Συμπίεση και επεξεργασία σήματος σε βιντεοκάμερες (κασέτα vs dvdrom και HD)

ΒΛΑΣΙΔΗΣ

AVClub Fanatic
19 June 2006
19,341
Θεσσαλονίκη
Συμπίεση και επεξεργασία σήματος

Η συμπίεση στο Digital Video (DV) είναι τύπου M-JPEG (Motion Joint Photographic Expert Group). Είναι ένας τρόπος συμπίεσης παρόμοιος με εκείνον του JPEG στη φωτογραφία και μάλλον εξίσου πετυχημένος. Στην περίπτωση του DVένας μηχανισμός ελαττώνει τα δεδομένα αφαιρώντας την πληροφορία από τα σημεία του κάθε καρέ έτσι ώστε το μάτι να μην το αντιληφθεί. Δηλ. προσπαθεί να μειώσει τα δεδομένα σε κάθε καρέ χωριστά, χωρίς να συσχετίζει τα καρέ, δηλ. αφήνει απείραχτη την ακολουθία των καρέ (intra frame).

Τι αφαιρεί; Αφαιρεί ξεχωριστά από το κάθε καρέ πληροφορία σχετική με το χρώμα (ένταση και κορεσμός) τόσο ώστε να μη το καταλάβουμε. Π.χ. αν έχουμε ένα λευκό φόντο ή έναν ουρανό χωρίς σύννεφα, τότε αφαιρεί μεγάλο ποσοστό πληροφορίες χωρίς να το νιώσουμε. Αν όμως έχουμε τη φυλλωσιά ενός δένδρου ή τα μαλλιά μιας γυναίκας, αυτό που θα κόψει είναι σαφώς λιγότερη πληροφορία. Πρόκειται για πολύπλοκη διαδικασία που λαμβάνει υπόψη το ρυθμό διαμεταγωγής δεδομένων και τις ομοιότητας στα στοιχεία του κάθε καρέ. Τελικά η συμπίεση στο DV είναι περίπου 5:1, δηλ. συμπιέζει περίπου 5 φορές τον αρχικό όγκο του υλικού, δηλ. κρατά περίπου το 20% της αρχικής πληροφορίας. Φυσικά ο ρυθμός συμπίεσης δεν είναι σταθερός αλλά μεταβλητός. Έτσι εκεί που έχουμε λιγότερη πληροφορία (ουρανός ή μονοχρωμία), η συμπίεση είναι μεγαλύτερη και εκεί που έχουμε πολύ πληροφορία (π.χ. μια πλακέτα ΗΥ) η συμπίεση είναι μικρότερη. Πάντως τελικά κάθε δευτ. DV καταλαμβάνει 25 ΜΒ στην κασέτα και στην περίπτωση του HD λίγο περισσότερο από 50 MB.

Αντίθετα στην περίπτωση της εγγραφής σε DVD-ROM και σε σκληρό δίσκο (hard disc) τότε οι βιντεοκάμερες χρησιμοποιούν τη συμπίεση MPEG-2 (Moving Picture Experts Group). Το πρότυπο αυτό χρησιμοποιεί την συμπίεση intraframe όπως και οι κασέτες, αλλά χρησιμοποιεί και συμπίεση interframe, δηλ. συμπίεση μεταξύ των καρέ. Τι σημαίνει αυτό; Ότι η βιντεοκάμερα χωρίζει τα καρέ σε ομάδες για να διαχειριστεί το υλικό πιο εύκολα και να το συμπιέσει περισσότερο. Έτσι υπάρχουν καρέ I-frame, αυτά που κρατούν όλη την πληροφορία και τα οποία έχουν συμπίεση intraframe, καρέ p-frame, τα αμέσως επόμενα, τα οποία έχουν ελάχιστη νέα πληροφορία σε σχέση με τα προηγούμενα και τα b-frame, που προσπαθούν να μαντέψουν και να ανασυνθέσουν την πληροφορία του επόμενου καρέ. Έτσι η συμπίεση είναι πολλαπλή, άρα γίνεται δυνατόν να έχουμε σχετικά εύκολα σήμα HIGH DEFINITION αποθηκευμένο σε φθηνά αποθηκευτικά μέσα. Και για να το δούμε συγκριτικά, οι βιντεοκάμερες με MPEG-2 ποτέ δεν γράφουν περισσότερα από 10 μεγα το δευτ. ενώ συνήθως γράφουν σε ρυθμό 5-6 μέγα, άρα καταχωρούν 5 φορές λιγότερη πληροφορία από αυτές που γράφουν σε κασέτα.

