فيديو رقمي

الموسوعة الحرة
كاميرا فيديو رقمية من سوني تستخدم لتسجيل المحتوى

الفيديو الرقمي هو تمثيل إلكتروني للصور المرئية المتحركة ( الفيديو ) في شكل بيانات رقمية مشفرة . وهذا على النقيض من الفيديو التناظري ، الذي يمثل الصور المرئية المتحركة في شكل إشارات تناظرية . يتألف الفيديو الرقمي من سلسلة من الصور الرقمية المعروضة في تتابع سريع، عادةً بمعدل 24 أو 25 أو 30 أو 60 إطارًا في الثانية . يتمتع الفيديو الرقمي بالعديد من المزايا مثل النسخ السهل والبث المتعدد والمشاركة والتخزين.

تم تقديم الفيديو الرقمي تجاريًا لأول مرة في عام 1986 بتنسيق Sony D1 ، والذي سجل إشارة فيديو مكونة غير مضغوطة بدقة قياسية في شكل رقمي. بالإضافة إلى التنسيقات غير المضغوطة ، تتضمن تنسيقات الفيديو الرقمي المضغوطة الشائعة اليوم MPEG-2 و H.264 و AV1 . تشمل معايير التوصيل الحديثة المستخدمة لتشغيل الفيديو الرقمي HDMI و DisplayPort وواجهة الفيديو الرقمية (DVI) والواجهة الرقمية التسلسلية (SDI).

يمكن نسخ الفيديو الرقمي وإعادة إنتاجه دون أي تدهور في الجودة. على النقيض من ذلك، عندما يتم نسخ المصادر التناظرية، فإنها تعاني من فقدان التوليد . يمكن تخزين الفيديو الرقمي على وسائط رقمية مثل قرص Blu-ray ، أو على تخزين بيانات الكمبيوتر ، أو بثه عبر الإنترنت للمستخدمين النهائيين الذين يشاهدون المحتوى على شاشة كمبيوتر شخصي أو جهاز محمول أو تلفزيون ذكي رقمي . اليوم ، يتضمن محتوى الفيديو الرقمي مثل البرامج التلفزيونية والأفلام أيضًا مسارًا صوتيًا رقميًا .

تاريخ

كاميرات الفيديو الرقمية

الأساس لكاميرات الفيديو الرقمية هو أجهزة استشعار الصور المعدنية الأكسيدية شبه الموصلة (MOS) . [1] كان أول جهاز استشعار عملي للصور شبه الموصلة هو جهاز اقتران الشحنة (CCD)، الذي اخترعه ويلارد إس. بويل في عام 1969 [2] ، والذي فاز بجائزة نوبل عن عمله في الفيزياء. [3] بعد تسويق أجهزة استشعار CCD خلال أواخر السبعينيات إلى أوائل الثمانينيات، بدأت صناعة الترفيه في الانتقال ببطء إلى التصوير الرقمي والفيديو الرقمي من الفيديو التناظري على مدى العقدين التاليين. [4] تبع جهاز CCD مستشعر البكسل النشط CMOS ( مستشعر CMOS )، [5] الذي تم تطويره في التسعينيات. [6] [7]

تجاوزت الأفلام الرئيسية [أ] التي تم تصويرها على الفيديو الرقمي تلك التي تم تصويرها على الفيلم في عام 2013. منذ عام 2016، تم تصوير أكثر من 90٪ من الأفلام الرئيسية على الفيديو الرقمي. [8] [9] اعتبارًا من عام 2017 ، تم تصوير 92٪ من الأفلام رقميًا. [10] تم تصوير 24 فيلمًا رئيسيًا فقط تم إصدارها في عام 2018 على 35 مم. [11] اليوم، تقدم الكاميرات من شركات مثل Sony و Panasonic و JVC و Canon مجموعة متنوعة من الخيارات لتصوير فيديو عالي الدقة. في الطرف العلوي من السوق، كان هناك ظهور للكاميرات التي تستهدف سوق السينما الرقمية على وجه التحديد. توفر هذه الكاميرات من Sony و Vision Research و Arri و Blackmagic Design و Panavision و Grass Valley و Red دقة ونطاقًا ديناميكيًا يتجاوز دقة ونطاق كاميرات الفيديو التقليدية، والتي تم تصميمها لتلبية الاحتياجات المحدودة للبث التلفزيوني . [12]

