Tehnici Audio Video

UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIOARA

FACULTATEA DE ELECTRONIC I TELECOMUNICAII

Tehnici audio-video

Mihai Onia

[email protected]

Cuprins

Capitolul 1: Flux audio-video digital ....................................................................... 4

1.1 Eantionare i cuantizare .................................................................................. 4 1.2 Spaii de culoare ............................................................................................... 6 Bibliografie ............................................................................................................ 8

Capitolul 2: Producie ............................................................................................... 9 2.1 Dispozitive foto-video-captoare ....................................................................... 9 2.2 Aspecte tehnice ale unei camere foto-video .................................................... 12 2.3 Standarde broadcast (radiodifuziune) .............................................................. 18 Bibliografie ............................................................................................................ 20

Capitolul 3: Achiziie ................................................................................................ 21 3.1 Cabluri conectoare. Conexiuni audio-video ..................................................... 21 Bibliografie ............................................................................................................ 25

Capitolul 4: Compresie - transcodare ..................................................................... 26 4.1 Formate audio-video ........................................................................................ 26 4.2 Codecuri audio-video ....................................................................................... 28 4.3 Transcodare ...................................................................................................... 30 Bibliografie ............................................................................................................ 30

Capitolul 5: Distribuie ............................................................................................. 31 5.1 Scenarii de distribuie video ............................................................................. 31 5.2 Tehnologia streaming ....................................................................................... 32 5.3 IPTV ................................................................................................................. 34 Bibliografie ............................................................................................................ 36

Capitolul 6: Concepte 3D ......................................................................................... 37 6.1 Metode de vizualizare a imaginilor .................................................................. 38 6.2 Formate 3D TV ................................................................................................ 40 Bibliografie ............................................................................................................ 42

Este fascinant idea care susine c nu doar oamenii au nevoie de comunicare - tehnologiile au nevoie s comunice de asemenea. Astzi, cu ajutorul calculatoarelor, reelelor, televiziunii i Internetului ne angajm ntr-o comunicare personal la scar global, facem schimb de documente, imagini, video, muzic, jocuri i de o gam variat de informaii. Ritmul de schimbare n care noi trim, muncim i comunicm este unul accelerat la fel ca i tehnologiile i tehnicile din viaa noastr. Combinaia de calculator, televizor, dispozitive portabile, Internet, satelii, toate sub un singur control i comunicnd direct una cu cealalt, ne conduce pe o treapt nalt a Societii Informaionale.

Lucrarea prezent este un produs educaional creat pentru a mijloci cunoaterea i documentarea despre tehnicile audio-video, formarea unui flux audio video digital, parcurgerea etapelor de la producie i compresie pn la distribuie i recepie.

Capitolul 1: Flux audio-video digital

Omul percepe lumea nconjurtoare, n principal, prin intermediul canalelor audio-vizuale, ca rezultat al prelucrrii de ctre creier al imaginilor i sunetelor recepionate. Imaginile i sunetele sunt considerate din punct de vedere tehnic semnale analogice de ntindere infinit. Fluxul audio-video analogic este convertit ntr-o form digital i este supus unor procese-etape corespunztoare: producie, achiziie, postproducie, preprocesare, compresie-transcodare, distribuie i recepie.

Figura 1.1: Procese audio-video

1.1 Eantionare i cuantizare

Cnd semnalele analogice (imagini n micare i sunete) sunt convertite n form digital, valorile infinite ale semnalelor analogice trebuie reduse la o scara finit de valori. Acest lucru este realizat via eantionare.

Figura 1.2: Eantioare i cuantizare [http://www.answers.com/topic/quantization]

1.1 Eantionare i cuantizare 5

Imaginea n micare - video - reprezint o succesiune de imagini statice care sunt redate la o anumit frecven i se creeaz per ansamblu impresia de continuitate datorit incapacitii ochiului de a discerne cadrele de imagine statice, dac se succed cu o vitez suficient de mare. Alegerea acestei frecvene (frame rate) reprezint procesul de eantionare temporal a imaginii n micare i se exprim n numr de cadre pe secund (fps - frame per second) sau Hertz (Hz).

Figura 1.3: Discretizare temporal i spaial a imaginii [C. Toma, Principiile televiziunii analogice]

Fiecare imagine static din imaginea n micare este supus unui proces de eantionare spaial, o rupere a imaginii n piese sau eantioane, fiecare dintre ele reprezentnd un singur punct n spaiul 2D. Se poate imagina o hrtie milimetric peste o fotografie. Un eantion este un ptrat din hrtia milimetric. Cu ct ptratele sunt mai mici cu att sunt mai multe eantioane. Aceste ptrate se mai numesc pixeli.

Spre deosebire de imaginea n micare, sunetul cunoate o singur dimensiune: intensitatea audio ca i presiune a aerului la momente de timp. Sunetul este nregistrat ca o succesiune de modificri ale intensitii audio. n termeni tiinifici aceste modificri sunt modificri ale voltajului n amplitudine i frecven. Alegerea corespunztoare a frecvenei determin rata de eantionare. Pentru calitatea CD-ului de exemplu aceast rat este 44.1kHz (de 44 100 ori pe secund).

Figura 1.4: Eantionarea i cuantizarea sunetului [http://www.computerlanguage.com]

6 Capitolul 1: Flux audio-video digital

Cuantizarea Procesul atribuirii de valori numerice fiecrui eantion se numete cuantizare. Calculatorul i dispozitivele de procesare lucreaz cu matematic binar, prin urmare valorile numerice sunt exprimate n binar, n bii (valori de 0 i 1) sau bytes (1 byte = 8 bii). Cu ct se utilizeaz mai muli bii/eantion cu att acurateea procesului este mai bun.

Tabel 1.1 : Valori posibile pentru bytes

Byte-bii Valori posibile

1 byte (8 bii) 256 (28)

2 bytes (16 bii) 65 535 (216)

4 bytes (32 de bii) 232

8 bytes (64 de bii) 264

1.2 Spaii de culoare

Procesarea imaginilor n micare, pe lng eantionare i cuantizare, presupune utilizarea unor modele matematice suplimentare pentru redarea culorilor obiectelor ntlnite n realitate (mediul nconjurtor). Aceste modele poart denumirea de spaii de culoare i sunt menionate succint n cele ce urmeaz.

Spaiul culorilor RGB RGB este bazat pe un set de 3 culori primare (de referin): R (red = rou), G (green = verde), B (blue = albastru). Acest model ia n considerare efectul aditiv al culorilor primare la nivelul ochilor. Efectul aditiv const n faptul c orice culoare se poate obine prin suprapunerea (prin adunarea) n anumite proporii a trei radiaii monocromatice riguros definite, situate, n acest caz, n domeniile de rou, verde i albastru (domeniile de sensibilitate ale conurilor de pe retina ochiului). La alegerea celor 3 culori s-a avut n vedere ca, nici una din ele, s nu poat fi obinut ca rezultat al amestecului celorlalte dou.

Figura 1.5: Conuri RGB [http://www.mondoarc.com]

7

Dispozitivele de redare i camerele video sunt preponderent construite cu spaiul RGB, iar ca utilizare se recomand pentru formate de producie de nalt calitate, pentru animaii i editare video (Adobe Premiere, Adobe After Effects, Cinema 4D) sau grafic computerizat 2D i 3D. Dac acestui spaiu i se adaug un canal suplimentar de transparen numit alfa (alpha) rezult spaiul RGBA.

Spaiul HSV(L) Descrie o culoare prin nuan (Hue), saturaie (Saturation) i luminozitate (Brightness Value). n literatura de specialitate se regsesc i acronimele: HSB (Brightness), HSI (Intensity) i HSL (Luminance), practic variaiuni pe aceeai tem.

Spaiul YCbCr Semnalul video digital este transformat, pornind de la spaiile RGB i HSL ntr-un spaiu de emisie-distribuie numit YCbCr (YUV). Y nseamn luminan (purttor al informaiilor privind detaliile), Cb - albastru fr luminan i Cr - rou fr luminan (crominana - culoarea detaliilor). Semnalul pentru culoarea verde se obine prin formule matematice din YCbCr. Are ca domeniul larg de utilizare transmiterea semnalelor de televiziune.

Alte spaii de culoare (pentru editare imagini, tipografie i design Web) CMYK (Cyan Magenta Yellow BlacK) nu este utilizat n imaginea video digital,

se recomand pentru pregtirea materialelor care vor fi tiprite ntr-o tipografie. n modul CMYK fiecrui pixel i se atribuie o valoare procentual, rezultnd de exemplu pentru un rou aprins/nchis urmtoarele setri: 0% cyan, 95% magenta, 95% yellow i 0% black;

Indexed Color, model cu un numr de culori limitat (256 de culori). Editrile asupra imaginilor de acest gen sunt limitate, motiv pentru care trebuie adesea convertite n spaiul de culoare RGB;

Lab Color, un model bazat pe percepia uman real n privina culorilor. Valorile numerice descriu toate culorile pe care le vede o persoan cu aptitudini normale;

Grayscales, utilizeaz reprezentarea imaginilor n nuane de gri i o adncime de 8 bii/canal rezultnd astfel 256 de nuane de gri;

Duotones, permite crearea de imagini utiliznd dou culori (duotone), trei culori (tritone) i patru culori (quadtone), definite de utilizator.