Η συμπίεση σε επίπεδο ευκολιών είναι καλό, διότι μας διευκολύνει αφάνταστα. Όμως δεν παύει να μας λείπει πληροφορία. Πληροφορία χρήσιμη όταν η κάμερα κινείται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (π.χ. χαρούμενη μαμά που τραβά με την κάμερα), ή έχουμε πολλαπλές κινήσεις (π.χ. παιδιά σε παιδικό πάρτι που κινούνται προς κάθε κατεύθυνση) και σε νυχτερινές λήψεις.
Φυσικά η έλλειψη πληροφορίας γίνεται ακόμη πιο αισθητή όταν πάμε να επεξεργαστούμε το υλικό που έχουμε τραβήξει με κάποιο πρόγραμμα video editing στον ΗΥ μας. Γιατί; Διότι το πρόγραμμα χρειάζεται πληροφορία από όλα τα καρέ για να κάνει τα μαγικά του. Όταν όμως λείπει η πληροφορία από τα p-frames και τα b-frames μπορεί να είναι λάθος (να έχουν μαντέψει λάθος, π.χ. να περιμένουν κίνηση δεξιά και να έρχεται αυτή από τα αριστερά). Έτσι οι δυνατότητες μοντάζ είναι συνήθως πολύ πιο περιορισμένες και φυσικά το αποτέλεσμα υποδεέστερο αυτών που περιμένουμε.

Έτσι για να λέμε τα πράγματα με το όνομά τους, οι περισσότεροι επιλέγουν μια κάμερα HIGH DEFINITION με σκληρό δίσκο για την ευκολία της και για τη δυνατότητα να εκμεταλλευτεί όλα τα καλά που παρέχει το DVD και η νέα τους τηλεόραση που είναι FULL HD ή HD READY. Όμως τελικά καταλήγουν με ένα DVD με χαμηλή ανάλυση και έντονο γρέζι στην οθόνη, ειδικά εκεί που έχει κίνηση, μενού ευχάριστα, αλλά τελικό βίντεο ελαφρώς καλύτερο από αυτό που θα πάρουμε από μια κάμερα με DVD-ROM.

Άρα; Άρα αν θέλετε αποκλειστικά την ευκολία σας, πάρτε μια κάμερα με κάρτα SDHC , όπως η ονειρεμένη PANASONIC SDR-S10) και αν θέλετε πραγματικά να δείτε HD πάρτε μια κάμερα με κασέτα, όπως η CANON HV20.
 
.......
Άρα; Άρα αν θέλετε αποκλειστικά την ευκολία σας, πάρτε μια κάμερα με κάρτα SDHC , όπως η ονειρεμένη PANASONIC SDR-S10) και αν θέλετε πραγματικά να δείτε HD πάρτε μια κάμερα με κασέτα, όπως η CANON HV20.


Νασαι καλα.... -bye-.:SFGSFGSF:.. που μου ανέλυσες γιατι εκανα τη σωστη επιλογή...:grinning-smiley-043.... με την CANON HV20....
 