كاميرا Betacam SP، تم تطويرها في الأصل في عام 1986 بواسطة شركة Sony

ترميز الفيديو الرقمي

في سبعينيات القرن العشرين، أدى تعديل شفرة النبضة (PCM) إلى ولادة ترميز الفيديو الرقمي، والذي يتطلب معدلات بت عالية تتراوح بين 45 و140 ميجابت/ثانية للمحتوى ذي الدقة القياسية (SD). وبحلول ثمانينيات القرن العشرين، أصبح تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) هو المعيار لضغط الفيديو الرقمي . [13]

كان أول معيار ترميز فيديو رقمي هو H.120 ، الذي أنشأته (اللجنة الاستشارية الدولية للتلغراف والهاتف) أو CCITT (الآن ITU-T) في عام 1984. لم يكن H.120 عمليًا بسبب ضعف الأداء. [14] كان H.120 يعتمد على تعديل شفرة النبض التفاضلي (DPCM)، وهي خوارزمية ضغط غير فعالة لترميز الفيديو. خلال أواخر الثمانينيات، بدأت عدد من الشركات في تجربة DCT، وهو شكل أكثر كفاءة من الضغط لترميز الفيديو. تلقت CCITT 14 اقتراحًا لتنسيقات ضغط الفيديو القائمة على DCT، على النقيض من اقتراح واحد يعتمد على ضغط التكميم المتجهي (VQ). تم تطوير معيار H.261 بناءً على ضغط DCT، [15] ليصبح أول معيار عملي لترميز الفيديو. [14] منذ H.261، تم اعتماد ضغط DCT من قبل جميع معايير ترميز الفيديو الرئيسية التي تلتها. [15]

تم تطوير MPEG-1 بواسطة Motion Picture Experts Group (MPEG)، في عام 1991، وتم تصميمه لضغط الفيديو بجودة VHS . وفي عام 1994، تم استبداله بـ MPEG-2 / H.262 ، [14] والذي أصبح تنسيق الفيديو القياسي لأجهزة DVD والتلفزيون الرقمي SD . [14] وتبعه MPEG-4 في عام 1999، ثم في عام 2003، تبعه H.264/MPEG-4 AVC ، والذي أصبح معيار ترميز الفيديو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. [16]

تنسيق ترميز الفيديو الحالي هو HEVC (H.265)، الذي تم تقديمه في عام 2013. بينما يستخدم AVC DCT الصحيح بأحجام كتلة 4x4 و8x8، يستخدم HEVC تحويلات DCT و DST الصحيحة بأحجام كتلة متنوعة بين 4x4 و32x32. [17] HEVC حاصل على براءات اختراع كثيرة، حيث تنتمي غالبية براءات الاختراع إلى Samsung Electronics و GE و NTT و JVC Kenwood . [18] يواجه حاليًا تحديًا من تنسيق AV1 الذي يهدف إلى الترخيص بحرية . اعتبارًا من عام 2019 ، يعد AVC هو التنسيق الأكثر استخدامًا لتسجيل وضغط وتوزيع محتوى الفيديو، ويستخدمه 91٪ من مطوري الفيديو، يليه HEVC الذي يستخدمه 43٪ من المطورين. [19]

إنتاج الفيديو الرقمي

بدءًا من أواخر السبعينيات وحتى أوائل الثمانينيات، تم تقديم معدات إنتاج الفيديو التي كانت رقمية في عملها الداخلي. وشملت هذه مصححات القاعدة الزمنية (TBC) [ب] ووحدات تأثيرات الفيديو الرقمية (DVE). [ج] كانت تعمل عن طريق أخذ إدخال فيديو مركب تناظري قياسي ورقمنته داخليًا. هذا جعل من السهل تصحيح إشارة الفيديو أو تحسينها، كما في حالة TBC، أو التلاعب بالفيديو وإضافة تأثيرات إليه، في حالة وحدة DVE. ثم تم تحويل معلومات الفيديو الرقمية والمعالجة مرة أخرى إلى فيديو تناظري قياسي للإخراج.

