- PDF Ilmainen lataus

Transkriptio

1 2. Videoteknologiaa Analoginen ja digitaalinen video Videokamera ja kuvanmuodostus Videosignaalityypit Tallennusjärjestelmät Formaatit DVP-2 Teuhola Analoginen TV ja video Videon historia on TV:n historiaa Koostuu toistuvista (25-30/sek) kuvista (frame); saavat aikaan liikevaikutelman Kolme TV-signaalin koodausstandardia: PAL (useimmat Euroopan maat) SECAM (Ranska, Venäjä) NTSC (USA, Japani) Eroja kuvataajuuksissa, juovien määrissä, ym. DVP-2 Teuhola

2 PAL-järjestelmä Phase Alternating Line Ruutu koostuu 625 juovasta: 575 näkyvissä, loput kontrolli- ja teksti-tv-käytössä 25 kokonaista kuvaa sekunnissa Välkkymisen estämiseksi ja kaistan säästämiseksi ns. lomitus (interlacing) 50 puolikasta kuvaa eli kenttää (field) sekunnissa; vuorotellen parittomat (kenttä 1) ja parilliset juovat (kenttä 2). DVP-2 Teuhola TV-kuvan kentät Parittomat juovat Parilliset juovat DVP-2 Teuhola

3 TV vs. tietokonemonitori Monitorissa progressiivinen piirto: koko kuva kerralla Monitorin taajuus yleensä > 50 kuvaa sekunnissa Videoformaatin valinnassa pitää tietää lopullinen ympäristö (VHS, CD, DVD, Web) Tarvittaessa muunnetaan formaatista toiseen. DVP-2 Teuhola TV vs. elokuvat Elokuvissa yleensä 24 kuvaa sekunnissa Telecine = elokuvan konversio tv:tä varten PAL: 25 kuvaa sekunnissa; 4 % nopeutus, myös äänen taajuus nousee (korjattavissa) NTSC: 30 (oik ) kuvaa sekunnissa; ratkaisuna on generoida filmikuvista vuorotellen 2 ja 3 kenttää, yhteensä 12 x x 3 = 60 kenttää sekunnissa eli 30 koko ruutua sekunnissa. DVP-2 Teuhola

4 Analoginen TV-signaali Koostuu valoisuus- (luminanssi-), väri- (krominanssi-), ja ääni-informaatiosta Luminanssi edustaa mustavalkokuvaa Siirto RF-muotoisena (Radio Frequency) Yhdistäminen ja erottelu vaatii modulointia Vastaanottoon tarvitaan viritin, joka on säädetty oikealle taajuudelle Vanhan mustavalko-tv:n painolasti DVP-2 Teuhola Kuvasuhde Leveyden suhde korkeuteen; ns. aspect ratio. Normaali: 4:3, laajakuva: 16:9 ( 1.78:1) Laajakangaselokuvissa käytettyjä kuvasuhteita: 1.85:1, 2.35:1 Myös pikseleille voidaan määritellä aspect ratio DVP-2 Teuhola

5 Näytön värijärjestelmä Näyttö käyttää RGB-järjestelmää (Red-Green- Blue), joka on additiivinen värijärjestelmä (yhdistäminen lisää valoisuutta). Kukin kuvapiste koostuu kolmen erivärisen fosforipisteen yhdelmästä. Värikomponenttien voimakkuus määrää lopullisen värin. Muistuttaa ihmissilmän värienhavaitsemismekanismia. DVP-2 Teuhola RGB:n pää- ja välivärit Keltainen Punainen Vihreä Magenta Syaani Sininen DVP-2 Teuhola

