Videokuva ja videomateriaalin käyttö verkossa

Transkriptio

1 1 Videokuva ja videomateriaalin käyttö verkossa Pasi Häkkinen Tampereen teknillinen yliopisto S-posti: Johdatus hypermediaan 2009

2 Luentojen sisältö 2 Videon käyttökohteita verkossa Videomateriaalin tuottaminen Videomateriaalin julkaiseminen verkossa Verkkovideoformaatit Esimerkki Flash Video leikkeen tuottamisesta ja julkaisemisesta kotisivuilla

3 Videokuva 3 Videokuva muodostuu peräkkäisistä stillkuvista, jotka vaihtuvat riittävän nopeasti yli 10 kuvaa sekunnissa (frames per second, fps) riittää huijaamaan silmää liikkuvasta kuvasta yli 20 fps riittää kuvaamaan nopeitakin liikkeitä ilman nykimistä (PAL-TV 25 fps)

4 Tyypillisiä resoluutioita 4 Web-videot: TV: 192x144, 12 fps (frame/s) 320x240, fps PAL: 720x576, 25 fps NTSC: 720x480, 30 fps Teräväpiirto-TV (HDTV): 720p: 1280x720 progressiivinen, fps 1080i: 1920x1080 lomitettu, fps

5 TV-resoluutioiden vertailu 5

6 Videon käyttökohteita 6 Viihde elokuva-trailerit musiikkivideot tilausvideot (esim. Koulutus kokonaiset luentotallenteet käyttöohjeet muu koulutusmateriaali

7 Videon käyttökohteita 7 Uutiset tv-uutiset verkossa muu uutismateriaali Yritysviestintä tuotejulkistukset sijoittajatapaamiset Mainonta

8 Videon käyttökohteita 8 IPTV Digi-TV laajakaistayhteyden yli mm. Maxinetti PCTV, Elisa Viihde, TVkaista Web 2.0 -palvelut: käyttäjien itsensä tuottamat sisällöt: perhe- ja lomavideot, videoblogit,... Youtube ja sen kopiot reaaliaikaista videokuvaa, omat netti-tv - kanavat (esim. Floobs.fi)

9 9 Videomateriaalin tuottaminen

10 Tuotantovaiheet 10 Suunnittelu, käsikirjoitus, synopsis,... Lavastus ja valaistus Kuvaus ja äänitys Videon ja äänen editointi Julkaiseminen ja jakelu

11 Ruutukaappaus (Screencast, screen recording) 11 Kaapataan videomateriaali suoraan tietokoneen ruudulta Soveltuu mm. käyttöohjeiden laadintaan Sovelluksia: JingProject (ilmainen) Camtasia Studio Adobe Captivate ScreenToaster (ilmainen verkkopalvelu) Screenjelly (ilmainen verkkopalvelu)

12 Videokamerat 12 Käytännössä aina digitaalisia Suuri variaatio: kännykkä- ja USBkameroista HDTV-studiokameroihin Tallennusformaatteja lukuisia: DV-nauha, DVD, kovalevy, Flash-muisti Liitännät USB: kuluttajakamerat, HD-kamerat HDMI: HD-kamerat Firewire (i.link, IEEE 1394)

13 Videokamerat: AVCHD 13 HD-kameroissa käytettävä tallennusmuoto (DVD, HDD, muistikortti) Koodekkina MPEG-4 AVC/H.264 Ongelmallinen formaatti Yhteensopivuusongelmia (toteutukset käyttävät eri MPEG-4 -profiileja) Vaatii tehokkaan tietokoneen (editointi/toisto) Rajallinen softatuki (editointi/toisto)

14 Äänitys 14 Vältä videokameran oman mikrofonin käyttöä -> erillinen mikrofoni Häiriöääninen minimointi jo äänitettäessä (editointivaiheessa työlästä)

