Прежде чем говорить о видео, давайте сначала поговорим об изображениях. Изображение состоит из множества цветных точек. Эта точка называется пикселем, который является базовой единицей отображения изображения. Обычно размер изображения составляет 1920 x 1080, что составляет 1920 пикселей в длину и 1080 пикселей в ширину. Произведение равно 2073600, что означает, что это изображение составляет два миллиона пикселей. 1920 x 1080, также известно как разрешение этого изображения.
Итак, что обычно называют PPI? PPI — это количество пикселей на дюйм. То есть, сколько «пикселей» можно разместить на экране мобильного телефона (или монитора) на дюйм. Чем выше PPI, тем четче и деликатнее будет изображение.
В компьютерных системах цвета выражаются с помощью чисел. В компьютерах R, G и B также называются «основными компонентами цвета». Их значения варьируются от 0 до 255, всего 256 уровней (256 — восьмая степень числа 2). Таким образом, любой цвет может быть представлен комбинацией R, G и B.
С помощью этого метода можно выразить в общей сложности 256 x 256 x 256=16777216 цветов, также известных как 16 миллионов цветов. Три цвета RGB, каждый из которых имеет 8 бит, выражают цвета таким образом, также известным как 24-битные цвета (занимающие 24 бита). Этот цветовой диапазон превзошел все видимые цвета для человеческого глаза, поэтому его также называют истинным цветом. Независимо от того, насколько он высок, он бессмыслен для человеческого глаза и совершенно неузнаваем.
Закончив разговор об изображениях, давайте теперь поговорим о видео.
Большое количество изображений, соединенных вместе, образуют видео. Самым важным фактором при измерении видео является его частота кадров. В видео кадр относится к неподвижному изображению. Частота кадров относится к количеству кадров, включенных в видео в секунду. Чем выше частота кадров, тем более реалистичным и плавным становится видео. После получения видео возникают две проблемы: хранение и передача. Ключ к кодированию видео заключается в следующем: видео, если оно не закодировано, имеет очень большой объем.
Возьмем в качестве примера видео с разрешением 1920 x 1280 и частотой кадров 30. 1920 x 1280=2073600 пикселей на пиксель, что означает 2073600 x 24=49766400 бит на изображение. 8 бит=1 байт. Следовательно, 49766400 бит=6220800 байт ≈ 6,22 МБ. Это исходный размер изображения 1920 x 1280, умноженный на частоту кадров 30, что означает, что размер видео в секунду составляет 186,6 МБ, что составляет приблизительно 11 ГБ в минуту. 90-минутный фильм составляет приблизительно 1000 ГБ.
Что такое кодирование?
Кодирование — это процесс преобразования информации из одной формы (формата) в другую с использованием определенного метода. Видеокодирование — это процесс преобразования одного видеоформата в другой. Конечной целью кодирования является сжатие. Различные методы кодирования видео используются для уменьшения размера видео, что выгодно для хранения и передачи. Давайте сначала рассмотрим весь процесс записи и воспроизведения видео.
Во-первых, есть видеозахват. Обычно для видеозахвата используются камеры. После сбора видеоданных требуется аналого-цифровое преобразование для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал. На самом деле, в настоящее время многие камеры напрямую выводят цифровые сигналы. После вывода сигнала также требуется предварительная обработка для преобразования сигнала RGB в сигнал YUV.
Ранее был представлен сигнал RGB, но что такое сигнал YUV?
Проще говоря, YUV — это еще одно цифровое представление цветов. Причина, по которой системы видеосвязи используют YUV вместо RGB, заключается в основном в том, что сигналы RGB не способствуют сжатию. В YUV добавляется понятие яркости.
За последнее десятилетие видеоинженеры обнаружили, что глаза более чувствительны к яркости и темноте, чем к цвету, а это означает, что человеческий глаз менее чувствителен к цветности, чем к яркости. Поэтому инженеры считают, что при хранении видео нет необходимости хранить все цветовые сигналы. Мы можем выделить большую полосу пропускания для черно-белых сигналов (называемых «яркостью») и немного меньшую полосу пропускания для цветных сигналов (называемых «цветностью»). Так появился YUV.
Буква «Y» в аббревиатуре YUV обозначает яркость (Luma), а «U» и «V» — цветность (Chroma).
Иногда встречающийся Y'CbCr, также известный как YUV, является сжатой версией YUV. Разница заключается в том, что Y'CbCr используется в области цифровых изображений, YUV используется в области аналоговых сигналов, а обычно используемый YUV в MPEG, DVD и камерах на самом деле является Y'CbCr.