ОЦИФРОВКА

Оцифровка

(анг.digitization) описание объекта, изображения или аудио-видеосигнала (в аналоговом виде) в виде набора дискретных цифровых замеров (выборок) этого сигнала/объекта, при помощи той или иной аппаратуры, т. е. перевод его в цифровой вид, пригодный для записи на электронные носители.
Для оцифровки объект подвергается ;дискретизации (в одном или нескольких измерениях, например, в одном измерении для звука, в двух для растрового изображения) аналогово-цифровому преобразованию конечных уровней.
Полученный в результате оцифровки массив данных (цифровое представление оригинального объекта) может использоваться компьютером для дальнейшей обработки, передачи по цифровым каналам, сохранению на цифровой носитель. Перед передачей или сохранением цифровое представление, как правило, подвергается фильтрации и кодированию для уменьшения объема.
Иногда термин оцифровка используется в переносном смысле, в качестве замены для соответствующего термина, при переводе информации из аналогового вида в цифровой. Например:

• Оцифровка звука.

• Оцифровка видео.

• Оцифровка изображения.

• Оцифровка книг как сканирование, так и (в дальнейшем) распознавание.

• Оцифровка бумажных карт местности означает сканирование и, как правило, последующую векторизацию (растрово-векторное преобразование, т. е. перевод в формат векторного описания).

Дискретизация

При оцифровке сигнала привязанного ко времени, дискретизацию обычно характеризуют частотой дискретизации частотой снятия замеров.
При сканировании изображения с физических объектов, дискретизация характеризуется количеством результирующих пикселов на единицу длины (например, количеством точек на дюйм анг.dotperinch,DPI) по каждому из измерений.
В цифровой фотографии дискретизация характеризуется количеством пикселей на кадр.
Аналогово-цифровое преобразование характеризуется разрядностью преобразователя в битах.

Захват видео

(от англ.Videocapture - захват видео) процесс преобразования видеосигнала из внешнего источника в цифровой видеопоток при помощи персонального компьютера и запись его в видеофайл с целью последующей его обработки, хранения или воспроизведения.
Внешним источником могут выступать видеокамеры, магнитофоны, DVD-проигрыватели, потоковое вещание в сети, ТВ-тюнеры, ресиверы цифрового телевидения и другие устройства.

Процесс

Процесс захвата видео может включать себя преобразование аналогового видеосигнала в цифровой поток при помощи видеокарты илиплаты видеозахвата, в таком случае иногда применяют термин оцифровка, либо, как в случае с DV-источниками, изначально сжатый цифровой видеопоток может передаваться от видеоисточника на компьютер при помощи интерфейса IEEE-1394..
В зависимости от требуемого качества сигнала и возможностей устройства видеозахвата аналоговое видео может передаваться через композитное S-Video и компонентное соединения. Цифровой сигнал может передаваться по интерфейсам IEEE 1394, SDI или по HDMI.
В качестве приложений, которые позволяют захватывать видео и записывать его на жесткий диск, используют видеоредактор либо видеорекордер. Так как несжатое видео имеет большой поток данных (270 Мбит/с для SDTV или до 2,970 Гбит/с для HDTV), для его уменьшения применяют сжатие при помощи видеокодеков. Для разных целей настройки и параметры кодеков могут сильно отличаться: для передачи видеопотока в интернет может составлять несколько сотен кбит/с, для целей телевещания или последующегомонтажа достигать десятков Мбит/с.
В случае последующего видеомонтажа основной целью видеозахвата является передача видео с максимальным качеством, при этом предпочтительно использовать алгоритмы сжатия, в которых применяется внутрикадровое кодирование без межкадрового кодирования, что упрощает доступ к каждому отдельному кадру.
В качестве контейнера для обмена и передачи видео- и звуковых данных в сфере профессионального производства и вещания применяется формат MXF (от англ.TheMaterialeXchangeFormat), однако, не исключается возможность записи в контейнеры AVI и прочие.

Оцифровка звука

Цифровоой звук результат преобразования аналогово сигнала звукового диапазона в цифровой аудиоформат..
Простейший метод преобразования, импульсно кодовая модуляция (ИКМ), состоит в представлении последовательности мгновенных значений уровня сигнала измеряемого аналого-цифровым преобразователем (АЦП)) через равные промежутки времени.
Разновидностью ИКМ является дельта модуляция, где в каждый момент отсчёта сигнал сравнивается с пилообразным напряжением на каждом шаге дискретизации.
Сигма-дельта модуляция способ представления сигнала на основе принципа избыточной дискретизации и формирования шума квантования позволяет снизить уровень шума..
Современные методы используют более сложные алгоритмы преобразования. Помимо представления звуковых колебаний в цифровом виде, применяется также создание специальных команд для автоматического воспроизведения на различных электронных музыкальных инструментах. Ярчайшим примером такой технологии является MIDI..