15 Itse kuvattaessa tee käsikirjoitus huomioi valaistus käytä kamerajalustaa hanki kunnollinen mikrofoni

16 Videoeditointi 16 Tarvittava varustus: PC tai Mac (tehokas AVCHD-editointiin) Firewire-liitin DV-editointiin kaappaus- ja editointiohjelmisto riittävästi kovalevytilaa: tunti DV-videota vaatii n. 13 Gt levytilaa AVCHD: 4 13 Gt/tunti optionaalista: erillinen (ulk.) kovalevy, toinen näyttö, DV-kamera, jossa DV-in-liitäntä,... Hyvin kevyt varustus mahdollistaa laadukkaan videotuotannon

17 Videoeditointi: tehtäviä 17 Otosten trimmaus Otosten yhdistäminen (siirtymäefektit) Tekstin ja muun grafiikan lisääminen Äänileikkeiden liittäminen Värikorjaukset ja muiden videosuotimien hyödyntäminen Vienti (export) loppuformaattiin: DVnauha, video-dvd, verkkovideoformaatti

18 Videoeditointiohjelmistoja: Mac 18 imovie osa ilife-pakettia (n. $80) helppokäyttöinen HD-tuki Final Cut Pro ammattikäyttöön tarkoitettu ohjelmisto hinta yli 1000 saatava myös Express-versio

19 Videoeditointiohjelmistoja: Windows 19 Windows Movie Maker ilmainen DV- ja WindowsMedia-tuki VirtualDub open source runsaasti erilaisia suodattimia ei sovellu hyvin otosten yhdistämiseen Avid Free DV

20 Videoeditointiohjelmistoja: Windows 20 Koti- ja harrastuskäyttöön sopivia ohjelmistoja (hintaluokka 100 ) Adobe Premiere Elements Pinnacle Studio Corel VideoStudio Pro

21 Videoeditointiohjelmistoja: Windows 21 Vakavan harrastajan ohjelmistoja (hintaluokka ) Adobe Premiere Pro Avid Liquid Sony Vegas Pro

22 Videomateriaalin tuottaminen: Web Trendi: videomateriaalin kaappaaminen ja julkaiseminen pelkän selainkäyttöliittymän kautta Alustaratkaisuja On2 Flix Publisher Sorenson Squish

23 23 Videomateriaalin julkaiseminen verkossa

24 Ääni ja videokuva WWW:ssä 24 Aluksi tiedostoina tavallisilla WWW-palvelimilla pitkät latausajat, heikko laatu, koko tiedosto ladattava 90-luvun puolivälissä ensimmäiset stream-ratkaisut idea: ääntä ja videokuva soitetaan sitä mukaa kuin data saapuu palvelimelta, ei paikallisesti talletettavaa tiedostoa ei odottamisaikoja aluksi vain ääntä (mm. RealAudio), myöhemmin myös videokuvaa mediapalvelimet WWW-palvelinten rinnalle mutta vasta Flash video -leikkeet normaaleilla WWWpalvelimilla saivat aikaan videon käytön läpimurron

25 Ääni ja videokuva WWW:ssä 25 Vaaditaan yleensä erillinen soitto-ohjelma (player) erillinen sovellus (oma ikkuna) upotetaan selainikkunan sisään: Mozilla: plug-in; IE: ActiveX Control Formaattikilpailu osin jo käyty, suuret jääneet jäljelle: Adobe Flash Video Quicktime (Apple) Windows Media (Microsoft) MPEG-4 (H.264/AVC) Player-ohjelmien jakaminen yhdessä käyttöjärjestelmien ja/tai selainohjelmien kanssa merkittävä kilpailutekijä

26 Videomateriaalin jakaminen verkossa 26 Ilmaispalvelujen hyödyntäminen Helppoa ja yksinkertaista Ei julkaisukustannuksia Oma (media)palvelin Täysi hallittavuus sisältöihin ja esitystapaan Ei rajoituksia videoleikkeiden pituuteen, tiedostokokoon tai käyttötarkoituksiin