6 RGB-värikuutio B Sininen (0,0,255) Syaani (0,255,255) Magenta (255,0,255) Musta (0,0,0) Harmaa Valkoinen (255,255,255) Vihreä (0,255,0) G Punainen (255,0,0) R Keltainen (255,255,0) DVP-2 Teuhola TV-signaalin värijärjestemiä RGB:tä ei käytetä, koska se sisältää redundanssia (haaskaa kaistaa). Korjaus: Jaetaan signaali kirkkaus- ja värikomponentteihin: luminanssisignaali (valoisuus) Kaksi krominanssi- eli värisignaalia, jotka vaativat vähemmän kaistaa Käytettyjä järjestelmiä: YUV (PAL/Eurooppa) YIQ (NTSC/Pohjois-Amer.) YCbCr (komponenttivideo) DVP-2 Teuhola

7 Värijärjestelmien välisiä muunnoksia Oletus: R, G ja B skaalattu välille [0, 1] RGB YUV: Y = 0.299R G B R = Y V U = 0.492(B Y) G = Y 0.395U 0.581V V = 0.877(R Y) B = Y U RGB YCbCr: Y = 0.299R G B R = Y Cr Cb = 0.564(B Y) G = Y 0.344Cb 0.714Cr Cr = 0.713(R Y) B = Y Cb DVP-2 Teuhola Laitteiden kytkennät RGB-signaali: Yleensä laitteiden sisällä 3 värijohdinta synkronointijohdinta Säilyttää hyvän kuvanlaadun Komponenttivideo (= YCbCr-signaali) Siirto 3 johdinta pitkin; laatu säilyy Ammattikäyttöön Lopullinen lähetys tai siirto VHS:ään komposiittimuodossa. DVP-2 Teuhola

8 Laitteiden kytkennät (jatk.) S-video (Y/C) 2 johdinta: Y-signaali + yhdistetyt värisignaalit Komposiittisignaali 1 johdin: Y-, U-, ja V-signaalit yhdistetty Huonoin laatu Kotikäyttöön (vastaa TV-lähetystä) DVP-2 Teuhola Analogisia tallennusjärjestelmiä VHS (Video Home System): Kotikäyttöön S-VHS (Super-VHS), Hi-8: Erottelukykyisempi kuin VHS Yrityskäyttöön Betacam SP: Ammattikäyttöön DVP-2 Teuhola

9 Analoginen vs. digitaalinen video Analoginen signaali jatkuvaa Digitaalinen signaali: Periaatteessa diskreettiä Näytteitä (sample) säännöllisin väliajoin Binäärisignaali: Jono signaalin minimi-/maksimiarvoja (=0/1) Bittiryhmät tulkitaan lukuarvoiksi DVP-2 Teuhola Signaalimuotoja Analoginen Digitaalinen Binäärinen DVP-2 Teuhola

10 Digitaalisuuden edut Analogisessa signaalissa kohinaa (noise) Kohina lisääntyy toistuvassa siirrossa ja kopioinnissa. Digitaalista dataa helppo käsitellä tietokoneella Digit. signaalissa iso signaali-kohina-suhde Digitaalinen signaali voidaan kopioida (periaatteessa) rajattoman monta kertaa; tosin siinäkin tietty virhetodennäköisyys. Virheitä voidaan havaita ja myös korjata. DVP-2 Teuhola Digitalisoinnin tilanne Videotuotanto on suuressa määrin siirtynyt digitaaliseen tekniikkaan DVD-soittimet tulleet VHS:n rinnalle Nauhoitus DVD:lle / kovalevylle Digi-TV:hen siirtyminen käynnissä Editointitekniikat muuttuneet lineaarisesta (nauhoihin perustuvasta) epälineaariseksi Editointityökaluna tietokone + kovalevyt Otosten järjestely helppoa, samoin musiikin, tekstin ja erikoisefektien lisäys. DVP-2 Teuhola

11 Digi-TV Kokeilut Suomessa aloitettiin 1997 (Yle) Analogialähetykset loppuvat elokuussa 2007 Siirtotavat: Terrestriaalilähetys eli perinteinen langaton (DVB-T) Kaapeli (DVB-C) Satelliitti (DVB-S) Terrestriaalilähetys mobiililaitteisiin (DVB-H) Kuva analogiseksi vasta viime vaiheessa ( digiboksi ; erillinen tai sisäänrakennettu). DVP-2 Teuhola Digitaalinen video ja PC:n kehitys Ääntä käsitelty PC:llä jo pitkään Vasta n PC riittävän nopea digitaalisen videon käsittelyyn 200 MHz: neljänneskokoisen kuvan käsittely mahdollista ilman pakkausta. N edulliset koko ruudun kaappauskortit markkinoille. Nykyiset prosessorit riittävät täysikokoisen videokuvan käsittelyyn ja editointiin. DVP-2 Teuhola