Преимущества битового кода используются при передаче кодированного сигнала на расстояние, шифрование сигнала, цифровой подписи сигнала, восстановлении потерь, вызванной помехами при передаче, а также в прочих приложениях.

Цифровая звукозапись технология преобразования аналогового звука в цифровой с целью сохранения его на физическом носителе для возможности последующего воспроизведения записанного сигнала.
Представление аудиоданных в цифровом виде, позволяет очень эффективно изменять исходный материал при помощи специальных устройств или компьютерных программ звуковых редакторов, что нашло широкое применение в промышленности, медиа-индустрии и быту.
Для воспроизведения цифрового звука применяют специальное оборудование, например музыкальные центры, цифровые плееры, компьютеры с звуковой картой и установленным программным обеспечением аудиоплеером или медиаплеером.

Сканер изображений

Сканер(анг.scanner) устройство, выполняющее преобразование расположенного на плоском носителе (чаще всего бумаге) изображения в цифровой формат. Процесс получения такой цифровой копии называется сканированием. Во время сканирования при помощи создаётся цифровое описание изображения внешнего для ЭВМ образа объекта, которое затем передаётся посредством системы ввода-вывода в ЭВМ.

Виды сканеров

Бывают ручные, рулонные (англ.Sheet-Feed, планшетные и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

История

Технология сканирования 1857 году флорентийский аббат Джованни Казелли (итал. Giovanni Caselli изобрёл прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы. В 1902 году, немецким физиком Артуром Корном (нем. Arthur Korn) была запатентована технология фотоэлектрического сканирования, получившая впоследствии название телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал и через расположенные на оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах. В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретен планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остаётся почти неизменным.

VHS,VHS-С,S-VHS,S-VHS-C,Video8, Hi8, Digital8, MiniDV

Видеостандарты

PAL -720х576, 25 fps (25 кадров в секунду) (англ.Phase Alternating Line построчное изменение фазы) система аналогового цветного телевидения, разработанная инженером немецкой компании "Telefunken" Вальтером Брухоми принятая в качестве стандарта телевизионного вещания в 1966 году в Германии, Великобританиии ряде других стран Западной Европы. В настоящее время система PAL является самой распространённой в мире. В конце 1990-х годов передачи по этому стандарту смотрели в 62 странах 67,8% телезрителей всего мира.

NTSC -720х480, 29,97 fps.(29,97 кадров в секунду) (отангл.National Television Standards Committee Национальный комитет по телевизионным стандартам) система аналогового цветного телевидения, разработанная в США. 18 декабря 1953 года было начато цветное телевизионное вещание с применением этой системы. NTSC принята в качестве стандартной системы цветного телевидения в США,Канаде, Мексике, Японии, Южной Корее, Тайване, наФилиппинахи в ряде стран Южной Америки.

SECAM или SÉCAM (отфр.Séquentiel couleur avec mémoire, позднее Séquentiel couleur à mémoire последовательный цвет с памятью; произносится [секам]) система аналогового цветного телевидения, разработка которой началась во Франции в конце 1950-х годов. В 1965-66 годах совместно с СССР была доработана, став первым европейским стандартом цветного телевидения. В результате дальнейшего совершенствования, проходившего в процессе эксплуатации, система приобрела окончательный вид и название SECAM-IIIB. Регулярное вещание в этом стандарте было начато 1 октября 1967 года одновременно в Москве и Париже.

VHS- аналоговое видео, это формат записи на ваших видеокассетах.
DV (Digital Video) - это видеоформат, разработанный совместно ведущими мировыми компаниями-производителями видео для цифровой записи. Этот формат имеет малый коэффициент сжатия видеосигнала (5:1) и дает высокое качество видеосъемки. В этом формате снимают видео MiniDV-камеры.

DV формат характеризуется большим видеопотоком и, соответственно, имеет большой выходной видеофайл. Часовая запись на MiniDV кассету, будет иметь объем примерно 12 Гб, или 1 мин - 200 Мб.
Полученное видео нужно сжать для последующего просмотра на компьютере, проекторе, DVD-плейере, в Интернете. Т.е. из полученного высококачественного видео мы можем получить любой нужный нам формат соответствующего качества.