27 WWW-palvelin mediapalvelimena 27 Ideana käyttää HTTP-protokollaa ja aivan normaalia WWW-palvelinta multimediamateriaalin välittämiseen Edut: ei tarvitse omaa palvelinohjelmistoa ("ilmaista") www-proxyt käytössä Haitat: suorituskykyongelmat suurilla käyttäjämäärillä: osa videostreameistä saa liian paljon kaistaa ja osa liian vähän -> toisto-ongelmia ei VCR-kontrolleja -> rajoittaa mediaclipin käyttökelpoista pituutta

28 Erilliset oikeat mediapalvelimet 28 Kehitetty ratkaisemaan suorituskykyongelmia ja lisäämään videostreamien hallittavuutta Edut: Haitat: kukin stream saa juuri sen verran kaistaa käyttöönsä kuin se tarvitsee ideaalitoistoon (ainakin tavoitteena) tehokkaampi siirtotien käyttö (omat protokollat) videoiden indeksointimahdollisuus live-lähetykset mahdollisia erikoistoiminnot tehokkaampien siirtoprotokollien käyttö (UDP, RTP) vrt. edellisen kalvon edut

29 Adaptiivisuus 29 Internet-liittymien kaistanleveys vaihtelee alle 20 kbit/s:sta yli 100Mb/s:iin -> yhdelle bittinopeudelle dekoodattu video/audiostream ei tyydytä kaikkia Todellinen käytössä oleva kaistanleveys vaihtelee jatkuvasti -> miten varautua siihenkin? Vaihtoehdot: erilliset tiedostot eri nopeuksille ja käyttäjä valitsee erilliset tiedostot eri nopeuksille ja player valitsee eri nopeusversiot pakataan samaan tiedostoon ja palvelin valitsee oikean nopeusversion verkkotilanteen mukaan Muita kriteerejä: päätelaite, kieli, prosessoriteho,...

30 Adaptiivisuus: Youtube 30 Youtube-videot konvertoidaan useaan eri formaattiin: Mobile: 176x144 3GPP (3gp) Standard: 320x240 Flash Video (flv) High quality: 480x360 MPEG-4/H.264 (mp4) HD: 1280x720 MPEG-4/H.264 (mp4) Käyttöliittymä vaihtelee päätelaitteen mukaan: PC, kännykkä, Apple TV/ iphone, pelikonsoli/tv

31 Adobe Flash Video 31 Kasvattanut erittäin nopeasti suosiotaan (YouTube, ) Flash Player -laajennus lähes kaikissa selaimissa yksinkertainen + varmatoiminen Upotetaan aina www-sivulle, soittimena sisällöntuottajan valitsema Flash-sovellus Soveltuu parhaiten pienten leikkeiden jakamiseen, mutta myös live-lähetykset mahdollisia mediapalvelimen kautta MPEG-4 (H.264) ja AAC-tuki

32 Flash Video -leikkeiden jakaminen 32 Adoben kaupallinen Flash Media Server ( Wowza Media Server (kaupallinen) ( Red5: Open Source Flash Server ( ns. progressive download esim. Lighttpd-WWW-palvelin + mod_flv_streaming Tavallinen WWW-palvelin

33 Quicktime 33 Macintosh-standardi (multimediatuotanto) multimedia-cd-rom:t päivitetty stream-aikakauteen tuettuja formaatteja mm. video, audio, teksti, VR, Flash, MP3, MPEG-4, 3GPP player-ohjelmasta kaksi versiota: tavallinen pelkkään katseluun ja Proversio sisällöntuotantoon (maksull.)