في وقت لاحق من سبعينيات القرن العشرين، طور مصنعو معدات البث المرئي الاحترافية، مثل شركة بوش (من خلال قسم Fernseh التابع لها) وشركة أمبيكس، نماذج أولية لمسجلات أشرطة الفيديو الرقمية (VTR) في مختبرات البحث والتطوير الخاصة بهم. استخدمت آلة بوش ناقل شريط فيديو من النوع B مقاس 1 بوصة معدل وسجلت شكلًا مبكرًا من الفيديو الرقمي CCIR 601. استخدم مسجل الفيديو الرقمي النموذجي لشركة أمبيكس مسجل فيديو رقميًا رباعيًا معدلًا مقاس 2 بوصة (Ampex AVR-3) مزودًا بإلكترونيات فيديو رقمية مخصصة وعجلة رأس خاصة مكونة من 8 رؤوس (تستخدم الآلات الرباعية التناظرية العادية مقاس 2 بوصة 4 رؤوس فقط). مثل الآلات الرباعية القياسية مقاس 2 بوصة، لا يزال الصوت على آلة أمبيكس الرقمية النموذجية، التي أطلق عليها مطوروها لقب Annie ، يسجل الصوت بالتناظرية كمسارات خطية على الشريط. لم يتم تسويق أي من هذه الآلات من هذه الشركات المصنعة تجاريًا على الإطلاق.

تم تقديم الفيديو الرقمي تجاريًا لأول مرة في عام 1986 بتنسيق Sony D1 ، والذي سجل إشارة فيديو مكونة بدقة قياسية غير مضغوطة في شكل رقمي. تتطلب توصيلات الفيديو المكون ثلاثة كابلات، ولكن تم توصيل معظم مرافق التلفزيون بالفيديو المركب NTSC أو PAL باستخدام كابل واحد. وبسبب هذا التعارض، تم استخدام مسجل D1 بشكل أساسي من قبل شبكات التلفزيون الكبيرة واستوديوهات الفيديو الأخرى القادرة على تسجيل الفيديو المكون.

استوديو تلفزيوني احترافي يقع في تشيلي

في عام 1988، قامت شركة سوني وأمبيكس بتطوير وإطلاق تنسيق شريط الفيديو الرقمي D2 ، والذي سجل الفيديو رقميًا دون ضغط بتنسيق ITU-601 ، تمامًا مثل تنسيق D1. وبالمقارنة، كان لدى D2 الاختلاف الرئيسي في ترميز الفيديو في شكل مركب وفقًا لمعيار NTSC، وبالتالي لم يتطلب سوى توصيلات فيديو مركبة بكابل واحد من وإلى مسجل فيديو D2. وهذا جعله مناسبًا تمامًا لغالبية مرافق التلفزيون في ذلك الوقت. كان تنسيق D2 تنسيقًا ناجحًا في صناعة البث التلفزيوني طوال أواخر الثمانينيات والتسعينيات. كما تم استخدام D2 على نطاق واسع في تلك الحقبة كتنسيق شريط رئيسي لإتقان أقراص الليزر . [د]

في النهاية، تم استبدال D1 وD2 بأنظمة أرخص تستخدم ضغط الفيديو، وأبرزها Digital Betacam من Sony ، والتي تم تقديمها في استوديوهات التلفزيون الخاصة بالشبكة. ومن الأمثلة الأخرى على تنسيقات الفيديو الرقمية التي تستخدم الضغط نظام DCT من Ampex (أول من استخدم مثل هذا عند تقديمه في عام 1992)، و DV وMiniDV القياسيان في الصناعة وإصداراتهما الاحترافية، و DVCAM من Sony و DVCPRO من Panasonic ، و Betacam SX ، وهو نوع أقل تكلفة من Digital Betacam يستخدم ضغط MPEG-2. [20]

شعار شركة سوني، صانع كاميرا Betacam

كان أحد أول منتجات الفيديو الرقمية التي تعمل على أجهزة الكمبيوتر الشخصية هو PACo: The PICS Animation Compiler من شركة The Company of Science & Art في بروفيدنس، رود آيلاند. تم تطويره بدءًا من عام 1990 وتم شحنه لأول مرة في مايو 1991. يمكن لـ PACo بث فيديو بطول غير محدود مع صوت متزامن من ملف واحد (بامتداد الملف .CAV ) على قرص مضغوط. يتطلب الإنشاء جهاز Mac، وكان التشغيل ممكنًا على أجهزة Mac وأجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات Sun SPARC . [21]

تم إصدار QuickTime ، إطار عمل الوسائط المتعددة لشركة Apple Computer ، في يونيو 1991. تبعه Audio Video Interleave من Microsoft في عام 1992. كانت أدوات إنشاء المحتوى الأولية على مستوى المستهلك بدائية، حيث تتطلب تحويل مصدر الفيديو التناظري إلى تنسيق قابل للقراءة بواسطة الكمبيوتر. على الرغم من انخفاض الجودة في البداية، إلا أن الفيديو الرقمي للمستهلك زاد بسرعة في الجودة، أولاً مع تقديم معايير التشغيل مثل MPEG-1 وMPEG-2 (المعتمدة للاستخدام في البث التلفزيوني ووسائط DVD)، وإدخال تنسيق شريط DV الذي يسمح بنقل التسجيلات بتنسيق مباشر إلى ملفات الفيديو الرقمية باستخدام منفذ FireWire على كمبيوتر التحرير. أدى هذا إلى تبسيط العملية، مما يسمح بنشر أنظمة التحرير غير الخطية (NLE) بتكلفة زهيدة وعلى نطاق واسع على أجهزة الكمبيوتر المكتبية دون الحاجة إلى معدات تشغيل أو تسجيل خارجية.