Стандарты сжатия

MPEG- один из основных стандартов сжатия. Аббревиатура MPEG (Moving Pictures Expert Group) - это название международного комитета, занимающегося разработкой данного стандарта сжатия. Его разновидности:

MPEG-1- формат сжатия для компакт-дисков (CD-ROM). Качество видео - как у обычного видеомагнитофона, разрешение 352х240, диск с фильмом в таком формате обычно обозначается VCD (VideoCD).

MPEG-2- формат для DVD-дисков, цифрового телевидения. В этом формате снимают видео DVD-, HDD-, Flash-камеры.

MPEG-3- сейчас не используется. Не путаем его с MP3 (MPEG Audio Layer 3) - технологией сжатия звука!

MPEG-4- это формат, получаемый с помощью известных кодеков DivX, XviD, H.264 и др. Часто его называют просто MP4. Уменьшает видеопоток еще сильнее, чем MPEG-2, но картинка еще приличного качества, поэтому этот формат поддерживает большинство современных DVD-плееров. Особо нужно отметить высокое качество видео, сжатого кодеком последнего поколения H.264.
Ну а теперь сравним: фильм длительностью 1,5 часа в формате DV занимает примерно 20 Гб, в MPEG-2 - 4,7 Гб (пишем на DVD-диск), в формате MPEG-4 - 700 Мб (пишем на CD-диск). Я думаю, комментарии излишни!

HD(High Definition) - формат высокого разрешения, новый формат особой четкости изображения. Имеет две разновидности: HD1 с разрешением 1280х720 и HD2 - 1440х1080.
В последнее время большинство бытовых камер пишут в формате HD, основанном на кодеке MPEG-2. Качество видео высокое, но чтобы смотреть видео в формате HD, нужно иметь соответствующее оборудование для просмотра (например, ЖК или плазменный телевизор с большой диагональю), иначе вы не сможете оценить качество видео. О просмотре и монтаже HD видео.

Расширения видеофайлов

AVI(Audio-Video Interleaved) - это расширение огромного количества видеофайлов, но не является форматом или кодеком. Это контейнер, разработанный Microsoft, в котором могут храниться потоки 4-х типов - видео, аудио, текст и midi.
В этот контейнер может входить видео любого формата от mpeg1 до mpeg-4, звуки разных форматов, возможно любое сочетание кодеков. Чтоб определить содержимое данного контейнера, нужно воспользоваться одной из многочисленных программ от мощной Adobe Premiere до простенькой VideoToolBox.

WMV(Windows Media Video) - это формат от Microsoft, именно в нем вы получите видеоролик, сделанный с помощью Movie Maker.

MOV- формат Apple Macintosh QuickTime, может содержать кроме видео также графику, анимацию, 3D. Чаще всего для проигрывания этого формата нужен QuickTime Player.
MKV- (Матрешка или Matroska) - тоже контейнер, который может содержать видео, аудио, субтитры, меню и пр. Имеет открытый код, пока не очень распространен, но очень перспективен.

3gp-видео для мобильных телефонов третьего поколения, имеют малый размер и низкое качество.

Форматы видео, применяемые в Интернет

FLV(Flash Video) - формат видео для размещения и передачи в Интернете, используется такими площадками для размещения видеоклипов, как YouTube, RuTube, Tube.BY, Google Video, Муви и многие другие.

SWF(Shockwave Flash) - это расширение анимации созданной в программе Adobe Flash, а также видео в формате flash, проигрывается браузерами с помощью Flash Player. Флеш-ролики тоже широко распространены в Интернете.
Значит, расширение FLV - это флеш-видео, а SWF - флеш-ролик.

RM, RA, RAM- расширения RealVideo формата от компании RealNetworks, который используется для телевизионной трансляции в Интернете. Имеет маленький размер файла и низкое качество, зато позволяет посмотреть, например, выпуск теленовостей на сайте определенной телекомпании.

Рассмотрим основные расширения, которые касаются DVD:
VOB(Versioned Object Base) - это расширение контейнера, который может содержать несколько потоков видео (формата MPEG-2) и аудио, а также меню и субтитры фильма. Это основные файлы на DVD-диске с фильмом.

IFO- файлы на DVD-диске, содержащие информацию о фильме, меню, порядке запуска VOB-файлов, необходимую, например, DVD-проигрывателю, т.е. служебные файлы. Создаются в процессе конвертирования или авторинга, т.е. записи DVD-диска.

m2v, m2p- расширения видео в формате MPEG-2. Такое видео нужно для авторинга, т.е. создания VOB-файлов и записи DVD-диска.