34 RealMedia 34 entinen stream-markkinajohtaja, nyt käytännössä häviämässä laitteistoriipumaton: PC, Mac, Unix mobiililaitetuki: Pocket PC, Symbian OS ilmaiset perusversiot player:istä ja pakkausohjelmista käyttää SMIL-multimediakuvauskieltä (Synchronized Multimedia Integration Language) multimedia browser

35 Windows Media 35 Microsoftin vastaus stream-markkinoille tiedostoformaattina ASF (Advanced Streaming Format)/WMV Silverlight auttaa kilpailussa Flash Videota vastaan player ja sisällöntuotantotyökalut ilmaisia palvelinohjelmisto sisältyy Windows-palvelinversioihin integrointi mm. MS Office:en (PowerPoint) Tuki muille kuin Windows-ympäristöille vaihteleva

36 Windows Media Microsoftin vastaus stream-markkinoille tiedostoformaattina ASF (Advanced Streaming Format)/WMV Silverlight auttaa kilpailussa Flash Videota vastaan player ja sisällöntuotantotyökalut ilmaisia palvelinohjelmisto sisältyy Windowspalvelinversioihin integrointi mm. MS Office:en (PowerPoint) Tuki muille kuin Windows-ympäristöille vaihteleva 36

37 MPEG 37 Moving Pictures Expert Group kompressointistandardi (ITU sekä ISO) videolle, äänelle ja datalle standardi jaettu useaan eri osaan: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4; ei päivityksiä, vaan versiot eri yhteysnopeuksille ja laatuvaatimuksille yhteensopivuus eri laitteisto- ja sovellustoimittajien tuotteiden välillä määrittää tiedosto/mpeg-stream-formaatin, ei sitä, kuinka kompressointi käytännössä tehdään lisenssimaksut

38 MPEG-1 38 Vuodelta 1992, tarkoitettu kohtuullisen laatuiselle äänelle ja kuvalle CD-ROM-nopeuksilla Norm. kuvakoko SIF (Standard Interchange Format, 352x288) bitrate:lla 1,5Mb/s Vastaa laadultaan VHS:ää Käytetään CD-ROM:ien lisäksi Internetissä ja Video On- Demand (VOD)-palveluissa VideoCD-formaatti Pakkaaminen MPEG-koodekkikortilla, softalla tai rinnakkaisporttiin kytkettävällä lisälaitteella

39 MPEG-2 vuodelta 1994, tarkoitettu broadcast-tasoisen äänen ja videon pakkaamisen bitrate välillä 2-10 Mb/s, kuvakoko 720x486 pitää sisällään alunperin HDTV:tä varten tarkoitetun MPEG-3:n 5 audiokanavaa (monikieliset lähetykset mahdollisia) käyttö: DVD, digitaaliset TV-lähetykset (kaapeli/satelliitti) 39

40 MPEG-4 uusin MPEG-standardi, tarkoitettu ennen kaikkea Internetkäyttöön, tulossa HDTV-lähetyksiin tukee kaikkia yhteysnopeuksia mobiiliyhteyksistä yli 10 Mbit/s mobiilit päätelaitteet perinteisten ohella author once, play anywhere interaktiivisuus ja mediaobjektit synteettinen ääni ja kuvaelementit useita eri profiileita, jotka määrittelevät yhteensopivuudet eri päätelaitteiden kanssa (parhaimpana AVC) 40

41 Kompressointi 41 välttämätöntä videomateriaalin loppukäytön kannalta (tiedonsiirtokapasiteetti, laitteiden/tietokoneiden I/O-kyky, tallennuskapasiteetti) voi olla tietoa hukkaamatonta (lossless) tai tieto hukkaavaa (lossy), videomateriaalille käytetään yleensä jälkimmäisen tyyppistä pakkausta symmetrinen: pakkaaminen ja purkaminen yhtä nopeaa epäsymmetrinen: toinen hitaampi suorittaa (käytännössä pakkaaminen)