Πολύ κατατοπιστικό το αρχικό κείμενο αλλά όχι απόλυτα σωστό για το HD.
To HDV που χρησιμοποιεί η HV20 είναι MPEG-2 (Interframe) και όχι Intraframe, παρόλο που είναι σε ταινία. Παρόλα αυτά, είναι ότι καλύτερο μπορεί να πάρει κανείς απο consumer συσκευές. To AVCHD έχει πολλές αδυναμίες αλλά θεωρητικά μπορεί να φτάσει και αυτό τα 25Mbps stream (δεν έχουν παρουσιαστεί ακόμα τέτοιες συσκευές, το 2008 η καλύτερη περίπτωση θα είναι 16-17Mbps) οπότε υπάρχουν περιθώρια βελτίωσης (λόγο και της αναμενώμενης αναβάθμισης των επεξεργαστών τα επόμενα χρόνια).

Αντιγράφω κομμάτι απο την δοκιμή της HV20:
HDV excels in capturing stunningly high-resolution video, but it is inferior to DV in terms of rendering motion realistically, due to its dependence on interframe compression. This means that at 1080i, only one in fifteen frames is a full-frame picture, while the intervening frames are compressed in relation to each full I frame. Interframe compression is much more efficient than intraframe compression, and allows HDV to squeeze a full 1920 x 1080 picture into a 25Mbps stream, recordable to inexpensive MiniDV tapes. DV uses intraframe compression, so each frame is a fully independent picture, allowing much better motion capture.
Most consumers find the stunning resolution of HDV trumps the superior motion handling of DV. A professionally lit HDV interview (or any HDV shot without too much detail or motion) can look nearly as good as footage shot in a professional HD format on a $20,000 camera. AVCHD, a new HD format that uses H.264 compression was introduced in 2006 and compresses video even more aggressively than HDV. while AVCHD video is very sharp, it suffers from grain and artifacts much more than HDV compression
 
Κάποιες λίγες κάμερες (και κάποιες φωτογραφικές μηχανές) γράφουν και σε mpeg4, συνήθως σε κάρτα μνήμης.

Ο τρόπος συμπίεσης είναι αποτελεσματικότερος του mpeg2 συνυπολογίζοντας περισσότερες παραμέτρους και επιτρέποντας τελικά μεγαλύτερη συμπίεση στην ίδια εικόνα, που δίνει μικρότερα αρχεία.

Τα προβλήματα συνήθως παρουσιάζονται όταν οι απαιτήσεις για μέγιστη συμπίεση ωθούν τον αλγόριθμο στα όριά του και τελικά παίρνουμε κατώτερη ποιότητα. Απαιτείται μεγάλη επεξεργαστική ισχύς για συμπίεση πραγματικού χρόνου και οι κάμερες δύσκολα μπορούν να αντεπεξέλθουν στις υπολογιστικές και ενεργειακές απαιτήσεις που απαιτεί κάτι τέτοιο. Οπότε γίνονται "εκπτώσεις" στην επιλογή φίλτρων αφήνοντας τον αλγόριθμο σχεδόν να μισο-δουλεύει. Όσοι έχετε τυχόν ασχοληθεί με συμπίεση DVD σε CD με xvid, ίσως έχετε προσέξει το πλήθος ρυθμίσεων που δέχεται ο codec και φυσικά τον χρόνο επεξεργασίας που προσθέτει κάθε επιπλέον ρύθμιση.

Το καλό της υπόθεσης είναι ότι διαρκώς αναπτύσσονται τα ηλεκτρονικά που θα υποστηρίζουν αποτελεσματικότερα τέτοιες χρήσεις, και παράλληλα το mpeg4 διαδίδεται και σε τηλεόραση μέσω internet και σε δορυφορικά κανάλια και σε αρκετές άλλες εφαρμογές φυσικά που το συναντάμε σαν divx, xvid, wm9 κλπ.

Παράλληλα αναπτύσσονται και περισσότερα προγράμματα επεξεργασίας video που θα υποστηρίζουν αποτελεσματικότερα με πλήρεις δυνατότητες και το mpeg4, που από την φύση του είναι πιο περίπλοκο.