8 Capitolul 1: Flux audio-video digital

Bibliografie Ben Waggoner, Compression for Great Video and Audio, Focal Press - 2010 Elsevier, ISBN: 978-0-240-81213-7 b Corneliu I. Toma, Florin Alexa, Radu. A. Vasiu, Principiile televiziunii analogice i digitale, ISBN 973-625-267-1, Editura Politehnica 2006.

Daniel Haiduc, Curs de Grafic Computerizat, Centrul de nvmnt la Distan, http://csid.upt.ro, decembrie 2000

D. Andone, M. Mocofan Dezvoltarea aplicaiilor multimedia, Curs pentru IDD, http://cv.upt.ro, 2002

Mihai Onia, Tutoriale multimedia, Editura Politehnic 2011, ISBN 978-606-554-385-0

Capitolul 2: Producie

2.1 Dispozitive captoare

Dispozitivele captoare rspndite n prezent pentru publicul larg sunt cele cu faciliti multiple de: realizare instantanee foto, nregistrare i redare flux audio-video, partajare de material pe site-uri Web etc. n aceast categorie sunt incluse cu precdere camerele foto digitale care capteaz imaginea fix sau n micare prin intermediul unui senzor de imagine i funcie de construcia lor pot fi mprite n:

camere foto compacte (Point-and-Shoot) care sunt folosite de cei care prefer dimensiuni reduse i greutate mic pentru a putea duce cu uurin aparatul foto. Ele sunt accesibile ca pre i sunt uor de folosit avnd moduri automate (presetri) de captur pentru diferite condiii. Dezavantajele acestora sunt: vitez redus, aberaii optice, imposibilitatea de a face captur de imagine de calitate n condiii de iluminare slabe. Vizarea se face fie printr--un dispozitiv optic care permite vizualizarea scenei dintr--un punct diferit fa de cel al senzorului sau prin intermediul ecranului situat pe partea din spatele aparatului i care transmite imaginea preluat de la senzorul de imagine. Senzorul folosit n aparate DSLR are o arie de aproximativ 3,5 cm sau redus cu 1,5 (1,6), n timp ce la un aparat compact au arii de 0,43 cm respectiv 0,29 cm;

Figura 2.1: Aparat foto-video compact (Point-and Shot)

camere foto bridge care fac legtura ntre camerele compacte i cele profesionale. Acestea sunt mai voluminoase dect aparatele foto compacte i totui mai mici dect DSLR-urile. Ele ofer opiuni de fotografie asemnatoare DSLR-urilor, mai puin schimbarea lentilelor. Calitatea fotografiilor fcute cu aparatele bridge este mai bun dect a celora obinute cu aparate foto compacte dar mai slab dect cele obinute cu aparate foto DSLR;

10 Capitolul 2: Producie

camere DSLR (Digital Single Lens Reflex) care sunt aparate foto din clasa superioar, avnd aceast denumire datorit modului de direcionare a luminii. Aceste camere sunt de dimensiuni mari, ele ofer o calitate foarte bun a imaginii i una dintre caracteristicile care le difereniaz de restul aparatelor este faptul c obiectivele acestora pot fi schimbate n funcie de necesiti. Se pot realiza fotografii n condiii de iluminare slabe, cunosc vitez crescut de fotografiere (viteza de declanare i numrul de cadre pe secund). Pe lng costul ridicat de achiziie, un dezavantaj semnificativ al acestora este greutatea i gabaritul mrit. Tot o dat obinerea unor imagini de calitate cu ajutorul unui aparat foto DSLR presupune cunotine avansate de fotografie i operare a acestuia. Aparatele DSLR permit vizarea direct prin obiectiv prin intermediul unei oglinzi sau pentaprisme care direcioneaz o parte din lumin ctre vizor.

Figura 2.2: Principiu de funcionare aparat DSLR

Obiectivele DSLR pot fi categorisite n:

obiective de tip All around utilizate pentru a fotografia pe mai multe plaje focale;

obiective de tip Macro destinate n primul rnd obinerii de imagini cu scar mare de reproducere, majoritatea lor atingnd raportul de 1:1, deci imaginea subiectului pe captor va avea aceeai dimensiune cu subiectul, iar cmpul ncadrat va avea aceeai dimensiune cu senzorul de imagine;

obiective fixe (standard) permit captarea imaginilor n condiii asemntoare percepiei ochiului uman. Aceste obiective sunt folosite cu precdere n cazul

2.1 Dispozitive captoare 11

fotografiei care implic subieci umani, fotografiei de portret, acolo unde deformrile de perspectiv sunt deranjante;

obiective de tip Tele i Super - Tele utilizate pentru fotografierea subiectelor ndeprtate. Acestea au distane focale cuprinse ntre 55 - 200 mm, 70 - 300 mm, 200 mm fix, 100 - 300 mm, 80 - 300 mm;

obiective de tip Wide i Ultra - Wide folosite att n fotografia de peisaj ct i n cazul fotografiei interioare;

obiective de tip Lensbaby n cazul n care subiectul este n prim plan, n jurul lui se va crea un efect de blur (de neclaritate) care crete gradual. Focalizarea pe Lensbaby se face prin comprimarea obiectivului i alegerea punctului de focus prin micarea tubului obiectivului.

All around Macro Standard Tele Wide Lensbaby

Figura 2.3: Obiective pentru aparate DSLR

Dispozitivul foto digital este secondat de ctre camera video digital (digital camcorder) care combin o camera video i un video recorder ntr-o singur unitate. Imaginile video sunt stocate pe casete, hardisk-uri n miniatur, pe DVD-uri sau memorii flash i pot fi transferate pe un calculator prin intermediul porturilor USB sau al unor plci de captur dedicate.

Figura 2.4: Camere video digitale


2.2 Aspecte tehnice ale unei camere foto-video

REC Este indicat pe camera video printr-un buton de culoare roie i este destinat efecturii nregistrrii. Simpla apsare a acestuia are ca rezultat nceperea unei nregistrri. Oprirea nregistrrii are loc prin repetarea aciunii asupra aceluiai buton.

SteadyShot Rolul funciei este de a compensa inconvenientele introduse de micarea camerei la filmrile din mn. Funcia nu va corecta micrile excesive ale camerei. Dac pentru fotografiere-filmare se folosete un trepied, este redundant folosirea acestei funcii.

Display (video) Att modelul digital, ct i cel analogic permit vizualizarea imaginii n dou moduri: LCD i ViewFinder. Cel de al doilea devine activ doar n momentul n care LCD-ul nu este deschis sau cnd LCD-ul este deschis la 180 sau spre exterior. n caz contrar, imaginea nu este vizibil pe ViewFinder. El este utilizat n special pentru filmri exterioare, cnd lumina soarelui este puternic i face dificil vizualizarea imaginii pe LCD. n plus, consumul de energie este mai redus dect dac s-ar folosi LCD-ul.

Zoom Micarea de transfocare presupune micarea n interiorul obiectivului transfocator, a unui grup de lentile care mresc sau micoreaz distana focal i unghiul de cuprindere al obiectivului. Zooming in (transfocator nainte) se realizeaz prin micorarea unghiului de cuprindere al obiectivului transfocator. Subiectul se mrete n cadru i n acelai timp dispar elementele de decor din cadru, fundalul devenind din ce n ce mai neclar. Zooming out (transfocator napoi) se realizeaz prin mrirea unghiului de cuprindere al obiectivului transfocator. n aceast situaie, cadrul se lrgete, iar fundalul devine din ce n ce mai clar.

La camera video, cele dou tipuri de transfocare sunt indicate astfel: T - telephoto (subiectul apare mai aproape n cadru zoom in); W - wide-angle (subiectul apare mai departe n cadru zoom out). n afar de zoom-ul optic prezentat anterior, camera mai poate realiza i un zoom digital. n acest caz, calitatea imaginii se deterioreaz (depixelare) pe msur ce se realizeaz o apropiere de poziia T.

2.2 Aspecte tehnice ale unei camere foto-video 13

Diafragm (iris) Expunerea este determinat de cantitatea de lumin din cadru. Implicit, camera este setat pe reglajul automat al irisului. n oricare din urmtoarele situaii este de preferat reglarea manual a acestuia: subiectul este luminat din spate; subiectul, situat pe un fundal ntunecat, este iluminat puternic; la nregistrrile nocturne etc.

Diafragma este mecanismul din interiorul obiectivului care permite reglarea cantitii de lumin care trece prin obiectiv, deci a cantitii de lumin care urmeaz s impresioneze senzorul. Aceasta poate avea un numr de cca. 6 - 8 plcue metalice, care se nchid sub forma unui iris.

