Multimédia Video. Nuno Miguel Gil Fonseca

Transcrição

1 Multimédia 3.4. Video Nuno Miguel Gil Fonseca

2 O que é? Consiste de um conjunto de imagens que quando visualizadas sequencialmente dão a sensação de movimento à semelhança do que se passa com a animação Faz igualmente uso do conceito de persistência da visão A principal diferença reside no facto de em vídeo se trabalhar com imagens reais (poderá eventualmente existir mistura) Uma das principais fontes de divulgação deste tipo de média é a televisão. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 2

3 Standards de transmissão de TV tradicionais NTSC - National Television Systems Committee Resolução: 640 x 480 Frame rate: 30 fps (2 passagens por frame) Geralmente denominado Never The Same Color face à sua fraca qualidade PAL - Phase-Alternative Line Resolução: 768 x 576 Frame rate: 25 fps SECAM - Sequential Color and Memory Resolução: Frame rate: 25 fps (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 3

4 Standards de transmissão de TV tradicionais Fonte: Wikipedia (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 4

5 Standards de transmissão de TV actuais Standard-definition television SDTV: 480i (NTSC) SDTV: 576i (PAL) Enhanced-definition television EDTV: 480p ( progressive scan) EDTV: 576p ( progressive scan) High-definition television HDTV: 720p ( progressive scan) HDTV: 1080i ( entrelaçamento de 540 linhas) HDTV: 1080p ( progressive scan) (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 5

6 Comparação entre tamanhos dos displays Fonte: Wikipedia (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 6

7 Quanto ocupa o vídeo digital? Para ser trabalhado em computador, o vídeo necessita de ser adquirido para o formato digital PAL não comprimido (31 MBytes/s) NTSC não comprimido (26 Mbytes/s) Exemplo do cálculo: 1 segundo de vídeo em 640x480 (24 bits de cor)(30fps) pixels x 3 bytes x 30 frames = 27 Mb Conclusão: o vídeo ocupa muito espaço!!! Soluções? Compressão!!! (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 7

8 Principais formatos AVI (Audio Video Interleave) Formato proprietário da Microsoft apresentado em 1992 Pode utilizar vários codecs de compressão Entre a informação relativa a cada dois frames aparece informação relativa ao pedaço de áudio correspondente Estrutura dos ficheiros: cabeçalho AVI cabeçalho do stream stream Mais informações: (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 8

9 Principais formatos MPEG (Motion Picture Experts Group) MPEG-1 Um dos primeiros standards de vídeo. Da especificação do MPEG-1 faz parte o famoso formato MP3 (Layer 3 do standard MPEG-1) Permite taxas de 1.2 Mbps. Utilizado nos primórdios do vídeo em CD-ROM MPEG-2 Aprovado como standard em 1994 Utilizado nos mais variados meios: TV (satélite, DVB, Cabo), DVDs (o formato.vob é inspirado no MPEG-2) Suporta igualmente HDTV (inicialmente incluído no standard MPEG-3). Permite taxas de 3 a 15 Mbps para pixels Suporta compressão intra-frame e inter-frame (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 9

10 Principais formatos MPEG (Motion Picture Experts Group) MPEG-4 Standard a aprovado em 1999 Hoje em dia utilizado num sem número de aplicações (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 10

11 Principais formatos MOV (QuickTime) Desenvolvido pela Apple para os sistemas MacIntosh actualmente também disponível para os sistemas Windows A informação áudio é entrelaçada com a do vídeo, mas a espaços maiores do que os usados no AVI WMV (Windows Media Video) Formato proprietário da Microsoft inspirado no MPEG4 part II. Originalmente desenhado para ser utilizado para streaming como um concorrente do formato RealVideo FLV (Flash Video) Actualmente um dos formatos mais utilizados para transmissão de vídeo na Internet (usado por sites com o o YouTube e seus clones) (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 11