لقد أدى الاستخدام الواسع النطاق للفيديو الرقمي وتنسيقات الضغط المصاحبة له إلى تقليل النطاق الترددي اللازم لإشارة فيديو عالية الدقة (مع HDV و AVCHD ، بالإضافة إلى العديد من التنسيقات الاحترافية مثل XDCAM ، والتي تستخدم جميعها نطاقًا تردديًا أقل من الإشارة التناظرية ذات الدقة القياسية). لقد أدت هذه المدخرات إلى زيادة عدد القنوات المتاحة على أنظمة التلفزيون الكبلي والبث المباشر عبر الأقمار الصناعية ، وخلق فرص لإعادة تخصيص طيف ترددات البث التلفزيوني الأرضي ، وجعلت كاميرات الفيديو بدون أشرطة القائمة على ذاكرة الفلاش ممكنة، من بين ابتكارات وكفاءات أخرى.

الفيديو الرقمي والثقافة

من الناحية الثقافية، سمح الفيديو الرقمي للفيديو والأفلام بأن تصبح متاحة على نطاق واسع وشائعة، ومفيدة للترفيه والتعليم والبحث. [22] أصبح الفيديو الرقمي شائعًا بشكل متزايد في المدارس، حيث يهتم الطلاب والمعلمون بتعلم كيفية استخدامه بطرق ذات صلة. [23] كما أن الفيديو الرقمي له تطبيقات في مجال الرعاية الصحية، مما يسمح للأطباء بتتبع معدلات ضربات قلب الأطفال ومستويات الأكسجين. [24]

بالإضافة إلى ذلك، أثر التحول من الفيديو التناظري إلى الفيديو الرقمي على الوسائط بطرق مختلفة، مثل كيفية استخدام الشركات للكاميرات للمراقبة. تحول التلفزيون ذو الدائرة المغلقة (CCTV) إلى استخدام مسجلات الفيديو الرقمية (DVR)، مما أثار قضية كيفية تخزين التسجيلات لجمع الأدلة. اليوم، يمكن ضغط الفيديو الرقمي من أجل توفير مساحة التخزين. [25]

التلفزيون الرقمي

التلفزيون الرقمي (DTV) هو إنتاج ونقل الفيديو الرقمي من الشبكات إلى المستهلكين. تستخدم هذه التقنية الترميز الرقمي بدلاً من الإشارات التناظرية المستخدمة قبل الخمسينيات. [26] وبالمقارنة بالطرق التناظرية، فإن التلفزيون الرقمي أسرع ويوفر المزيد من الإمكانيات والخيارات لنقل البيانات ومشاركتها. [27]

ترتبط جذور التلفزيون الرقمي بتوفر أجهزة كمبيوتر عالية الأداء وغير مكلفة . ولم يصبح التلفزيون الرقمي احتمالًا حقيقيًا إلا في تسعينيات القرن العشرين. [28] لم يكن التلفزيون الرقمي ممكنًا عمليًا في السابق بسبب متطلبات النطاق الترددي العالية غير العملية للفيديو غير المضغوط ، [29] والتي تتطلب حوالي 200 ميجابت في الثانية لإشارة التلفزيون القياسي (SDTV)، [30] [31] وأكثر من 1 جيجابت في الثانية للتلفزيون عالي الدقة (HDTV). [29] [32]  

ملخص

يتألف الفيديو الرقمي من سلسلة من الصور الرقمية المعروضة في تتابع سريع. وفي سياق الفيديو، تسمى هذه الصور إطارات . [e] يُعرف معدل عرض الإطارات بمعدل الإطارات ويُقاس بالإطارات في الثانية . كل إطار هو صورة رقمية وبالتالي يتألف من تشكيل من وحدات البكسل . يتم تمثيل لون البكسل بعدد ثابت من بتات ذلك اللون حيث يتم تخزين معلومات اللون داخل الصورة. [33] على سبيل المثال، تلتقط 8 بت 256 مستوى لكل قناة، وتلتقط 10 بت 1024 مستوى لكل قناة. [34] كلما زاد عدد البتات، يمكن إعادة إنتاج الاختلافات الدقيقة في الألوان. وهذا ما يسمى بعمق اللون أو عمق البت للفيديو.