12 Videon digitointi Perustuu näytteenottoon ja kvantisointiin Analogisen signaalin digitointi ns. videokaappauskortilla (capture card) Tuloksena jono pikselikuvia (bitmapped) PAL-signaalin digitointi 768 x 576 pikseliä (49 juovaa digitoimatta) CCIR 601 standardi: 720 x 576; pikselin aspect-ratio 1:1.067, jotta koko kuvan aspect-ratio = 4:3 = x 720 / 576 (laajakuvalle 16:9 = x 720 / 576) DVP-2 Teuhola Videon digitointi (jatk.) YUV (YCbCr) -koodaustapoja: Näytemäärät 4:ää Y-näytettä kohti: 4:4:4: Eri komponentit yhtä tarkkoja 4:2:2: Värinäyte vain joka toisesta pikselistä; takaa hyvän laadun 4:1:1: Värinäyte vain joka neljännestä pikselistä (NTSC); kohtuullinen laatu ( artefakteja ) 4:2:0: Värinäyte vain joka toisesta pikselistä, joka toiselta riviltä (PAL); kohtuullinen laatu. Värien redusoinnista joskus ongelmia DVP-2 Teuhola

13 Värinäytteiden poiminta 4:2:2 4:1:1 4:2:0 Luminanssikomponentti Värikomponentit DVP-2 Teuhola :2:0-näytteiden sijoittuminen kenttiin Ylempi kenttä Alempi kenttä DVP-2 Teuhola

14 Datamääristä (25 fps, 4:2:2-otanta) Kuvia sekunnissa: 25; kenttiä sekunnissa: 50 Juovien kokonaismäärä per kuva: 625 Aktiivisia juovia per kuva: 576 Luminanssinäytteitä per juova: 864 Aktiivisia luminanssinäytteitä per juova: 720 Krominanssinäytteitä per juova: 432 Aktiivisia krominanssinäytteitä per juova: 2x360 Bittejä per näyte: 8 Kokonaisbittinopeus: 216 Mbps (lisäksi audio) DVP-2 Teuhola Kuvakokojen nimityksiä Perustana CIF = Common Interchange format 4CIF = 704 x 576 (TV, DVD) CIF = 352 x 288 (esim. videoneuvottelujärj.) QCIF = 176 x 144 (videoneuvott., mobiililaitteet) Sub-QCIF: 128 x 96 (mobiililaitteet) DVP-2 Teuhola

15 HD-formaateista HD = High Definition = teräväpiirto Kuvasuhde 16:9 Lomitettu (i) tai progressiivinen (p) Kokovaihtoehdot: 1280 x 720 ja 1920 x 1080 Suomessa mm. Canal digital käyttää Mahdollinen tuleva yhtenäisformaatti digitaalisille elokuville ja videolle: 24P 24 kuvaa sekunnissa, 1920 x 1080, progressiivinen Esim. George Lucas: Star Wars, Episode II DVP-2 Teuhola Oheismuistivaihtoehtoja Videotuotannon muistintarve on huomattava; PC:n oma kiintolevy ei useinkaan riitä pitkälle. Ulkoisia levyjärjestelmiä: Yksittäinen ulkoinen kovalevy: edullinen, kapasit. satoja gigatavuja; liitäntä: IEEE 1394 tai USB 2.0 RAID = Redundant Array of Inexpensive Disks: samanaikainen saanti, toipuminen virheistä; liitäntä: IEEE 1394, SCSI, tai kuitu SAN = Storage Area Network: muistiyksiköiden verkko, teratavujen kapasiteetti, samanaikainen saanti, useita rinnakkaisia käyttäjiä; liitäntä: kuitu tai SCSI DVP-2 Teuhola

