно 65536 сходинок. Оскільки стандарт VIDEO DVD передбачає запис звуку з дуже високою якістю, то замість частоти 48 кГц використовується частота дискретизації 96 кГц, що забезпечує передачу смуги звукових частот закруглено до 44 кГц. При застосуванні для кодування 20 або 24 біт можна отримати відповідно 1048576 або 16777216 ступенів. А тим часом, розрядність квантування впливає на якість звучання прямим чином. Відношення сигнал/шум складає 96 дБ для AUDIO CD (16-розрядне квантування) і збільшується до 120 дБ при 20-розрядному квантуванні або до абсолютно неймовірної величини 144 дБ - при 24-розрядному квантуванні.

Двійкове кодування звукового сигналу виконується так само, як і кодування відеосигналу - кожне десяткове число записується у вигляді свого двійкового еквівалента.

Стереофонічний аналоговий звуковий сигнал, на відміну від монофонічного, містить два звукові канали - лівий і правий, які оцифровуються роздільно.

Описаний спосіб оцифрування звуку називається імпульсно-кодовою модуляцією (РСМ - Pulse Code Modulation), оскільки сигнал представляється у вигляді серії імпульсів постійної частоти, амплітуда яких передається цифровим кодом. Це - стандартний, основний метод цифрового кодування звуку. При відтворенні цифрового звуку, він спочатку перетвориться в аналоговий за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП), після чого його можна почути через колонки акустичної системи або навушники.

Необхідно відзначити, що будь-яке перетворення аналогового сигналу в цифровий і навпаки неминуче пов'язано з втратою інформації, оскільки, кінець кінцем, все виконується приблизно. Не дивлячись на це, алгоритми кодування звуку прийнято розділяти на дві групи: з втратами інформації і без втрат. Річ у тому, що на початок завжди береться РСМ. Потім цей код перетворюється з метою отримати менший розмір файлу. Таке перетворення називається стисненням або компресією. Часто компресори просто видаляють частину інформації, що не сприймається вухом людини. Тому, залежно від того, чи вдасться за допомогою зворотнього перетворення отримати початковий код РСМ чи ні, компресія може бути з втратами, або без втрат.

Звукові доріжки на відеодисках можуть бути записані в різних форматах, які залежать від типу диска. Так, на дисках VIDEO CD, Super VIDEO CD, XVCD, XSVCD, CDV для запису звуку використовується формат MPEG-1 Audio, на дисках DIVX - формати РСМ, WMA, МР-3, АС-3.

На дисках VIDEO DVD може бути записане до 8 звукових доріжок у форматах: РСМ, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby Digital (AC-3), DTS, MPEG-1 Audio, MPEG-2 Audio, SDDS, Dolby Digital EX, DTS-ES.

РCM

 PCM (Pulse Code Modulation - імпульсно-кодова модуляція) або LPCM (Linear Pulse Code Modulation - Лінійна імпульсно-кодова модуляція) - стандартний метод кодування цифрового звуку без компресії, принцип якого описаний вище. Оскільки цифрові системи звуку з компресією даних не здатні поки що забезпечити досконалу якість звучання, формати DIVX і VIDEO DVD передбачають можливість запису також безкомпресії цифрового звуку з РСМ. На дисках формату VIDEO DVD використовується частота дискретизації 48 або 96 кГц з 16-, 20- або 24-розрядним квантуванням.

При цьому число незалежних звукових каналів може бути від 1 до 8, але використовуються переважно один (моно) або два (стерео) канали. Для порівняння: на компакт-дисках (AUDIO CD) звук записується у форматі РСМ, стерео, з частотою дискретизації 44.1 кГц і 16-розрядним квантуванням.

Смуга частот записуваного звуку складає 4-24 000 Гц при частоті дискретизації 48 кГц і 4-48 000 Гц при частоті дискретизації 96 кГц, а динамічний діапазон запису — 96 дБ при 16-розрядному квантуванні, 120 дБ - при 20-розрядному і 144 дБ - при 24-розрядному. Максимальний цифровий потік даних при РСМ-модуляції з частотою дискретизації 96 кГц і 24-розрядним квантуванням стерео складає 6.144 Мбіт/с

MPEG Audio

 MPEG Audio - це сімейство стандартів компресії звуку, розроблене Експертною групою кінематографії (Moving Picture Experts Group - MPEG). MPEG- це стандарт на стиснення звукових і відеоданих в зручний для завантаження або пересилки, наприклад, через інтернет, формат. Сімейство складається з різних стандартів: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4. Алгоритми MPEG, а також і інші алгоритми компресії звуку, вимагають використання кодеків - програм для кодування-декодування інформації. Такі програми необхідно встановити в операційній системі Windows. На відміну від них, програма для кодування звуку у форматі РСМ встановлюється разом з операційною системою.

Формати кодування звуку MPEG Audio поділяються на три рівні: Layer I, Layer ІІ, Layer ІІІ. Ускладнені алгоритми більш високого рівня вимагають тривалішого часу роботи, проте забезпечують вищі ступені стиснення при збереженні практично точної відповідності оригіналу. Рівень Layer I забезпечує найвищу швидкість кодування, а Layer ІІІ, широко відомий як МР3, досягає найвищого ступеня стиснення при збереженні хорошої якості, але, відповідно, вимагає більше ресурсів для кодування. Алгоритми кодування MPEG використовують стиснення з втратою інформації. Тому така компресія викликає погіршення якості звуку.

Якість стислого звуку залежить від ступеня його компресії і характеризується швидкістю потоку (бітрейтом). Чим більший бітрейт, тим вища якість звуку і тим більше місця займає звуковий файл на диску. Головне завдання будь-якого алгоритму компресії - забезпечити оптимальний компроміс між якістю звуку і розміром файлу.

Dolby Surround

Технологія Dolby Surround (Навколишній звук Dolby) - розробка компанії Dolby Labs, що займається дослідженнями в області психоакустики і обробки аудіо. Це - одна з перших спроб створення багатоканального просторового звуку, яким озвучувалися художні фільми.

Дана технологія передбачала на виході тільки три канали - два фронтальних (лівий і правий) і один тиловий. Вказані канали упаковувалися в РСМ, або в будь-якому іншому двоканальному форматі так, що їх можна було записати на двох доріжках, наприклад, диска AUDIO CD. Тиловий канал виводився на дві колонки. Ще один, центральний, канал відтворювався в режимі уявного джерела (Phantom), тобто створювався акустичним шляхом на осі звукового поля, де сума лівого і правого каналів має максимальне значення. У зв'язку з цим будь-яке розташування глядача, відмінне від осьового, спричиняло за собою зсув звукового балансу, і, отже, приводило до зниження ефекту присутності. Крім того, ручне регулювання вхідного рівня фонограми, що застосовувалася, утруднювало виконання умови, яка необхідна для коректного декодування. Мова йде про дотримання максимально можливої ідентичності амплітуд вхідних сигналів, В результаті дана модель не могла отримати серйозного задоволення, наприклад, власникам широкоекранних телевізорів: достатньо скромна звукова картина психологічно пригнічувалася вражаючим відеорядом. Врешті-решт, це привело до зниження комерційного рейтингу даної системи.

Пошук виразніших і універсальних засобів привів інженерів фірми Dolby Labs до створення формату Dolby Pro Logic (DPL). «Пролоджік» - це активне матричне кодування, що забезпечує високе розділення всіх компонентів фонограми, що дозволяло поліпшити локалізацію і зв'язок джерел звуку із зображенням. Маючи адаптивний канал контролю амплітудних і спектральних змін лівого і правого каналів, декодер визначає співвідношення компонентів фонограми в кожен момент часу. Таким чином, відбувається безперервне управління параметрами декодування, що дозволяє активізувати певні канали. Обчислення «пануючого» компоненту звукового супроводу дозволило фізично виділити центральний канал. Тому, на відміну від пасивного декодування Dolby Surround, Dolby Pro Logic забезпечує отримання двох незалежних фронтальних каналів звуку -лівого і правого, центрального каналу звуку, який зазвичай відводиться під голосовий супровід і називається діалоговим каналом, і монофонічного каналу звукових ефектів, відтвореного тиловими (задніми) колонками. Гідністю аналогової системи Dolby Pro Logic є простота і низька ціна звукової частини апаратури, проте при цьому якість відтворного нею об'ємного звуку, помітно гірша, ніж в справжньому сучасному кінотеатрі. Крім того, в Dolby Pro Logic впроваджено автоматичне регулювання вхідного рівня сукупних каналів, що знижує можливість помилки матричного декодування. Його матричний декодер з логікою (звідси слідує назва Pro Logic) точно визначає місце, звідки повинен лунати звук, і краще розділяє інформацію, що відноситься до окремих каналів. В результаті Dolby Pro Logic розширив область стійкого звукового балансу і об'ємність просторової картини фонограми.

Ще одна особливість цієї технології полягає в можливості упаковки чотирьох каналів в дві доріжки, які можуть записуватися на будь-який носій: AUDIO CD, касети, CD-ROM, супроводжувати ігри і фільми. Упакований таким чином сигнал може бути присутнім скрізь, де є можливість використовувати стереозвук: в ефірному, супутниковому і кабельному телебаченні, УКВ-радіопередачах, на компакт-дисках, відеокасетах, і навіть на деяких ігрових приставках. В даний час почути звук, записаний в технології Dolby Pro Logic, можна в телепередачах, на компакт-дисках, VHS-касетах, лазерних відеодисках і DVD.

Dolby Pro Logic II

Вдосконалений формат Dolby Pro Logic називається Dolby Pro Logic II (DPL II). Він призначений для програвання двоканальних джерел, таких, як МР3, AUDIO CD, VCD, SVCD, а також DVD з доріжками LPCM, Dolby Digital або MPEG Audio на багатоканальних акустичних системах, що мають від 4 до 6 гучномовців. Це дає можливість користувачеві імітувати просторове звучання на акустичній системі, що є у нього.

 Dolby Pro Logic П дає вищу якість декодування і додаткову цифрову обробку сигналу. Тилові канали кодуються роздільно. Формат забезпечує відтворення повного діапазону частот від 20 Гц до 20 кГц.

Подальше вдосконалення просторових звукових систем привело до створення формату Dolby Digital (AC-3) (Цифровий звук Dolby) - цифрової багатоканальної системи, спочатку рекомендованої стандартом VIDEO DVD як основний для запису дисків з відео в системі NTSC. Пізніше було ухвалено рішення про використання цього формату і для запису дисків PAL.

Першим фільмом, що вийшов в 1992 році із звуком Dolby Digital, був «Бетман повертається». В даний час практично всі DVD-фільми використовують цей стандарт.

