Πριν μιλήσουμε για το βίντεο, ας μιλήσουμε πρώτα για τις εικόνες. Μια εικόνα αποτελείται από πολλές έγχρωμες κουκκίδες. Αυτό το σημείο ονομάζεται pixel, το οποίο είναι η βασική μονάδα εμφάνισης εικόνας. Συνήθως, το μέγεθος μιας εικόνας είναι 1920 x 1080, δηλαδή 1920 pixel σε μήκος και 1080 pixel σε πλάτος. Το προϊόν είναι 2073600, που σημαίνει ότι αυτή η εικόνα είναι δύο εκατομμύρια pixel. 1920 x 1080, γνωστή και ως ανάλυση αυτής της εικόνας.
Λοιπόν, τι αναφέρεται συνήθως ως PPI; PPI είναι ο αριθμός των pixel ανά ίντσα. Δηλαδή πόσα «pixel» μπορούν να τοποθετηθούν στην οθόνη ενός κινητού τηλεφώνου (ή οθόνης) ανά ίντσα. Όσο υψηλότερο είναι το PPI, τόσο πιο καθαρή και λεπτή θα είναι η εικόνα.
Στα συστήματα υπολογιστών, τα χρώματα εκφράζονται χρησιμοποιώντας αριθμούς. Στους υπολογιστές, τα R, G και B αναφέρονται επίσης ως "κύρια στοιχεία χρώματος". Οι τιμές τους κυμαίνονται από 0 έως 255, με συνολικά 256 επίπεδα (256 είναι η 8η δύναμη του 2). Έτσι, οποιοδήποτε χρώμα μπορεί να αναπαρασταθεί από έναν συνδυασμό των R, G και B.
Μέσω αυτής της μεθόδου, μπορούν να εκφραστούν συνολικά 256 x 256 x 256=16777216 χρώματα, γνωστά και ως 16 εκατομμύρια χρώματα. Τα τρία χρώματα RGB, το καθένα με 8 bit, εκφράζουν τα χρώματα με αυτόν τον τρόπο, γνωστά και ως χρώματα 24 bit (που καταλαμβάνουν 24 bit). Αυτή η χρωματική γκάμα έχει ξεπεράσει όλα τα ορατά χρώματα στο ανθρώπινο μάτι, επομένως ονομάζεται επίσης αληθινό χρώμα. Όσο ψηλά κι αν είναι, είναι ανούσιο για το ανθρώπινο μάτι και εντελώς αγνώριστο.
Αφού τελειώσαμε τη συζήτηση για τις εικόνες, τώρα ας αρχίσουμε να μιλάμε για τα βίντεο.
Ένας μεγάλος αριθμός εικόνων που συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζουν ένα βίντεο. Ο πιο σημαντικός παράγοντας για τη μέτρηση ενός βίντεο είναι ο ρυθμός καρέ του. Σε ένα βίντεο, ένα καρέ αναφέρεται σε μια ακίνητη εικόνα. Ο ρυθμός καρέ αναφέρεται στον αριθμό των καρέ που περιλαμβάνονται σε ένα βίντεο ανά δευτερόλεπτο. Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός καρέ, τόσο πιο ρεαλιστικό και ομαλό γίνεται το βίντεο. Μετά τη λήψη του βίντεο, υπάρχουν δύο προβλήματα: η αποθήκευση και η μετάδοση. Το κλειδί για την κωδικοποίηση βίντεο βρίσκεται σε αυτό: ένα βίντεο, αν δεν είναι κωδικοποιημένο, έχει πολύ μεγάλο όγκο.
Πάρτε για παράδειγμα ένα βίντεο με ανάλυση 1920 x 1280 και ρυθμό καρέ 30. 1920 x 1280=2073600 pixel ανά pixel, που σημαίνει 2073600 x 24=49766400 bit ανά εικόνα. 8 bit=1 byte. Επομένως, 49766400 bit=6220800 byte ≈ 6,22 MB. Αυτό είναι το αρχικό μέγεθος μιας εικόνας 1920 x 1280, πολλαπλασιαζόμενο με ρυθμό καρέ 30, που σημαίνει ότι το μέγεθος βίντεο ανά δευτερόλεπτο είναι 186,6 MB, δηλαδή περίπου 11 GB ανά λεπτό. Μια ταινία 90 λεπτών είναι περίπου 1000 GB.