16 Äänen digitointi Joko videokortilla tai erillisellä äänikortilla Synkronointi huomioitava Näytteenottotaajuksia: 32 Khz, Hz, 48 Khz Kvantisointi esim. 16 bitillä Yleensä vähintään 2 kanavaa Pakkaamaton ääni esim. 2 x 16 x Mbittiä sekunnissa DVP-2 Teuhola Videokaappauskorttien mahdollisia ominaisuuksia Analoginen I/O (komponentti/komposiitti) Digitaalinen I/O Pakkaus (kompressointi) Audiotuki Erikoistoiminnot (editoinnissa) Mukana tuleva softa Ohjelmallinen ohjaus DVP-2 Teuhola

17 Reaaliaikakortit Nopeuttavat erikoisefektien laskemista editoinnin yhteydessä Datamäärät suuria: esim. 1 sekunnin transitio vaatii kertaluokkaa 50 miljoonaa laskutoimitusta. Efektityyppejä: Transitiot, suodatus, avainnus, läpinäkyvyys, skaalaus, tekstitys, liike. DVP-2 Teuhola Pakkauksesta Välttämätön suurista datamääristä johtuen Kuvan laadun tulisi kutakuinkin säilyä (vrt. resoluution tai kuvataajuuden pudotus) YUV on oikeastaan pakkaustekniikka Pakkausmenetelmien päätyypit: Intra-frame: Kukin kuva pakataan muista riippumatta (esim. DV ja MJPEG). Inter-frame: Koodataan peräkkäisten kuvien erot (esim. MPEG-2, -4, H.264). DVP-2 Teuhola

18 Pakkauksesta (tark. myöh.) Pakkaussuhde joskus kiinteä, joskus vaihteleva Suhdetta voidaan varioida: Iso suhde editoinnin aikana (nopea), pienempi valmiin videon talletuksessa (laatu). Kaistan käytön säätely digi-tv:n kanavilla ( statistinen multipleksointi). Pakkaus- & purkualgoritmi = codec; toteutus laitteiston tai ohjelmiston avulla Digi-TV: MPEG-2 HDTV: MPEG-2 tai H.264 (vaatii uuden boksin) DVP-2 Teuhola Kuvan laadun (pakkaushäviöiden) mittaus Subjektiivinen mittaus Vaikeaa; riippuu henkilöistä ja olosuhteista Esimerkkimenetelmä: DSCQS = Double Stimulus Continuous Quality Scale, jossa testihenkilöt arvioivat näytepareja (alkuperäinen & muokattu) Objektiivinen mittaus, esim. m 1 n Keskineliövirhe MSE = ( fij gij ) mn i= 0 j= 0 Signaali-kohina-suhde eli PSNR (Peak Signal to 2 Noise Ratio, yksikkönä db): 255 PSNR =10log MSE DVP-2 Teuhola

19 Digitaaliset videokamerat Engl. camcorder Kehittyneet nopeasti; tärkeitä askelia: DV-formaatti (Sony 1995) IEEE 1394 ( Firewire ) siirtoväylä (Apple) USB 2.0 -siirtoväylä Helppo kytkentä, laadukas videokuva (parempi kuin analogiset Hi-8 ja S-VHS) Usein lukee/kirjoittaa myös VHS:ään (S-video-liitäntä; digitointi kamerassa) Pieni koko DVP-2 Teuhola Videokameran rakenteesta Oleellisin osa: CCD-kenno(t) Vajaan cm 2 :n kokoinen (koko vaihtelee resoluution mukaan) 1 kenno: halvempi ratkaisu 3 kennoa: värien hajoittaminen prismalla; laadukkaampi ja kalliimpi ratkaisu Pikselimäärät vaihtelevat suurempi määrä ei takaa parempaa laatua. Valontarve vaihtelee, yksikkönä lux (minimi yleensä 3-5 lux; esim. kuutamossa noin 1 lux). DVP-2 Teuhola

