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

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

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 säästämi-seksi ns. lomitus (interlacing) 50 ’puolikasta’ kuvaa eli kenttää (field) sekunnissa; vuorotellen parittomat (kenttä 1) ja parilliset juovat (kenttä 2). DVP-2 Teuhola 2007

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

TV vs. tietokonemonitori Monitorissa progressiivinen piirto: koko kuva kerralla Monitorin taajuus yleensä > 50 kuvaa sekunnissa Videoformaatin valinnassa pitää tietää lo-pullinen ympäristö (VHS, CD, DVD, Web) Tarvittaessa muunnetaan formaatista toiseen. DVP-2 Teuhola 2007

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

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

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

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 värienhavaitsemis-mekanismia. DVP-2 Teuhola 2007

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

RGB-värikuutio B G R (0,0,255) Syaani Sininen (0,255,255) Valkoinen Magenta (255,0,255) Keltainen (255,255,0) Syaani (0,255,255) Punainen Vihreä Sininen Musta (0,0,0) Valkoinen (255,255,255) Harmaa (0,0,255) (0,255,0) (255,0,0) DVP-2 Teuhola 2007

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

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

Laitteiden kytkennät RGB-signaali: Komponenttivideo (= YCbCr-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

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

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

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

Signaalimuotoja Analoginen Digitaalinen Binäärinen DVP-2 Teuhola 2007

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

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

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

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

Videon digitointi Perustuu näytteenottoon ja kvantisointiin Analogisen signaalin digitointi ns. video-kaappauskortilla (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

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

Värinäytteiden poiminta 4:2:2 4:1:1 4:2:0 Luminanssikomponentti Värikomponentit DVP-2 Teuhola 2007

4:2:0-näytteiden sijoittuminen kenttiin Ylempi kenttä Alempi kenttä DVP-2 Teuhola 2007

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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. Keskineliövirhe Signaali-kohina-suhde eli PSNR (Peak Signal to Noise Ratio, yksikkönä db): DVP-2 Teuhola 2007

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

Videokameran rakenteesta Oleellisin osa: CCD-kenno(t) Vajaan cm2: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

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

Videokameran toimintoja (jatk.) Katselutavat: Perinteinen tähtäin tai esiin-käännettävä LCD-näyttö Stabilointi: Tarpeen erityisesti käsivaraisessa kuvauksessa Digitaalinen (sähköinen) stabilointi: Vain osa sensorista käytetään kuvaan, loput stabilointi-prosessiin (pienentää resoluutiota). Optinen stabilointi: Perustuu liiketunnistimien ja prisman käyttöön (ei pienennä resoluutiota). DVP-2 Teuhola 2007

Videokameran toimintoja (jatk.) Skannausjärjestys: lomitettu ja/tai progressii-vinen (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

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

Ks. http://en.wikipedia.org/wiki/DV Erilaisia merkityksiä: Mikä on DV? Ks. http://en.wikipedia.org/wiki/DV Erilaisia merkityksiä: Digitaalinen videonauhaformaatti Pakkausformaatti (voidaan tallettaa muullekin välineelle kuin nauhalle) DV-formaattia ja –pakkausta käyttävä videokamera tai -nauhuri Ei tarkoita kameran ja tietokoneen välistä siirtoyhteyttä DVP-2 Teuhola 2007

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

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

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

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 nauha-tallennusta 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

Tallennusnauhan geometria ’Azimuth’-tekniikka: Vierekkäisiä uria (leveys 0.01 mm, pituus 35 mm) n. 9o kulmassa nauhaan nähden: NTSC-kuva: 10 uraa, PAL-kuva: 12 uraa Pyörivä luku-/kirjoitusrumpu: Vähintään 2 r/w-päätä subcode 35mm (efekt. 33 mm) video 6.35 mm audio ITI DVP-2 Teuhola 2007

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

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

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

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

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

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

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

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

Kopiosuoja Tilanne epäselvä Tosin elokuvia ei tulla jakelemaan DV-muodossa (DVD:llä selvät edut). Itse nauhoitettujen ohjelmien kopiointia voidaan rajoittaa esim. satelliitin kautta lähetettävien purkukoodien avulla. DVP-2 Teuhola 2007

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

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

Firewire-siirtoväylä Applen kehittämä 1986, virall. IEEE 1394 High Performance Serial Bus, 1995 Käytössä myös nimitys i.Link (Sony) Halpa lisäkortti PC:hen; digitaalinen video-kamera 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

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

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

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

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

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

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-R- tai DVD-RAM-levylle (8 cm). Etuna hajasaanti: otosten indeksointi, akkujen säästö, mutta tarvitaan vahvempi pakkaus. DVP-2 Teuhola 2007

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

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

DVD-tyyppejä Variaatioita: Yhteensopivuus sekavaa 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

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 109 tavua DVD-18, 12 cm, 2-puolinen, 2-kerroksinen: 17.08 x 109 tavua DVD-RAM, 8 cm, 1-puolinen, 1-kerroksinen: 1.46 x 109 tavua DVP-2 Teuhola 2007

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

Digitaalisen videon tiedostoformaatteja Perustuvat yleensä johonkin pakkaus-menetelmään 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