42 Kompressointi 42 kolme perusteknologiaa diskreetti kosinimuunnos (DCT) - kuva jaetaan kiinteän kokoisiin blokkeihin - eniten käytetty (MPEG, H.261, H.263,...) wavelet-kompressio - käytetään muuttuvan kokoisia kuvaelementtejä fraktaali-kompressio - perustuu yksinkertaisten affiinisten muunnosten (kohteen kierrot, venytykset, pienennykset) iteratiiviseen käyttöön - erittäin epäsymmetrinen mutta tehokas pakkausalgoritmi - patenttisuojattu (Iterated Systems)

43 Koodekit 43 codec = compressor/decompressor) algoritmipari, joista toinen pakkaa videodataa ja toinen purkaa sen auki voidaan toteuttaa ohjelmallisesti tai raudalla valinta riippuu materiaalista ja käyttötarkoituksesta kaksi pakkausmenetelmää: pakataan kukin frame erikseen (esim. Motion-JPEG) - saavutetaan hyvä editoitavuus still-kuvien pakkaamisen lisäksi otetaan huomioon peräkkäisissä kuvissa oleva sama informaatio - pakkaussuhde paranee kuvanlaadun kärsimättä

44 Koodekit: Flash Video 44 H.263 vanhin peruskoodekki flv-tiedostoissa laajasti tuettu sekä pakkaus- että soittoohjelmissa On2 VP6 premium-koodekki vain osa pakkausohjelmista tukee (yl. maksullinen) käyttö vähenemässä Flash Playerin MPEG-4 tuen myötä

45 Koodekit: Flash Video 45 H.264 tuki Flash Playerin 9-versiosta lähtien monikanavainen ääni (AAC) DRM-ominaisuudet pakkaaminen onnistuu myös ilmaisohjelmistoilla (ffmpeg, mencoder)

46 Koodekit: Quicktime 46 Sorenson koodekki alhaisille datanopeuksille kuului osana Quicktime 3 ja 4:sta nykyisin käyttö vähäistä H.264/MPEG-4 AVC mukana Quicktime 7 versiosta lähtien tehokkain koodekki tällä hetkellä

47 Koodekit: Windows Media 47 Windows Media Video 9 tukee kaikkia bitrate-arvoja (28 kbit/s -> 3 Mbit/s) VC-1 SMPTE-standardi, pohjana WMV 9 laaja päätelaitetuki (Blu-ray) Windows Media Video Screen ruutukaappauskoodekki käyttää sekä häviötöntä että tietoa hukkaavaa pakkausta

48 Koodekit: XviD 48 vastaava koodekki ominaisuuksiltaan kuin kaupallinen DivX avoin lähdekoodi (GNU-lisenssi) ei lisenssimaksuja kehitys vapaaehtoisvoimin jatkuva kehitys laitetuki kohtuullisen laaja siirto-/tallennusformaatti, ei sovellu verkkokäyttöön

49 Koodekit: x Avoimen lähdekoodin koodekki H.264/MPEG-4 AVC videoiden pakkaamiseen Erittäin tehokas Vaatii erikoisohjelmien käyttöä pakkausvaiheessa Tiedostoformaatteina mm. AVI, MP4 ja Matroska (mkv)

50 Koodekit: Theora 50 Avoimen lähdekoodin koodekki Käytetään yl. Ogg-tiedostoformaatissa HTML5 nostanut painoarvoa Firefox 3.5 ja Chrome tukevat Vaatii erikoisohjelmien käyttöä pakkausvaiheessa Laadullisesti heikompi kuin H.264 Tulevaisuus riippuu pitkälti selaintuen laajuudesta

51 VideoLAN ja VLC 51 Open Source -projekti laajakaistaiseen streamaukseen MPEG-2, MPEG-4, DivX, ogg, DVD,... VLC (VideoLAN Client) yksi monista ilmaissoitto-ohjelmista pystyy näyttämään lähes mitä tahansa videoformaattia voi toimia myös palvelimena osaa tehdä transkoodauksen mediastreamille ja lähettää sen edelleen multicastina