20 Videokameran toimintoja Tallennus nauhalle, DVD:lle, muistikortille tai kovalevylle Tarkennus, valkotasapaino, taustavalon huomiointi Optinen zoom, yleensä vähintään 10 x Digitaalinen zoom, jopa 500 x Suurilla zoom-arvoilla pikselöitymistä eli lohkomaisuutta, sekä stabiilisuusongelmia Still-kuvat; sama (yl. 720 x 576) tai isompi resoluutio kuin videokuville (esim. 2 Mpix) Infrapunakuvat (lux = 0) DVP-2 Teuhola Videokameran toimintoja (jatk.) Katselutavat: Perinteinen tähtäin tai esiinkäännettävä LCD-näyttö Stabilointi: Tarpeen erityisesti käsivaraisessa kuvauksessa Digitaalinen (sähköinen) stabilointi: Vain osa sensorista käytetään kuvaan, loput stabilointiprosessiin (pienentää resoluutiota). Optinen stabilointi: Perustuu liiketunnistimien ja prisman käyttöön (ei pienennä resoluutiota). DVP-2 Teuhola

21 Videokameran toimintoja (jatk.) Skannausjärjestys: lomitettu ja/tai progressiivinen (uudemmissa kameroissa) Anamorfinen kuvausmoodi: 16:9-kokoinen kuva litistetään kuvattaessa 4:3-kokoiselle kennolle; esitystilanteessa kuva levennetään taas 16:9-kokoon. Etu: Kaikki pikselit tulevat käytettyä hyväksi; kuvaus suoraan 16:9- suhteeseen käyttää vain 75%. DVP-2 Teuhola Äänen taltiointi Äänen laatu tärkeä; teoriassa CD-tasoa, käytännössä ei (halvat kamerat). Kiinteä mikrofoni ei paras mahdollinen (kameran käyttöäänet kuuluvat). Erilliset mikrofonit parempia; johtojen häiriösuojaus tärkeä Ääntä ei pakata tässä vaiheessa DVP-2 Teuhola

22 Mikä on DV? Ks. Erilaisia merkityksiä: 1. Digitaalinen videonauhaformaatti 2. Pakkausformaatti (voidaan tallettaa muullekin välineelle kuin nauhalle) 3. DV-formaattia ja pakkausta käyttävä videokamera tai -nauhuri 4. Ei tarkoita kameran ja tietokoneen välistä siirtoyhteyttä DVP-2 Teuhola Erilaisia DV- tallennusformaatteja Standard DV Kasetti 128 x 78 x 14.6 mm, 250 m, 4.5 tuntia Mini-DV (yleisin) 66 x 48 x 12.2 mm, 65 m, mm/sek, yht. esim. 13 Gtavua ( tunti) Digital-8 (vrt. analoginen Hi-8-nauha) 95 x 62.5 x 15 mm Laitteilla voidaan yleensä toistaa myös analogisia nauhoja; tullee jäämään käytöstä DVP-2 Teuhola

23 Erilaisia DV- tallennusformaatteja (jatk.) DVCAM (Sony), DVCPRO (Panasonic): Ammattikäyttöön: leveämpi ura, mm/sek, vähemmän häiriöitä Koodaus kuten DV25:ssä DV50 (= DVPRO50 = DVCPRO50 = D-9): 50 Mbittiä/sek, väriotanta 4:2:2, pakkaus 3.3:1 DV100 (= DVCPROHD = D-9HD): 100 Mbittiä/sek HD-formaatti (high definition) DVP-2 Teuhola Muita digitaalisia tallennusformaatteja MICROMV N. 70% Mini-DV:n koosta MPEG-2 pakkaus (noin puolet tehokkaampi kuin DV samalla laadulla) HDV (high-definition digital video) MPEG-2-pakkaus 1280 x 720 progressivinen tai 1440 x 1080 lomitettu Digital Betacam (Betacam SX=IMX=HDCAM) Ammattikäyttöön Väriotanta 4:2:2, pakkaus 2:1 DVP-2 Teuhola

