Представление видеоданных

Видеоизображение — одно из самых эффективных и самых требовательных средств представления информации.

При обработке и просмотре видеоизображения с помощью компьютера оно представляется в виде последовательности кадров. При частоте показа кадров более 24 раз в секунду смена становится для человеческого восприятия незаметной, что позволяет добиться плавного движения. Качество видеоряда с технической точки зрения определяется цветовым разрешением кадров, их пространственным разрешением и частотой смены. Таким образом, видеоданные, сохраненные с высоким качеством, требуют много места для хранения и больших вычислительных ресурсов для обработки.

До 90-х годов основными методами представления видеоданных были аналоговые методы. Обработка и редактирование данных выполнялись с помощью подхода, который сейчас называется линейный видеомонтаж (Linear Video Editing). При этом подходе данные всегда поступают на вход системы обработки последовательно, и система не может произвольно выбирать материалы, то есть монтаж из нескольких фрагментов выполняется всегда линейно.

Первоначально цифровые технологии применялись для создания отдельных элементов видеоизображений (в частности, трехмерных моделей). Существенным условием обработки реальных видеозаписей было появление специализированных плат видеозахвата, выполнявших функции аналого-цифрового преобразования (для ввода), цифро-аналогового (для вывода) и имевших в своем составе средства аппаратного сжатия. Наличие таких плат позволило сжимать видеопоток до приемлемой величины с той скоростью, с которой он поступал на вход.

С появлением таких плат появились и получили широкое распространение средства нелинейного видеомонтажа, т.е. средствапозволяющие в любой момент обратиться к любому фрагменту обрабатываемых материалов и преобразовывать их для получения итогового видеоизображения.

Создание видеофайла в программе Movie Maker.
На рисунке отмечены основные средства выполнения видеомонтажа

При захвате видеосигнала его необходимо сохранить на некотором цифровом носителе. Формат хранения видеофайлов подразумевает обязательное использование средств сжатия видеоизображения. В настоящий момент существует большое количество различных средств сжатия видеоданных (см. “Методы сжатия”). Некоторые файловые форматы подразумевают использование определенных средств кодирования (Windows Media Video, Motion Picture Group), некоторые являются контейнерами для хранения содержимого с различными методами сжатия (Audio Video Interleave — чередование аудио и видео).

Средства проигрывания, как правило, используют для отображения такого видеосодержимого специализированные программы кодирования-декодирования (кодеки). При отсутствии средства декодирования просмотр созданного файла становится невозможным.

Существенной особенностью средств нелинейного видеомонтажа является возможность создавать и применять сложные эффекты: преобразование видеопотока или взаимодействие нескольких фрагментов. В состав этого программного обеспечения входят и средства работы со звуковой дорожкой, ее замены и синхронизации с видеоизображением.

Программные средства выполнения видеомонтажа включают в себя средства получения видеоизображения из внешних источников и из хранимых файлов, организации последовательности показа с помощью временноRй шкалы, возможность указывать как свойства фрагментов применяемые к ним видеоэффекты (появления, изменения кадров и т.п.), возможность указывать способ замены одного фрагмента другим, добавлять текстовые надписи и звуковую дорожку.

Активное применение и большие возможности систем нелинейного видеомонтажа привели к тому, что постепенно большая часть задач по обработке видеосигнала стала выполняться с помощью цифровых средств. Появились и завоевали большую популярность цифровые средства для съемки и записи видео. Основным форматом кодирования и записи в этом случае является формат Digital Video, предполагающий отдельное сжатие каждого кадра с помощью алгоритма на базе JPEG. Применение этого формата позволяет не использовать специализированные платы видеозахвата, а ограничиться обычными средствами подключения высокоскоростных устройств (в частности, универсальной шиной USB 2.0 или IEEE 1394, FireWire).

Все это позволило значительно упростить обработку видеосигнала, предоставить даже непрофессиональным пользователям широкие возможности создания и редактирования видео.

Примеры программных средств

Adobe Premiere, Windows Movie Maker