У Dolby Digital звук оцифровується з частотою дискретизації 48 кГц і розрядністю квантування до 24 біт. Підтримується шість звукових каналів. П'ять з них - лівий і правий фронтальні, центральний, лівий і правий тилові - передають повний частотний діапазон звуку в смузі 20-20000 Гц. Крім того, передбачений додатковий канал низькочастотних ефектів. Тому дана система часто називається 5.1, що означає: п'ять основних каналів і один низькочастотний. При цьому всі шість каналів закодовано в одному файлі. Звуковий сигнал розпаковується за допомогою спеціального декодера і розділяється на шість акустичних систем.

Для зменшення об'єму, звук стискається по алгоритму АС-3. Система кодування АС-3 перетворить п'ять звукових каналів в один цифровий потік інформації з швидкістю, що не перевищує 448 Кбіт/с, який вміщається не тільки на комерційні джерела цифрового сигналу, наприклад, відеодиски СD і DVD, але і в телевізійні трансляції, що передають по кабелю або з супутника.

Компресія цифрових даних при низькій швидкості потоку дозволяє забезпечити запис п'яти незалежних широкосмугових звукових каналів і одного вузькосмугового каналу низькочастотних ефектів з 20-розрядним квантуванням при частоті дискретизації 48 кГц. Середнє значення швидкості потоку або смуга пропускання складає 64 Кбіт/с на кожен канал або 384 Кбіт/с для 5.1 каналів і 192 Кбіт/с для стереозвуку. Максимальне значення не перевищує 448 Кбіт/с.

Щоб сигнал Dolby Digital був сумісний з простішими системами, DVD-програвачі включають пристрій перетворення, так званий даунмикс (downmix - мікшування із зменшенням числа каналів), що перетворює шість каналів в два стереоканали, які можна використовувати і самостійно, і для аналогового устаткування Dolby Pro Logic.

З погляду сприйняття просторового звуку алгоритм Dolby Digital - це великий крок вперед в порівнянні з Dolby Surround і Dolby Pro Logic, оскільки забезпечується два тилові канали замість одного. Ці канали тепер відтворюють весь звуковий діапазон - від 20 Гц до 20 кГц, тоді як діапазон тих же каналів Dolby Surround і Dolby Pro Logic обмежувався смугою від 100 Гц до 7 кГц. Крім того, роздільно записані канали забезпечують виразніше позиціонування звукових джерел в тривимірному просторі, а канал низькочастотних ефектів дозволяє відтворювати низькочастотні ефекти дивовижної дії з гучністю, в два рази більшою, ніж в інших каналах.

 Dolby Pro Logic не несе в собі 6 роздільних аудіодоріжок, а лише особливим чином перетворить спеціально записаний стереосигнал, розбиваючи його на чотири канали. При цьому тилові колонки відтворюють однаковий моносигнал з низькою якістю звучання, а низькочастотний канал (сабвуфер) працює паралельно фронтальним стереоколонкам. Іншими словами, якщо при відтворенні доріжки Dolby Pro Logic працює тільки емуляція повноцінного об'ємного звуку, то при програванні доріжки Dolby Digital 5.1 ви чуєте звук так, як його задумав звукорежисер.

Слід зазначити, що у форматі Dolby Digital може бути записаний будь-який звук: моно, стерео, Dolby Surround. Тому логотип «Dolby Digital» на упаковці диска VIDEO DVD не завжди гарантує, що записаний об'ємний звук. З іншого боку, будь-який диск, на якому є хоч би одна звукова доріжка, записана у форматі Dolby Digital, повинен мати таке маркування.

DTS

 DTS Digital Surround або просто DTS (Digital Theater Sound - Звук цифрового театру) - багатоканальний (5.1) цифровий звуковий формат, розроблений в США як альтернатива Dolby Digital. Вперше він був використаний у фільмі Стівена Спілберга «Парк юрського періоду» в 1993 році. DTS сам по собі більше підходить для широкого екрану кінотеатру. Проте останнім часом DTS набуває велику популярність, тим паче, що він може декодуватися і програмно.

Головною перевагою DTS є якість, оскільки при кодуванні пріоритет віддається саме якості, а не займаному простору. Звук стискається з РСМ з частотою дискретизації 48 кГц і 20-розрядним квантуванням. Компресія динамічна, з плаваючим коефіцієнтом стиснення від 1:1 до 1:40 і швидкістю потоку - від 64 Кбіт/с до 1536 Кбіт/с. В результаті при середньому потоці 1.5 Мбіт/с виходить кращий звук в порівнянні з Dolby Digital. Ступінь стиснення звуку приблизно в чотири рази менший, ніж в Dolby Digital, внаслідок чого звук характеризується вищою якістю. Але в той же час займає більше місця на диску. Для відтворення потрібний спеціальний DTS-декодер.

Для програвання звуку, закодованого за цією технологією, так само, як і для відтворення Dolby Digital, кожна «дискретна» 5.1-канальна аудіосистема, тобто система з шістьма окремими електронними каналами і акустичними системами: лівий, центральний, правий, лівий тиловий, правий тиловий і сабвуфер. Електроніка може складатися з будь-якого 5.1-канального процесора навколишнього звуку з вбудованою схемою DTS - декодування, або зовнішнім DTS - декодером, плюс 6 каналів підсилювача, або 5 каналів і активний сабвуфер. З тих пір, як з'явився чіп Motorola, який може бути легко вбудованим в будь-який багатоканальний апарат, все нові моделі DVD-програвачів і інтегрованих ресіверів, можуть містити як декодер DTS, так і декодер Dolby Digital. Стандарт VIDEO DVD передбачає можливість запису звукової доріжки у форматі DTS.

MPEG-2 Audio

Звуковий стандарт MPEG-2 Audio (комерційна назва MPEG Multichannel або ж Musicam) був запропонований як основний формат запису звуку для відеодисків DVD системи PAL. Працює в  режимі 5.1, схожому на Dolby Digital. Відрізняється все - таки обробка сигналу, яка так само, як і у відео, використовує змінну швидкість потоку даних від 32 до 912 Кбіт/с. Середнє значення швидкості потоку складає 384 Кбіт/с, і тому звукова доріжка повинна займати стільки ж місця, скільки і у Dolby Digital. Проте для певних випадків змінна швидкість потоку, поза сумнівом, краща, оскільки місце, заощаджене на спокійних ділянках фонограми, можна використовувати на ділянках з підвищеною динамікою.

Принципи кодування звуку в MPEG-2 Audio так само, як і в АС-3, засновані на тому факті, що людське вухо недосконале і насправді в нестислому звуці (CD-audio) передається багато надмірної інформації. Принцип стиснення використовує ефекти маскування деяких звуків для слуху людини. Наприклад, після гучного звуку з частотою 1000 Гц, слабкий звук на частоті 1100 Гц вже не буде чути. Також буде ослаблена чутливість слуху протягом 100 мс після і 5 мс до виникнення сильного звуку. Психоакустична модель, використовувана в MPEG, розбиває весь частотний спектр на частини, в яких рівень звуку вважається однаковим, а потім видаляє звуки, що не сприймаються людиною.

До переваг стандарту MPEG-2 Audio відноситься і велика сумісність з простими методами озвучування. Основою є ті ж два стереоканала. До них приєднана інформація для озвучування за типом 5.1 або навіть 7.1 (ця система дозволяє додати лівий середній і правий середній динаміки). Декодер, при відтворенні дисків використовує обидва головні канали для стереофонічного супроводу, або всі канали для об'ємного звуку.

SDDS

 SDDS (Sony Dynamic Digital Sound - Динамічний цифровий звук Sony) - система багатоканального (5.1 або 7.1) цифрового звуку, розроблена фірмою Sony. Звук в SDDS стискається з РСМ з частотою дискретизації 48 кГц. Швидкість потоку може досягати 1280 Кбіт/с. Формат SDDS підтримується не всіма DVD-програвачами. Сучасною розробкою компанії Dolby Labs для домашніх кінотеатрів, що з'явилася в кінці 2001 року, став формат Dolby Digital EX (EX- Extended (Розширений), що додав до формату 5.1 ще один канал - центральний тиловий. Така система позначається 6.1 - шість основних каналів і сабвуфер. Доданий новий канал закодований в лівому і правому тилових каналах доріжки формату 5.1 матричним алгоритмом і може декодуватися, або не декодуватися залежно від сумісності з цим стандартом наявного устаткування. Оскільки додаткова інформація зберігається в лівому і правому тилових каналах, звукова доріжка у форматі Dolby Digital EX фізично все ще є форматом 5.1.

Відносно домашніх кінотеатрів терміни 5.1, 6.1 і 7.1 означають, що у відтворюючій системі є 5, 6 або 7 основних гучномовців плюс сабвуфер. Сабвуфер відтворює низькочастотний канал (LFE), записаний в 5.1 доріжці, плюс баси з основних каналів, якщо вони не можуть відтворювати повну смугу частот. Різниця між цими форматами полягає в кількості тилових колонок: дві в 5.1, три в 6.1 і, нарешті, чотири в системі 7.1.

Зрозуміло, доріжка у форматі 5.1 з успіхом відтворюється акустикою 5.1. Але в той же час вона може бути відтворена і на 6.1- або 7.1-колоночній системі. Для цього два тилові канали в доріжці 5.1 розподіляються між трьома або чотирма тиловими колонками. Це можна здійснити використанням декодера Dolby Digital EX, або іншого відповідного, реалізованого виробником устаткування.

Таким чином, формат 5.1, 6.1 або 7.1, що описує звукову доріжку, не означає, що він може бути відтворений тільки в точності на такій же акустичній системі. Можливо навіть відтворення стереосигналу через багатоканальну акустику, використовуючи матричний декодер, такий, як Dolby Pro Logic. Формат джерела і конфігурація колонок - це незалежні речі, і правильно розпорядитися такими, що є - завдання декодера. Зі всього сказаного вище слід зробити вивід: дискретних каналів в Dolby Digital EX, як і раніше тільки 5+1. Інформація для додаткового каналу закодована матричним алгоритмом в лівий і правий тилові канали. На комп'ютері декодувати цей формат може звукова карта 6.1 - Creative Audigy 2. Її драйвер перехоплює і декодує сигнал, якщо в налаштуваннях DVD-програвача вибрати S/PDIF output (Виведення S/PDIF). Декодування сигналу Dolby Digital EX підтримують нові версії популярних програмних програвачів, а також спеціальні версії програмних DVD-програвачів, якими комплектуються 7.1-карти деяких виробників. Багато моделей сучасних стаціонарних DVD-програвачів можуть декодувати доріжку Dolby Digital EX. Практично одночасно з Dolby Digital EX з'явився альтернативний формат DTS-ES (ES - Extended Surround (Що розширює оточення)). Так само, як і в Dolby Digital EX, в DTS-ES до каналів 5.1 доданий новий канал - центральний тиловий. Інформація для цього каналу закодована в лівому і правому тилових каналах доріжки формату DTS 5.1 по матричному алгоритму і в процесі декодування відновлюється з цих каналів. З огляду на те, що використовується матрична схема кодування, даний формат також називається DTS-ES Matrix. Таким чином, в системі DTS-ES Matrix так само, як і в Dolby Digital EX, кількість дискретних каналів не 7, а 6 - 5+1. Для відтворення звуку, записаного в цьому форматі, необхідний декодер DTS-ES Matrix або інший декодер звуку 6.1. Такими декодерами обладнані сучасні AV-підсилювачі і AV-тюнери.