التشابك

في الفيديو المتشابك، يتكون كل إطار من نصفين من الصورة. يحتوي النصف الأول فقط على الخطوط ذات الأرقام الفردية للإطار الكامل. يحتوي النصف الثاني فقط على الخطوط ذات الأرقام الزوجية. يشار إلى هذين النصفين بشكل فردي باسم الحقول . يتكون الإطار الكامل من حقلين متتاليين. إذا كان معدل الإطارات في الفيديو المتشابك 30 إطارًا في الثانية، فإن معدل الحقل هو 60 حقلاً في الثانية، على الرغم من أن كلا جزءي الفيديو المتشابك، الإطارات في الثانية والحقول في الثانية، عبارة عن أرقام منفصلة.

كاميرا بث تلفزيوني في متحف بافيك في مينيسوتا.

معدل البت وBPP

بحكم التعريف، معدل البت هو مقياس لمعدل محتوى المعلومات من دفق الفيديو الرقمي. في حالة الفيديو غير المضغوط، يتوافق معدل البت بشكل مباشر مع جودة الفيديو لأن معدل البت يتناسب مع كل خاصية تؤثر على جودة الفيديو . معدل البت هو خاصية مهمة عند نقل الفيديو لأن رابط النقل يجب أن يكون قادرًا على دعم معدل البت هذا. معدل البت مهم أيضًا عند التعامل مع تخزين الفيديو لأنه، كما هو موضح أعلاه، يتناسب حجم الفيديو مع معدل البت والمدة. يتم استخدام ضغط الفيديو لتقليل معدل البت بشكل كبير مع وجود تأثير ضئيل على الجودة. [35]

بت لكل بكسل (BPP) هو مقياس لكفاءة الضغط. قد يكون للفيديو الملون الحقيقي بدون أي ضغط على الإطلاق بت لكل بكسل (BPP) يبلغ 24 بت/بكسل. يمكن أن يؤدي أخذ العينات اللونية إلى تقليل بت لكل بكسل إلى 16 أو 12 بت/بكسل. يمكن أن يؤدي تطبيق ضغط JPEG على كل إطار إلى تقليل بت لكل بكسل إلى 8 أو حتى 1 بت/بكسل. يسمح تطبيق خوارزميات ضغط الفيديو مثل MPEG1 أو MPEG2 أو MPEG4 بوجود قيم جزئية لبت لكل بكسل.

معدل البت الثابت مقابل معدل البت المتغير

يمثل BPP متوسط ​​البتات لكل بكسل. هناك خوارزميات ضغط تحافظ على BPP ثابتًا تقريبًا طوال مدة الفيديو بالكامل. في هذه الحالة، نحصل أيضًا على إخراج فيديو بمعدل بت ثابت (CBR). فيديو CBR هذا مناسب للبث المباشر للفيديو غير المخزن مؤقتًا وبنطاق ترددي ثابت (على سبيل المثال في مؤتمرات الفيديو). نظرًا لأنه لا يمكن ضغط جميع الإطارات بنفس المستوى، لأن الجودة تتأثر بشدة في المشاهد ذات التعقيد العالي، تحاول بعض الخوارزميات ضبط BPP باستمرار. إنها تحافظ على BPP مرتفعًا أثناء ضغط المشاهد المعقدة ومنخفضًا للمشاهد الأقل تطلبًا. [36] بهذه الطريقة، توفر أفضل جودة عند أصغر معدل بت متوسط ​​(وأصغر حجم ملف، وفقًا لذلك). تنتج هذه الطريقة معدل بت متغير لأنها تتبع الاختلافات في BPP.

نظرة عامة فنية

تسجل أفلام الفيديو القياسية عادةً بمعدل 24 إطارًا في الثانية. بالنسبة للفيديو، هناك معياران لمعدل الإطارات: NTSC ، بمعدل 30/1.001 (حوالي 29.97) إطارًا في الثانية (حوالي 59.94 حقلاً في الثانية)، و PAL ، بمعدل 25 إطارًا في الثانية (50 حقلاً في الثانية). تأتي كاميرات الفيديو الرقمية بتنسيقين مختلفين لالتقاط الصور: المسح المتشابك والمسح التدريجي . تسجل الكاميرات المتشابكة الصورة في مجموعات متناوبة من الخطوط: يتم مسح الخطوط ذات الأرقام الفردية، ثم يتم مسح الخطوط ذات الأرقام الزوجية، ثم يتم مسح الخطوط ذات الأرقام الفردية مرة أخرى، وهكذا.