52 Animaatio 52 tietokoneanimaatio tuotetaan alusta alkaen digitaalisesti ei digitoinnista aiheutuvaa laadun heikkenemistä yksinkertaisimpia ja yleisimpiä esimerkkejä WWW-sivuilla olevat GIF-animaatiot perustuu GIF-kuvaformaatin (versio GIF89a) ominaisuuteen tallettaa useita erillisiä kuvia samaan kuvatiedostoon WWW-selaimet tukevat suoraan (ei tarvetta lisäohjelmille) kuvakoko yleensä pieni ja informaatiosisältö vähäinen WWW-sivujen elävöittäminen, mainos-bannerit,... GIF-animaatiot pikseligrafiikkaa (= suuri tiedostokoko), toinen vaihtoehto käyttää vektorigrafiikkaa käyttävää animaatioformaattia

53 Adobe Flash 53 yleisesti käytetty vektoripohjainen kuva- ja animaatioformaatti vaatii plug-in -ohjelman (tulee yl. jo selaimen mukana) tukee kuvaan synkronoitua ääntä ja interaktiivista animaatiota jo modeeminopeuksilla saadaan välitettyä näyttävää, hyvin skaalautuvaa animaatiota soveltuu erinomaisesti erilaisten prosessikuvausten esittämiseen (esim. polttomoottorin toiminta)

54 54 Esimerkki videoleikkeen julkaisemisesta: Flash Video

55 Esimerkki: Flash-videoleike kotisivulle 55 Mitä tarvitaan? videoleike digitaalisessa muodossa (AVI tai Quicktime) FLV-/MP4-pakkausohjelma, esim. WinFF ( JW FLV Player -soitto-ohjelma, (esim. JavaScript-wrapper Flash-objektin sijoittamiseen HTML-sivulle (kuuluu edelliseen pakettiin) tai

56 Esimerkki: Flash-videoleike kotisivulle 56 Toimenpiteet: 1) videoleikkeen kompressointi flv- tai mp4-tiedostoksi 2) HTML-tiedostojen luonti ja Flash FLV soittoohjelman upottaminen siihen 3) tiedostojen siirto WWW-palvelimelle

57 1) MP4-tiedoston tuottaminen 57

58 2) HTML-merkkaus 58 <html> <head> <title>flash Video Player</title> <script type="text/javascript" src="swfobject.js"></script> </head> <body> <p id="flvplayer">vaihtoehtoinen sisältö, joka korvataan videoleikkeellä</p> <script type="text/javascript"> var so = new SWFObject('player.swf','single','360','308','9'); so.addparam('allowfullscreen','true'); so.addparam('flashvars','&file=video.mp4'); so.write('flvplayer'); </script> </body> </html>

59 3) Tiedostojen siirto WWW-palvelimelle 59 FTP, SFTP, verkkolevy, jos kaikki tiedostot siirretään samaan hakemistoon, hakemistolistaus näyttää seuraavalta:

60 Muistilista 60 valitse kohdeyleisö ja selvitä heidän käytössään olevat tietoliikenneyhteydet määrittele maksimi bitrate:t streammultimediamateriaalille (75% ideaaliarvosta) ääni on tärkeintä, huonoakin videokuvaa jaksaa katsella, jos ääni on kunnossa tee hyvälaatuiset arkistokopiot tulevaisuutta varten (koskee erityisesti verkkovideotuotantoa)

61 Yhteenveto 61 Multimediamateriaalit ovat osa WWW:tä, vaikka yhteysnopeudet vaihtelevat paljon: mobiiliyhteydet vs laajakaistayhteydet ei ole olemassa yhtä ainoaa oikeata digitaalista multimediateknologiaa, joka toimisi kaikissa tilanteissa (Microsoft on yrittänyt tätä, nyt Adobe on lähellä...) Sisältö ratkaisee, ei tekniikka! (mutta tekniikan on toimittava...)