Але DTS-ES підтримує також повністю дискретні тилові канали, тобто центральний тиловий канал може мати власний потік даних, не залежний від лівого і правого тилових каналів. Цей фактично 6.1-канальний формат, а відмінність від DTS-ES Matrix називається DTS-ES Discrete 6.1. Щоб почути звук цього формату, необхідний декодер DTS-ES Discrete 6.1.

В даний час випущена вже досить велика кількість фільмів на дисках DVD із звуковими доріжками у форматах DTS-ES і Dolby Digital EX. Деякі сучасні моделі програмних і стаціонарних програвачів DVD підтримують декодування сигналів DTS-ES Matrix і DTS-ES Discrete 6.1.

Позначення звукового режиму нз дисках VIDEO DVD

На упаковках дисків VIDEO DVD застосовуються наступні умовні позначення для інформації про кількість звукових каналів, використовуваних на звукових доріжках:

  •  моно;
  •  стерео;
  •  Dolby Surround;
  •  Dolby Pro Logic;
  •  квадрофонічний звук;
  •  шестиканальний звук 5.1.

Проте велика кількість звукових каналів, вказана на обкладинці упаковки диска, ще не гарантує, що звук - об'ємний. На звуковій доріжці формату Dolby Digital може бути записаний будь-який звук, зокрема і стерео. Іноді на конверті разом з позначенням кількості каналів вказується формат записаного звуку, наприклад, значок Q супроводжує напис «Dolby Digital». Часто буває, що на обкладинці вказаний формат Dolby Digital і значок, що позначає канали 5.1, і при прослуховуванні звук лунає зі всіх колонок, але особливого об'єму і цікавих звукових ефектів немає, оскільки їх не передбачили творці фільму.

Формати звукових файлів

Звук, закодований будь-яким кодеком, зберігається у файлі певного формату. У загальному випадку формат - це структура файлу, що визначає спосіб його зберігання. У форматі файлу містяться інструкції і коди, використовувані програмами і іншими пристроями, при відтворенні або обробці звуку. Формат файлу зазвичай можна визначити по розширенню його імені. Наприклад, Yellow Submarine.mp3 означає, що звук записаний у форматі МР3. Але слід пам'ятати, що зв'язок між внутрішнім форматом і розширенням умовний і нестрогий.

Формат звукового файлу залежить від типу даних, що містяться в нім, і способу їх зберігання. Причому у файлі одного формату, наприклад, WAV, може зберігатися звук, закодований різними кодеками.

Більшість форматів файлів з оцифрованим звуком, складаються з двох частин: заголовка і аудіоданих. У заголовку зберігається інформація про звук, що включає частоту дискретизації, розрядність квантування, кількість каналів, тип компресії. Аудіодані представляються у вигляді структурованого списку значень по певних полях. Іноді замість значень стоять формули, що дозволяють зменшувати розмір файлу. Природньо, такі файли можуть читати тільки спеціалізовані програми.

Оцифроване аудіо може зберігатися на компакт-дисках AUDIO CD, або у файлах різного формату, наприклад WAV. Проте розмір таких файлів достатньо великий, що обмежує можливості зберігання звуку і передачу його по мережі.

Щоб зменшити розмір файлів, застосовується компресія аудіосигналу. Причому більшість використовуваних алгоритмів передбачає стиснення з втратою інформації. Тому в процесі такої компресії неминуче втрачається якість звуку. Але при невеликому ступені стиснення погіршення якості звуку практично непомітно для слуху людини. Основне завдання будь-якого алгоритму компресії — забезпечити хорошу якість звуку при мінімальному розмірі файлу.

В процесі компресії звук, оцифрований по методу РСМ, перетвориться в стислий бітовий потік. Таке перетворення називається кодуванням (encoding), а програми, що виконують його, називаються кодерами або кодувальниками (encoder). Проте цифрова апаратура, зокрема звичайна звукова карта комп'ютера, не може відтворювати стислий бітовий потік. Тому перед програванням його необхідно знову перетворити, або виконати декодування (decoding). Програми, що декодують стислий бітовий потік, називаються декодерами (decoder). Багато програм суміщають функції кодера і декодера. Такі програми називаються кодеками (кодер-декодер).

Серед форматів кодування звуку з компресією найбільш популярним в даний час є формат МР3. Існує також безліч інших форматів – МР3Рrо, MPEG-2 ААС, MPC (MP+), WMA, OGG Vorbis, RM, AJFF, VQF та інші.

 Нижче розглянуті формати звукових файлів, для використання при створенні відеодисків.

 WAV (Waveform) — є патентованим форматом, розробку якого фінансували Microsoft і WM. Підтримка даного формату була введена в Microsoft Windows 3.1. В даний час це - основний формат цифрового звуку на платформі Windows. Формат WAV фактично є підмножиною розробленого Microsoft формату обміну ресурсними файлами RIFF - Resource Interchange File Format. Тому в деяких звукових редакторах формат WAV розглядається, як різновид формату RIFF. У файлах формату WAV зазвичай зберігається стерео- або монофонічний звук, закодований у форматі РСМ з розрядністю квантування 8 або 16 бітів, без компресії. Тому розміри файлів даного формату вельми великі. Розширення імені файлу - .wav. Але WAV-файли можуть містити також звук, закодований в інших форматах, наприклад, в МР3. Принципи кодування з компресією засновані на тому факті, що людське вухо не досконале і не сприймає деякі звуки. Психоакустична модель, використана при такому кодуванні, розбиває весь частотний діапазон аудіосигналу на частини, в яких параметри звуку вважаються однаковими, а потім видаляє звуки, що не сприймаються людиною.

При кодуванні у форматі МР3 частини розбитого діапазону мінімальні, що забезпечує якнайкраще стиснення. Подібна техніка називається адаптивним кодуванням і дозволяє економити на найменш значущих з погляду сприйняття людиною деталях звучання. Ступінь стиснення і, відповідно, об'єм додаткового квантування визначаються не форматом, а самим користувачем у момент задання параметрів кодування. Оскільки кодування МР3 використовує стиснення з втратами інформації, то така компресія неминуче викликає деяке незначне погіршення якості початкового звуку.

МР3 - потоковий формат. Це означає, що передача даних відбувається потоком незалежних окремих блоків даних - фреймів, для чого початковий сигнал при кодуванні розбивається на рівні за тривалістю ділянки, що іменуються фреймами і кодовані окремо. При декодуванні сигнал формується з послідовності фреймів.

Формат МР3 дозволяє виконувати кодування при швидкостях потоку, значення якого можна вибрати в інтервалі від 8 Кбіт/с до 320 Кбіт/с. Вважається, що при швидкості потоку 256 Кбіт/с (стиснення приблизно 1:6) якість звуку відповідає якості AUDIO CD. Нижчі бітрейти, не дивлячись на їх популярність, не дають можливість забезпечити належну якість кодування. При швидкості потоку 128 Кбіт/с файл МР3 займає, приблизно, стільки ж місця на диску, скільки хвилин він звучить. Наприклад, композиція тривалістю 5 хвилин займе близько 5 Мбайт дискового простору.

МР3 - це метод стиснення звуку і в той же час формат зберігання даних. Файли формату МР3 мають розширення MPЗ. Такі файли програються багатьма програмними аудіопрогравачами і DVD-плеєрами.

В даний час існують три основні групи кодеків для кодування звуку у форматі МР3, розроблені різними фірмами і організаціями:

  •  кодери компанії FRAUNHOFER-US - працюють достатньо швидко, але максимальна швидкість потоку складає 128 Кбіт/с, у зв'язку з чим якість звуку залишає бажати кращого;
  •  кодери компанії Xing Technologies - працюють швидко, але не достатньо якісно. Завдяки своїй швидкості вони є ідеальними кодерами для музики, що не вимагає високої якості кодування;
  •  кодери, створені на основі коду ISO, - Lame, BladeEnc, mpegEnc та інші. Ці кодери використовують для кодування звуку безкоштовні динамічні бібліопапки DLL на основі коду ISO. Їх можна завантажити з Інтернету і зберегти в папці WIndows\System.

Кодери на основі коду ISO, працюють дуже поволі, але забезпечують високу якість звуку за рахунок високого бітрейта, максимальне значення якого складає 320 Кбіт/с (стиснення 1:4).

На сьогоднішній день формат МР3 має, як мінімум, дві основні переваги перед іншими, подібними до нього, форматами.

По-перше, МР3 - один з небагатьох форматів, що дозволяють зберегти високу якість звуку завдяки високим швидкостям потоку, - 256 і 320 Кбіт/с. Крім того, для МР3 створено безліч зручних програмних і апаратних засобів, завдяки чому цей формат став фактичним стандартом в цифровій музиці.

 WMA (Windows Media Audio) - формат кодування звуку, розроблений компанією Microsoft. Від решти форматів, які стискають тільки звук, Windows Media відрізняється можливістю стискати ще і відео. У десятій версії формату перетворений алгоритм, внаслідок чого звук стискається в стерео, 44.1 кГц, починаючи з швидкості потоку 32 Кбіт/с, а при швидкостях потоку від 128 Кбіт/с до 192 Кбіт/с підтримується також частота дискретизації 48 кГц. Для всіх бітрейтів доступна лише постійна швидкість потоку (CBR). Кодування виконується дуже швидко, а файли при низьких бітрейтах мають невеликі розміри.

Характерною особливістю формату WMA є те, що при якості, близькій до МР3, файли мають приблизно удвічі менший розмір. На відміну від інших форматів, WMA, як і МР3, забезпечує практично миттєве перемотування, тобто перехід в будь-яке місце файлу. WMA є також форматом зберігання даних. Розширення імен файлів - .wma. .wm. Файли цього формату можуть бути відтворені програвачем Media Player, включеним в останні версії Windows.

 OGG Vorbis - «наймолодший», розроблений - літом 2000 року - відкритий формат з доступними початковими кодами, на відміну від комерційних закритих МPrо і WMA, що дозволяє йому швидко розвиватися.

 Не дивлячись на поки що молодий вік, OGG Vorbis зовсім недавно піддався грунтовній оптимізації свого алгоритму для роботи з низькими бітрейтамі, і нова версія формату отримала назву OGG НСЗ. Даний кодер стискає звук тільки із змінним бітрейтом (VBR), що дозволяє істотно зменшити розмір файлу при незначній втраті якості; підтримує частоту дискретизації від 8 до 48 кГц, будь-які значення швидкості потоку в діапазоні від 8 до 512 Кбіт/с, а не тільки дискретні, і будь-яка кількість каналів - до 255, а не два, як завжди. Формат OGG Vorbis використовує психоакустичну модель, відмінну від тієї, яка використовується в МР3, і це позначається на звучанні, яке помітно відрізняється. Специфікація формату дозволяє включати у файл коментарі і ілюстрації. Заголовок коментаря легко розширюється і дозволяє включати, разом із зображеннями, тексти будь-якого розміру і складності.