12 O processo de compressão MPEG Os frames são dividido em blocos de n x n pixéis aos quais são aplicadas uma série de operações matemáticas de modo a reduzir a quantidade de dados necessária para os descrever. Numa primeira fase, o principal objectivo é eliminar a redundância espacial (intra-frame) utilizando o algoritmo de compressão utilizado pelo JPEG (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 12

13 O processo de compressão MPEG Posteriormente, tento em conta que os frames consecutivos são praticamente iguais, são aplicados mecanismos de compressão temporal (inter-frame). São igualmente utilizados métodos de previsão de movimento de modo a optimizar ainda mais o processo (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 13

14 O processo de compressão MPEG No MPEG existem 3 tipos diferentes de frames principais I (Intracoded) frames Frames existentes por si só (imagens JPEG) Contêm toda a informação Inseridos uma ou duas vezes por segundo ( de 12 em 12 ou semelhante) P (Predictive) frames Contêm informação sobre as diferenças inter-frame na forma de macroblocos (16X16) ou (8x8) codificados como JPEG Utiliza os frames P e I anteriores B (Bidirectional) frames Utiliza tanto os frames anteriores como os seguintes para fazer a predição (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 14

15 O processo de compressão MPEG (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 15

16 O processo de aquisição Filmagem Quando a luz reflectida por um objecto passa pela lente de uma câmara de vídeo é convertida num sinal electrónico por um (ou mais) dispositivo chamado charge-coupled device (CCD) Cada imagem é representada por este sinal da esquerda para a direita e de cima para baixo. No final de cada linha e no início de cada imagem são incluídos impulsos de sincronização A forma como o sinal electrónico é criado e interpretado depende do padrão utilizado: NTSC, o PAL e o SECAM O sinal produzido pela câmara tem três canais de informação de cor e outro com impulsos de sincronização Estes sinais podem ser transmitidos para outros equipamentos (televisão, gravador de vídeo, placa digitalizadora) de vários modos, produzindo-se resultados com qualidades variáveis (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 16

17 O processo de aquisição Filmagem (cont.) Fundo Áudio O fundo pode ser um cenário fixo (este é o estilo dominante na actualidade) ou um ecrã de uma única cor, usualmente azul, que permita posteriormente a sua substituição usando um chroma key overlay ou color separation overlay O som da filmagem usualmente é captado com pequenos e discretos microfones de lapela ou com microfones ultra-direccionais que podem ficar completamente fora do campo visual Iluminação A iluminação mais simples inclui: um foco para iluminar o rosto, outro para inundar a cena e aclarar as sombras e uma terceira colocada detrás para iluminar o ecrã azul e iluminar por trás a pessoa para dar um aspecto tridimensional (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 17

18 O processo de aquisição Filmagem (cont.) Planos Ao contrário do que acontece com o áudio, onde podem ser efectuados cortes em praticamente qualquer parte, no vídeo é muito difícil encaixar duas cenas uma com a outra. No caso de ser uma pessoa a falar, quase de certeza que haverá um salto brusco. Há duas formas de esconder estes cortes. Qualquer uma delas exige que sejam gravados planos extra: mudar o ângulo da câmara, fazer zoom, ou combinar os dois usar uma cena de atalho, esta pode ser qualquer coisa relevante, como por exemplo, uma imagem daquilo que a pessoa está a descrever ou algo tão simples como movimento das suas mãos (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 18

19 O processo de aquisição Filmagem (cont.) Planos (cont.) O tamanho do enquadramento permite expressar maior ou menor intimidade. Por exemplo, aproximar a câmara ao apresentador dá um efeito dramático ao que está a ser dito Temos os seguintes tipos de planos: grande plano (long shot): mostra o corpo completo do apresentador; meio plano: a pessoa mostra mãos, close-up médio (MCU): pessoa mostra o tronco; close-up: pessoa mostra cabeça; grande close-up: a pessoa mostra apenas os olhos e a boca. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 19