Μένω με την εντύπωση ότι περισσότερα μελλοντικά camcorders θα υποστηρίξουν mpeg4 μόλις ξεπεραστούν (με αρκετά οικονομικό τρόπο) τα αρχικά προβλήματα, απλά γιατί μπορούν σε σχέση με την mpeg2 χωρίς να χάσουν σε ποιότητα να δώσουν σχεδόν 50% παραπάνω χωρητικότητα στα αποθηκευτικά τους μέσα ή και διαφορετικά στην ίδια χωρητικότητα να δώσουν περισσότερη ποιότητα.

Υ.Γ. Ήδη γίνονται τα πρώτα βήματα για mpeg7.
 
Θέλω να δώσω μερικές πρόσθετες διευκρινήσεις σχετικά με το HD:

Το HD και το HDV ΔΕΝ είναι το ίδιο πράγμα. ΚΑΜΙΑ κάμερα consumer ή ακόμα και prosumer δε γράφει σε πραγματικό HD και όταν λέμε πραγματικό HD μιλάμε για ένα αρχείο τις τάξης του 1GB/sec περίπου και ανάλυση εικόνας 1920 χ 1080. Ο λόγος που συμβαίνει αυτό είναι απλός: Το HD με την ανάλυση αυτή δε χωράει σε κασέτα!!! Η χωρητικότητα της κασέτας έρχεται σε κορεσμό με την ανάλυση του HDV δηλαδή 1440 αντί 1920 pixels.

Επομένως η εγγραφή σε σκληρό δίσκο ή σε κάρτες Ρ2, αν μιλάμε για panasonic, είναι μονόδρομος για το HD. Το που αποθηκεύεις βέβαιο τόσο υλικό είναι άλλο θέμα...
 
Βλέπω ότι εδώ και 3 μήνες υπάρχει έντονο ενδιαφέρον για τις βιντεοκάμερες. Και το κοινό ζητά πληροφορίες για οτιδήποτε. Κάθισα και έγραψα ένα κείμενο 5500 λέξεων για πολλά πράγματα γύρω από τις βιντοκάμερες, αλλά τα σχετικά με το hd με ξεπερνούν κατά πολύ.

Θα παρακαλούσα τα μέλη, που έχουν γνώση είτε επαγγελματική, είτε έχουν εντρυφήσει στο θέμα λόγω χόμπι, αν το επιθυμούν, να δεχθούν το κείμενο αυτό, να το συμπληρώσουν, διορθώσουν, κλπ. ώστε να συντάξουμε μια εισαγωγή για τη βιντεολήψη και τη βιντεοπροβολή.

Μπάμπη Κολέζα, Ορέστη, Photis, Kosh και όποιοι άλλοι κάθε βοήθεια δεκτή.
 
ποιός είναι ο καλύτερος τρόπος συμπίεσης βίντεο HDV και αποθήκευση σε dvd (ως avi , όχι ως dvd-video). Χρησιμοποίησα το xvid και δεν έμεινα ικανοποιημένος...
Το x264 μου έδωσε καλή εικόνα αλλά μου είναι πολύ βαρύ στο παίξιμο
 
Από προσωπική εμπειρία παρατήρησα πως η μετατροπή- συμπίεση του αρχικoύ βίντεο σε αρχείο .mov (quick time movie) έχει την καλύτερη ποιότητα σε σχέση με το μέγεθος αρχείου που προκύπτει. Ο συμπιεστής που χρησιμοποιώ εγώ είναι ο Η.264. Αν έχεις mac μπορείς να χρησιμοποιήσεις και το apple proRes 422 ή ακόμα καλύτερα το Compressor, ένα πρόγραμμα αποκλειστικά φτιαγμένο για τη δουλειά αυτή.
 
Ορεστη, εγω εχω ταβηξει υλικο HD (avchd) απο την sony cx7 σε memory stick. Moλις το εφτιαξα στο imovie και το εκανα export σε φορμα avchd (950x.....). To περναω στο itunes το καιω και παιρνω δισκακι avchd κ το βλεπω στο ps3.