Звук в системі Dolby Digital для зменшення об'єму на носіях стискається з використанням алгоритму АС-3._

АС-3 - формат кодування аудіосигналу, розроблений компанією Dolby Labs для систем багатоканального звуку Dolby Surround і Dolby Digital. Даний алгоритм максимально використовує особливості сприйняття звуку людиною. Для цього весь спектр аудіосигналу в кожному каналі розбивається на вузькі частотні смужки різного розміру, оптимізовані з розрахунком на частотну вибірковість людського слуху, що дозволяє дуже точно фільтрувати шум оцифрування так, щоб він був близьким до частоти кодованого сигналу. Аудіосигнал ефективно заглушає шум, роблячи його нечутним для вуха. Там, де відсутність сигналу не дозволяє маскувати шум оцифрування, кодер приймає заходи, щоб його зменшити. Можна сказати, що АС-3 - це дуже ефективна система шумозаглушення, в результаті якого якість звуку суб'єктивна дуже близька до оригіналу.

Звук, закодований по алгоритму АС-3, може записуватися не тільки на відеодисках, але і у файлах з розширенням .асЗ.

DVD-Video

Формат дисків DVD часто асоціюють з дисками DVD-Video і з поширюваними на них кінофільмами, оскільки саме їм він зобов'язаний своїм успіхом. Формат DVD-Video прийшов на зміну VHS-касеті і VIDEO CD. Для зберігання відеозображення на DVD-Video диску використовується стандарт стиснення з втратами MPEG-2, оптимізований для якісного стиснення відеозображення методом відкидання надмірної для людського зору інформації.

Відео, стисле по алгоритму MPEG-2, зберігається на DVD в цифровому вигляді в YUV-форматі однієї з двох телевізійних систем:

  •  NTSC (525/60) з розміром зображення 720x480 і частотою зміни кадрів 29.97 кадрів/с;
  •  PAL   (625/50)   з   розміром   зображення   720x576   і   частотою   кадрів 25 кадрів/с.

Можлива і інша роздільна здатність: 704x480 (MPEG-2) і 320x240 (MPEG-1) - для системи NTSC, і 704x576 (MPEG-2) і 320x288 (MPEG-1) - для системи PAL.

Оскільки кінофільми знімаються в широкоекранному форматі з частотою 24 кадри в секунду, тому DVD-відео у форматі PAL з частотою кадрів 25 кадрів/с відтворюється швидше на 4%. Звук також звучить декілька вище за оригінальну доріжку.

Якість відеозображення на DVD-Video диску залежить від бітрейта, розміру кадру і якості початкового зображення. Зазвичай бітрейт складає 3.0...9.8 Мбіт/с. Статичні сцени передаються краще, ніж динамічні. При ретельному розгляді зображення можна відмітити специфічні для цифрової картинки артефакти. Проте якість зображення по всіх об'єктивних параметрах перевершує якість VHS-касети і диска формату VIDEO CD.

Особливості DVD-Video

Як вже наголошувалося, диски DVD відрізняються від компакт-дисків (CD) перш за все високою ємністю. Але, якби диски DVD володіли лише підвищеною ємністю, вони зайняли б своє місце разом з іншими носіями інформації. На вищий ступінь їм допомогло піднятися значне розширення якісних і функціональних можливостей.

По-перше, диск VIDEO DVD вперше в історії побутової електроніки дозволив отримати на побутовій аудіовідеосистемі якість зображення і звуку, відповідну рівню професійної студійної апаратури. Навіть на глядача, теоретично грамотного і заздалегідь обізнаного про переваги DVD перед іншими форматами запису звуку і зображення, перше знайомство з VIDEO DVD справляє виняткове враження. Висока якість кольорового зображення з роздільною здатністю порядка 500 ліній по вертикалі навіть на найпростіших і дешевших телевізорах викликає здивування. Чітке і абсолютно вільне від яких-небудь шумів і перешкод кольорове зображення по реалізму цілком зіставне з кіно в хорошому кінотеатрі.

По-друге, високу якість багатоканального просторового звуку забезпечує реалістичне відтворення звукової атмосфери кінофільму і яскравий ефект присутності. З появою цифрових систем багатоканального звуку Dolby Digital і DTS стало, нарешті, ясно, як обмежений аналоговий звук «старої» матричної системи Dolby Pro Logic.

По-третє, величезна інформаційна ємність DVD-диска дозволила запропонувати глядачам цілий ряд принципово нових функціональних можливостей і споживчих зручностей. Завдяки новим технологіям, інформаційну ємністю «простого» одношарового одностороннього DVD-диска вдалося збільшити в порівнянні з «старим» традиційним компакт-диском майже в 7 разів (4.7 Гбайт проти 0.68 Гбайт). Цього цілком достатньо, щоб записати на ньому відеопрограму з високою якістю зображення і багатоканальним цифровим звуком тривалістю 133 хвилини. Адже існують двосторонні і двошарові DVD-диски, у яких запис виконаний з двох сторін диска або в двох інформаційних шарах відповідно. Кожна з цих технологій дозволяє ще удвічі збільшити ємність «простого» DVD-диска. Нарешті, двошаровий двосторонній DVD-диск по своїй інформаційній місткості еквівалентний відразу чотирьом «простим» DVD-дискам або 26 компакт-дискам.

Завдяки високій ємності, на DVD-диск можна записати звуковий супровід відеопрограм відразу на 8 мовах і вибирати в процесі відтворення потрібну вам мову, а також додатково записати на диск субтитри на 32 мовах і при перегляді вибирати потрібну мову субтитрів, або відключити їх. Для тих, що вивчають іноземні мови цю можливість важко переоцінити.

Крім субтитрів, на DVD-диску записується будь-яка текстова і графічна інформація, яка може бути у будь-який момент переглянута глядачем. Наприклад, ви можете ознайомитися з повною фільмографією будь-якого актора, або актриси, що знялися у фільмі, або зажадати досьє на режисера фільму. На деяких DVD-дисках на місце, що залишилося, поміщаються відеоролики, що розповідають про зйомки цього фільму, приводяться дублі деяких епізодів і різні варіанти кінцівок фільму.

Фільми, записані на диски VIDEO DVD, зазвичай діляються на частини, які називаються заголовками, або розділами (Titles). Кожен розділ (Title) у свою чергу ділиться на епізоди або розділи (Chapters).

Ви можете здійснювати покадровий перегляд сцен вперед, або назад, і кожен кадр матиме чітке зображення. Застосування меню дозволяє переміщатися в будь-яке місце фільму і здійснювати пошук на диску потрібного епізоду або фрагмента, використовуючи мініатюри із зображеннями їх перших кадрів або з фрагментами відео. Для цього досить на екрані виділити відповідну мініатюру і натиснути кнопку вибору.

Є можливість змінювати розміри зображення, збільшуючи або зменшуючи масштаб відображення. При збільшеному масштабі можна переміщати центр кадру, щоб розглянути будь-яку частину зображення.

Передбачена і спеціальна функція контролю, що дозволяє батькам закривати доступ дітей до деяких специфічних фрагментів фільму.

Але це ще далеко не все, що вже може формат VIDEO DVD. Ємність диска, в принципі, допускає можливість запису на один DVD-диск відразу декількох варіантів розвитку подій (Multi-Story). Це дозволяє реалізувати принципово новий, недосяжний раніше, інтерактивний режим перегляду кінофільму. Тепер за допомогою DVD-програвача глядач з пасивного спостерігача перетворюється на повноправного учасника подій, що розгортаються на екрані, якщо, звичайно, запис даного диска виконаний у варіанті Multi-Story. Крім того, погодитеся, вельми принадно знов побачити добре знайомий фільм з героями, але з абсолютно іншим розвитком сюжету.

Не менш цікава і інша незвичайна функція VIDEO DVD, так звана Multi-Angle (Безліч точок зору), тобто проглядання епізодів під різним кутом, або під різними точками зору. Під цією назвою прихована одна з найцікавіших і незвичайних можливостей DVD-диска. На такому диску, записаному в режимі Multi-Angle, може міститися до 9 варіантів відео, знятого камерами з різних ракурсів. При перегляді фільму глядач вибирає найцікавішу для себе точку зору. Скажімо, проглядаючи футбольний матч, ви зможете перемикатися з вигляду з боку трибун, на види з боку воротаря або нападаючого.

Незаперечна перевага DVD-диска перед іншими варіантами відео - це можливість одночасного запису зображення в різних форматах: стандартному 4:3 і широкоекранному 16:9. Зазвичай такі фільми випускають у вигляді двостороннього диска, на одній стороні якого записана стандартна, а на іншій - широкоекранна версія фільму. З врахуванням все більшого розповсюдження широкоекранних телевізорів із співвідношенням сторін екрану 16:9 можливість перегляду фільмів з DVD-диска в широкому форматі зображення, безперечно, є його великою перевагою.

 DVD-диск, будучи наступником оптичних відеодисків формату VIDEO CD, володіє всіма перевагами цього формату запису.

По-перше, за твердженням виробників, він практично «вічний», оскільки безконтактний спосіб прочитування цифрових даних з диска за допомогою променя лазера виключає зношення диска. Реальний термін його служби обмежений тільки довговічністю матеріалу, з якого диск виготовлений.

По-друге, цифровий спосіб запису забезпечує практично миттєвий довільний доступ до будь-якої частини інформації, записаної на диску.

Переміщатися по фільму можна також за допомогою тимчасових міток. Всі ці операції виконуються за допомогою екранного меню, сформованого схемою управління DVD-програвача. Особливо зручні інтерактивні інтерфейси DVD-програвача другого покоління з використанням мініатюр. Такі системи меню, іменовані On-screen Menu Icons (Елементи екранного меню), на вигляд і алгоритму роботи дуже нагадують звичну систему Windows.

Завдяки своїм незаперечним перевагам і універсальності DVD-програвач вже найближчим часом стане найдоступнішим і поширенішим апаратом побутової електроніки.  Будучи універсальним пристроєм, він відмінно програє не тільки DVD-диски, але і звичайні AUDIO CD, VIDEO CD, SVCD і МР3. Тому DVD-програвач з часом неминуче витіснить CD і VideoCD - програвачі і стане центральним блоком всієї домашньої аудіовідеосистеми. Сьогодні на ринку вже є DVD-програвачі, що «пишуть», широке розповсюдження яких з часом витіснить касетні відеомагнітофони.

Кажучи про переваги формату VIDEO DVD, основна увага тут приділялася якості зображення і майже не говоримо про якість звуку. Адже він ні в чому не поступається зображенню, і якість звучання сучасних моделей DVD-програвачів порівнянно з якістю відео.