يشار إلى مجموعة واحدة من الخطوط الفردية أو الزوجية باسم الحقل ، ويطلق على الاقتران المتتالي لحقلين من التكافؤ المتعاكس اسم الإطار . تسجل كاميرات المسح التدريجي جميع الخطوط في كل إطار كوحدة واحدة. وبالتالي، يلتقط الفيديو المتشابك حركة المشهد مرتين أكثر مما يفعله الفيديو التدريجي لنفس معدل الإطارات. ينتج المسح التدريجي عمومًا صورة أكثر وضوحًا قليلاً، ومع ذلك، قد لا تكون الحركة سلسة مثل الفيديو المتشابك.

يمكن نسخ الفيديو الرقمي دون أي خسارة في التوليد؛ مما يؤدي إلى تدهور الجودة في الأنظمة التناظرية. ومع ذلك، فإن التغيير في المعلمات مثل حجم الإطار، أو تغيير التنسيق الرقمي يمكن أن يقلل من جودة الفيديو بسبب تغير مقياس الصورة وخسائر الترميز . يمكن معالجة الفيديو الرقمي وتحريره على أنظمة التحرير غير الخطية .

إن تكلفة الفيديو الرقمي أقل بكثير من تكلفة الفيلم مقاس 35 ملم. وبالمقارنة بالتكلفة العالية لمخزون الفيلم ، فإن الوسائط الرقمية المستخدمة في تسجيل الفيديو الرقمي، مثل ذاكرة الفلاش أو محرك الأقراص الصلبة، غير مكلفة للغاية. كما يسمح الفيديو الرقمي بمشاهدة اللقطات في الموقع دون المعالجة الكيميائية المكلفة والمستهلكة للوقت والتي تتطلبها الأفلام. إن نقل الفيديو الرقمي عبر الشبكة يجعل عمليات التسليم المادية للأشرطة وبكرات الفيلم غير ضرورية.

سلسلة فيديو قصيرة بجودة أصلية 16K.
رسم تخطيطي لفيلم 35 ملم كما يستخدم في كاميرات Cinemscope.

تم تقديم التلفزيون الرقمي (بما في ذلك التلفزيون عالي الجودة عالي الدقة) في معظم البلدان المتقدمة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. واليوم، يتم استخدام الفيديو الرقمي في الهواتف المحمولة الحديثة وأنظمة مؤتمرات الفيديو . يتم استخدام الفيديو الرقمي لتوزيع الوسائط عبر الإنترنت ، بما في ذلك بث الفيديو وتوزيع الأفلام من نظير إلى نظير .

توجد أنواع عديدة من ضغط الفيديو لتقديم الفيديو الرقمي عبر الإنترنت وعلى الأقراص الضوئية. إن أحجام ملفات الفيديو الرقمي المستخدمة في التحرير الاحترافي ليست عملية بشكل عام لهذه الأغراض، ويتطلب الفيديو مزيدًا من الضغط باستخدام برامج الترميز لاستخدامه لأغراض ترفيهية.

اعتبارًا من عام 2017 ، فإن أعلى دقة صورة تم إثباتها لتوليد الفيديو الرقمي هي 132.7 ميجا بكسل (15360 × 8640 بكسل). يتم تحقيق أعلى سرعة في الكاميرات الصناعية والعلمية عالية السرعة القادرة على تصوير فيديو بدقة 1024 × 1024 بمعدل يصل إلى مليون إطار في الثانية لفترات قصيرة من التسجيل.

الخصائص التقنية

يستهلك الفيديو الرقمي المباشر عرض النطاق الترددي. ويستهلك الفيديو الرقمي المسجل تخزين البيانات. ويتم تحديد مقدار عرض النطاق الترددي أو التخزين المطلوب من خلال حجم الإطار وعمق اللون ومعدل الإطارات. ويستهلك كل بكسل عددًا من البتات يتم تحديده من خلال عمق اللون. ويتم تحديد البيانات المطلوبة لتمثيل إطار من البيانات عن طريق الضرب في عدد البكسلات في الصورة. ويتم تحديد عرض النطاق الترددي عن طريق ضرب متطلبات التخزين لإطار في معدل الإطارات. ومن ثم يمكن تحديد متطلبات التخزين الإجمالية لبرنامج ما عن طريق ضرب عرض النطاق الترددي في مدة البرنامج.