24 DV25 Kuvakoko 720 x 576 (PAL), 720 x 480 (NTSC) Pakkaus kiinteä 5:1, perustana DCT (diskreetti kosinimuunnos); videodataa n. 25 Mbittiä/sek, lisäksi audio, pariteettidata, ym. DV-kamera tekee pakkauksen ennen nauhatallennusta Väriotanta 4:1:1 (NTSC) tai 4:2:0 (PAL) Audio (pakkaamaton): 12 bittiä & 32 KHz tai 16 bittiä & Hz tai 16 bittiä & 48 KHz (suosit.) Mini-DV-nauha yl. 60 min tai yli DVP-2 Teuhola Tallennusnauhan geometria Azimuth -tekniikka: Vierekkäisiä uria (leveys 0.01 mm, pituus 35 mm) n. 9 o kulmassa nauhaan nähden: 35mm (efekt. 33 mm) subcode video audioiti 6.35 mm NTSC-kuva: 10 uraa, PAL-kuva: 12 uraa Pyörivä luku-/kirjoitusrumpu: Vähintään 2 r/wpäätä DVP-2 Teuhola

25 Tallennusuran rakenne ITI-sektori (Insert and Track Information): Uran tila ym. kontrollidataa Muiden sektorien pituudet Audiosektori: Audio- ja apudataa (AAUX) 2 kpl 32 KHz, 12 bitin stereokanavaa (toinen jälkiäänitystä varten) tai 1 kpl 48/44.1/32 KHz, 16 bitin stereokanava DVP-2 Teuhola Tallennusuran rakenne (jatk.) Videosektori: Video- ja apudataa (VAUX) DCT-pakattua (Discrete Cosine Transform) videodataa 8 x 8 matriiseina; nauhoitus 27 matriisin makroblokkeina, joita sektorilla keskim. 20 kpl. Subcode-sektori: Aikakoodi; spesifioi urien ajoituksen Ohjelma-id, tekstitykset ja otsikoinnit eri kielillä, teksti-tv, ym. DVP-2 Teuhola

26 Datan ryhmittely Urilla data on 90 tavun blokkeina, joissa 6 tavua kontrollidataa 76 tavua varsinaista dataa 8 tavua pariteettidataa DV25-uran koostumus (yht. 175 blokkia): 138 blokkia videodataa 11 blokkia videon pariteettidataa 9 blokkia audiodataa 5 blokkia audion pariteettidataa 12 blokkia subcode-dataa DVP-2 Teuhola Kaistanleveyslaskelmia NTSC: 10 x 138 x 76 x 8 x Mbittiä/sek PAL: 12 x 138 x 76 x 8 x Mbittiä/sek NTSC-ääni: 10 x 9 x 76 x 8 x Mbittiä/sek PAL-ääni: 12 x 9 x 76 x 8 x Mbittiä/sek DVP-2 Teuhola

27 Audion kaistantarve 4 kpl 32 KHz 12-bittistä kanavaa: 4 x x 12 = Mbittiä/sek < 1.64 Mbittiä/sek. 2 kpl 48 KHz 16-bittistä kanavaa: 2 x x 16 = Mbittiä/sek < 1.64 Mbittiä/sek. DVP-2 Teuhola Virheenkorjaus Reed-Solomon-menetelmä Optimaalinen tietylle pariteettibittimäärälle Pystyy korjaamaan paikallisia virheitä Ei pysty korjaamaan virhepurskeita (burst error) Jos virhe havaitaan, mutta korjaus ei onnistu, laite voi yrittää kätkeä (conceal) sen katsojalta tämä ominaisuus on valmistajakohtainen, ei DV-standardissa. DVP-2 Teuhola