Figura 2.5: Deschiderea diafragmei

Cmpul de profunzime este zona clar dintr-o imagine. Aceasta poate reprezenta doar o poriune din suprafaa subiectului sau poate cuprinde ntreaga suprafa a imaginii. Cu ct deschiderea diafragmei este mai mare (f/1.4 ; f/1.8 ; f/2) cu att mai ngust este cmpul de profunzime. Situaia se inverseaz la o deschidere mic a diafragmei (f/11 , f/16 , f/22).

Figura 2.6: Cmp de profunzime


O deschidere a diafragmei mare, ntre f/1.8 i f/3.5: permite fotografierea n condiii de iluminare mai slabe far a folosi lumina

bliului, ceea ce duce la eliminarea ochilor roii i la surprinderea culorilor naturale aa cum sunt ele vzute n schema real fr a fi inundate de o lumin puternic artificial;

permite ca mai mult lumin s ajung la senzorul de imagine, deci se va putea folosi o vitez mai mare a obturatorului care se traduce prin diminuarea sau dispariia efectului de motion blur. Motion blur apare atunci cnd subiectul sau camera se mic n timp ce obturatorul este deschis;

permite ca doar obiectele din apropierea planului de focalizare s apar clare, iar cele din spatele i din faa acestui plan s fie neclare, ceea ce creaz un efect de tridimensionalitate, de spaialitate imaginii.

Atunci cnd fotografiem un portret dorim s avem un cmp de profunzime ct mai mic pentru a izola subiectul de fundal.

Figura 2.7: Exemplu de diafragm cu deschidere mare [http://visualeyes.ro]

Atunci cnd se dorete ca ntreaga scen s apar clar (s fie focalizat, de exemplu n cazul fotografierii unui peisaj) se va alege o deschidere mic a diafragmei, situat ntre f/11 i f/22.

Figura 2.8: Exemplu de diafragm cu deschidere mic [http://visualeyes.ro]


Timpul de expunere (shutter speed) este timpul n care obturatorul st deschis pentru ca lumina s impresioneze suprafaa fotosensibil. Unui timp de expunere i corespunde o anumit deschidere a diafragmei. Deschiderea/nchiderea diafragmei cu o treapt fa de valoarea corect, fr a modifica i timpul de expunere duce la supraexpunerea/subexpunerea imaginii. Urmtoarele perechi de valori pentru diafragm i timp de expunere produc acceai expunere.

Tabel 2.1: Perechi echivalente deschidere diafragm-timp expunere

Deschidere diafragm Timp expunere

f/2.8 1/500 s f/4 1/250 s

f/5.6 1/125 s

f/8 1/60 s f/11 1/30 s f/16 1/15 s f/22 1/8 s

ISO n fotografie numrul ISO este un indicator al sensibilitii senzorului sau a filmului, unde un numr mai mare nseamn o sensibilitate mai mare. Valorile ISO uzuale sunt de la ISO 100 la ISO 1600, se mai pot gsi ns i ISO 50, ISO 80, ISO 3200, ISO 6400 .a.m.d.

O sensibilitate mai mare permite fotografierea fr folosirea bliului n condiii de iluminare slab, dar exist i un inconvenient constnd n apariia zgomotului, imaginile capturate cu ISO mare vor avea ntotdeauna zgomot mai pronunat dect cele fcute la ISO mic. Se poate scpa de acest zgomot folosind software de reducere a zgomotului (noise reduction), dar odat cu acest proces de ndeprtare se pierd detalii din fotografie. Senzorii mai mari (ex. la DSLR-uri) au pixelul mai mare, acetia capturnd mai mult lumin i prezint un raport semnal/zgomot mai bun, producnd imagini mai curate la ISO ridicat.

Un senzor este de obicei calibrat pentru a da cea mai bun calitate a imaginii (cel mai mare raport semnal-zgomot) la cel mai sczut nivel ISO. Pentru majoritatea camerelor foto aceast valoare poate fi ISO 50, ISO 64, ISO 80 sau ISO 100. Puine camere digitale folosesc ISO 200 ca cea mai joas valoare ISO. Fa de fotografiile pe film unde zgomotul rezultat din sensibilitatea ISO (granulaie) putea s contribuie pozitiv la atmosfera unei fotografii, pe digital efectul este deranjant.


Balans de alb (white balance) Permite ajustarea redrii culorilor pentru a evita dominantele de culoare care pot apare datorat diverselor condiii de iluminare (soare, bli, becuri incandescente, etc). Reglarea white balance se poate face automat (AWB), folosind presetri (soare, lumin incandescent, neon) sau folosind temperatura de culoare n grade Kelvin (ex. 5300 K pentru bli). O soluie pentru ajustarea corect a white balance este folosirea formatului RAW (format ntlnit de obicei la aparatele foto DSLR), deoarece permite setarea modificri ulteriore fotografierii: setri pe baza unui registru mult mai larg de temperatur a culorii. n cazul n care scena este iluminat de surse de lumin multiple care au culori de temperatur de culoare diferit, stabilirea unui white balance corect poate fi complicat. De cele mai multe ori n aceste cazuri white balance-ul va fi apreciat subiectiv n funcie de importana acurateii culorii n diferite zone ale imaginii,varianta AWB fiind o medie a temperaturii culorii pentru ntreaga imagine.

Bli i lumini Bliul sau flash-ul este un dispozitiv folosit n fotografie pentru a genera pentru o perioad scurt de timp o lumin care s inunde scena. Timpul de iluminare pentru un bli uzual este situat ntre 1/1000s i 1/200s. Temperatura de culoare a luminii generate de bliuri este de 5500 K. Flash-urile pot fi:

interne (aparin de aparat din construcie); externe ataate aparatului prin intermediul unei patine sau comandate de la

distan prin intermediul unei telecomenzi sau prin intermediul luminii generate de un alt flash.

Figura 2.9: Diferite tipuri de bli

Sunt situaii n care se recomand limitarea folosirii bliului pentru scene nocturne deoarece imaginea surprins nu va avea legtur cu compoziia pe care fotograful o vede cu ochiul liber (ex: folosirea bliului distruge jocul de lumini creat de iluminatul artificial pe timp de noapte).


Lumina poate fi caracterizat ca fiind dur sau moale. O surs de lumin punctiform genereaz o lumin dur, n timp ce o surs de lumin mare genereaz o lumin moale. Pentru a crea o surs de lumin moale se pot folosi diferite elemente de studio precum: umbrele, soft-box-uri sau blende.

Figura 2.10: Umbrele, blenda, soft-box

Direcia luminii determin unde vor aprea umbrele. n funcie de amplasarea subiectului fa de lumin se pot genera diferite efecte artistice:

lumin de deasupra - umbre puternice; lumin din fa - aplatizeaz, duce la o lips de percepie a spaiului, este

ceea ce se ntmpl atunci cnd folosim bliul ndreptat direct ctre scen; lumina din lateral - accentueaz formele, n cazul portretelor este folosit pentru

a captura expresia feei; lumina din spate - duce la crearea siluetelor. n cazul luminii din spate de cele

mai multe ori se folosete i o lumin de umplere din fa (ex: bli); lumin dispersat/lumin de la cerul cu nori - contrast sczut, bun pentru

fotografierea detaliilor.

Exist surse de lumin care genereaz lumin alb (soarele la amiaz sau bliurile de studio). Majoritatea celorlate surse produc o lumin cu un spectru neuniform sau o lumin cu anumite nuane n proporie mai mare sau mai mic faa de celelalte.

Temperaturi de culoare mai ridicate (peste 6000 K) corespund culorilor reci (gama verde-albastru), n vreme ce temperaturi de culoare mai sczute (precum 2700 K) corespund culorilor calde (gama galben-rou). Aparatele digitale moderne pot avea o corecie automat a temperaturii de culoare.

Dimineaa pn n jurul prnzului temperatura de culoare este rece, iar dupa prnz temperatura de culoare a luminii este cald.


Tabel 2.2: Temperatura de culoare a surselor de lumin uzuale

Tip lumin Temperatur Lumnare 10002000 K

Bec cu lumin incandescent (Tungsten) 2500--3500 K Rsrit/apus de soare 3000--4000 K Lamp fluorescent, neon 4000--5000 K Bli, flash 5000--5500 K Lumina zile (cer senin) 5000--6500 K Lumina zilei (cer parial noros) 6500--8000 K Lumina zilei (cer acoperit de nori) 9000--10000 K

2.3 Standarde broadcast

n procesul de producie alegerea unui standard de broadcast are importan influennd procesele urmtoare pn la distribuie i recepie. Camerele video ndeosebi sunt setate pentru a nregistra ntr-un anumit standard. nainte de a duce n discuie standardele propriu-zise, nelegerea unor parametri specifici care intervin n terminologia lor este necesar, se recomand parcurgerea subcapitolului 4.2, seciunea parametrii de codare audio-video.