20 O processo de aquisição (cont.) Digitalização de vídeo Nem todas as câmaras gravam em formato digital, pelo que é necessário proceder à digitalização do sinal analógico Uma sequência de vídeo consiste num conjunto de imagens ( frames ) que é exibido com velocidade suficiente para dar a sensação de movimento perante o olho humano Para que isto seja possível é necessário que a exibição se faça a um ritmo superior a 20 fps, sendo recomendados as 30 fps No entanto, a digitalização e exibição de vídeo exige muito esforço do processador e da placa gráfica, já que é necessário tratar e colocar no ecrã grandes quantidades de informação. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 20

21 Vídeo O processo de aquisição (cont.) Digitalização de vídeo (cont.) Uma imagem com 640x480 pixel (24 bits) ocupa perto de 1MB Como há que transmitir 30 fps teremos cerca de 30 MB/s. Para um vídeo com 30 segundos atinge-se perto de 1GB de informação. Estes valores estão muito acima das capacidades de armazenamento e transmissão actuais A diminuição destes valores pode obter-se de diversas formas Baixando o tamanho da imagem (são comuns formatos de 160x120 e 320x240), Diminuindo o número de imagens por segundo (por exemplo para 15 ou 20 fps com a consequente perda de qualidade) Utilizando algoritmos de compressão Quando a digitalização é feita em computadores menos rápidos, é comum haver perda de frames, com a consequente degradação da qualidade do vídeo digital obtido (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 21

22 Vídeo O processo de aquisição (cont.) Digitalização de vídeo (cont.) Uma sequência de vídeo digital exige um grande espaço de armazenamento, bem como competências e meios significativos para a sua produção A sua utilização num projecto deve ser ponderada com cuidado, tendo em conta a relação entre os custos de produção e armazenamento e os benefícios obtidos para a transmissão da mensagem do projecto (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 22

23 Vídeo Câmaras de vídeo As câmaras de vídeo são baseadas num conjunto de células foto sensíveis, os CCD Charge Coupled Device ou APS Active Pixel Sensor Estes dispositivos geram sinais eléctricos que representam os níveis de intensidade de cada cor básica que a câmara recebe a partir de cada ponto da imagem. A utilização deste fluxo analógico em computador tem que ser precedida da sua digitalização, para o que é necessário hardware específico, as placas de captura de vídeo (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 23

24 Vídeo Câmaras de vídeo (cont.) As câmaras de vídeo digitais distinguem-se por possuírem circuitos próprios de digitalização, o que lhes permite ter saídas digitais Podem também ser utilizadas como máquinas fotográficas digitais, mas as fotografias obtidas por esta via não atingem o mesmo nível de qualidade. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 24

25 Vídeo Placas de aquisição de vídeo As placas de captura (ou digitalização) de vídeo permitem digitalizar imagens de vídeo a partir de uma fonte de vídeo analógico (Ex. uma câmara de vídeo ou um gravador de vídeo) Algumas placas permitem também a conversão de vídeo digital em analógico, permitindo a sua exportação para visualização ou armazenamento (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 25

26 Vídeo Placas de aquisição de vídeo (cont.) A ter em conta aquando a escolha: Entradas de vídeo disponíveis As placas mais baratas possuem apenas entradas de vídeo composto É importante que a placa disponha de uma entrada de vídeo separado que permita uma ligação às saídas do mesmo tipo normalmente presentes em câmaras Hi8 Capacidade máxima de captura relação entre o tamanho máximo do vídeo capturado e o número de frames por segundo a que é possível efectuar a gravação. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 26

27 Vídeo Placas de aquisição de vídeo (cont.) As capacidades de compressão incluídas no hardware da placa são muito importantes, já que permitem efectuar compressão durante o processo de captura, sem que a CPU do computador seja sobrecarregada Existem no mercado placas que incluem sintonizadores de TV, o que permite ver televisão no monitor do computador. Para que isso seja possível é necessário ligálas a uma antena de TV (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 27

28 Software de captura, edição e transcoding WinDV Adobe Premiere Sony Vegas Avid Xpress Final Cut Pro Ulead Video Studio Pinnacle Studio Windows Movie Maker Format Factory MediaCoder (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Multimédia 28