Naposled aktualizováno 10. 01. 2011.

Video

Tento článek by měl posloužit všem, kteří mají problémy s přehráváním nebo editací videa. Pokusím se vysvětlit základní pojmy a principy digitálního záznamu. K napsání tohoto článku jsem se rozhodl po zjištění, že většina lidí má v digitálních formátech naprostý zmatek a to bohužel často včetně těch, kteří o tomto tématu píší na technických serverech. Nejprve vysvětlím několik základních termínů, které budu ve zbytku článku používat a které ne všichni znají. Začnu od těch nejběžnějších:

  • Rozlišení: Určuje počet bodů videa v horizontálním a vertikálním směru. Obrazový bod se anglicky nazývá pixel a značí zkratkou px. Obecně se dá říci, že čím vyšší je rozlišení, tím kvalitnější je obraz. Typické rozlišení digitálního videa v normě PAL (Evropa) je 720x576px, rozlišení fullHD je 1920x1080px. Horizontální rozlišení se však často vynechává a udává se pouze počet bodů ve vertikálním směru. Můžeme tak vidět například označení 720p, 1080i a podobně, písmena p nebo i značí sskenování, tedy zda je video progresivní nebo prokládané (interlaced).

  • Snímková frekvence: Udává se ve FPS (Frames Per Second, snímků za vteřinu). Opět platí, že čím více, tím lépe. Norma PAL používá 25 fps, někdy ale vytváří iluzi 50 fps díky prokládání. Snímková frekvence se často udává za označením vertikálního rozlišení a typu skenování. Můžete tedy vidět zápis jako 720p60, 1080i50 a podobně.

  • Stream: Je základní součást multimediálního souboru. Stream (datový tok) může být video, zvuk, titulky nebo kapitoly. V jednom souboru může být i více streamů stejného typu, například několik jazykových verzí titulků a zvukových stop. Mohou být v různém formátu a kvalitě.

  • Kontejner: Spojuje do jednoho souboru různé streamy. Kontejnery se liší v tom, jaké typy streamů a v jakém formátu podporují. Mezi nejznámější kontejnery patří AVI, MPEG, MKV, MP4, OGM, MOV, ASF nebo RM. S některými z nich jste se již určitě setkali.

  • Aspect ratio: Neboli poměr stran. U některých typů souborů (například AVI) je dán poměrem horizontálního a vertikálního rozlišení (typicky 4:3 nebo 16:9). U některých kontejnerů nebo video kompresí (MPEG, MKV, DV) je poměr stran na rozlišení nezávislý a video soubor nese (buďto v kontejneru nebo přímo video streamu) informaci o svém skutečném poměru stran. Přehrávač by měl video na patřičný rozměr roztáhnout.

  • Kodek: Výraz vznikl spojením slov koder a dekoder. Používá se ke komprimování a dekódování jednotlivých streamů. Neslouží pro přehrávání videa! Existují kodeky pro video (VfW) a zvuk (ACM). Mezi nejznámější audio kodeky patří Fraunhofer MP3 nebo AC3 ACM kodek. Z video kodeků jsou asi nejpopulárnější DivX a XviD. Někdy se jako kodek označují i filtry, které ale umí většinou pouze dekódovat a používají se při přehrávání videa. Ke zmatení vede také to, že pokud si stáhnete například XviD kodek, nainstaluje se zároveň s ním také filr (dekodér) pro přehrávání. Pokud vás toto téma zajímá, přečtěti si můj článek o kodekách.

  • Bitrate: Datový tok. Udává se obvykle v jednotkách kbps (kilobitů za sekundu). Opět lze říci, že čím vyšší bitrate, tím vyšší kvalita. Ale také záleží na použitém kodeku, každý má jiný optimální poměr bitů/pixel (MPEG-4: 0.2-0.5, MPEG-2: 0.3-1). Rozlišujeme CBR - konstantní bitrate a VBR - variabilní bitrate, který se průběžně mění tak, aby se udržovala konstantní kvalita.

  • Splitter: Slouží přehrávačům pro rozdělení kontejneru na jednotlivé streamy, které poté předá patřičným dekodérům.