La nivel global au existat dou standarde majore de broadcast, standarde care au descris n amnunt toate aspectele unei producii video, inclusiv distribuie i livrare: NTSC (National Television System Committee) i PAL (Phase Alternating Line). Semnalele produse n unul din standarde va fi incompatibil la livrare cu cellalt deoarece NTSC i PAL au parametrii de imagine diferii. Majoritatea echipamentelor de producie sunt orientate fie spre PAL, fie spre NTSC, existnd instrumente hardware sau software care fac conversii atunci cnd este necesar.

Aceste standarde sunt completate cu standardul francez SECAM (Systeme Electronique pour Couleur Avec Memoire). Este similar sistemului PAL diferind doar anumite aspecte tehnice, de aceea n prezent sistemul SECAM este un standard secundar, echipamentele sunt fcute mpreun cu cele pentru sistemul PAL. Ca o parantez de divertisment SECAM mai este referit ca Something Essentially Contrary to the American Method, iar NTSC Never Twice the Same Color.

Trecerea de la distribuia video de tip analogic la cea digital s-a reflectat prin standarde specifice: ATSC (Advanced Television Standards Committee) cel american, i DVB (Digital Video Broadcasting), varianta european, extindere a standardului PAL. Rezultatul a fost producerea de coninut digital standard SD - DV (Standard

2.3 Standarde broadcast 19

Definition - Digital Video) i coninut digital de nalt definiie HD (High Definition). Materialele digitale standard (SD) sau de nalt definiie (HD) fac referire de cele mai multe ori la domeniul televiziunii digitale sau cinematografiei, dar se aplic i oricrui coninut video salvat local sau postat pe Web sub form de clipuri video, filme, scurt metraje .a.md.

Materialele SD implic fie un raport de aspect de 4:3 al imaginii i o rezoluie de 720x576 pixeli, fie varianta ecran lat (widescreen) cu raport de aspect al imaginii de 16:9 i rezoluie 720x576 pixeli.

Figura 2.11: PAL-SD vs. PAL-SD ecran lat

Materialul de nalt definiie reprezint o rezoluie mai mare dect cea a sistemelor clasice: 1280x720, 1920x1080, 1440x1080, 3840x2160. HD este difuzat n prezent doar sub form digital, chiar dac implementrile iniiale lucrau n mod analogic.

Figura 2.12: Rezoluii SD, HD ready i full HD


Tabel 2.3: Video digital SD i HD

Denumire Rezoluie Raport aspect

NTSC-M (SD) 720480 3:2

PAL-I (SD) 720x576 5:4

HD Ready 1280x720 16:9

full HD 1920x1080 16:9

4K 3840x2160 16:9

8K 76804320 16:9

Bibliografie Ben Waggoner, Compression for Great Video and Audio, Focal Press - 2010 Elsevier, ISBN: 978-0-240-81213-7 b Corneliu I. Toma, Florin Alexa, Radu. A. Vasiu, Principiile televiziunii analogice i digitale, ISBN 973-625-267-1, Editura Politehnica 2006. Adrian Chioreanu, Design pentru e-Media, POSDRU/86/1.2/S/54956, cu titlul Program multi-regional de studii masterale in domeniul eActivitati", http://www.e-start.ro, 11.02.2013 ITU-T, Video codec for audiovisual services at p x 64 kbit/s, ITU-T Recommendation H.261, Version 1: November 1990, Version 2: March 1993. ISO/IEC JTC 1, Coding of audio-visual objects - Part 2: Visual, ISO/IEC 14496-2 (MPEG-4 Visual), Version 1: April 1999, Version 2: February 2000, Version 3: May 2004. Aurel Vlaicu, Bogdan Orza, erban Meza, Laura Grindei, Proiectarea i dezvoltarea cursurilor i materialelor educaionale pentru tiinele inginereti utiliznd tehnici i tehnologii moderne (TIC), Editura U.T.PRESS Cluj-Napoca, 2012, ISBN 978-973-662-695-1, POSDRU Didatec

Capitolul 3: Achiziie

3.1 Cabluri conectoare. Conexiuni audio-video

Cablul coaxial transport ntreaga lime de band a semnalelor televiziunii radiodifuzate prin intermediul unui singur fir ecranat. Se pot transmite semnalul video alb negru i color, respectiv semnalul audio.

Figura 3.1: Cablu coaxial

BNC este un tip de conector care se ataeaz unui cablu coaxial. Este folosit n radio, televiziune, instrumente de laborator (osciloscoape) etc.

Figura 3.2: Conector BNC

S-Video transport semnalul Y/C, adic informaia de alb-negru i cea de culoare sunt transportate separat.

Figura 3.3: S-Video (Y/C)

YCbCr (componente) presupune stocarea i transmiterea independent a semnalelor alb-negru i a dou semnale numite diferen de culoare de albastru Cb, respectiv de rou Cr.

22 Capitolul 3: Achiziie

RGB reprezint spaiul culorilor componente ale semnalului video. Este utilizat ca format de transmisiuni pe componentele de culoare Red (rou), Green (verde), Blue (albastru) pentru majoritatea monitoarelor de computer i n echipamente video de studio.

Figura 3.4: Conexiune RGB

SCART este un tip de conector care transport semnale YCbCr, RGB sau Y/C i semnal audio bidirecional, cu o rezoluie uzual de 720x576.

Figura 3.5: Conector SCART

VGA poart semnalul RGB. VGA este sensibil la interferene, prin urmare pot aprea diverse probleme vizuale. VGA nu transport sunet. Suport rezoluii diverse de la 640x480 px pn la full HD i chiar mai mult.

Figura 3.6: Conexiune VGA

DVI a fost primul tip de conexiune care a utilizat formatul video digital i a nlocuit VGA-ul pentru dispozitive de afiare moderne. Datorit lipsei semnalului audio, DVI este utilizat cu precdere pentru conectarea calculatoarelor la monitoarele corespunztoare. Exist 3 tipuri principale de conectori pentru DVI: DVI-D (doar digital), DVI-A (doar analog) i DVI-I (digital i analog).

Figura 3.7: Conexiune DVI

3.1 Cabluri conectoare. Conexiuni audio-video 23

HDMI este abrevierea pentru High Definition Multimedia Interface. n principal tot ceea ce nseamn coninut de nalt definiie, audio i imagine (cu precdere pentru consumatori), este transmis prin acest cablu. Exist mai multe versiuni, diferenierea ntre ele fcndu-se funcie de valorile parametrilor tehnici.

Figura 3.8: Cablu HDMI

HDMI 1.0 -1.2 HDMI 1.3 HDMI 1.4

RGB, YCbCr Da Da Da

Lime de band video (val. max.) 4.95 Gbit/s 10.2 Gbit/s 10.2 Gbit/s

Rata de bit audio (max.) 36.6 Mbit/s 36.6 Mbit/s 36.6 Mbit/s Adncime de culoare (val. max.) 24 bit/px 48 bit/px 48 bit/px

Rezoluie 1080p/60Hz la 24bit/px

1600p/60Hz/75Hz la 24 i 30 bit/px 1080p/60Hz/75Hz la 36 i 48 bit/px

2160p/24 Hz la 24, 30 i 36 bit/px 1080p/60Hz la 48 bit/px

Dolby True HD DTS HD Master Audio Nu Da Da

Stereoscopic 3D Nu Nu Da

HDMI 1.3 definete dou categorii de cablu: Categoria 1 - standard - testat la 74.5 MHz i care asigur calitate pn la

720p60 -1080i60; Categoria 2 - vitez ridicat - testat la 340MHz i care asigur calitate pn la

1080p60, 2160p30(4K)

Firewire (IEEE 1394) este o alternativ la interfaa USB i a fost popularizat de ctre firma Apple. Cablul Firewire este folosit n special pentru transferul volumelor mari de date ntre o camer digital i un computer, cum ar fi fotografiile digitale sau fiiere video. n funcie de versiune suport o rat de bit (de transfer) ntre 400 - 3200 Mbit/s.

Figura 3.9: Cablu Firewire (IEEE 1394)

24 Capitolul 3: Achiziie

SDI - Serial Digital Interface reprezint o conexiune pe cablu coaxial (muf BNC) care permite transmisia audio, respectiv video la o rezoluie de 720 x 486 (576) la o rat de pn la 270 Mbit/s. Variantele contemporane HD SDI ofer semnale video la rezoluii HD i rat de 1.5 Gbit/s sau cele de studio pn la 4K60 i 12 Gbit/s (12G UHD-SDI).

Figura 3.10: Cablu SDI

Audio neechilibrat este considerat formatul echipamentului audio pentru acas, unde mufele RCA i Jack reprezint alegerea optim de conectoare. Cablurile neechilibrate utilizeaza un fir cald (+) i un fir de mas (-), ambele izolate (mono). Aceste cabluri au nefericita calitate de a aciona ca antene care receptioneaz tot felul de zgomote, inclusiv cel produs de sursele de alimentare de 50Hz.