Aλλιως ανοιγω το idvd και το καιω για να το δω σε απλο dvd player. Τωρα τι αρχειο το κανει (μαλλον mpeg2 )δεν ξερω αλλα η ποιοτητα ειναι οκ.

Ερωτηση. Το imovie εχει επιλογη για export to youtube. φανταζομαι οτι λογικα το original avchd χρειαζεται μετατροπη για να βγει στο youtube. την μετατροπη λογικα θα την κανει μονο του το imovie. Σωστα?
 
Re: Απάντηση: Συμπίεση και επεξεργασία σήματος σε βιντεοκάμερες (κασέτα vs dvdrom και

ποιός είναι ο καλύτερος τρόπος συμπίεσης βίντεο HDV και αποθήκευση σε dvd (ως avi , όχι ως dvd-video). Χρησιμοποίησα το xvid και δεν έμεινα ικανοποιημένος...
Το x264 μου έδωσε καλή εικόνα αλλά μου είναι πολύ βαρύ στο παίξιμο

Εαν εννοείς οτι θέλεις να αποθηκεύσεις μια 80min κασετα σε SL DVD = 4,5GB (αυτο ισοδυναμεί με 7Mbps μέσο bitrate) μόνο με avc (h264) κωδικοποίηση θα πάρεις ικανοποιητική ποιότητα. Και μάλιστα θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσεις εξελιγμένους encoder σε hi-profile (ο QuickTime h264 encoder υποστηρίζει μόνο main profile).

Εχω χρόνια να ασχοληθώ σοβαρά και "επι του πρακτέου" αλλα εξακολουθώ να μαθαίνω τα νέα. Οπότε τολμώ να προτείνω....

Εncoders.

1) x.264 : freeware-open source, πολύ ποιοτικός αλλά σχετικά αργός. Εχει βελτιωθεί πολυ τους τελευταίους μήνες τόσο σε ποιότητα όσο και σε ταχύτητα. Τις τελευταίες μέρες εξελίσεται ένα patch που όλα δείχνουν οτι πρόκειται να οδηγήσει σε ένα ποιοτικό άλμα (αν και η ταχύτητα θα υποφέρει).
Χρήση απο την γραμμή εντολών με frameserving απο το avisynth, ή μέσω του MeGui ως graphical FrontEnd.
Δεν συνίσταται η χρήση του μέσω virtualdab και γενικώς το muxing σε avi container.
Πολύ καλή υποστήριξη στα forums του doom9 οπου μπορείς να πάρεις απαντήσεις ακόμη και κατευθείαν απο τους developers.

2) Mainconsept/Elecard avc encoder. Περιλαμβάνεται στα "Elecard Converter Studio" , "Adobe Premiere", "Sonic Scenarist". Πολύ καλή ποιότητα με "καλή" ταχύτητα.

3) Ateme avc encoder. Μάλλον ο κορυφαίος σε ποιότητα/ταχύτητα. Περιλαμβάνεται (οχι στην πλήρη εκδοχή του, αλλά υποστηρίζει hi-profile) στο "Nero Recode".

Γενικά για καλύτερη ποιότητα και εύκολο playback.

Εφόσον το υλικό είναι 1440Χ1080/50 interlaced καλύτερα είναι να διατηρηθεί σε ιδια μορφη και το τελικό συμπιεσμένο αρχείο. Απο άποψη ποιότητας/ευκολίας αναπαραγωγής θα ήταν καλύτερα να γίνει deinterlacing σε 1440Χ1080p25 πρίν την συμπίεση αλλά πρακτικά όταν το υλικό προέρχεται απο ερασιτεχνική λήψη είναι σχεδόν σίγουρο οτι θα εμφανισθούν προβλήματα στην κίνηση. Επιπλέον .... "τέλοιο deinterlacing δεν υπάρχει". (Αξίωμα).
Το ποιοτικότερο deinterlacing είναι σε 1440X1080p50 αλλα θα απαιτήσει κάπως μεγαλύτερο bitrate (π.χ. 20-30% για ίδια ποιότητα συμπιεσμένου αρχείου) αλλά κυρίως πολυ περισσότερους πόρους κατα την αναπαραγωγή.