  • Filtr: Je souhrnné označení pro dekodéry a splittery. Dále ještě existují filtry, které upravují obraz (titulky, deinterlace, potlačení šumu, přepočet rozlišení) nebo zvuk (normalizace, downmix, dynamická komprese). Filtry se používají při přehrávání videa v DirectShow přehrávačích (například Windows Media Player), ale neposlouží při dekompresi videa v editorech jako je naříklad VirtualDub. Více o filtrech a kodecích se dozvíte zde.

Zvuk

Protože k videu patří také zvuk, zde jsou základní parametry digitálního zvuku:

  • Sampling Rate: Samplovací frekvence. Udává z kolika vzorků za vteřinu se zkládá zvuk. CD používá 44.1 kHz, DVD 48 kHz. Pro záznam lidské řeči stačí 22 kHz. Samplovací frekvence je dvojnásobkem maximální zaznamenatelné frekvence analogového signálu. To znamená, že například na běžném CD jde zaznamenat zvuková frekvence až do 22 kHz. Hranice lidského sluchu je přitom někde okolo 16 kHz.

  • Bit depth: Rozlišení. Udává kolik různých hodnot může dosahovat zaznamenaný zvuk. Běžně se používá 16 bitů (65536 hodnot) u CD i DVD. Na Blu-ray discích se používá 24bitů. Na jiné hodnoty narazíte pouze zřídka.

  • Bitrate: Datový tok. U nekomprimovaného zvuku 44.1 kHz 16 bit je to 1350 kbps. Moderní komprese (MP3, Ogg Vorbis, MP4/AAC, MPC) dokáží zvuk zkomprimovat na desetinu velikosti aniž by si netrénovaný posluchač všimnul rozdílu. Rozdíl většinou nepostřehne ani pozorný pozluchač na kvalitní aparatuře. Typická hodnota bitrate pro kompresi hudby je 128 kbps.

  • Channels: Kanály. V praxi se vyskytují 3 hlavní konfigurace. Mono, Stereo a 5.1. V prvním případě má zvuk jeden kanál, v druhém dva a poslední případ je šestikanálový zvuk, který je běžný u domácího kina. Existují ale i jiné kombinace.

Nejprve vysvětlím pár parametrů, které určují vlastnosti video souboru. Předně je třeba říct, že neexistuje nic jako formát videa. Podobná marketingová zjednodušení vedou pouze ke zmatení. Každý video soubor je definovaný třemi základními vlastnostmi - formát kontejneru, komprese obrazu a komprese videa. U popisků přístrojů si sice můžete často přečíst, že podporují formáty DivX, AVCHD nebo MP4. Za těmito zkratkami se ale skrývá opět nějaká kombinace výše zmíněných tří parametrů, často navíc značně nejasná. U DivX je zřejmé, že příetroj podporuje AVI s MPEG-4 ASP kompresí, ale už není jasné, jestli podporuje pouze MP3 zvuk nebo i AC3. U AVCHD jsou naštěstí parametry jasně dané: MPEG-TS/MPEG-4 AVC/AC3. MP4 je ale opět dokonalý zmatek. Předně není vůbec jasné, zda se jedná jenom pouze o zvuk nebo i video. Formát kontejneru MP4 a komprese zvuku AAC jsou jasné, jenže není vůbec jasné, zda má být video MPEG-4 (A)SP nebo MPEG-4 AVC (H.264), což jsou dosti odlišné formáty. Pro jednoznačnost je tedy třeba vždy udávat minimálně tyto 3 základní parametry.

Pokud začneme nějaké video zkoumat, jako první nám padne do oka název souboru a hlavně jeho přípona, z té se dá většinou odvodit použitý kontejner. Nejčastěji se setkáte s příponami AVI, MPG, MP4, WMV nebo MKV. Pro přehrání každého typu kontejneru potřebujete příslušný splitter. V systémech Windows jsou již po instalaci dostupné splittery pro formáty AVI, MPEG-PS, ASF a WMV. Pro přehrávání souborů Ogg, MPEG-TS, MKV nebo MP4 musíte splitter doinstalovat. Splittery pro všechny tyto formáty obsahuje Haali Media Splitter. Pro seznámení se s různými používanými kontejnery si přečtěte můj přehled formátů.

