Digitaalisen videonkäsittelyn perusteet Jukka Teuhola Turun yliopisto IT-laitos, Tietojenkäsittelytiede Syksy-2009 DVP-1 Teuhola 2009 1 1. Johdanto Yleistä Sisältösuunnitelma Materiaali Mistä on kysymys? DVP-1 Teuhola 2009 2 1
Yleistä Laajuus: 5 op Taso: aineopinnot Esitiedot: Tietojenkäsittelyn perusopinnot Luennot: ke 14-16 Beta, to 14-16 Beta Poikkeukset: ke 16.9, ke 23.9 ja to 24.9 Lambda Alkaa 2.9, päättyy 15.10.2009 Teoria 24 h, työkalu 4 h Ryhmätyö Ohjaaja Mika Murtojärvi (mianmu (at) utu (piste) fi) Adobe Premiere Pro tai vastaava työkalu Työ on jätettävä tarkastettavaksi ennen tenttiä DVP-1 Teuhola 2009 3 Sisältösuunnitelma 1. Johdanto 2. Teknologia Laitteet, formaatit Järjestelmät 3. Videon editointi Aikajana, siirtymät Ääni Teksti ja grafiikka Efektit, animointi 4. Suodattimet Spatiaalinen Temporaalinen Lomituksen poisto Lohkomaisuuden poisto 5. Verkkojakelu Suoratoisto (streaming) Protokollat 6. Videon pakkaus DV, MPEG-2, -4, H.264 7. Videotietokannat Segmentointi Indeksointi Sisältöpohjainen haku 8. Sovellusohjelmointi Java Media Framework DVP-1 Teuhola 2009 4 2
Materiaali Ei varsinaista oppikirjaa Powerpoint-sivut: http://staff.cs.utu.fi/kurssit/digitaalisen_videonkasittelyn_perusteet/syksy-2009/slides/ Web-materiaalia: Esim. Adoben primer-sivustot: http://www.adobe.com/motion/primers.html Digital Video Primer Streaming Media Primer Digital Video Compression Primer Digital Video Primer for Creative Professionals DVP-1 Teuhola 2009 5 Lähdekirjallisuutta Yleistä perusasiaa: Ed Gaskell: The Complete Guide to Digital Video, Ilex Press, 2003 (lähinnä peruskäyttäjän näkökulma) Tom Ang: Digi-video: kuvaajan käsikirja (alkup. teos Digital Video Handbook ), Kustannus-Mäkelä Oy, 2006 Petteri Järvinen: Kodin digitekniikka, DOCENDO, 2007 Video- ja tv-tekniikkaa: John Watkinson An Introduction to Digital Video, 2 nd ed., Focal Press, 2001 Charles Poynton: Digital Video and HDTV Algorithms and Interfaces, Morgan Kaufmann, 2003 DVP-1 Teuhola 2009 6 3
Lähdekirjallisuutta (jatk.) Editointi: Jacob Rosenberg: Adobe Premiere Pro 1.5 Studio Techniques, Adobe Press, 2004 Robert M. Goodman, Patrick McGrath: Editing Digital Video, McGraw-Hill, 2003 Verkkojakelu: Steve Mack: Streaming Media Bible, Hungry Minds Inc., 2002 Pakkaus (tiivistys eli kompressointi): John Watkinson: The MPEG Handbook, 2nd ed., Focal Press, 2004 Iain E.G. Richardson: H.264 and MPEG-4 Video Compression, Wiley, 2003 DVP-1 Teuhola 2009 7 Mistä on kysymys? Mitä on video? Kuvasarjan (+ äänen) sähköinen muodostus, tallennus, siirto ja esittäminen Tausta: Elokuvatekniikka TV-tekniikka Entä digitaalinen video? Kuvat ja ääni digitaalisessa muodossa koko prosessin ajan. DVP-1 Teuhola 2009 8 4
Analoginen vs. digitaalinen videosignaali Analoginen video voidaan esittää jatkuvana (tahdistettuna) signaalina, eli vaihtelevina aaltomuotoina. Kohinaa ei voida täysin erottaa todellisesta signaalista. Jokainen kopiointi lisää kohinaa. Digitaalinen videosignaali tulkitaan nolliksi ja ykkösiksi (aallon minimi-/maksimiarvot). Rajoitettu kohina ei muuta tulkintaa. DVP-1 Teuhola 2009 9 Perusta Ihmissilmän ja aivojen fysiologiset ominaisuudet Tarvitaan tietty määrä (miel. > 17) kuvia sekunnissa jatkuvan liikkeen illuusion luomiseksi Tarvitaan tietty resoluutio jatkuvan pinnan illuusion luomiseksi Tarvitaan tietty värisyvyys (bittiä/pikseli) jatkuvan väriskaalan illuusion luomiseksi. DVP-1 Teuhola 2009 10 5
Videon dimensiot Spatiaaliset dimensiot B Temporaalinen dimensio G R Väriavaruuden dimensiot DVP-1 Teuhola 2009 11 Tietomääristä Video on kaikkein vaativin mediamuoto Pakkaamaton video TV-tasoisena vaatii noin 2 x 10 8 bittiä sekunnissa, HD-tasoisena yli 10 9. Käsittely vaatii tehokkaat laitteet ja nopeat tiedonsiirtolinjat; uusimmat prosessoritehot ovat jo riittäviä, samoin parhaat laajakaistayhteydet (xdsl). Pakkaus (kompressointi) on ehdoton edellytys. Pakkaussuhde: 5:1 100:1, jopa enemmän. DVP-1 Teuhola 2009 12 6
Videoteknologian käytännön ongelmia Historian painolasti: Taustana analoginen TV, kehitetty 1930-luvulla, uudistukset taaksepäin yhteensopivia Standardien erilaisuus: Eurooppa vs. Amerikka vs. Aasia Televisio vs. elokuva Formaattien runsaus, erityisesti verkkovideoissa Valmistajakohtaiset formaatit DVP-1 Teuhola 2009 13 Digitaalisen videon käyttöympäristöt Digi-TV: tavallinen tai teräväpiirto; muunto analogiseksi vasta näytön yhteydessä Elokuvat: DVD, Blu-ray, digital cinema Verkkomedia: suoratoisto eli streaming; erityisesti langattomat siirtonopeudet edelleen ongelmana. Multimediaesitykset: Video on näyttävä elementti, mutta vaatii resursseja. Kuvakoot ja leikkeiden pituudet harkittava. DVP-1 Teuhola 2009 14 7
Videon suhde eri tieteenaloihin Tietojenkäsittelytiede: -pakkaus, suodatus, haku Tietoliikennetekniikka: - signaalinkäsittely, tv, protokollat Tietotekniikka: - editorit, playerit, palvelimet, web-ohjelmointi Mediatutkimus: - Sisällöntuotanto, laadulliset aspektit DVP-1 Teuhola 2009 15 Tämän kurssin painopistealueet Perustekniikoiden ymmärtäminen Editointityökalun opiskelu Suoratoisto Pakkausmenetelmät Tietojenkäsittelyyn ja tietotekniikkaan liittyvät kysymykset ovat keskeisiä; sisällöntuotanto ja taiteellisuus jäävät vähemmälle huomiolle DVP-1 Teuhola 2009 16 8