Запис звуку у форматі Dolby Digilal дає можливість творцям фільмів після використання різних студійних спецефектів добитися того, що у глядача створюється повне відчуття реальності дії, що відбувається на екрані.

Технологія Dolby Digital забезпечує виняткову чіткість звучання, особливо важливу в діалогах, і ефект об'ємного простору. Завдяки використанню декількох каналів і особливій схемі розміщення гучномовців, звук, записаний у форматі Dolby Digital, може розповсюджуватися по приміщенню в довільних напрямах, внаслідок чого і досягається ефект присугності.

Диски DVD з фільмами продаються в прямокутних пластикових упаковках з якісною поліграфічною обкладинкою. На звоборотній стороні упаковки приводяться короткий зміст фільму і рецензія, а також параметри відео і звуку. Часто на додаток записують декілька бонусных відеофрагментів про зйомки фільму, інтерв'ю і рекламу. На двосторонньому двошаровому диску тривалість запису може досягати 8 годин.

Оскільки DVD-диск дозволяє зберігати величезні об'єми найрізноманітнішої інформації в цифровому вигляді, а DVD-програвач забезпечує довільний доступ до неї в інтерактивному режимі, диску, передбачена також і роль універсальної інформаційно-довідкової системи.

Формати зображень.

 Коли в 30-х роках минулого століття було створено телебачення, кадр фільму був переважно прямокутним із співвідношенням сторін 4:3 — чотири елементи завширшки і три - у висоту. Тому і телеекрани мали розміри, відповідні такому співвідношенню. Проте впродовж багатьох років формат фільмів змінювався за рахунок збільшення ширини кадру. Сьогодні фільми мають співвідношення формату 16:9 (1.85:1) або 20:9 (2.35:1), жодне з яких нормально не підходить під телеекран будь-якого розміру із співвідношенням сторін 4:3 (1.33:1).

 Після зйомки широкоформатного фільму? його зазвичай перетворюють у формат відео одним з двох способів: або обрізаючи зображення по бічних сторонах, або зменшуючи в розмірах, поки не поміститься на телеекрані (Letterbox). Найчастіше використовується саме обрізання зображення. В результаті такого обрізання часто трапляється так, що персонаж залишається за кадром і діалог відбувається з невидимим партнером. Або відбувається як би «рух» камери від одного персонажа до іншого.

Перетворення фільму у формат Letterbox масштабує зображення по ширині до тих пір, поки картинка не стане достатня вузькою, щоб виводитися на екран телевізора з повною шириною. В результаті з'являються чорні смуги зверху і знизу зображення. Дана технологія дає можливість дивитися фільм без втрат зображення, проте неефективно використовує вертикальну роздільну здатність екрану.

Специфікація DVD передбачає можливість програвання широкоекранних фільмів на сучасних телевізорах з підвищеною чіткістю (HDTV), що мають екрани із співвідношенням формату 16:9. Зрозуміло, якщо Ви не маєте широкоформатного екрану, то програвачі DVD можуть стискати його до формату Letterbox, або обрізати відео до формату 4:3.

Широкоформатне зображення 16:9 зберігається на DVD-диску в стислому після горизонталі або анаморфному (anamorphic) вигляді. Програвач повинен автоматично визначити анаморфне зображення і правильно відобразити його. Якщо цього не відбудеться, то ви побачите картинку з витягнутими особами, персонажі будуть дуже худі і високі, а місяць - овальним, а не круглим. В цьому випадку в налаштуваннях програвача або телевізора потрібно знайти параметр Aspect Ratio (Пропорції) і вручну встановити правильне значення, щоб зображення стало нормальним.

При показі фільму з анаморфним зображенням за допомогою стаціонарного програвача можливі проблеми із-за низької роздільної здатності телевізора. Для їх подолання стаціонарні програвачі, або прибирають кожну четверту горизонтальну смугу, або намагаються масштабувати зображення за допомогою більш кращих алгоритмів. Який алгоритм використовується - визначається моделлю програвача. Об'єднує ці алгоритми одне: жоден з них не забезпечує такої якості, яку можна отримати, якщо провести масштабування і обрізання (Letterbox) в студійних умовах на дорогій студійній апаратурі. При прогляданні VIDEO DVD на комп'ютері цей недолік не виявляється із-за високої роздільної здатності сучасних моніторів.

Для якісного відтворення зображення на екрані комп'ютерного монітора має значення і те, яка роздільна здатність встановлена. Для фільмів, записаних з пропорцією кадру 4:3, оптимальним є роздільна здатність екрану монітора комп'ютера 800x600, а для фільмів з пропорцією 16:9 - 1024x768. 

Регіональний захист.

Відразу після ухвалення стандарту VIDEO DVD провідні кіностудії зажадали не тільки охорону дистрибутивних (оригінальних) записів від несанкціонованого копіювання (невипадково величезний інтерес до створення формату DVD із самого початку проявили відеопірати), але і гарантії того, що кінофільми, призначені для певного ринку, наприклад, американського, будуть недоступні споживачам інших ринків, зокрема європейським глядачам. Оскільки показ багатьох американських кінофільмів в інших країнах дозволений лише після того, як вони перестали демонструватися в кінотеатрах США і почали продаватися за кордоном, кіностудії побоювалися, що закордонні глядачі не почнуть витрачати гроші на квитки в кінотеатри, а набуватимуть дисків VIDEO DVD із записом кінофільмів. Тому провідні кіностудії зажадали, щоб стандарт VIDEO DVD включав захист від відтворення дисків в певних географічних регіонах.

В результаті весь світ був роздільний на вісім зон:

  •  Зона 1: Канада, США;
  •  Зона 2: Європа, Японія, Південно-африканська республіка, країни близького Сходу, Єгипет;
  •  Зона 3: Південно-східна і Східна Азія, Тайвань, Гонконг;
  •  Зона 4: Австралія, Нова Зеландія, Центральна і Південна Америка, Карибські острови;
  •  Зона 5: Росія і держави колишнього Радянського Союзу, країни Африки (окрім Єгипту і Південно-африканської республіки), Індія, Пакистан, Північна Корея, Монголія;
  •  Зона 6: Китай;
  •  Зона 7: Зарезервовано;
  •  Зона 8: Міжнародна - круїзні рейси, літаки.

Передбачається, що в кожній з вказаних, зон повинні використовуватися диски тільки з визначеним для цієї зони регіональним кодом. DVD-програвачі, приводи DVD-ROM, апаратні декодери і програмні програвачі також повинні бути призначені тільки для використання в конкретному регіоні. Таким чином, апаратура, придбана, наприклад, в США (зона 1), або в країнах колишнього Радянського Союзу (зона 5), не може програвати DVD-диск, призначений для відтворення в країнах Європи (зона 2).

Це реалізовано таким чином, що пристрої і програми при кожному програванні DVD-диска порівнюють код регіону, записаний на диску зі своїм внутрішнім кодом, і якщо він не співпадає, то відмовляються програвати диск.

Існують також диски VIDEO DVD, які можуть бути використані в декількох, а в окремих випадках і у всіх регіонах. Мініатюра на упаковці диска вказує, для якого регіону (зони) він призначений. Таке ж позначення повинне бути і на апаратурі.

Останнім часом проблема регіонального захисту вже не стоїть так гостро. Самі виробники DVD-апаратури розуміють, що регіональне кодування гальмує розвиток стандарту і позбавляє їх потенційного прибутку, тому або продають апаратуру вже з відключеним захистом, або залишають можливість відключення захисту.

Захист від копіювання.

Крім регіонального захисту стандарт VIDEO DVD передбачає захист дисків від копіювання. Спроби утруднити копіювання записів засновані, переважно, на тому, що DVD-програвачі передають на вихід лише аналоговий відеосигнал - як повний компонентний телевізійний сигнал, так і з розділеними яскравістю і колірною складовою (S-video) або з розділеними кольорами (RGB). Аудіосигнал, на відміну від відеосигналу, може передаватися, як в цифровому, так і в аналоговому вигляді.

Для захисту від копіювання використовується декілька систем:  Analog CPS (Macrovision), CGMS, CSS, CPRM, DCPS, HDCP.

Analog CFS (Macrovision).

 Analog CPS — система аналогового захисту, призначена для запобігання нелегальному копіюванню з аналогового (телевізійного) виходу відтворюючої DVD-видеоаппаратури, В ній застосовується та ж система Macrovision, що і при захисті відеокасет VHS. За допомогою вертикального затемняючого (що замикає) імпульсу система додає імпульсні перешкоди змінної величини в рядки 6-13 і 319-326. Записуюча автоматика відеомагнітофонів реагує на ці імпульси таким сильним зниженням рівня сигналу, що його відтворення стає практично неможливим. Одночасно ці імпульсні перешкоди втручаються і в синхросигнали, що не може не вплинути на правильну роботу схем синхронізації і призводить до значного зниження якості зображення. Ці сигнали ніяк не позначаються на нормальній роботі телевізора, але вмить порушують роботу схеми АРР (автоматичного регулювання рівня сигналу) відеомагнітофона. Згідно рекомендації DVD-форума, в DVD-рекордери повинні бути вбудовані детектори з Macrovision, якими захищені всі легальні диски DVD.

CGMS.

Система CGMS (Copy Generation Management System - Система управління створенням копій) записує на диск VIDEO DVD спеціальну інформацію, що забороняє цифрове копіювання дисків, або що визначає кількість копій, які можуть бути зроблені без втрати якості. Ця інформація записується при копіюванні разом з основними даними. Щоб визначити, чи містить відеосигнал CGMS-інформацію, необхідне спеціальне устаткування. Розрізняють два варіанти CGMS: аналоговий (CGMS/A), розрахований на комп'ютерні плати оцифрування відео, і цифровий (CGMS/D) - для виключення копіювання інформації по ІЕЕ1394. Шифрування даних не використовується.

CSS.

Система кодування CSS (Content Scrambling System - Система перестановки вмісту) призначена для запобігання копіюванню вмісту DVD-відео диска на жорсткий диск комп'ютера. Суть її полягає в тому, що вміст диска шифрується, і для розшифровки потрібний ключ, який виходить з двох частин. Одна частина зберігається на диску VIDEO DVD, а друга частина ключа залежить від конкретного DVD-привода. Процес розшифровки здійснюється програмою-декодером, яка і програє DVD-відео. Таким чином, якщо просто переписати вміст DVD-відеодиска, захищеного за допомогою CSS, на жорсткий диск, то декодер не зможе отримати другу половину ключа і дані не будуть розшифровані. Слабкість цієї системи полягає в тому, що блок дешифровки повинен бути вбудований в кожен програмний декодер, що дає можливість легко зламати його.