Ještě důležitějším parametrem než kontejner, který se dá většinou v případě potřeby lehce změnit, je komprese videa. Spousta lidí si plete kontejner a kompresi. Můžete potom narazit na nesmyslná tvrzení typu MKV je kvalitnější než AVI nebo MP4 je menší než MKV. Kvalita nebo velikost videa přitom na kontejneru vůbec nezávisí, je daná použitou kompresí, přičemž i prastarý kontejner AVI může mít vide komprimované moderní kompresí MPEG-4 AVC (H.264). Naopak v MKV můžete klidně narazit na prastarý MPEG-1. Obvykle ale narazíte v MKV právě na MPEG-4 AVC a v AVI na starší MPEG-4 ASP, rozhodně to ale nepovažujte za pravidlo. Ne všechny kontejnery podporují všechny komprese. Například v AVI jich ale můžete použít desítky, největší výběr kompresí pak nabízí kontejner MKV. Komprese videa není z názvu souboru nijak patrná, pro její zjištění je potřeba použít speciální program. Jeden z nejlepších je MediaInfo. Tento program vám přehledně vypíše veškeré důležité parametry multimediálního souboru.

Standardů pro kompresi videa je plno, nejběžnější jsou MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MJPEG nebo DV. Pro zvuk se běžně používají MP3 a AC3, lze narazit i na komprese MP2, AAC, Vorbis nebo DTS. Protože pro některé formáty existuje pouze jeden kodek nebo filtr, jsou pojmy kodek a formát (komprese) často zaměňované. Například MPEG-4 ASP, není kodek, ale standard, kterého se drží několik různých kodeků (například LMP4, DivX, XviD, 3ivX nebo Nero Digital). Teoreticky by mělo být možné dekódovat kterýmkoliv z nich video zkomprimované nějakým jiným. Ne vždy je ale kompatibilita mezi různými kodeky úplná. Například populární opensource dekodér libavcodec (základ přehrávačů VLC, MPlayer, MPC-HC, KMPlayer a dalších) má problémy s některými prokládanými videi ve formátech VC-1 a H.264. Některé stolní DVD přehrávače zase nezvládají kompletně dekódování MPEG-4 ASP, proto na nich některá zdánlivě stejná AVI videa hrají a jiná ne.

Další problém nástává v tom, že kontejnery vytvořené Microsoftem (AVI, ASF) neukládají informace o formátu videa, ale pouze o tom, který kodek video zkomprimoval. Každý kodek používaný v AVI má svůj FourCC kód, čtyřpísmennou značku, která je zapsána v hlavičce souboru. Tento systém, ač zdánlivě logický, přináší zbytečné zmatky. Vzájemně kompatibilní videa mají až desítky různých FourCC kódů. Matroška proto používá modernější systém nazývaný Codec ID, který udává formát videa, použitý kodek může být zapsán v tagu pouze jako doplňková informace.

To samé, co o kompresi obrazu, platí i o kompresi zvuku. Video soubory se stejným kontejnerem mohou mít různé komprese zvuku s různým počtem kanálů, ale opět jsou některé kombinace běžnější a jiné spíš vyjímečné. U AVI obvykle narazíte na zvuk v MP3 nebo AC3, u Matrošky (MKV) je nejběžnější AC3 a DTS. Veškeré důležité parametry opět zjistíte pomocí programu MediaInfo.

Po přečtení tohoto článku byste se již tedy měli orientovat v základních pojmech souvisejících s dgitálním videem. Měli byste být také schopní tyto parametry zjistit. Pokud se chcete zpracováním videa opravdu seriózně zabývat, doporučuji pokračovat článkem o formátech videa, pochopit systém přehrávání videa ve Windows, přečíst si o prokládání a dopodrobna nastudovat záludnosti poměru stran u anamorfního videa.




Pokud máte nějaký dotaz nebo přípomínku, neváhejte mě kontaktovat.