Figura 3.11: Cablu audio neechilibrat

Pentru audio echilibrat se utilizeaz trei fire, semnalul circul n sens pozitiv pe unul din ele, n sens negativ pe celalat i este conectat la masa prin intermediul celui de-al treilea fir. Aceast configurare asigur rejecia zgomotului i a interferenelor de reea, bazndu-se pe un cablu STP (Shielded Twisted Pair) i un tip de conector XLR.

Figura 3.12: Cablu audio echilibrat

O alt variant este audio neeechilibrat de tip stereo, care nu trebuie confundat cu audio echilibrat dei ambele pot utiliza acelai numr de trei fire de data aceasta de tip TRS (Tip Ring Sleeve).

Bibliografie 25

Sleeve: de obicei reprezint masa. Ring: canalul drept pentru stereo, polaritatea negativ pentru audio echilibrat. Tip: canalul stng pentru stereo, polaritatea pozitiv pentru audio echilibrat.

Figura 3.13: Cablu audio neechilibrat de tip stereo

S/PDIF - Sony/Philips User InterFace reprezint un tip de conectare audio digital accesibil oricrui consumator. Este utilizat pentru transmisia datelor audio compresate sau necompresate. S/PDIF poate fi transmis prin cablu coaxial terminat cu RCA sau prin fibr optic terminat pe conectori JIS F05 (TOSLink).

Figura 3.14: Conexiune audio S/PDIF

Conexiunile audio optice permit transmiterea semnalului audio prin fibr optic i conectori JIS F05 (TOSLink) de la un CD, DVD, miniDisc, calculator, de la o consol de jocuri la un receptor AV care decodeaz fluxul i-l trimite unui set de boxe.

Figura 3.15: Conexiuni audio-optice

Bibliografie Ben Waggoner, Compression for Great Video and Audio, Focal Press - 2010 Elsevier, ISBN: 978-0-240-81213-7 b Corneliu I. Toma, Florin Alexa, Radu. A. Vasiu, Principiile televiziunii analogice i digitale, ISBN 973-625-267-1, Editura Politehnica 2006.

Capitolul 4: Compresie - transcodare

Procesul de compresie permite condensarea fiierului audio-video prin alegerea unui anumit format, a unui codec i a unor parametrii de codare specifici, genernd un coninut cu anumite pierderi de calitate impercetibile datorit limitrile psiho-acustice i vizuale ale omului.

4.1 Formate audio-video

Un format, container sau wrapper aduce mpreun mai multe tipuri de date -fluxuri: audio, video, subtitrare, metadate, informaii de sincronizare necesare pentru a rula aceste fluxuri mpreun. n cele mai multe cazuri antetul, mare parte a metadatelor i informaia de sincronizare sunt specifice formatului. Fluxul audio-video este codat utiliznd diverse codec-uri, multiplexat cu subtitrarea, meatadatele, informaiile de sincronizare rezultnd n final formatul. Se poate imagina c formatul reprezint o cutie, iar tipurile de date-fluxurile componentele cutiei.

Figura 4.1: Formate/containere

Formate pentru imagini: FITS, TIFF, JPEG Formate audio: AIFF, WAV, XMF, WAV, MP3, MIDI Formate video: 3GP, ASF, AVI, DV, Flash Video (FLV, F4V), Matroska (MKV), QuickTime, MPEG 2, MP4, Ogg, RM, VOB, WMV

AIFF (.aif, .aiff) - Audio Interchange File Format Este un format audio destinat iniial utilizatorilor de Macintosh, cunoscnd n prezent i conceptul de multiplatform.

.MIDI - Musical Instrument Digital Interface A fost iniial dezvoltat ca un standard de comunicare ntre instrumente muzicale. Un fiier MIDI conine de fapt un set de comenzi matematice care descriu o serie de

4.1 Formate audio-video 27

note muzicale. Este util spre exemplu pentru a integra muzic instrumental ntr-o aplicaie Web rezultnd un timp de descrcare (download) mic. Nu este recomandat folosirea lui n cazul vocii umane.

.MP3 Face parte din familia MPEG (Moving Picture Expert Group) i combin acurateea i calitatea sunetului cu mrimi de fiier reduse. Este unul dintre formatele des utilizate n site-urile de partajare audio-video sau pentru distribuirea pieselor muzicale.

.WAV - Wave A fost dezvoltat de IBM i Microsoft. Se poate utiliza de ctre calculatoarele cu sistem de operare Windows i de asemenea de ctre cele mai populare browsere Web.

3GP Reprezint un format nrudit cu .mp4 (mpeg4), dar utilizat pentru dispozitive mobile din generaia 2G, 3G i 4G. Pentru a putea rula un material video pe calculator avnd acest tip de format este nevoie de playere speciale.

.AVI - Audio Video Interleave A fost dezvoltat de ctre Microsoft n anul 1992. Cunoate de obicei dimensiuni mari ale fiierelor, poate fi rulat cu diverse playere, iar majoritatea aplicaiilor de editare i postprocesare suport importarea acestui fiier. AVI poate avea o structur intern variat, din acest motiv, unele fiiere nu vor putea fi vizionate fr instalarea prealabil a unor programe adiionale.

.SWF, .FLV - Flash audio video Dezvoltat iniial de ctre compania Macromedia, a fost preluat de ctre Adobe. Este unul dintre formatele populare din prezent n multimedia, poate fi rulat pe orice platform att timp ct exist un Flash player, aplicaie omniprezent pe marea majoritatea a calculatoarelor personale. Filmele Flash permit crearea de elemente de interaciune cu utilizatorul, suport comprimarea secvenelor video cu calitate diferit, n funcie de mediile de stocare/transmitere care urmeaz a fi folosite. Player-ul filmelor Flash este un mare consumator de resurse, iar anumite protocoale de securitate (antivirusuri, setri de securitate) nu permit rularea filmelor Flash de pe un dispozitiv local, ci doar din mediul online.

.MKV- Matroska Multimedia Container MKV prezint caracteristici moderne pentru un format/container contemporan: cutare rapid n interiorul fiierului, suport complet pentru metadate, selecie facil a fluxurilor de date audio-video i subtitrrilor, creeare de meniuri pentru DVD-uri,

28 Capitolul 4: Compresie - transcodare

procese de recuperare a erorilor, etc. Este un format gratuit similar ca i concept altor formate ca AVI sau MP4, dar este folosit cu precdere pentru calitate video HD.

.MPG Este creat de ctre Moving Picture Experts Group i este utilizat n scopul stocrii imaginilor video precum i a sunetului stereo asociat pe CD-ROM, n transmisiile digitale prin satelit i la compresia coninutului discurilor DVD. .MP4 - este unul dintre cele mai populare formate video, conceput s transmit informaiile pe lime de band redus. Ofer spaiu redus la nregistrare, controlndu-se calitatea imaginii proporional cu banda ocupat. Se utilizeaz n supraveghere, telecomunicaii mobile i streaming pe Web. Formatul a devenit de asemenea popular n distribuia unor materiale de nalt definiie.

.MOV - (Apple) QuickTime A fost introdus n scen n anul 1991 de ctre firma Apple, denumirea este derivat de la englezescul movie (film). Acest tip de fiier este creat, de cele mai multe ori, de cei care dezvolt coninutul video cu ajutorul unui sistem Apple/OSX.

WebM Reprezint unul dintre formatele alternativ la variantele comerciale MP4 i MPEG 2. Se bazeaz pe fluxuri VP8 i Vorbis i este proiectat pentru a funciona cu elementul video din HTML 5.

.VOB A fost introdus ca un format ce deservete materialele video incluse pe DVD. Conine date audio, video, subtitrare, meniuri, elemente de navigare, toate multiplexate ntr-un singur flux.

.WMV - Windows Media Video Reprezint rspunsul companiei Microsoft la rzboiul formatelor video n aplicaii media. Permite un raport dimensiune/calitate acceptabil pentru secvenele video care conin micri rapide. Fiind un format creat de Microsoft, poate fi vizionat fr probleme pe toate calculatoarele personale care ruleaz un sistem de operare Windows.

4.2 Codecuri audio-video

Cuvntul codec s-a format pornind de la ansamblu codor-decodor sau compresor-decompresor. Codecul este un dispozitiv sau un program n sine, o implementare care permite condesarea propiu-zis prin alegerea parametrilor specifici de codare.

4.2 Codecuri audio-video 29

Codecuri video: DV, MPEG4-H264, MPEG2, VC-1, WMV9, VP6, DivX, XVID, MJPEG, Theora, x264, FFMPEG, Sorenson, Windows Encoder, Cinepak, MainConcept, Real Video Codecuri audio: AAC, MP3, PCM, AIFF, WAV, FLAC

Principalii parametrii de codare audio-video sunt definii n paragrafele urmtoare:

Rata de bit (Bit Rate) face referire la numrul de bii stocai ntr-o unitate de timp n momentul nregistrrii (se exprim de obicei n bps - bii/secund sau multipli ai acestuia Kbs - Kilobii/secund sau Mbps - Megabii/secund).