Τι είναι η κωδικοποίηση;
Η κωδικοποίηση είναι η διαδικασία μετατροπής πληροφοριών από μια φόρμα (μορφή) σε μια άλλη χρησιμοποιώντας μια καθορισμένη μέθοδο. Η κωδικοποίηση βίντεο είναι η διαδικασία μετατροπής μιας μορφής βίντεο σε άλλη. Ο απώτερος στόχος της κωδικοποίησης είναι η συμπίεση. Διάφορες μέθοδοι κωδικοποίησης βίντεο χρησιμοποιούνται για να γίνουν τα βίντεο μικρότερα σε μέγεθος, κάτι που είναι ωφέλιμο για αποθήκευση και μετάδοση. Ας ρίξουμε μια ματιά πρώτα σε ολόκληρη τη διαδικασία εγγραφής και αναπαραγωγής του βίντεο
Πρώτον, υπάρχει λήψη βίντεο. Συνήθως, οι κάμερες χρησιμοποιούνται για τη λήψη βίντεο. Μετά τη συλλογή δεδομένων βίντεο, απαιτείται μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό για τη μετατροπή του αναλογικού σήματος σε ψηφιακό. Στην πραγματικότητα, στις μέρες μας πολλές κάμερες εξάγουν απευθείας ψηφιακά σήματα. Μετά την έξοδο του σήματος, απαιτείται επίσης προεπεξεργασία για τη μετατροπή του σήματος RGB σε σήμα YUV.
Προηγουμένως, εισήχθη σήμα RGB, αλλά τι είναι το σήμα YUV;
Με απλά λόγια, το YUV είναι μια άλλη ψηφιακή αναπαράσταση χρωμάτων. Ο λόγος για τον οποίο τα συστήματα επικοινωνίας βίντεο χρησιμοποιούν YUV αντί για RGB είναι κυρίως επειδή τα σήματα RGB δεν ευνοούν τη συμπίεση. Στο YUV, προστίθεται η έννοια της φωτεινότητας.
Την τελευταία δεκαετία, οι μηχανικοί βίντεο ανακάλυψαν ότι τα μάτια είναι πιο ευαίσθητα στη φωτεινότητα και στο σκοτάδι παρά στο χρώμα, πράγμα που σημαίνει ότι το ανθρώπινο μάτι είναι λιγότερο ευαίσθητο στη χρωματικότητα παρά στη φωτεινότητα. Έτσι, οι μηχανικοί πιστεύουν ότι στην αποθήκευση βίντεο, δεν είναι απαραίτητο να αποθηκεύονται όλα τα έγχρωμα σήματα. Μπορούμε να εκχωρήσουμε περισσότερο εύρος ζώνης στα μαύρα λευκά σήματα (αναφέρονται ως "φωτεινότητα") και ελαφρώς μικρότερο εύρος ζώνης στα έγχρωμα σήματα (αναφέρεται ως "χρωματικότητα"). Άρα, υπήρχε YUV.
Το "Y" στο YUV αντιπροσωπεύει τη φωτεινότητα (Luma), ενώ το "U" και το "V" αντιπροσωπεύουν τη χρωματικότητα (Chroma).
Το περιστασιακά εμφανιζόμενο Y'CbCr, γνωστό και ως YUV, είναι μια συμπιεσμένη έκδοση του YUV. Η διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι το Y'CbCr χρησιμοποιείται στο πεδίο ψηφιακής εικόνας, το YUV χρησιμοποιείται στο πεδίο αναλογικού σήματος και το YUV που χρησιμοποιείται συνήθως σε MPEG, DVD και κάμερες είναι στην πραγματικότητα το Y'CbCr.