Παντως παρόλλο που αναγνωρίζω οτι κάποιος που έσταξε 1000+ € για "full HD" κάμερα, θέλει να έχει και το αντίστοιχο αρχείο ...
...Η δικιά μου προσωπική επιλογή θα ήταν deinterlacing+Lanzos resampling σε 1280Χ720p50 και συμπίεση-αποθήκευση σε αυτή την μορφή.
Ετσι έχουμε το ποιοτικότερο δυνατον deinterlacing, τέλεια κίνηση, απαιτήσεις σε bitrate συμπίεσης/πόρους αναπαραγωγής μικρότερες απο το αντίστοιχο αρχείο σε 1440Χ1080i50.

Για να προεκτείνω το παραπάνω σκεπτικό... μήπως είναι σκόπιμο να γίνεται η λήψη κατευθείαν σε 1280Χ720p50 ??. Απο ότι έιδα στο http://www.hdv-info.org/HDVSpecifications.pdf το πρότυπο HDV υποστηρίζει την παραπάνω ανάλυση. Δεν ξέρω βέβαια αν την υποστηρίζουν οι συγκεκριμένες κάμερες.
 
...στην μανα σου το ειπες?:chinscratch:
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
(...απο την γνωστη κορυφαια διαφημιση, μιας και εγω καταλαβαινω οτι και ο δυστυχης πατερας)

:flipout::flipout::flipout:
 
Re: Απάντηση: Συμπίεση και επεξεργασία σήματος σε βιντεοκάμερες (κασέτα vs dvdrom και

o Η264 έχει διαφορές από τον Χ264?

h264 είναι το όνομα (σσ η μία εκδοχή του) ενός προτύπου συμπίεσης κιν.εικόνας. Η δεύτερη εκδοχή του ονόματος είναι Mpeg4 part 10 /avc.

x264 είναι το όνομα ενός συγκεκριμένου encoder ο οποίος συμπιέζει βίντεο σύμφωνα με το προτυπο h264 ή αλλιώς avc.

Κατ' αντιστοιχία Mpeg4 part2/asp είναι το πρότυπο με το οποίο κάνουν συμπίεση encoders όπως ο DivX, Xvid κλπ. Το ανωτέρο πρότυπο χρησιμοποιείται απο μερικές κάμερες προηγούμενης γενιάς π.χ. SANYO XACTI.
 
...στην μανα σου το ειπες?:chinscratch:
.

.
(...απο την γνωστη κορυφαια διαφημιση, μιας και εγω καταλαβαινω οτι και ο δυστυχης πατερας)

:flipout::flipout::flipout:

Σχώρα με βρε Nilo.

Απλά θυμήθηκα οτι ο yannakas έχει φτιάξει ενα τέτοιο αρχείο (1440Χ1080p50) και τον δυσκολεύει στην αναπαραγωγή .... οπότε θεώρησα ότι απαντάω σε κάποιον που έχει μια σχετική τριβή.
 
Καλα κανεις. Οτι μαθαινουμε (ή εστω προσπαθουμε να μαθουμε) καλο ειναι.

Η γνωση πρεπει να μεταδιδεται.
 
ευχαριστώ φίλε, κοίτα πως το πάω.... με avidemux κάνω deinterlace με φίλτρο yadif σε 50p, έτσι έχω άριστη κίνηση. To σώζω σε huffyuv για ελάχιστο χάσιμο σε ποιότητα. Μετά το φορτώνω με το virtualdub, το περνάω με το φίλτρο deshaker για σταθεροποίηση (έχω την λόξα να τραβάω βαδίζοντας...) και μετά πρέπει να το σώσω στο τελικό φορμάτ, που εκεί κολλάω...