Βίντεο

Ένα απόσπασμα βίντεο (video clip) αποτελείται από διαδοχικές εικόνες, οι οποίες προβάλλονται γρήγορα και έτσι τα αντικείμενα εμφανίζονται ως κινούμενα. Οι διαδοχικές εικόνες, που αποτελούν το απόσπασμα βίντεο, ονομάζονται πλαίσια ή καρέ (frames). Τα πλαίσια είναι φωτογραφίες που έχουν μικρές διαφορές. Οι διαδοχικές στατικές οθόνες προβάλλονται με κάποιο πρόγραμμα προβολής βίντεο, π.χ. τον VLC player, και έτσι εμφανίζεται η κίνηση.

Εδώ πρέπει να αναφέρουμε την έννοια μετείκασμα (persistence of vision), που αναφέρεται στην ιδιότητα του ανθρώπινου συστήματος οπτικής αντίληψης να αντιλαμβάνεται ως συνεχόμενη τη ροή διαδοχικών εικόνων, όταν το frame rate ξεπερνά ένα όριο, περίπου 16 έως 18 fps

Βασικά χαρακτηριστικά ψηφιακού βίντεο:

Το ψηφιακό βίντεο αποτελείται από διαδοχικές στατικές εικόνες και έτσι έχει κάποια κοινά χαρακτηριστικά με την εικόνα. Με «Δεξί κλικ, Ιδιότητες» σε κάποιο αρχείο βίντεο στα Windows εμφανίζονται τα χαρακτηριστικά του.

Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά ενός αποσπάσματος βίντεο είναι ο αριθμός των πλαισίων ανά δευτερόλεπτο (frame rate) που μετράται σε frames per second (fps). Αφορά τον αριθμό των πλαισίων που προβάλλονται ανά δευτερόλεπτο κατά την αναπαραγωγή ενός αποσπάσματος βίντεο. Ο αριθμός αυτός είναι σημαντικός, γιατί καθορίζει την ομαλότητα της εικόνας και το μέγεθος του αρχείου. Για να είναι ομαλή η εμφάνιση του βίντεο χωρίς απότομες αλλαγές στις εικόνες, πρέπει ο αριθμός των πλαισίων ανά δευτερόλεπτο να είναι μεγάλος, π.χ. 25 fps ή 30 fps. Βέβαια, έτσι μεγαλώνει και το μέγεθος του βίντεο, γιατί κάθε απόσπασμα ασυμπίεστου βίντεο έχει μέγεθος όσο το συνολικό μέγεθος των πλαισίων που το αποτελούν. Ωστόσο, με τεχνικές συμπίεσης το μέγεθος του βίντεο μειώνεται.

Η ανάλυση (video resolution ή απλά μέγεθος (size), είναι η οριζόντια και κάθετη διάσταση της εικόνας. Εκφράζεται σε pixels (εικονοστοιχεία). Για παράδειγμα, βίντεο με ανάλυση 640×480 σημαίνει ότι οι εικόνες που αποτελούν το βίντεο έχουν διάσταση 640 pixels οριζοντίως και 480 pixels καθέτως.

Στην αναλογική τηλεόραση η ανάλυση ήταν 768×484 ή 768×576. Στους υπολογιστές η ανάλυση των οθονών είναι υψηλότερη και έτσι το ψηφιακό βίντεο έχει υψηλή ανάλυση.

Στους σύγχρονους υπολογιστές η ανάλυση του βίντεο είναι συχνά αρκετά υψηλή και φτάνει στα 1920×1080. Η ανάλυση αυτή είναι γνωστή ως Full HD (Full High Definition) και ουσιαστικά αποτελείται από 1080 οριζόντιες γραμμές. Συνήθως αναφέρεται είτε ως Full HD είτε ως 1080p.

Συνήθεις αναλύσεις βίντεο που προβάλλονται μέσω του διαδικτύου, π.χ. στο YouTube, είναι οι 360p (480×360), 480p (640×480) και 720p (1280×720). Η ανάλυση 720p είναι αρκετά υψηλή για διαδικτυακό βίντεο και μπορεί να υποστηριχθεί με τις τρέχουσες ταχύτητες στο internet. Η ανάλυση Full HD απαιτεί υψηλές ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων στο διαδίκτυο και σε αρκετές περιπτώσεις μπορεί να είναι απαγορευτική για απευθείας προβολή. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας έχει εμφανιστεί και ο όρος UHD (Ultra High Definition). Συναντάται, επίσης, με την ορολογία 4K και ουσιαστικά αναφέρεται σε όλες τις αναλύσεις που είναι υψηλότερες από το Full HD. UHD ανάλυση θεωρείται η 2160p (3840×2160). Η ανάλυση 4K×2K (4096×2160 pixels), χρησιμοποιείται από κάποιους βίντεο προβολείς και από αρκετές επαγγελματικές φωτογραφικές μηχανές. Πλέον έχουμε φτάσει να μιλάμε για το 8K UHD, που αφορά ανάλυση 7680×4320 (33.2 megapixels), ενώ αναμένεται συνεχώς να αυξάνουν αυτοί οι αριθμοί, καθώς θα προχωρά η τεχνολογία. 

Το βάθος χρώματος (color depth) ή χρωματική ανάλυση (color resolution) είναι ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων (bits) που χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση του χρώματος κάθε εικονοστοιχείου. Με βάθος χρώματος Ν μπορούν να κωδικοποιηθούν 2Ν αποχρώσεις. Τυπικές αναλύσεις χρώματος RGB για βίντεο είναι οι 16 bits/pixel (65,536 χρώματα) και πραγματικού βάθους χρώματος 24 bits/pixel (16.777.216 αποχρώσεις ή 16.7 εκατ. χρώματα).

