2. Videoteknologiaa Analoginen ja digitaalinen video Videokamera ja kuvanmuodostus Videosignaalityypit Tallennusjärjestelmät Formaatit DVP-2 Teuhola 2007 15 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 2007 16 1

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 2007 17 TV-kuvan kentät Parittomat juovat Parilliset juovat DVP-2 Teuhola 2007 18 2

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 2007 19 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. 29.97) kuvaa sekunnissa; ratkaisuna on generoida filmikuvista vuorotellen 2 ja 3 kenttää, yhteensä 12 x 2 + 12 x 3 = 60 kenttää sekunnissa eli 30 koko ruutua sekunnissa. DVP-2 Teuhola 2007 20 3

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 2007 21 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 2007 22 4

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 2007 23 RGB:n pää- ja välivärit Keltainen Punainen Vihreä Magenta Syaani Sininen DVP-2 Teuhola 2007 24 5

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 2007 25 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 2007 26 6

Värijärjestelmien välisiä muunnoksia Oletus: R, G ja B skaalattu välille [0, 1] RGB YUV: Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B R = Y + 1.140V U = 0.492(B Y) G = Y 0.395U 0.581V V = 0.877(R Y) B = Y + 2.033U RGB YCbCr: Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B R = Y + 1.402Cr Cb = 0.564(B Y) G = Y 0.344Cb 0.714Cr Cr = 0.713(R Y) B = Y + 1.772Cb DVP-2 Teuhola 2007 27 Laitteiden kytkennät RGB-signaali: Yleensä laitteiden sisällä 3 värijohdinta + 1-2 synkronointijohdinta Säilyttää hyvän kuvanlaadun Komponenttivideo (= YCbCr-signaali) Siirto 3 johdinta pitkin; laatu säilyy Ammattikäyttöön Lopullinen lähetys tai siirto VHS:ään komposiittimuodossa. DVP-2 Teuhola 2007 28 7

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 2007 29 Analogisia tallennusjärjestelmiä VHS (Video Home System): Kotikäyttöön S-VHS (Super-VHS), Hi-8: Erottelukykyisempi kuin VHS Yrityskäyttöön Betacam SP: Ammattikäyttöön DVP-2 Teuhola 2007 30 8

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 2007 31 Signaalimuotoja Analoginen Digitaalinen Binäärinen DVP-2 Teuhola 2007 32 9

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 2007 33 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 2007 34 10

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 2007 35 Digitaalinen video ja PC:n kehitys Ääntä käsitelty PC:llä jo pitkään Vasta n. 1997 PC riittävän nopea digitaalisen videon käsittelyyn 200 MHz: neljänneskokoisen kuvan käsittely mahdollista ilman pakkausta. N. 1998 edulliset koko ruudun kaappauskortit markkinoille. Nykyiset prosessorit riittävät täysikokoisen videokuvan käsittelyyn ja editointiin. DVP-2 Teuhola 2007 36 11

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 = 1.067 x 720 / 576 (laajakuvalle 16:9 = 1.422 x 720 / 576) DVP-2 Teuhola 2007 37 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 2007 38 12

Värinäytteiden poiminta 4:2:2 4:1:1 4:2:0 Luminanssikomponentti Värikomponentit DVP-2 Teuhola 2007 39 4:2:0-näytteiden sijoittuminen kenttiin Ylempi kenttä Alempi kenttä DVP-2 Teuhola 2007 40 13

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 2007 41 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 2007 42 14

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 2007 43 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 2007 44 15

Äänen digitointi Joko videokortilla tai erillisellä äänikortilla Synkronointi huomioitava Näytteenottotaajuksia: 32 Khz, 44100 Hz, 48 Khz Kvantisointi esim. 16 bitillä Yleensä vähintään 2 kanavaa Pakkaamaton ääni esim. 2 x 16 x 48000 1.5 Mbittiä sekunnissa DVP-2 Teuhola 2007 45 Videokaappauskorttien mahdollisia ominaisuuksia Analoginen I/O (komponentti/komposiitti) Digitaalinen I/O Pakkaus (kompressointi) Audiotuki Erikoistoiminnot (editoinnissa) Mukana tuleva softa Ohjelmallinen ohjaus DVP-2 Teuhola 2007 46 16