28 Audion lukitseminen Audion ja videon tulisi olla synkronoitua Esim. 2 x audionäytettä vastaa tarkalleen 25 videokuvaa Audio- ja videokellot tulisi lukita toisiinsa; lukitsematon ratkaisu halvempi DV-kamera tuottaa lukitsematonta audiota DVCAM ja DVPRO tuottavat lukittua audiota. DVP-2 Teuhola Audion lukitseminen (jatk.) Lukitsematon audio voisi periaatteessa ajautua epäsynkroniin videon kanssa. Esto: toinen kello yrittää seurata toista, mutta pieni huojunta sallitaan. Puuttuvat/ylimääräiset ääninäytteet saattavat aiheuttaa pieniä häiriöitä Normaalitoistossa ajautumista ei voi tapahtua, koska audio+video samassa aikakehyksessä. Muunnos unlocked locked mahdollinen DVP-2 Teuhola

29 Kopiosuoja Tilanne epäselvä Tosin elokuvia ei tulla jakelemaan DVmuodossa (DVD:llä selvät edut). Itse nauhoitettujen ohjelmien kopiointia voidaan rajoittaa esim. satelliitin kautta lähetettävien purkukoodien avulla. DVP-2 Teuhola DV-formaatin edut Parempi kuvanlaatu, kaksinkertainen pystyresoluutio VHS:ään verrattuna. Myös värien toisto on parempi. Hyvä äänentoisto (48 MHz, 16 bittiä) Siirto digitaalimuodossa; laatu ei kärsi Virheenkorjaus Pienikokoinen, laadukas nauha DVP-2 Teuhola

30 Digital Interface Format (DIF) Eroaa tallennusformaatista: Ei tarvita virheenkorjausta, havaitseminen riittää. Vialliset paketit voidaan lähettää uudelleen. Datan rakenne (NTSC): 1 kehys = 10 DIF-jonoa 1 DIF-jono = 150 DIF-blokkia 1 DIF-blokki = 80 tavua, vastaa DV-blokkia Nopeus 10 x 150 x 80 x 8 x = Mbps DVP-2 Teuhola Firewire-siirtoväylä Applen kehittämä 1986, virall. IEEE 1394 High Performance Serial Bus, 1995 Käytössä myös nimitys i.link (Sony) Halpa lisäkortti PC:hen; digitaalinen videokamera voidaan kytkeä suoraan; ei tarvita videonkaappausta Nopeus Mbittiä/sek. (nyt myös 800 Mbps = IEEE 1394b) Liitäntä 4- tai 6-nastainen (mahd. virransyöttö oheislaitteeseen) DVP-2 Teuhola

31 Firewire-siirtoväylä (jatk.) Liitetään yl. PCI-väylään Mahdollisuus ketjuttaa (daisy chain) laitteita samaan porttiin, solmuille numerot 0..63, datapaketeissa solmunumero. Joustava väylätopologia; myös haaroituksia Plug-and-play Hot plugging: voidaan kytkeä katkaisematta virtaa Sopii muunkin kuin videon siirtoon DVP-2 Teuhola Firewire-protokolla Kolmitasorakenne Transaktiotaso (pyyntö-vastaus protokolla) PCI-väylä Linkkitaso (pakettien lähetys ja vastaanotto, ajoituskontrolli) Fyysinen taso (siirron aloitus; liikenteen rajoittaminen yhteen solmuun kerrallaan). DVP-2 Teuhola

32 Isokroninen tiedonsiirto Palvelu edellyttää tiettyä kaistanopeutta, esim. DV vaatii n. 30 Mbps (video 25) 6144 kaistanallokointiyksikköä / 125 ms 100 Mbps-nopeuksinen FireWire: DV vaatii n yksikköä. Kapasiteetti varataan ennen siirron aloitusta; jos riittävää kaistanleveyttä ei saatavissa, pyyntö toistetaan säännöllisin välein. Laitekontrolli asynkronista DVP-2 Teuhola IEEE 1394: DV:n siirto Paketti esim. 512 tavua Paketti = 6 DIF-blokkia + 32 tavua ylim. DIF-jono = 25 pakettia NTSC-kuva = 250 pakettia DVP-2 Teuhola