Η χρονική διάρκεια (duration) είναι ο χρόνος που διαρκεί η προβολή του βίντεο και εκφράζεται σε δευτερόλεπτα.

Ένα επιπλέον χαρακτηριστικό του ψηφιακού βίντεο είναι ο λόγος πλευρών (aspect ratio), ο οποίος αναφέρεται στον λόγο της οριζόντιας διάστασης προς την κάθετη διάστασης.

Στις παλαιότερες τηλεοράσεις ο λόγος αυτός ήταν 4:3 (περίπου 1,33:1) και γι’ αυτό είχαν τετράγωνη εμφάνιση. Αυτό ίσχυε, επειδή το τηλεοπτικό σήμα, δηλαδή το βίντεο που μεταδίδονταν και προβάλλονταν στην τηλεόραση, είχε λόγο 4:3. Στο ψηφιακό βίντεο ο λόγος είναι 16:9 (περίπου 1,77:1). Οι σύγχρονες οθόνες τηλεόρασης και υπολογιστών έχουν αναλογία 16:9 και εμφανίζονται μακρόστενες..

Συμπίεση βίντεο και κωδικοποιητές:

Η συμπίεση των δεδομένων εικόνας βίντεο είναι απαραίτητη, γιατί διαφορετικά η αποθήκευση και διανομήτου βίντεο μέσω υπολογιστή θα ήταν ανέφικτη. Οι κωδικοποιητές (codecs), που αναφέρονται και ως κωδικοποιητές/αποκωδικοποιητές, είναι λογισμικά που χρησιμοποιούνται για να συμπιέσουν ή να αποσυμπιέσουν ένα ψηφιακό αρχείο. Στο κεφάλαιο 3 μελετήσαμε το θέμα των codecs που χρησιμοποιούνται για τον ήχο. Όταν γίνεται αναπαραγωγή ενός ψηφιακού αρχείου μέσων χρησιμοποιείται ο αποκωδικοποιητής, για να αποσυμπιέσει το αρχείο.

Οι codecs ουσιαστικά περιέχουν τις απαραίτητες εντολές για τη συμπίεση και την αποσυμπίεση ενός αρχείου. Εγκαθίστανται στον υπολογιστή μας, ως βιβλιοθήκες (dll) και χρησιμοποιηούνται από τα προγράμματα προβολής των αρχείων βίντεο.

Η συμπίεση ενός αρχείου μπορεί να είναι απωλεστική ή μη-απωλεστική. Στην απωλεστική (lossy) συμπίεση γίνεται προσπάθεια να αφαιρεθούν οι μη ουσιώδεις πληροφορίες από την εικόνα. Όπως και στις απλές φωτογραφίες, έτσι και εδώ αφαιρούνται από τα πλαίσια του βίντεο λεπτομέρειες της εικόνας, οι οποίες δεν μπορούν να γίνουν εύκολα αντιληπτές από το ανθρώπινο μάτι. Αρκετά γνωστός απωλεστικός αλγόριθμος συμπίεσης είναι ο JPEG που χρησιμοποιείται στις ψηφιογραφικές εικόνες, αλλά και στο βίντεο. Γνωστός απωλεστικός codec για βίντεο είναι ο MPEG-4, που μπορεί να πετύχει συμπίεση από 20 έως 200 φορές σε σχέση με το αρχικό μέγεθος.

Οι μη απωλεστικοί (lossless) αλγόριθμοι συμπιέζουν τα οπτικά δεδομένα χωρίς απώλεια πληροφορίας, επιτυγχάνοντας όμως μικρούς λόγους συμπίεσης, π.χ. 2:1. Η αρχική εικόνα εμφανίζει ακριβώς τις ίδιες οπτικές πληροφορίες και μετά την αποσυμπίεση. Κάποιοι μη απωλεστικοί κωδικοποιητές είναι οι FFV1 και H.264-lossless.

Προβολή βίντεο:

Το σύγχρονο λογισμικό προβολής βίντεο (media player) έχει αρκετές δυνατότητες. Μπορούν να ανοίξουν διάφορους τύπους αρχείων βίντεο και ήχου, αλλά και ταινίες που είναι σε κάποιο δίσκο, όπως το DVD ή το Blu-ray. Πρακτικά χρησιμοποιούμε αυτά τα προγράμματα, για να προβάλλουν βίντεο που είναι αποθηκευμένο στον υπολογιστή μας ή το κατεβάζουμε από το διαδίκτυο. Οι πιο δημοφιλείς video players την περίοδο συγγραφής του εγχειριδίου είναι οι VLC (http://www.videolan.org/vlc), KMPlayer (http://www.kmplayer.com), GOM Media Player (https://player.gomlab.com) και Media Player Classic - 144 Home Cinema MPC-HC (https://mpc-hc.org/).

Επεξεργασία βίντεο:

Το Avidemux είναι μια δωρεάν και ανοιχτού κώδικα εφαρμογή για την επεξεργασία βίντεο. Υποστηρίζει τη μη γραμμική επεξεργασία βίντεο, την εφαρμογή φίλτρων και ειδικών εφέ, την αλλαγή μεγέθους, την περιστροφή και τον υποτιτλισμό. Επιτρέπει την κωδικοποίηση με διαφορετικούς codecs και την εισαγωγή ήχου στο βίντεο ή την εξαγωγή του ήχου από αυτό. Έχει σαφώς λιγότερες δυνατότητες από τα εμπορικά εργαλεία, αλλά είναι πιο εύκολο στην εκμάθηση και επαρκές για τις τυπικές επεξεργασίες βίντεο.