По методу CSS кодуються не всі фільми, так що деякі можуть бути програні з вінчестера. За рішенням DVD-форума, починаючи з 1999 року, всі приводи DVD-ROM підтримують систему захисту CSS. В кінці 1999 року система CSS була зламана і створена програма DECSS, яка розшифровує дані і дозволяє записувати вміст захищених дисків VIDEO DVD в чистому вигляді на вінчестер. Ця подія стала приводом для серії судових розглядів. Після цього виробники DVD-фільмів почали випускати диски, які не можуть бути розшифровані програмою DECSS.

CPRM.

 CPRM (Content Protection for Recordable Media - Система захисту для записуваних носіїв) використовується для записуваних дисків DVD.

DCPS.

Система DCPS (Digital Copy Protection System - Система захисту від цифрового копіювання) розроблена компаніями Intel, Sony, Hitachi, Matsushita і Toshiba, використовує особливий захист цифрової передачі змісту DTCP (Digital Transmission Content Protection). Цей захист застосовується до протоколів передачі даних, включаючи і ІЕЕ 1394/FireWire. Принцип роботи системи полягає в тому, що цифрові пристрої - DVD-програвачі, відеокамери, цифрові телевізори і відеомагнітофони - обмінюються сертифікатами ідентифікації і спеціальним ключем, які дозволяють виконати шифрування і дешифрування передаваної інформації.

HDCP.

 HDCP (High-Bandwidth Digital Content System - Широкосмугова система захисту цифрового вмісту) - система, аналогічна DCPS, але використовується для передачі відео на цифрові рідкокристалічні монітори (LCD) по інтерфейсу DVI.

Наявність складної схеми захисту від копіювання і регіонального блокування є основним недоліком форматів VIDEO DVD. Зрозуміло, існують способи обходу захисту від копіювання і регіонального кодування.

Розміщення інформації на дисках VIDEO DVD.

Диски формату VIDEO DVD записуються з використанням файлової системи MICRO UDF. Це - адаптована для застосування на DVD версія файлової системи UDF (Universal Disk Format - Універсальний формат дисків), яка, у свою чергу, заснована на міжнародному стандарті ISO-13346. Дана файлова система поступово йде на зміну застарілої ISO9660, створеної свого часу для використання на компакт-дисках. На перехідний період, поки не вийдуть із вжитку комп'ютерні пристрої і диски, що працюють у форматі ISO9660, використовуватиметься файлова система UDF Bridge, яка є деякою комбінацією MICRO UDF і ISO9660.

При використанні файлової системи MICRO UDF на одному DVD-диску можна одночасно зберігати відеофільми, аудіозаписи, оцифровані фотографії і комп'ютерні файли. Цим забезпечується міжплатформенна сумісність, тобто DVD-диск стає єдиним носієм для комп'ютерних платформ Macintosh, DOS/Windows, OS/2, UNIX.

У кореневому каталозі дисків VIDEO DVDAUDIO DVD) містяться дві папки -AUDIO_TS і VIDEO_TS. Тека AUDIO TS призначена для зберігання інформації на дисках AUDIO DVD і на дисках VIDEO DVD зазвичай порожня. Тому може бути відсутньою. У папці VIDEO_TS зберігаються файли зі всією інформацією, необхідною для відтворення фільму.

Файли фільму мають розширення .VOB (Video Object). Цими файлами є мультиплексированные (змішані) потоки відео, аудіо і навігаційній інформації. На комерційних дисках VOB-файлы кодуються із застосуванням системи шифрування CSS (Content Scrambling System) для запобігання їх незаконному копіюванню. На перезаписуваних дисках система шифрування не застосовується. Окрім файлів VOB, в теці VIDEO_TS знаходяться файли ієрархічних меню з розширенням IFO (Information Object), які задають порядок проходження VOB-файлів, і необов'язкові файли з розширенням BUP - резервні копії файлів IFO. Всі файли формату VOB мають ім'я виду VTS_01_1.VOB (VTS - Video Transport Stream - Транспортний потік інформації). Перші дві цифри в імені указують помер ролика (Title number), а остання цифра - його частина (Section number). Відеофайли фільму зазвичай розбиті на декілька частин, по одному гігабайту кожна. Тому, для того, щоб знайти файли фільму, досить відшукати групу гігабайтних VOB-файлів, розташованих один за одним.

Окрім файлів VTS, в папці знаходяться файли з ім'ям VlDEO_TS. Файл VIDEO_TS.VOB зазвичай містить заставку фірми, що поширює фільм, і попередження про відповідальність за незаконне копіювання, а файл VIDEO_TS. IFO - навігаційну інформацію для цього VOB-файла. Файл VIDEO_TS. BUP є резервною копією навігаційної інформації.

На дисках AUDIO DVD інформація, необхідна для відтворення, знаходиться в папці AUDIO TS з такою ж структурою файлів, як і в теці VIDEO_TS, Файли мультиплексованих потоків аудіо мають розширення АОВ (Audio Object) і таку ж структуру, як і файли VOB.

Інші формати Video на компакт-дисках.

На стандартних компакт-дисках (CD) відео може записуватися в різних форматах. Найбільш популярні серед них: VIDEO CD, Super VIDEO CD, CVD, XVCD, XSVCD. MPEG-4 (DIVX), miniDVD, cDVD.

VIDEO CD.

Одним з найбільш поширених в даний час є формат VIDEO CD (VCD). У даному форматі відеозображення записується з якістю VHS, а звуковий супровід з якістю AUDIO CD. Існує декілька версій цього стандарту, серед яких найчастіше використовуються версії 1.0 і 2.0.

Для створення повноцінного диска VIDEO CD, сумісного зі всіма пристроями читання, необхідною умовою є дотримання стандарту WhiteBook 2.O. Даний стандарт передбачає кодування відеоінформації по алгоритму MPEG-1, при швидкості потоку відеоданих від 650 до 1150 Кбіт/с, а аудіопотоку - 224 Кбіт/с. Для сумісності зі всіма пристроями, що програють, рекомендується записувати диски VIDEO CD при швидкості потоку 1150 Кбіт/с. Розмір кадру фільму, стиснутого по алгоритму MPEG-1, складає 352x288 пікселів для стандарту PAL і 352x240 пікселів для стандарту NTSC. При відтворенні таке зображення розтягується апаратними або програмними засобами на повний екран, і, хоча при цьому втрачається якість, зберігається можливість програвати повноекранне відео навіть на двошвидкісному дисководі CD-ROM. Двоканальний звук (стерео) оцифровується з частотою дискретизації 44.1 кГц і 16-розрядним квантуванням.

Основні відмінності дисків VIDEO DVD і VIDEO CD приведені в Табл. 1.1.

VIDEO DVD

VIDEO CD

Звук

2-канальний РСМ 5.1-канальний Dolby Digital (AC-3) 5.1-канальний DTS MPEG-2 Audio Layer II До 8 доріжок на різних мовах

2-канальний MPEG

Потік даних

Від 3 до 9.S Мбіт/с { відео, аудіо, субтитри)

1.44 Мбіт/с (відео, аудіо)

Стандарт VIDEO CD 2.0 передбачає можливість додавання на диск статичних зображень розміром 704x576 або 352x288 в системі PAL і 704x480 або 352x240 в системі NTSC, а також екранних меню з інформацією про зміст кожної доріжки.

Згідно стандарту, диск VIDEO CD повинен мати певну файлову систему і структуру папок (Табл. 1.2).

Табл. 1.2. Структура і вміст папок диска VIDEO CD

Папка

Файли

Вміст

VCD

INFO.VCD

Ідентифікація альбому і диска

ENTRIES.VCD

Список точок входження (до 500)

PSD.VCD

Необов'язковий дескриптор послідовності програвання

LOT.VCD

Необов'язковий список ідентифікаторів зсуву

MPEGAV

AVSEQnn.DAT

MPEG-файлы; пп - номер (до 99 доріжок)

CDDA

AUDIOnn.DAT

Необов'язкові файли AUDIO CD

SEGMENT

ITEMnnn.DAT

Статичні зображення або меню; nnn - номер сегменту (до 999)

KARAOKE

KARINFO.xxx

Необов'язкові інформаційні файли караоке

EXT

PSD_X.VCD

Необов'язкові розширені версії PSD.VCD

Формати відео, звуку і відеодисків

Папка

Файли

Вміст

LOT.X.VCD

Необов'язкові розширені версії LOT.VCD

SCANDATA.DAT

Необов'язковий список адрес I-кадрів

CAPTnn.DAT

Необов'язкові титри

CDI

Не визначено

Файли програм і даних CD-I

На звичайний компакт-диск ємністю 650 Мбайт, записаний в цьому форматі, поміщається 74 хвилини відео із стереозвуком, а на диск ємністю 700 Мбайт-80 хвилин. Повнометражний фільм зазвичай зберігається на двох дисках. Такі диски можуть програватися практично на будь-якому комп'ютері, починаючи з 486, з дисководом CD-ROM або DVD-ROM, на більшості програвачів CD і DVD, а також на ігрових приставках PlayStation, Sega Saturn, Dreamcast з додатковим модулем VCD.

Super VIDEO CD.

Диски Super VIDEO CD (SVCD) відрізняються від дисків VIDEO CD вищою якістю відео, оскільки розмір кадру в них складає 480x576 пікселів для стандарту PAL і 480x480 пікселів для стандарту NTSC. Оскільки для кодування використовується алгоритм MPEG-2 із змінною швидкістю потоку до 2600 Кбіт/с, то на звичайному CD-диску об'ємом 650/700 Мбайт можна розмістити 35-60 хвилин відео. Якість багато в чому залежить від записаного об'єму. Чим менше цей об'єм, тим вища швидкість передачі даних і тим краща буде якість відео. Для сумісності зі всіма пристроями, що програють, рекомендується записувати диски Super VIDEO CD при швидкості потоку 2376 Кбіт/с.

Стандарт SVCD передбачає можливість запису двох доріжок стереозвуку, стислого по алгоритму MPEG-2, і багатоканального звуку Dolby Digital, чотирьох доріжок титрів і караоке. Можна записувати також фотоальбоми і слайд-шоу з фоновим звуком.

Так само, як і VIDEO CD, диски SVCD повинні мати певну файлову систему і структуру папок (Табл. 1.3).

Табл. 13. Структура і вміст папок стандартного диска Super VIDEO CD

Папка

Файли

Вміст

SVCD

INFO.VCD

Ідентифікація альбому і диска

ENTRIES.VCD

Список точок входження (до 500)

SEARCH.DAT

Список адрес 1-кадрів

TRACKS.SVD

Список доріжок

PSD.VCD

Необов'язковий дескриптор послідовності програвання

LOT.VCD

Необов'язковий список ідентифікаторів

змішення

MPEG2

AVSEQnn. MPG

Мреg2-файли; пп - номер (до 99 доріжок)

CDDA

AUDIOnn.DAT

Необов'язкові файли AUDIOCD

SEGMENT

lTEMnnn.DAT

Статичні зображення або меню; nnn - номер сегменту (до 999)

KARAOKE

KARINFO.xxx

Необов'язкові інформаційні файли караоке

EXT

PSD_X.VCD

Необов'язкові розширені версії PSD.VCD

LOT_X.VCD

Необов'язкові розширені версії LOT.VCD

SCANDATA.DAT

Необов'язковий список адрес 1-кадрів

CAPTnn.DAT

Необов'язкові титри

CDI

He визначене

Файли програм і даних CD-i

Диски Super VIDEO CD можуть відтворюватися комп'ютером з двошвидкісним дисководом CD-ROM і апаратним, або програмним декодером MPEG-2, спеціальними програвачами SVCD і багатьма, але не всіма, стаціонарними DVD-програвачами.

