Кіріспе

Электрондық жылжымалы бейне

сақтау және көбейту ортасы

Видео – жылжымалы бейнелерді жазу, көшіру, ойнату, тарату және көрсетуге арналған электрондық орта. Видео алғаш рет механикалық теледидар жүйелері үшін әзірленген, бірақ олар тез арада катодты сәулелі түтік (CRT) жүйелерімен алмастырылды, ал олар өз кезегінде әртүрлі типтегі жалпақ панельді дисплейлермен алмастырылды. Видео жүйелері дисплейдің ажыратымдылығы, көперіс қатынасы, жаңарту жылдамдығы, түс мүмкіндіктері және басқа да сипаттамалары бойынша әртүрлі болады. Аналогтық және цифрлық түрлері бар, оларды радио хабарларын тарату, магниттік таспалар, оптикалық дискілер, компьютерлік файлдар және желілік трансляция сияқты әртүрлі орталарда таратуға болады.

Этимология

Видео сөзі латын тіліндегі "video" (мен көремін) деген сөзден шыққан.

Аналогты бейне

Видео 19 ғасырдың ортасында дамыған факсимильдік жүйелерден пайда болды. Нипков дискісі сияқты алғашқы механикалық бейне сканерлер 1884 жылы патенттелген, бірақ практикалық бейне жүйелерді жасауға көптеген онжылдықтар кетті, тіпті фильмнен де кейін. Фильм – көзге көрінетін миниатюралық фотосуреттер тізбесін физикалық түрде қарап барып жазады. Ал бейне, керісінше, суреттерді электрондық түрде кодтап, оларды аналогты немесе цифрлық электрондық сигналдарға айналдырады, содан кейін таратуға немесе жазуға болады. Бейне технологиясы алғаш рет механикалық теледидар жүйелері үшін жасалды, бірақ олар тез арада катодты сәулелі түтікшелі (CRT) теледидар жүйелерімен ауыстырылды. Бейне бастапқыда тек тікелей эфирдегі технология болды. Чарльз Гинзбург Ampex зерттеу тобын басқарып, алғашқы практикалық бейнетілімді жазғыштардың (VTR) бірін жасады. 1951 жылы алғашқы VTR телекамералардан түсетін электрлік сигналды магниттік бейне таспаға жазып, тікелей бейнелерді сақтады. 1956 жылы бейнежазғыштар 50 000 АҚШ долларына, ал бір сағаттық таспа 300 АҚШ долларына сатылды. Бірақ жылдар өте бағалар біртіндеп төмендеді; 1971 жылы Sony тұтынушылар нарығына бейнекассета жазғыштарын (VCR) және таспаларын сата бастады.

Цифрлық бейне

Цифрлық бейне бұрынғы аналогтық технологияға қарағанда жоғары сапаға ие және ақырында әлдеқайда арзан болуы мүмкін. 1997 жылы DVD, ал 2006 жылы Blu-ray Disc дискілері коммерциялық тұрғыдан енгізілгеннен кейін, бейнекассеталар мен жазғыш құрылғылардың сатылымы күрт төмендеді. Компьютерлік технологияның жетістіктері тіпті арзан жеке компьютерлер мен смартфондарға цифрлық бейнені түсіруге, сақтауға, өңдеуге және таратуға мүмкіндік береді, бұл бейне өндірісінің құнын одан әрі төмендетіп, бағдарлама жасаушылар мен хабар таратушыларға таспасыз өндіріске көшуге жол ашты. Цифрлық хабар таратутың пайда болуы және одан кейінгі цифрлық теледидарға көшу процесі әлемнің көп бөлігінде аналогтық бейнені ескі технология деңгейіне түсіруде. Жоғары динамикалық диапазон мен жақсартылған түс гаммасы бар жоғары ажыратымдылықтағы бейнекамералардың дамуы, сондай-ақ жақсартылған түс тереңдігімен жоғары динамикалық диапазонды цифрлық аралық деректер форматтарының енгізілуі цифрлық бейне технологиясының кинотехнологиямен бірігуіне әкелді. Белгілі бір жылдан бастап Голливудта цифрлық камералардың қолданылуы кинокамераларды қолданудан басып өтті.