هذه الحسابات دقيقة بالنسبة للفيديو غير المضغوط، ولكن نظرًا لمعدل البت المرتفع نسبيًا للفيديو غير المضغوط، يتم استخدام ضغط الفيديو على نطاق واسع. في حالة الفيديو المضغوط، يتطلب كل إطار نسبة صغيرة فقط من البتات الأصلية. يقلل هذا من استهلاك البيانات أو النطاق الترددي بعامل يتراوح من 5 إلى 12 مرة عند استخدام الضغط بدون فقدان ، ولكن بشكل أكثر شيوعًا، يتم استخدام الضغط مع فقدان البيانات بسبب تقليل استهلاك البيانات بعوامل تتراوح من 20 إلى 200. [37] [ فشل التحقق ] لاحظ أنه ليس من الضروري أن يتم ضغط جميع الإطارات بالتساوي بنفس النسبة المئوية. بدلاً من ذلك، ضع في اعتبارك متوسط ​​عامل الضغط لجميع الإطارات مجتمعة.

الواجهات والكابلات

واجهات فيديو رقمية مصممة خصيصًا

تستخدم الواجهات العامة لنقل الفيديو الرقمي

تم تصميم الواجهة التالية لحمل الفيديو المضغوط بتقنية النقل MPEG :

يتم أيضًا نقل الفيديو المضغوط باستخدام UDP - IP عبر Ethernet . هناك طريقتان لذلك:

طرق أخرى لنقل الفيديو عبر IP

تنسيقات التخزين

الترميز

  • CCIR 601 يستخدم لمحطات البث
  • VC-2 المعروف أيضًا باسم Dirac Pro
  • MPEG-4 جيد للتوزيع عبر الإنترنت لمقاطع الفيديو الكبيرة ومقاطع الفيديو المسجلة على ذاكرة فلاش
  • يستخدم MPEG-2 في أقراص DVD وأقراص Super-VCD والعديد من تنسيقات البث التلفزيوني
  • MPEG-1 المستخدم لأقراص الفيديو المضغوطة
  • ح.261
  • ح.263
  • H.264 المعروف أيضًا باسم MPEG-4 الجزء 10 ، أو AVC ، يستخدم لأقراص Blu-ray وبعض تنسيقات البث التلفزيوني
  • H.265 المعروف أيضًا باسم MPEG-H الجزء 2 ، أو HEVC
  • MOV المستخدم لإطار عمل QuickTime
  • ثيورا المستخدمة في الفيديو على ويكيبيديا

أشرطة

  • Betacam SX ، MPEG IMX ، Digital Betacam ، أو DigiBeta — تنسيقات فيديو احترافية من Sony، استنادًا إلى تقنية Betamax الأصلية
  • D-VHS — بيانات بتنسيق MPEG-2 مسجلة على شريط مشابه لـ S-VHS
    شريط فيديو مؤرشف بتنسيق B يستخدم في البث الدنماركي.
  • D1 و D2 و D3 و D5 و D7 و D9 (المعروفة أيضًا باسم Digital-S) — معايير الفيديو الرقمي الاحترافية المختلفة من SMPTE
  • Digital8 — بيانات بتنسيق DV مسجلة على أشرطة متوافقة مع Hi8 ؛ تنسيق مخصص للمستهلك إلى حد كبير
  • DV ، MiniDV — يستخدم في أغلب كاميرات الفيديو الرقمية للمستهلكين؛ مصمم للجودة العالية والتحرير السهل؛ يمكنه أيضًا تسجيل بيانات عالية الدقة ( HDV ) بتنسيق MPEG-2
  • DVCAM و DVCPRO — يستخدمان في عمليات البث الاحترافية؛ يشبهان DV ولكن يعتبران أكثر قوة بشكل عام؛ ورغم أنهما متوافقان مع DV، فإن هذه التنسيقات تتمتع بمعالجة صوتية أفضل.
  • يدعم كل من DVCPRO 50 و DVCPRO HD نطاقات ترددية أعلى مقارنةً بجهاز DVCPRO من Panasonic.
  • تم تقديم HDCAM بواسطة Sony كبديل عالي الدقة لـ DigiBeta.
  • MicroMV — بيانات بتنسيق MPEG-2 مسجلة على شريط كاسيت صغير جدًا بحجم علبة الثقاب؛ عفا عليها الزمن
  • ProHD — الاسم الذي تستخدمه شركة JVC لكاميرات الفيديو الاحترافية التي تعتمد على MPEG-2

الأقراص

قرص Blu-ray، وهو نوع من الأقراص الضوئية المستخدمة لتخزين الوسائط.