CVP.

Формат CVD є різновидом формату Super VIDEO CD і відрізняється від нього нижчою роздільною здатністю. Для стандарту PAL використовуються роздільна здатність 352x576 пікселів і частота кадрів 25 кадрів/с. Для стандарту NTSC використовуються роздільна здатність 352x480 пікселів і частота кадрів 29.97 кадрів/с. Застосування зниженої роздільної здатності дозволяє збільшити об'єм, що зберігається на диску даних, тобто тривалість фільму.  Разом з тим, якість такого зображення дещо погіршується. Більшість DVD-програвачів, що програють диски Super VIDEO CD, програватимуть також диски CVD. Невеликий фільм, підготовлений у форматі VIDEO DVD, тобто з розміром кадру 720x576 пікселів в системі PAL, і стиснутий по алгоритму MPEG-2, можна записати і на звичайний записуваний компакт-диск (CD-R/RW), який в цьому випадку називатиметься miniDVD. Такі диски мають таку ж файлову структуру, як і диски VIDEO DVD.

На диск miniDVD поміщається фільм з розміром кадру 720x576, тривалістю приблизно 15-20 хвилин. Це ідеально підходить для любительських фільмів. Особливістю дисків miniDVD є те, що їх без проблем можна програвати на сучасному комп'ютері, обладнаному дисководом CD-ROM, але більшість побутових програвачів DVD такий диск відтворювати не буде.

Стандарт MPEG-4.

Альтернативою формату miniDVD є формат відеодисків DVD, розроблений компанією Sonic Solutions. Якщо процес створення дисків DVD достатньо складний і вимагає великої кількості спеціальних програм, то розробка Sonic Solutions пропонує простішу технологію і необхідне програмне забезпечення для швидкого створення відеодиска з якістю DVD.

Фільми у форматі DVD записуються на носії CD-R і CD-RW з роздільною здатністю 720x576 пікселів. На один диск поміщається приблизно 15-20 хвилин відео високої якості. Проглядати такий диск можна тільки на комп'ютері, або на підключеному до нього телевізорі. Для цього разом з відео на диск записується програмний програвач.

В кінці 1998 року була оголошена нова розробка Експертної групи кінематографії (Moving Picture Expert Group) - стандарт MPEG-4, який є новим мультимедіа-формат, розрахований на низькошвидкісну передачу даних. Сенс його полягає в розподілі початкового матеріалу на медіа-об'єкти різних типів: відео, звукові, статичні і ін., які зв'язуються і компонуються в єдину, змінну користувачем сцену.

Складовою частиною MPEG-4 є стиснення відео. За рахунок досконалішої компресії стало можливим стискати відео значно сильніше, ніж при використанні MPEG-1 для VIDEO CD. Компресія по алгоритму MPEG-4 дозволяє без проблем помістити повнометражний фільм на одному компакт-диску з якістю навіть кращим, ніж у VIDEO CD. Чим коротше за часом фільм, тим більшу швидкість цифрового потоку можна використовувати, заповнюючи весь простір диска CD. Зрозуміло, і якість в цьому випадку буде вища.

У цього формату є всі можливості, щоб замінити MPEG-1. Він, перш за все, забезпечує кращу якість при тому ж розмірі файлу, або менший розмір при тій же якості, велику гнучкість у виборі роздільної здатності, частоти кадрів і швидкості потоку даних, кращу передачу швидкого руху, легко поєднується з різними аудіокодеками, менш чутливий до втрати частини даних, добре підходить для проглядання відео через мережу в реальному часі.

Завдяки всім цим можливостям, формат MPEG-4 дуже швидко став популярним серед користувачів персональних комп'ютерів - любителів кіно. Він широко використовується для запису на диски CD-R/RW художніх фільмів, завантажених з Інтернету, або скопійованих з VIDEO DVD.

На початку істотним недоліком формату MPEG-4 було те, що дуже мало побутових DVD-програвачів могли відтворювати файли даного формату. Але якщо відеокарта вашого комп'ютера має вихід на телевізор (TV-out), то, підключивши його, ви побачите фільм MPEG-4 на телевізійному екрані з максимально можливою якістю. Втім, останнім часом все частіше почали з'являтися програвачі DVD з функцією відтворення файлів формату MPEG-4.

Для відтворення відео у форматі MPEG-4 необхідний комп'ютер Pentium ІІ з тактовою частотою процесора не менше 300 Мгц. Крім того, на комп'ютері повинна бути встановлена програма-програвач MPEG-4, наприклад, Windows Media Player, і кодек MPEG-4. Таких кодеків існує декілька. Найбільш поширені - Microsoft MPEG-4 Video Codec і DIVX MPEG-4 (Fast Motion і Low Motion). DIVX, no відгукам авторів, є кращою версією ніж Microsoft MPEG-4 Video Codec. Кодек Microsoft MPEG-4 Video Codec зберігає закодований фільм у форматі ASF, а DIVX -у форматі AVІ. Слідуючи назві кодека, формат MPEG-4 часто називають DIVX.

Версії кодека DIVX.

Перша версія DIVX - DIVX ;-) 3.11 Alpha - складалася фактично з двох кодеків- Fast-Motion (Інтенсивний рух) і Low-Motion (Слабкий рух). Самі назви вказують на те, що перший призначався для кодування динамічних сцен з інтенсивним рухом, а другий - для кодування статичних сцен без руху.

Якість кодованого зображення залежить від бітрейта, а точніше, від співвідношення роздільної здатності і бітрейта. Чим більше бітрейт, тим краща якість зображення, але і більший розмір отриманого файлу. Для кодека DIVX Fast-Motion ця залежність не така лінійна, як для DIVX Low-Motion. Бітрейт, вказаний в налаштуваннях цього кодека, означає, що бітрейт фільму трохи змінюватиметься в районі вказаного значення. Тому добре прогнозуються розмір фільму, закодованого в DIVX Low-Motion. На відміну від нього, DIVX Fast-Motion кодує фактично із змінним бітрейтом, для якого задається тільки верхня межа.

При використанні кодека DIVX Low-Motion виходить зображення дуже хорошої якості, але тільки на статичних сценах, а на динамічних сценах з'являється так звана «розмитість» з артефактами зображення.  Цю  проблему можна  вирішити,  якщо закодувати фільм максимальним бітрейтом (для даної версії кодека - 6000 Кбіт/с). Але при цьому розмір файлу буде дуже великим.

При використанні кодека DIVX Fast-Motion виходить зображення задовільної якості і файл невеликого розміру, а якість динамічних сцен - дуже хороше.

Подальший розвиток технології DIVX призвів до появи нової версії кодека - DIVX 4.O. Цей кодек сумісний із старими версіями DIVX З.хх, тобто він програє практично всі фільми, закодовані колишніми версіями кодека. Крім того, авторами приділена найпильніша увага оптимізації програми для прискорення її роботи і підвищення якості кодування. У версії DIVX 4.0 передбачена можливість кодування в два проходи. При першому проході створюється файл статистики, в якому описується рух, після чого на другому проході виконується фактичне кодування. Двопрохідне кодування підвищує якість і дозволяє досягти більшого ступеня стиснення, зменшуючи розмір файлу, але вимагає додаткового часу.

Новіше покоління кодека - DIVX 5 - наступний крок на шляху до вдосконалення технології DIVX. Він дозволяє стискати фільм DVD в 11 разів, при збереженні хорошої якості. Це означає, що фільм тривалістю до 100 хвилин можна записати на один компакт-диск ємністю 700 Мбайт з достатньо високою якістю.

Якщо колишні версії кодека дозволяли користувачеві задати лише невелике число параметрів кодування, то у версії DIVX 5.0.5 визначених користувачем параметрів значно більше.

Розробники кодека DIVX 5.0.5 передбачили також можливість кодування для подальшого програвання на відтворюючих пристроях певних типів. З цією метою в налаштуваннях кодека пропонується вибрати профіль для DivX-пристроя. Профіль - це заготовки параметрів кодека, відповідні стандарту DIVX. В майбутньому, коли з'явиться велика кількість різноманітних пристроїв DIVX, що програють, профілі дозволять кодувати фільми саме для конкретних пристроїв.

Відео та аудіокодеки в операційній системі.

У операційну систему Windows включений цілий ряд відеокодеків, що використовують різні алгоритми кодування відео. Крім того, різні програми, що працюють з відео, можуть встановлювати додаткові кодеки.

Щоб побачити, які відеокодеки встановлені в операційній системі Windows ХР, виконайте наступні кроки.

 Натисніть кнопку Пуск (Start) на Панелі завдань (Taskbar) і в головному меню Windows, що з'явилося, виберіть команду Панель управління (Control Panel). Відкриється вікно Панель управління (Control Panel).

 Двічі клацніть мишкою на значку Звуки і аудіопристрої (Sounds and Multimedia). З'явиться діалог Властивості: Звуки і аудіопристрої (Sounds and Multimedia Properties). Перейдіть на вкладку Устаткування (Hardware), клацнувши мишею на відповідному ярлику.

 У полі списку Пристрою (Devices) двічі клацніть мишею на назві Відео кодеки (Video Codecs). Відкриється діалог Властивості: Відео кодеки (Video Codecs Properties). Клацніть мишею на ярлику Властивості (Properties), щоб перейти на цю вкладку.

Якщо в полі списку Пристрою (Devices) вкладки Устаткування (Hardware) двічі клацнути мишею на назві Аудіо кодеки (Audio Codecs), відкриється діалог Властивості: Аудіо кодеки (Аудіо Codecs Properties), в якому слід перейти на вкладку Властивості (Properties).

На цих вкладках перераховані видео і аудіокодеки, встановлені у вашій системі. Всі вони доступні програмам запису і відтворення відео і звуку, а також іншим програмам, що працюють з відео і звуком, наприклад, перекодувальникам. Щоб побачити властивості кожного кодека, слід виділити його і натиснути кнопку Властивості (Properties).

Формати файлів відео.

При створенні відеодисків зазвичай використовується один або декілька файлів, що містять відео, які записуються на диск відповідно до існуючих стандартів. Початкові відеофайли можуть бути різних форматів. Використовувані в даний час формати файлів відео відрізняються переважно методом компресії. Найбільш популярні серед AVI, QuickTime, MPEG, WMF, ASF.