Секундасына кадрлар саны

Фрейм жылдамдығы – видеоның уақыт бірлігіндегі тұрақты кадрлар саны. Ескі механикалық камераларда секундына алты немесе сегіз кадрдан (кадр/с) бастап, жаңа кәсіби камераларда секундына 120 және одан да көп кадрға дейін жетеді. PAL стандарттары (Еуропа, Азия, Австралия және т.б.) және SECAM (Франция, Ресей, Африканың кейбір аймақтары және т.б.) секундына 25 кадрды, ал NTSC стандарттары (АҚШ, Канада, Жапония және т.б.) секундына 29,97 кадрды белгілейді. Фильмдер секундына 24 кадр жылдамдығымен түсіріледі, бұл бейнеге кинематографиялық фильмді көшіру процесін сәл күрделендіреді. Қозғалыс иллюзиясын жақсы сезіну үшін кадрлардың ең төменгі жылдамдығы секундына шамамен он алты кадр болуы керек.

Аралас немесе прогрессивті

Видео аралас немесе прогрессивті болуы мүмкін. Прогрессивті сканерлеу жүйелерінде әрбір жаңару периодында әрбір кадрдағы барлық сканерлеу сызықтары тізбектеп жаңартылады. Түпкілікті прогрессивті хабарлама немесе жазылған сигналды көрсеткенде, бейненің қозғалмайтын және қозғалатын бөліктерінің ең жоғары кеңістіктік ажыратымдылығы қамтамасыз етіледі. Интерлейсинг (араластыру) ерте механикалық және ЭЛТ (CRT) бейне дисплейлерінде бір секундтағы толық кадрлар санын арттырмай, бейненің жыпылықтауын азайту үшін ойлап табылды. Интерлейсинг (араластыру) егжей-тегжейлілікті сақтайды, бірақ прогрессивті сканерлеуге қарағанда аз жолақты кеңдік талап етеді. Аралас видеуда әрбір толық кадрдың көлденең сканерлеу сызықтары бірінен соң бірі нөмірленгендей қарастырылады және екі өріс ретінде сақталады: тақ өріс (жоғарғы өріс) – тақ нөмірленген сызықтардан, ал жұп өріс (төменгі өріс) – жұп нөмірленген сызықтардан тұрады. Аналогты дисплей құрылғылары әрбір кадрды қайталайды, бұл көздің қабылдауына әсер ететін жалпы жыпылықтауды екі есеге арттырады. Егер бейне түсіру құрылғысы толық кадрды түсіргеннен кейін бөлудің орнына бірден өрістерді түсірсе, қозғалыс жылдамдығы да екі есеге артады, нәтижесінде аралас ЭЛТ дисплейінде бейненің жылдам қозғалатын бөліктерінің тегіс және шынайы көрінуі қамтамасыз етіледі. Түпкілікті аралас сигналды прогрессивті сканерлеу құрылғысында көрсеткенде, жалпы кеңістіктік ажыратымдылық қарапайым сызықтарды екі еселеу арқылы төмендейді, мысалы, бейненің қозғалатын бөліктерінде жыпылықтау немесе «тісті» эффект пайда болуы мүмкін, егер арнайы сигналды өңдеу оларды жоймаса. Деинтерлейсинг (араластыруды жою) процедурасы аналогты, DVD немесе спутниктік көзден алынған аралас видео сигналын LCD теледидар, цифрлық бейне проектор немесе плазмалық панель сияқты прогрессивті сканерлеу құрылғысында көрсетуді оңтайландыруға мүмкіндік береді. Алайда, деинтерлейсинг (араластыруды жою) прогрессивті сканерлеудің түпкілікті бастапқы материалына тең бейне сапасын бере алмайды. Компьютерлік мониторлардағы пиксельдер әдетте шаршы болады, бірақ цифрлық видеода қолданылатын пиксельдер көбінесе шаршы емес пропорцияларға ие, мысалы, CCIR 601 цифрлық бейне стандартының PAL және NTSC нұсқаларында және сәйкес анаморфты кең экрандық форматтарында қолданылатын пропорциялар. 720x480 пикселдік растр 4:3 пропорциялы дисплейде жіңішке пиксельдерді, ал 16:9 пропорциялы дисплейде жуан пиксельдерді пайдаланады.