Rezoluia video (Video Frame Size) - se refer la dimensiunea n pixeli a clipului video care se transmite, produsul dintre numrul de pixeli pe orizontal i vertical (1024 x 768, 1280 x 960 , 1280 x 1024, 1920 x 1080 etc.).

Raportul de aspect (Aspect Ratio) pentru o imagine presupune raportul dintre lungimea i nlimea ecranului (l/h) avnd valori de 4/3 n materialele video clasice (SD) sau 16/9 atunci cnd discutm de nalt definiie (HD).

Numrul de cadre pe secund (video frame rate) apare n procesul de eantionare temporal a imaginii n micare i este important deoarece cu ct acest numr este mai mare, cu att este mai bun reprezentarea. Pentru ca o transmisie (video) s par continu, se folosete un minim de 15 cadre pe secund. Ca i unitate de msur se ntlnesc fps - frame per second sau Hertz (Hz).

Adncimea de bit (Bith Depth) reprezint numrul de bii utilizat pentru a reprezenta cele mai mici uniti de informaie (eantioane, bytes sau pixeli) i este strns legat de procesul de cuantizare. Cu ct valoarea adncimii de bit este mai ridicat cu att este mai bun calitatea imaginii i sunetului stocate i reproduse.

Numrul de canale audio (Audio Channels) difer ca i valoare, se discut de sunetul mono (1 canal), stereo (2 canale), quadraphonic (4 canale) i sunet surround cu 6-8 canale.

Rata de eantionare (Sampling Rate) reprezint numrul de eantioane (mostre) luate din semnalul continuu audio pentru a-l discretiza pe acesta. Cu ct numrul de eantioane este mai mare cu att acurateea semnalului este mai bun. Rata de eantionare se exprim de obicei n kiloHertz (kHz) i cunoate valori de genul: 8 KHz, 11.025 KHz, 11.127 KHz, 22.05 KHz, 44.1 KHz.

30 Capitolul 4: Compresie - transcodare

4.3 Transcodare

Transcodarea reprezint procesul de transformare digital a fiierelor audio-video dintr-un format ntr-un alt format compatibil cu un alt mediu de distribuie, un alt program sau alt aplicaie. n vorbirea curent se utilizeaz pentru transcodare i denumirea de conversie.

Figura 4.2: Transcodare [http://techiemuse.com/geek-speak-common-video-file-formats]

Sofware-urile existente, comerciale sau gratuite, sunt numeroase i pentru a acoperi toat gama de transcodri posibile de cele mai multe ori este nevoie de instalarea, rularea i cunoaterea unui numr consistent de astfel de softuri.

Tabel 4.1: Softuri de transcodare (selecie)

Soft Adresa Adobe Media Encoder http://www.adobe.com ProMediaCarbon http://www.harmonicinc.com AVS Video Converter http://www.avsmedia.com Wondeshare Video Converter http://www.wondershare.com/ Xilisoft Video Converter http://www.xilisoft.com/ Any Video Converter http://www.any-video-converter.com/ Movavi Video Converter http://www.movavi.com/ Free Studio http://www.dvdvideosoft.com/

Bibliografie Ben Waggoner, Compression for Great Video and Audio, Focal Press - 2010 Elsevier, ISBN: 978-0-240-81213-7 b ITU-T, Video codec for audiovisual services at p x 64 kbit/s, ITU-T Recommendation H.261, Version 1: November 1990, Version 2: March 1993. ISO/IEC JTC 1, Coding of audio-visual objects - Part 2: Visual, ISO/IEC 14496-2 (MPEG-4 Visual), Version 1: April 1999, Version 2: February 2000, Version 3: May 2004.

Capitolul 5: Distribuie

Etapa de compresie-transcodare are ca rezultat un coninut audio-video care va fi distribuit spre medii multiple funcie de publicul int ales sau interesul celui ce produce materialul.

5.1 Scenarii de distribuie video

Figura 5.1: Scenarii de distribuie video

Coninutul audio video, stocat sau propus spre distribuie, cunoate parametrii de compresie diferii, medii diferite de transmitere (cablu coaxial, fibr optic, satelii, reele 2G-3G, cablu UTP, wifi etc.) rezultnd ca terminale: hard-disk, DVD, Blu-Ray, LCD, LED, monitor, televizor, laptop, tablet, dispozitiv mobil etc.

n scenariile de distribuie urmtoare (tabel 5.1) sunt precizate ca parametrii: formatul video (container), numrul de cadre pe secund (frame rate), rata de bit video, rezoluia suportat (video frame size), raportul de aspect (aspect ratio) al imaginii pentru fiecare caz n parte.

32 Capitolul 5: Distribuie

Tabel 5.1: Scenarii de distribuie video

5.2 Tehnologia streaming

Figura 5.2: Principiul streaming-ului. Instantaneu n timp

5.2 Tehnologia streaming 33

Streaming-ul este tehnologia utilizat pentru a rula fiiere audio i video (n direct sau nregistrat) n pagini Web, printr-o reea de date. Utilizatorul poate vizualiza fiierul direct de pe server pe msura ce vin pachetele de date, fr a atepta descrcarea complet.

Streaming-ul are loc n timp real i indiferent de lungimea fiierului video ncepe s ruleze n mai puin de un minut. Acest lucru presupune o legtur stabil, cu band suficient. Utilizatorul poate derula nainte i napoi, dar de fiecare dat cnd se va deplasa prin fiier, este nevoie de un nou proces de buffer. Cnd se discut de streaming se fac referiri la o serie de termeni, care se vor explica pe scurt n paragrafele urmtoare:

Limea de band a reelei utilizate pentru transmisia fiierelor cu anumite caracteristici:

nu se poate rezerva band pentru Internet; dac se transmite mai mult dect limea de band, apare congestionarea

reelei, se pierd pachete de date i scade brusc calitatea video; dac se transmite mai puin dect limea benzii apare aa numitul proces de

sub-optimizare a calitii video.

Downloading-ul (pseudo-streaming-ul) reprezint o metod uzual pentru descrcarea datelor de pe un server pe calculatorul personal al utilizatorului. Procesul de downloading sau progressive download se caracterizeaz prin faptul c salvarea datelor se face complet (n totalitate), nainte ca materialul (video) s fie rulat. Calitatea materialului este aceeai chiar dac calculatorul client este mai mult sau mai puin performant.

MBR (Multiple BitRate)- conceptul presupune crearea mai multor versiuni a aceleiai transmisii, ntre versiuni fcndu-se o trecere dinamic n funcie de viteza/banda utilizatorului, astfel nct recepia s fie n timp real cu unele scderi n calitate la viteze mai mici.

Streaming-ul on-demand (la cerere) are la baz fiiere stocate pe un server (numit de obicei server de streaming) pentru o perioad mai lung de timp, fiiere care sunt disponibile pentru a fi transmise clienilor la cererea acestora.

Streaming-ul live are la baz transmisia imaginilor video concomitent cu derularea evenimentelor, fr a fi necesar stocarea lor pe server. Cu alte cuvinte materialul poate fi accesat o singur dat (atunci cnd evenimentul are loc). La prima vedere utilizatorul nu observ nici o diferen ntre cele dou situaii (VOD i live). Coninutul


video este rulat pe ecran, apare imediat dup ce a fost selectat i va continua pn la terminarea evenimentului n direct sau pn utilizatorul va alege s opreasc fluxul de date. Este evident ns c nu exist cale de ntoarcere atunci cnd stream-ul este live, nu exist posibilitatea de a vizualiza materialul din nou.

Protocoalele reprezint o descriere formal a regulilor i conveniilor care guverneaz modul n care datele streaming sunt transmise de la surs la destinaie ntr-o reea de comunicaii: HTTP, UDP, TCP, RTP, RTSP, RSVP. De menionat dintre acestea este RTSP telecomanda reelei ntre server i client, care ofer un control asupra datelor audio i video similar cu telecomanda unui VCR (Video Cassete Recorder): stop-cadru, pauz, derulare nainte, derulare napoi.

Unicast i multicast sunt dou metode de transport streaming diferite prin modul n care coninutul media ajunge la utilizatori, ambele metode fiind folosite la ora actual n funcie de cerine.

Streaming-ul unicast se refer la transmiterea de pachete de date ctre o singur destinaie, la un anumit moment de timp. Aceast metod presupune existena unui flux de date unic ntre server i fiecare client n parte.

Figura 5.3: Streaming unicast i multicast

Multicasting-ul este streaming-ul unde mai muli utilizatori pot vedea acelai coninut, n acelai timp.

5.3 IPTV

IPTV (Internet Protocol Television) sau televiziunea prin IP cunoate mai multe forme de prezentare:

Internet IPTV - transmis prin Internet spre i nspre oriunde n lume (ex: zattoo.com, canalele live de pe youtube);

5.3 IPTV 35

Telco IPTV - transmis de distribuitorii Telco de telecomunicaii prin telefon/cablu/Internet cu implementarea unor mecanisme de QoS(calitatea serviciului) care asigur transmiterea eficient a coninutului live i/sau la cerere (ex: BT Vision, Tiscali TV);

Broadcast IPTV - programele TV sunt transmise de ctre televiziuni pentru vizualizarea pe calculator, far asigurarea QoS-ului sau a limii de band. Ca exemplu BBC iPlayer;

Local IPTV - distribuirea coninutului direct ntr-o reea LAN.