AVI (Audio Video Interleave - Чергування аудіо-відео) - формат, розроблений корпорацією Microsoft, передбачає синхронізацію зображення і звуку. Розширення імені файлу .avi. У файлах цього формату може зберігатися відео, стиснуте різними кодерами.

Quick Time - формат, розроблений компанією Apple Computer для зберігання стиснутогоо відео з синхронізованим звуком. Широко використовується в мережі Інтернет. Розширення імені файлу .mov.

MPEG - група форматів файлів, що використовують компресію по алгоритму MPEG. Файли цих форматів можуть мати розширення .mpeg, .mpg, .m2v, .m2p, .mp2, .dat, .m1v.

WMV (Windows Media Video) - формат, розроблений Microsoft на основі алгоритмів стиснення MPEG. Розширення імені файлу .wmv. ASF {Active Streaming Format - Активний потоковий формат) - призначений і застосовується переважно для потокової передачі відео і звуку в мережі Інтернет. Розширення імені файлу .asf.

Всі перераховані формати відеофайлів можуть відтворюватися більшістю програмних програвачів, зокрема Windows Media Player, включеним в операційну систему Windows.

Ще один популярний останнім часом формат цифрового відео DV (Digital Video - Цифрове відео) не є файловим форматом, а використовується для запису потоку високоякісної відеоінформації на стрічку шириною 6 мм в цифрових відеокамерах і відеомагнітофонах, В подальшому відео може бути перенесено на комп'ютер, а після обробки знову записано на стрічку. У комп'ютері ця відеоінформація може зберігатися у файлах різних форматів, переважно в AVI. Формат DV широко застосовується компаніями Sony, Panasonic, Canon, JVC і іншими виробниками, що випускають відеокамери і відеомагнітофони DV, у тому числі і професійні.

Що потрібнедля запису

Для створення дисків форматів VIDEO CD, Super VIDEO CD, CVD, XVCD, XSVCD, MPEG-4 (DIVX), miniDVD, DVD ви повинні мати записуючий дисковід для CD-R і CD-RW, встановлений в комп'ютер, а для DVD-Video - записуючий дисковід DVD-R/RW або DVD+R/RW. Всі пристрої для запису DVD-дисків можуть записувати також диски CD-R і CD-RW. Окрім пристроїв, для запису відеодисків необхідні спеціальні програми.

Режими запису компакт-дисків

Запис дисків CD може виконуватися в двох режимах:

Disk-At-Once (DAO) (Диск за прийом) - лазер включений впродовж запису всього диска; всі файли записуються на одну доріжку, один за іншим. Диск, записаний за один прийом, є найбільш універсальним і прочитується будь-яким приводом CD-ROM з будь-яким файловим диспетчером. Проте після запису неможливе дописування на диск нових даних;

Track-At-Опсе (ТАО) (Доріжка за прийом) - кожен файл записується на власну доріжку. У цьому режимі лазер включається на початку кожної доріжки і відключається в її кінці, і між доріжками записуються так звані зазори (pre-gap), що сприймаються як двосекундні паузи в звукових дисках.   У режимі Track-At-Once (Доріжка за прийом) записуються багатосесійні диски формату CD-ROM, на яких надалі можна дописати дані, а також диски AUDIO CD з паузами між доріжками. Але такі диски можуть програватися не всіма побутовими програвачами.

Записаний сегмент диска, що складається з одного, або більш за треки будь-якого типу, називається сесією. Якщо сесія повністю записується за один прийом, то на диску формується таблиця змісту (ТОС) для AUDIO CD, або файлової системи для CD-ROM з даними, які поміщаються у ввідну зону (Lead-in) - початкову область диска. При цьому сесія закривається.   Якщо ж сесія записується за декілька прийомів, то створюється тимчасова таблиця змісту, яка поміщається в програмній області (Program Memory Area (PMA)). При цьому сесія залишається відкритою.

 CD-рекордер дозволяє не записувати всю сесію за один підхід. Але щоб стандартний програвач AUDIO CD або DVD-програвач могли розпізнати диск, остання сесія на диску повинна бути «закрита». Сесії можуть додаватися, поки диск не закритий, або до тих пір, поки на диску не залишиться вільного місця.

Запис однієї доріжки повинен бути виконаний, як єдиний процес, який не може бути перерваний, інакше диск буде зіпсований. Щоб забезпечити рівномірність надходження записуваної інформації, а отже, і неперерівність запису, всі записуючі приводи мають буфер. Якщо дані в буфері будуть вичерпані (Underrun), то відбудеться аварійне переривання запису і диск CD-R/RW буде зіпсований. Причинами вичерпання даних в буфері може бути запуск інших програм, робота системи віртуальної пам'яті, зависання програми або операційної системи.

Хоча відеодиски можуть бути мультисесійними, тобто записаними в режимі Track-At-Once (TAO) (Доріжка за прийом), все ж таки використовувати цей режим не рекомендується, оскільки мультисесійні диски читаються не всіма дисководами CD-ROM і програються не всіма побутовими програвачами DVD. Крім того, включення і виключення лазера на початку і кінці кожної доріжки може створювати характерні клацання. Переважно рекомендують записувати відеодиски в режимі Disk-At-Once (DAO) (Диск за прийом).

Незалежно від режиму запису кожен файл утворює окрему доріжку або трек. Зміна доріжок наголошується субкодом Q, а їх адреси записуються в таблицю вмісту диска (Table Of Content - ТОС).

На початку диска записується так звана ввідна (Lead-in) зона, в яку поміщається таблиця вмісту диска (Table Of Content (ТОС)), що визначає розташування початку треків і їх довжину. В кінці диска розташовується вивідна (Lead-Out) зона (доріжка з номером АА), вказуюча межу записаної області диска. Між ввідною і вивідною зонами записується програмна область (Program Memory Area (PMA)), що містить власне відеодані. Область даних відокремлена від ввідної зони ділянкою тривалістю 2 секунди, що складається з 150 порожніх кадрів, грає роль зазору (pre-gap). Двохсекундні проміжки можуть розташовуватися також перед кожною доріжкою і сприймаються на звукових дисках, як паузи.

Способи копіювання дисків.

Існує два способи точного копіювання компакт-дисків:

  •  за допомогою прямого копіювання кадрів з дисковода, що читає, на той, що записує;
  •  шляхом попереднього створення файлу образу компакт-диска на жорсткому диску з подальшим записом його на CD-R або CD-RW.

Перший спосіб дозволяє виконати копіювання швидше, але вимагає наявність двох приводів — що читає і записує. Крім того, при цьому способі можливий збій запису у разі помилок читання. У разі прямого копіювання дисків AUDIO CD має значення точність позиціонування і надійності корекції помилок. Для точного копіювання підходять лише приводи, з властивістю до точного позиціонування і стикування кадрів.

Надійніший другий спосіб копіювання. Він може використовуватися, коли є тільки один - записуючий привід, проте вимагає до 780 Мбайт вільного простору на жорсткому диску для створення файлу образу диска. При цьому формується один суцільний образ (image) диска, до якого створюється індексна карта (cuesheet), де вказані адреси початку кожної з доріжок. По суті, будь-який рекордер записує на диск саме безперервну доріжку, яка потім забезпечується індексним покажчиком – змістом, або таблицею змісту (Table Of Content (TOC)). Інша справа, що більшість програм запису формують зміст диска самі, не даючи користувачеві доступу до цього процесу. Наголошуємо, що даний спосіб копіювання є найбільш надійним. При ньому за раз прочитується у файл весь образ початкового диска, і так само, за раз записується на диск результат.

Із записом дисків різних типів відмінно справляються популярні програми Easy CD Creator, WinOnCD, CDRWIN, CLONECD, Nero Burning Rom та інші. Для точного копіювання дисків, особливо звукових, переважно використовують програми CDRWIN, CLONECD, Nero Burning Rom.

PAGE  3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50013. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОТОК 26.5 KB
  Это особенно заинтересовано обеспокоено окончательным использованием этой информации или как основание для решения или действия или как ввод к другой системе или деятельность inhere немного сомнения что успех специфического приложения зависит тяжело от полного знания информационного потока в течение стадии планирования. Характеристики информации Хотя мы передаем информацию в некоторой физической форме напечатанные слова звуки ударил кулаком платы информация непосредственно Не материален. Даже при том что мы не можем видеть или...
50014. ВИЗНАЧЕННЯ СТАЛОЇ СТЕФАНА–БОЛЬЦМАНА 205 KB
  Прилади і матеріали Оптичний пірометр із зникаючою ниткою електрична лампочка розжарення регулятор напруги ватметр блок живлення пірометра акумуляторна батарея В даній лабораторній роботі для знаходження сталої Стефана–Больцмана застосовується метод порівняння потужності електричного струму яка витрачається на розжарення вольфрамової нитки електричної лампочки і потужності теплового випромінювання з поверхні цієї нитки. Прилади для вимірювання температури нагрітих тіл за інтенсивністю їх теплового випромінювання в оптичному...
50016. Анализ пропускной способности каналов систем электрической связи 61 KB
  Расчет учебного времени № п п Учебные вопросы занятия Время мин I. Методические рекомендации преподавателю по подготовке и проведению практического занятия Методическая разработка занятия предназначена для преподавателе проводящих занятия с курсантами обучающимся по специальности Эксплуатация многоканальных телекоммуникационных систем средств и комплексов и...
50017. Анализ пропускной способности каналов систем электрической связи 61.5 KB
  Анализ пропускной способности дискретного канала. На основе изученных на предыдущих занятиях и самостоятельной работе пропускной способности дискретного канала и инженерных методов расчета ее в среде MthCD произвести расчет и анализ пропускной способности дискретного канала. Пропускная способность дискретного mичного канала определяется выражением: где: V скорость модуляции [Бод] p вероятность ошибки сигналов в канале m число вариантов кодовых символов основание кода например m=2 4 8 16 . Пропускная способность двоичного...
50018. Кодирование сообщений 217.5 KB
  Анализ пропускной способности дискретного канала. Анализ пропускной способности непрерывного канала. Задание и указания обучающимся по подготовке к выполнению практического занятия На самостоятельной работе повторить: количество информации переданной по дискретному и непрерывному каналам...
50019. Теория передачи информации 62 KB
  Расчет пропускной способности дискретного канала. На основе изученных на предыдущих занятиях и самостоятельной работе пропускной способности дискретного канала и инженерных методов расчета ее в среде MthCD произвести расчет и анализ пропускной способности дискретного канала. Пропускная способность дискретного mичного канала определяется выражением: где: V скорость модуляции [Бод] p вероятность ошибки сигналов в канале m число вариантов кодовых символов основание кода например m=2 4 8 16 . Пропускная способность двоичного...
50021. Становление личности. Проблемы самоидентификации и самоактуализации 16.08 KB
  Становление личности есть процесс социализации человека, который состоит в освоении им своей родовой, общественной сущности; это освоение всегда осуществляется в конкретно-исторических обстоятельствах жизни человека. Становление личности связано с принятием индивидом выработанных в обществе социальных функций и ролей