Түс үлгісі мен тереңдігі

Түс моделі бейне түстерді көрсетуді пайдаланады және кодталған түс мәндерін жүйе шығаратын көрінетін түстерге бейімдейді. Мұндай көрсетулердің бірнеше түрі кеңінен қолданылады: әдетте, YIQ NTSC теледидарында, YUV PAL теледидарында, YDbDr SECAM теледидарында, ал YCbCr цифрлық бейнеде қолданылады. Пиксел көрсете алатын түрлі-түстің саны пикселдегі биттер санымен белгіленетін түс тереңдігіне байланысты. Цифрлық бейнеде қажетті дерек көлемін азайтудың әдеттегі жолы – түс азайту (мысалы, 4:4:4, 4:2:2, т.б.). Адам көзі жарықтыққа қарағанда түс ерекшеліктеріне аз сезімтал болғандықтан, барлық пикселдер үшін жарық деректері сақталады, ал түс деректері бір блоктан бірнеше пиксел үшін орташаланады және олардың бәрі үшін бірдей мән қолданылады. Мысалы, бұл 2 пикселдік блоктарды (4:2:2) немесе 4 пикселдік блоктарды (4:2:0) пайдаланып, түс деректерін 50%-ға немесе 75%-ға азайтуға мүмкіндік береді. Бұл процесс көрсетілуі мүмкін түстердің жалпы санын азайтпайды, бірақ түс өзгеріп отыратын нақты нүктелердің санын азайтады.

Форматтар

Әр түрлі бейне беру және сақтау деңгейлері әрқайсысы өз форматтарын таңдау мүмкіндігін ұсынады. Беріліс үшін физикалық жалғауыш және сигнал протоколы бар (видео жалғауыштар тізіміне қараңыз). Белгілі бір физикалық байланыс нақты жаңарту жиілігін, дисплей ажыратымдылығын және түс кеңістігін анықтайтын нақты дисплей стандарттарын тасымалдай алады. Көптеген аналогтық және цифрлық жазу форматтары қолданылады, сондай-ақ цифрлық бейне клиптер компьютерлік файлдық жүйеде өз форматтары бар файлдар түрінде сақталуы мүмкін. Дерек сақтау құрылғысы немесе беру ортасы қолданатын физикалық форматтан өзге, жіберілетін бірліктер мен нөлдер ағыны нақты цифрлық бейне кодтау форматында болуы керек, және оған сәйкес нөмір тағайындалады.

Аналогты бейне

Аналогты бейне – бір немесе бірнеше аналогты сигналдармен көрсетілген сигнал. Аналогты түсті бейнесигналдар люминанс, жарқырау (Y) және хроминанс (C) сипатталады. Олар NTSC, PAL және SECAM сияқты бір арнаға біріктірілгенде, құрама бейне деп аталады. Аналогты бейне екі арналы S-бейне (YC) және көп арналы компоненттік бейне форматтарында жеке арналар арқылы берілуі мүмкін. Аналогты бейне тұтынушылық және кәсіби теледидар өндірісінің екі саласында да қолданылады.

Цифрлық бейне

Цифрлық бейне сигнал форматтары қабылданды, оның ішінде сериялық цифрлық интерфейс (SDI), Цифрлық Визуалды Интерфейс (DVI), Жоғары сапалы мультимедиалық интерфейс (HDMI) және DisplayPort интерфейсі.

Көлік құралы

Видео әр түрлі жолдармен берілуі немесе тасымалдануы мүмкін, соның ішінде сымсыз жер беттік теледидар арқылы аналогты немесе цифрлық сигнал ретінде, жабық тізбектегі коаксиалды кабель арқылы аналогты сигнал ретінде. Хабар тарату немесе студиялық камералар сериялық цифрлық интерфейс (SDI) қолданып, бір немесе екі коаксиалды кабель жүйесін пайдаланады. Физикалық қосылыстар және олармен байланысты сигнал стандарттары туралы ақпаратты бейнеқосылыштар тізімінен қараңыз. Видео желілер және басқа да ортақ цифрлық байланыс арналары арқылы, мысалы, MPEG тасымалдау ағыны, SMPTE 2022 және SMPTE 2110 пайдаланып тасымалдануы мүмкін.

Компьютерлік дисплейлер

Компьютерлік дисплей стандарттары көперіс қатынасы, дисплейдің мөлшері, дисплей ажыратымдылығы, түс тереңдігі және жаңару жиілігінің үйлесімін белгілейді. Көп қолданылатын ажыратымдылықтардың тізімі бар.