Tabel 5.1: IPTV vs. coninut AV tradiional

AV tradiional IPTV Avantaje

Distribuirea de coninut la cerere prin casete sau

DVD*-uri individuale

Coninut stocat pentru servicii VoD*, simultan accesibil pentru mai muli utilizatori

Stocare i arhivare flexibil

Eliminarea procesului de degradare n timp a coninutului valabil pentru casete i DVD-uri.

Transmisiuni n direct sau emisiuni nregistrate prin cabluri coaxiale, fibr optic, medii supuse factorilor: zgomot, limitare capacitate canal, atenuare semnal

Distribuirea de date audio i video ntr-o reea local (LAN*), eliminnd atenuarea semnalului i posibilele interferene

Utilizeaz structura de reea existent

Suport teoretic un numr nelimitat de utilizatori

Transmite un numr nelimitat de canale simultan

Nouti trimise utilizatorilor via e-mail sau distribuirea de pliante n cutia potal.

Fluxuri de date (n direct sau la cerere) nspre i dinspre distribuitorii/organizaiile proprii afiate pe fiecare monitor, dispozitive TV i AV*.

Informaie n timp real

Personalizarea mesajelor

Oricnd, oriunde

*DVD Digital Versatile Disc, VoD Video on Demand, LAN Local Area Network, AV Audio Video

IPTV-ul se poate transmite prin medii multiple: cabluri coaxiale, fibr optic, wireless, satelit pn i prin linii de tensiune. Indiferent de modul de transmisie a IPTV-ului,


caracteristicile sale sunt similare. ntr-o reea IPTV, semnalul pentru TV are o prioritate mai mare dect restul serviciilor, astfel nct serviciul TV este instantaneu, nemaifiind implicat niciun timp de ateptare pentru download (descrcare). Reelele IPTV pot fi construite pentru a servi milioane de utilizatori sau doar cteva sute. Pot fi naionale/internaionale i pot transmite sute de canale TV pe suprafee de mii de kilometri.

Bibliografie

Mihai Onia, 2011, Contribuii la utilizarea tehnologiilor video n nvmntul electronic, Teze de doctorat ale UPT, Seria 7, Nr. 25, Editura Politehnica, ISSN: 1842-7014, ISBN: 978-606-554-255-6

Marie Bijnens, Mathy Vanbuel, Soetkin Verstegen, Clive Young, Handbook on Digital Video and Audio in Education - Creating and using audio and video material for education purposes, publicat de VideoAktiv Project http://www.videoaktiv.org/, Socrates Minerva 1141169-CP-1-2004-1-UK-MINERVA-M

Andree Demagistris, Augusta Giovannoli, Erica Lavagno, Dario Zucchini, Streaming Media in school education and their usage on a large-scale basis, Education Highway, Innovation Center For School and New Technology, ISBN: 3-9500247-5-1

G. Ioannidis, M. Garyfallidou, Spiliotopoulu-Papantoniu, Streaming Media in Education and their impact on teaching and learning, Education Highway, Innovation Center For School and New Technology, ISBN: 3-9500247-4-3

Alexis de Lattre, Johan Bilien, Anil Daoud, Clment Stenac, Antoine Cellerier, Jean-Paul Saman, VideoLAN Streaming Howto, Copyright 2002-2005 the VideoLAN project

Andres Steijart, Baiba Kaskina, Dan Monster , TF-Netcast Deliverable B: Report on Streaming Video Survey, TERENA (Trans-European Research and Education Networking Association), Noiembrie 2003

Capitolul 6: Concepte 3D

Conceptul 3D desemneaz o tehnic de redare a unor obiecte/imagini reale, avnd 3 dimensiuni: nlime, lime i adncime. Pot fi obiecte/imagini 3D sub form:

stereoscopic. Reprezint o tehnic recent, care a introdus o nou calitate de afiaj a imaginii i const n prezentarea simultan pe acelai mediu plan, una lng alta, a dou imagini speciale, uor diferite, cte una pentru fiecare ochi, care n mintea omului se contopesc ntr-o singur imagine, mult mai reuit dect o simpl fotografie.

holografic. Holografia se deosebete de fotografia stereoscopic prin aceea c aceasta din urm nregistreaz informaia sosit de la dou puncte din spaiu, nepermind modificarea perspectivei, pe cnd holograma permite observarea obiectului de la distane diferite i din toate direciile aflate n interiorul unui anumit unghi impus i de poziia relativ a obiectului i a hologramei.

autostereogram. n acest caz vorbim despre imagini special alb-negru sau colorate, aflate pe un mediu plan (2D), care la prima vedere nu au niciun sens. Pentru a putea vedea o autostereogram n format tridimensional nu este nevoie de vreun aparat special, ci antrenament al ochiului uman. Pentru a crea o astfel de imagine, este necesar folosirea unor altgoritmi relativ complicai, dar care pot fi programai pe calculator.

Tridimensionalitatea o gsim n multiple domenii de activitate, cu cel mai mare impact fiind grafica computerizat i televiziunea digital. Televiziunea 3D este o tehnologie ntr-o dezvoltare continu, n care sunt proiectate filme, programe, jocuri ntr-un cmp tridimensional realistic, care utilizeaz tehnologii cum ar fi: ecrane stereoscopice, tehnologia 2D n adncime i ecrane 3D. Cerina de baz pentru a afia o imagine 3D este de a filtra imaginile att pentru ochiul stng ct i pentru ochiul drept. Pentru acest lucru s-au luat n calcul dou strategii: ochelari pentru filtrarea imaginilor pentru ambii ochi sau existena unei surse de lumin care s mpart direcional imaginea ctre ambii ochi.

Imaginile 3D dateaz nc de la nceputul fotografiei. David Brewster a inventat n 1844 stereoscopul, un dispozitiv cu care se puteau realiza fotografii 3D. n preajma celui de-al Doilea Rzboi Mondial, aparatele fotografice stereoscopice erau deja publice i destul de bine utilizate. Apariia filmelor 3D a fost paralel cu apariia fotografiilor 3D. Primul film anaglif a fost produs n anul 1915, iar n 1922 The

38 Capitolul 6: Concepte 3D

Power of Love a fost prima apariie a unui film 3D pe ecran. n 1935 a fost produs i primul film 3D color. Cu mbuntiri n tehnologia digital, n anii 2000, filmele 3D au devenit mult mai practice att n producerea lor ct i n vizionare. n viitorul apropiat este de ateptat ca industria multimedia s adopte un standard comun i compatibil pentru transmiterea programelor n formatul 3D. Tehnologia 3D conine i o serie de dezavantaje: unii spectatori s-au plns de durere de cap i probleme vizuale dup vizionarea unor materiale 3D, estimndu-se c aproximativ 12% dintre oameni sunt n imposibilitatea de a vedea n mod corespunztor imagini tridimensionale, datorit problemelor medicale variate, iar ali 30% dintre oameni, au o viziune stereoscopic foarte slab care i mpiedic s perceap imaginea n adncime.

6.1 Metode de vizualizare a imaginilor

Anaglifele reprezint o metod de vizualizare a imaginilor tridimensionale prin segmentarea imaginilor pentru ochiul stng ct i pentru ochiul drept n culori complementare, de obicei rou i albastru (cyan).

Figura 6.1: Ochelari cu lentile roii i albastre i imagine anaglif

Privitorul vede imaginea n pseudo-relief, cu ajutorul ochelarilor cu lentile speciale. Acestea se comport ca nite filtre, astfel: filtrul rou (corespunztor ochiului stng) va opri imaginea colorat n albastru, iar filtrul albastru (corespunztor ochiului drept) va opri imaginea colorat n rou. Creierul sintetizeaz imaginile, le suprapune iar diferenele dintre ele sunt interpretate ca fiind diferene de distan. Astfel apare senzaia de adncime n cmp i posibilitatea de vizualizare a imaginilor indiferent de mrimea i rezoluia acestora, cu o senzaie de relief pronunat. Dei ochelarii sunt uor de procurat i au un cost redus, apar i dezavantaje ale folosirii acestora:

apariia unor imagini fantom (dubluri negre-gri ale contururilor), datorit suprapunerii imperfecte a celor dou imagini i contrastului puternic ntre cele dou nuane;

modesta reproducere a unor nuane de culoare i tendina de dominare a uneia din culorile de baz (n general rou);

timpul mare de acomodare i disconfortul creat pentru ochi de cantitatea disproporionat de lumin filtrat prin lentile.