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 2007 47 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 2007 48 17

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 2007 49 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 1 1 2 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 2007 50 18

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 2007 51 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 2007 52 19

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 2007 53 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 2007 54 20

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 2007 55 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 2007 56 21

Mikä on DV? Ks. http://en.wikipedia.org/wiki/dv 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 2007 57 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, 18.81 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 2007 58 22

Erilaisia DV- tallennusformaatteja (jatk.) DVCAM (Sony), DVCPRO (Panasonic): Ammattikäyttöön: leveämpi ura, 33.82 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 2007 59 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 2007 60 23

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 & 44100 Hz tai 16 bittiä & 48 KHz (suosit.) Mini-DV-nauha yl. 60 min tai yli DVP-2 Teuhola 2007 61 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 2007 62 24

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 2007 63 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 2007 64 25

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 2007 65 Kaistanleveyslaskelmia NTSC: 10 x 138 x 76 x 8 x 29.97 25 Mbittiä/sek PAL: 12 x 138 x 76 x 8 x 25 25 Mbittiä/sek NTSC-ääni: 10 x 9 x 76 x 8 x 29.97 1.64 Mbittiä/sek PAL-ääni: 12 x 9 x 76 x 8 x 25 1.64 Mbittiä/sek DVP-2 Teuhola 2007 66 26

Audion kaistantarve 4 kpl 32 KHz 12-bittistä kanavaa: 4 x 32000 x 12 = 1.536 Mbittiä/sek < 1.64 Mbittiä/sek. 2 kpl 48 KHz 16-bittistä kanavaa: 2 x 48000 x 16 = 1.536 Mbittiä/sek < 1.64 Mbittiä/sek. DVP-2 Teuhola 2007 67 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 2007 68 27

Audion lukitseminen Audion ja videon tulisi olla synkronoitua Esim. 2 x 48000 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 2007 69 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 2007 70 28

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 2007 71 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 2007 72 29

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 29.97 = 28.77 Mbps DVP-2 Teuhola 2007 73 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 100-400 Mbittiä/sek. (nyt myös 800 Mbps = IEEE 1394b) Liitäntä 4- tai 6-nastainen (mahd. virransyöttö oheislaitteeseen) DVP-2 Teuhola 2007 74 30

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 2007 75 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 2007 76 31

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. 1800 yksikköä. Kapasiteetti varataan ennen siirron aloitusta; jos riittävää kaistanleveyttä ei saatavissa, pyyntö toistetaan säännöllisin välein. Laitekontrolli asynkronista DVP-2 Teuhola 2007 77 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 2007 78 32

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 2007 79 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 2007 80 33

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: 0.0016 mm, DVD: 0.00074 mm Bitin minimikoko: CD: 0.00088 mm, DVD: 0.0004 mm DVD käyttää lyhyempiaaltoista valoa. DVP-2 Teuhola 2007 81 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 2007 82 34

DVD-tyyppejä Variaatioita: DVD-ROM: read-only DVD-R(G), DVD-R(A), DVD+R: kirj. kerran DVD-RW: kirjoitus n. 1000 kertaa DVD+RW: kirjoitus n. 10 000 kertaa DVD-RAM: vakiokierrosnopeus, levy kasetissa, kirjoitus n. 100 000 kertaa Yhteensopivuus sekavaa Uudet laserteknologiat: Blue-Ray ( 25/50 GB), HD-DVD ( 15/30 GB) DVP-2 Teuhola 2007 83 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: 17.08 x 10 9 tavua DVD-RAM, 8 cm, 1-puolinen, 1-kerroksinen: 1.46 x 10 9 tavua DVP-2 Teuhola 2007 84 35

DVD:n nopeus Ns. perusnopeus 1.385 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 2007 85 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 2007 86 36