33 Video CD (VCD) Lähinnä elokuville tarkoitettu CD-formaatti Pakkausmenetelmänä MPEG-1 Resoluutio 352x240 (NTSC) tai 352x288 (PAL), laatu suunnilleen VHS:n tasoa. Levylle mahtuu n. 70 minuuttia videota. Tyypillinen elokuva vaatii kaksi levyä. Katselu Video CD soittimella (& TV), nopealla PC:llä tai mahd. DVD-soittimella. Ollut suosittu erityisesti Aasiassa. DVP-2 Teuhola DVD = Digital Versatile Disk Isompi kapasiteetti, muuten kuten CD Alunperin erityisesti elokuvien levitysmedia DVD-soittimissa ainakin analogiaulostulo, nykyisin usein myös digitaalinen (DVI; HDMI) PC:n DVD-asema: mahd. kirjoittava Eräissä kameroissa tallennus suoraan DVD-Rtai DVD-RAM-levylle (8 cm). Etuna hajasaanti: otosten indeksointi, akkujen säästö, mutta tarvitaan vahvempi pakkaus. DVP-2 Teuhola

34 DVD vs. CD Molemmat optisia muisteja Molemmissa yksi spiraaliura (pl. DVD-RAM), joka koostuu 0-/1-bittejä esittävistä erikokoisista jäljistä (pit) levyn pinnalla Kierrosten etäisyys: CD: mm, DVD: mm Bitin minimikoko: CD: mm, DVD: mm DVD käyttää lyhyempiaaltoista valoa. DVP-2 Teuhola DVD-Video MPEG-2-pakkaus Samalla levyllä mahd. useita kuvasuhteita Mahdollisesti valinnaisia kuvakulmia (max 9, tallennettu useista kameroista). Steroääni (PCM-koodattu), lisäksi 6 ääniraitaa monikanavalaitteisiin, kood. esim. Dolby Digital Max 32 erikielistä tekstitystä. Salakirjoitus (Content Scrambling System); purkulaitteen/-softan oltava CSS-lisensoitu ja tuettava aluekoodeja (6 vaihtoehtoa) DVP-2 Teuhola

35 DVD-tyyppejä Variaatioita: DVD-ROM: read-only DVD-R(G), DVD-R(A), DVD+R: kirj. kerran DVD-RW: kirjoitus n kertaa DVD+RW: kirjoitus n kertaa DVD-RAM: vakiokierrosnopeus, levy kasetissa, kirjoitus n kertaa Yhteensopivuus sekavaa Uudet laserteknologiat: Blue-Ray ( 25/50 GB), HD-DVD ( 15/30 GB) DVP-2 Teuhola DVD-levykoot Koot: halkaisija 8 tai 12 cm 1- tai 2-puolinen; 1- tai 2-kerroksinen Kapasiteetti vaihtelee, esim. DVD-5, 12 cm, 1-puolinen, 1-kerroksinen: 4.7 x 10 9 tavua DVD-18, 12 cm, 2-puolinen, 2-kerroksinen: x 10 9 tavua DVD-RAM, 8 cm, 1-puolinen, 1-kerroksinen: 1.46 x 10 9 tavua DVP-2 Teuhola

36 DVD:n nopeus Ns. perusnopeus Mtavua/sek (vrt. CD: 150 Ktavua/sek) Tyypilliset nopeudet: DVD-luku: 16 x DVD-kirjoitus: 4 x (DVD±RW), DVD±R jopa 16 x CD-luku: 48 x CD-kirjoitus: 24 x Liitäntä yleensä IDE-väylään DVP-2 Teuhola Digitaalisen videon tiedostoformaatteja Perustuvat yleensä johonkin pakkausmenetelmään ja/tai player-ohjelmaan. Container -formaatti vs. videoformaatti Playerit tuntevat useita formaatteja. Esimerkkejä: MPEG-1, MPEG-2 (x.mpg): ISO-standardi Quicktime (x.mov): Apple Audio-video-interleaved (x.avi): Microsoft ym. Windows Media (x.asf; x.wmv): Microsoft RealVideo (x.rm): RealNetworks DVP-2 Teuhola