6.1 Metode de vizualizare a imaginilor 39

Lentilele polarizate blocheaz anumite frecvene ale luminii, n funcie de unghiul n care sunt dispuse. Pentru ca fiecare ochi s vad o imagine diferit, sunt folosite dou lentile cu polaritate la 90 de grade una fa de cealalt. Proiecia imaginii se face folosind dou proiectoare cu filtre polarizatoare compatibile cu cele ale ochelarilor. Fiecare cadru al filmului este afiat de dou ori, odat cu un proiector pentru ochiul stng i cu cellalt proiector pentru ochiul drept. Pentru ca cele dou imagini s fie percepute fiecare de ctre un ochi, trebuie folosit un ecran de proiecie special, care pstreaz polarizarea. Acesta se numete ecran argintiu i reflect imaginile n funcie de polarizarea ortogonal a fiecreia, folosind dungi verticale din materiale reflectorizante. Aa se face c imaginea pentru ochiul stng nu va fi vizibil pentru ochiul drept i invers, ns este posibil ca senzaia de adncime de cmp s dispar atunci cnd spectatorul se apleac ntr-o parte cu capul.

Figura 6.2: Ochelari cu lentile polarizate

Ochelarii cu lentil obturatoare reprezint o tehnologie bazat pe o pereche de ochelari a cror lentile sunt de fapt panouri LCD. Acestea blocheaz alternativ lumina ctre fiecare ochi i sunt sincronizai cu calculatorul. Placa video afieaz alternativ cadrele pentru fiecare ochi, n sincronizare perfect cu ochelarii. Pentru c fiecare cadru trebuie afiat de dou ori, iar frecvena standard a imaginii oferite este de 60 Hz, aceast tehnologie necesit un monitor special cu o funcionare la 120 Hz. Vizionarea unor eventuale filme se poate face doar n format specific denumit 3D Vision. Monitorul folosit poate fi nlocuit cu un proiector DLP, care prezint un cost ridicat. Aceast tehnologie este promovat pe piaa IT de Nvidia.

Figura 6.3: Ochelari cu lentile obturatoare

Autostereoscopia permite vizualizarea imaginilor fr ajutorul ochelarilor. Imaginile 3D se realizeaz printr-un sistem patentat format din lentile verticale subiri asamblate n partea superioar a unui panou LCD care proiecteaz imagini diferite pentru ambii ochi n acelai timp, din unghiuri de vizionare diferite. Aceasta este una dintre tehnologiile contemporane avansate i cu un pre destul de ridicat n prezent.


6.2 Formate 3D TV

Frame Sequencial 3D este unul din formatele 3D primare bazat pe o succesiune de cadre 3D secveniale alternante. Fiecare cadru alternant poart informaia corespunztoare unui ochi, spre exemplu: cadrul 1 conine imaginea pentru ochiul stng, cadrul 2 imaginea pentru ochiul drept, cadrul 3 imaginea pentru ochiul stng .a.m.d. Acesta este un format foarte popular i face parte din specificaiile 3D Blu-ray cu un semnal video transmis la o rezoluie de 1920 x 1080 la 24 de cadre pe secund/ochi.

Figura 6.4: Succesiune de cadre 3D secveniale alternante

Side by Side 3D presupune ca un cadru complet 1920 x 1080 sau 1280 x 720 s fie format din dou jumti, cea din stnga corespunztoare ochiului stng i jumtatea din dreapta corespunztoare ochiului drept. ntreaga imagine este rescalat pe orizontal, astfel nct dou cadre succesive corespunztoare celor doi ochi s fie redate ntr-un singur cadru. Pentru un coninut cu o rezoluie de 1280x720, fiecare cadru va fi alctuit din 2 cadre succesive rescalate la rezoluia de 640x720 transmise n acelai cadru. Aceast tehnologie folosete aceeai lime de band ca i un format HD oarecare, astfel semnalele sunt transmise fr a fi necesar un echipament specializat suplimentar pe partea de recepie. Pentru a putea transmite un astfel de serviciu, furnizorii trebuie s i adapteze echipamentele de conversie pentru a putea transmite un semnal Side by Side, clientul nefiind obligat s i achiziioneze echipamente suplimentare costisitoare. Chiar dac rezoluia imaginii este njumtit, calitatea serviciului oferit este una bun.

Figura 6.5: Cadre Side by Side

6.2 Formate 3D TV 41

Over-Under 3D mai poart denumirea de Top and Bottom 3D, fiind unul din formatele obligatorii pe care un 3D TV trebuie s le recunoasc, conform standardului HDMI 1.4. Un singur cadru, de rezoluie 1920x1080 sau 1280x720, este divizat n dou subcadre: subcadrul superior care conine imaginea destinat ochiului stng i subcadrul inferior care conine imaginea corespunztoare ochiului drept. Rezoluia pe vertical se njumtete rezultnd 1920x540 sau 1280x360. Aceast mprire este necesar pentru a transmite un semnal 3D ntr-o lungime de band corespunztoare formatului HD. Dezavantajul acestui tip de format const din faptul c se pierde jumtate din rezoluia pe vertical, ns datorit noilor metode de decompresare folosite de receptoarele 3D TV, aceast pierdere nu afecteaz major calitatea imaginii.

Figura 6.6: Cadre Over-Under 3D

Formatul Full HD 3D sau FHD3D presupune un material video cu o rezoluie de 1920x1080 i o vitez de redare de 24 de cadre pe secund. Un singur cadru FHD3D trebuie s aib ncorporat n el cadrele corespunztoare fiecrui ochi. Aceast metod este cunoscut sub denumirea de Frame Packing. Deosebirea dintre Frame Packing i formatele Top-Bottom sau Side by Side este aceea c imaginea i pstreaz rezoluia original, astfel nct calitatea coninutului nu este deteriorat. Pentru a putea reda un astfel de coninut, receptorul TV convertete coninutul din formatul Frame Packed n format secvenial. Cele 2 cadre corespunztoare fiecrui ochi sunt stivuite pe vertical, unul deasupra celuilalt, obinndu-se o rezoluie de 1920x2160. Totui, n specificaia HDMI 1.4 mai este stipulat faptul c cele dou cadre stivuite pe vertical sunt desprite de o zon tampon (zon de gol), de rezoluie 1920x45, rezultnd practic rezoluia de 1920x2205. Dezavantajul acestui format este faptul c folosete o lime de band mare.

Figura 6.7: Formatul Full HD 3D


Bibliografie Ben Waggoner, Compression for Great Video and Audio, Focal Press - 2010 Elsevier, ISBN: 978-0-240-81213-7 b Corneliu I. Toma, Florin Alexa, Radu. A. Vasiu, Principiile televiziunii analogice i digitale, ISBN 973-625-267-1, Editura Politehnica 2006. Adrian Chioreanu, Design pentru e-Media, POSDRU/86/1.2/S/54956, cu titlul Program multi-regional de studii masterale in domeniul eActivitati", http://www.e-start.ro, 11.02.2013 ITU-T, Video codec for audiovisual services at p x 64 kbit/s, ITU-T Recommendation H.261, Version 1: November 1990, Version 2: March 1993. ISO/IEC JTC 1, Coding of audio-visual objects - Part 2: Visual, ISO/IEC 14496-2 (MPEG-4 Visual), Version 1: April 1999, Version 2: February 2000, Version 3: May 2004. Aurel Vlaicu, Bogdan Orza, erban Meza, Laura Grindei, Proiectarea i dezvoltarea cursurilor i materialelor educaionale pentru tiinele inginereti utiliznd tehnici i tehnologii moderne (TIC), Editura U.T.PRESS Cluj-Napoca, 2012, ISBN 978-973-662-695-1, POSDRU Didatec Mihai Onia, Tutoriale multimedia, Editura Politehnic 2011, ISBN 978-606-554-385-0 Specific Definition and Description of MKV, http://www.winxdvd.com/resource/mkv.htm, ianuarie 2013 Grafic i modelare 3D, Ghionea, I. Iniiere n modelarea asistat cu 3D Studio Max 4, Editura Albastr, Cluj- Napoca, 2003 Formate 3D TV, http://www.best-3dtvs.com/guides/3d-format-guide/ , mai 2012 Ecrane tridimensionale, http://www.go4it.ro, mai 2012

Capitolul 1: Flux audio-video digital1.1 Eantionare i cuantizare1.2 Spaii de culoareBibliografie

Capitolul 2: Producie2.1 Dispozitive captoare2.2 Aspecte tehnice ale unei camere foto-video2.3 Standarde broadcastBibliografie

Capitolul 3: Achiziie3.1 Cabluri conectoare. Conexiuni audio-videoBibliografie

Capitolul 4: Compresie - transcodare4.1 Formate audio-video4.2 Codecuri audio-video4.3 TranscodareBibliografie

Capitolul 5: Distribuie5.1 Scenarii de distribuie video5.2 Tehnologia streaming5.3 IPTVBibliografie

Capitolul 6: Concepte 3D6.1 Metode de vizualizare a imaginilor6.2 Formate 3D TVBibliografie

Tehnici Audio Video

Documents

Transcript of Tehnici Audio Video