انظر أيضا

ملحوظات

  1. ^ تم تعريفها على أنها أفضل 200 فيلم حي من حيث الإيرادات
  2. ^ على سبيل المثال، معالج الفيديو الرقمي Thomson-CSF 9100، وهو عبارة عن معالج فيديو رقمي داخليًا كامل الإطار تم تقديمه في عام 1980.
  3. ^ على سبيل المثال Ampex ADO، و Nippon Electric Corporation (NEC) E-Flex.
  4. ^ قبل D2، كانت معظم أقراص الليزر يتم إتقانها باستخدام شريط فيديو من النوع C مقاس 1 بوصة
  5. ^ في الواقع، تتوافق الصور الثابتة مع الإطارات فقط في حالة الفيديو المسح التدريجي. في الفيديو المتداخل، تتوافق مع الحقول. راجع § التداخل للتوضيح.

مراجع

  1. ^ ويليامز، ج. ب. (2017). الثورة الإلكترونية: اختراع المستقبل. سبرينغر. ص. 245-248. ISBN 9783319490885.
  2. ^ جيمس ر. جانيسيك (2001). الأجهزة العلمية المقترنة بالشحنة. SPIE Press. ص 3-4. ISBN 978-0-8194-3698-6.
  3. ^ "جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2009 مُنحت لكاو وبويل وسميث". Physics Today (10): 14182. 2009. Bibcode :2009PhT..2009j4182.. doi :10.1063/pt.5.023739. ISSN  1945-0699.
  4. ^ ستامب، ديفيد (2014). التصوير السينمائي الرقمي: الأساسيات والأدوات والتقنيات وسير العمل. دار نشر سي آر سي . ص 83-85. رقم ISBN 978-1-136-04042-9.
  5. ^ ستامب، ديفيد (2014). التصوير السينمائي الرقمي: الأساسيات والأدوات والتقنيات وسير العمل. دار نشر سي آر سي . ص 19-22. رقم ISBN 978-1-136-04042-9.
  6. ^ Fossum, Eric R. ; Hondongwa, DB (2014). "مراجعة الصمام الضوئي المثبت لأجهزة استشعار الصور CCD وCMOS". مجلة جمعية الأجهزة الإلكترونية IEEE . 2 (3): 33–43. doi : 10.1109/JEDS.2014.2306412 .
  7. ^ Fossum, Eric R. (12 July 1993). "مستشعرات البكسل النشطة: هل أصبحت أجهزة استشعار البكسل ذات الشحنة المزدوجة ديناصورات؟". في Blouke, Morley M. (محرر). أجهزة اقتران الشحنة وأجهزة استشعار الحالة الصلبة الضوئية III . المجلد. 1900. الجمعية الدولية للبصريات والفوتونيات. ص. 2-14. رمز Bibcode :1993SPIE.1900....2F. CiteSeerX 10.1.1.408.6558 . doi :10.1117/12.148585. S2CID  10556755.  {{cite book}}: |journal=تم تجاهله ( مساعدة )
  8. ^ "استخدام الأفلام الرقمية مقابل الأفلام السينمائية في أفلام هوليوود". ستيفن فولوز . 2019-02-11 . تم الاسترجاع في 2019-10-23 .
  9. ^ "فيلم روبرت رودريجيز ذات مرة في المكسيك هذه مراجعة هيكلية". WriteWork . تم الاسترجاع في 2013-04-22 .
  10. ^ "ربما لا تكون الحرب بين الرقمي والفيلم حربًا على الإطلاق". نادي AV . 23 أغسطس 2018. تم الاسترجاع في 26 نوفمبر 2019 .
  11. ^ ريزوف، فاديم (24 أبريل 2019). "24 فيلمًا تم تصويرها على 35 ملم صدرت في عام 2018". مجلة صانع الأفلام . تم استرجاعها في 2019-09-14 .
  12. ^ "قلب كاميرا الهاتف: مستشعر الصور CMOS Active Pixel". large.stanford.edu . تم الاسترجاع في 2021-03-26 .
  13. ^ Hanzo, Lajos (2007). ضغط الفيديو والاتصالات: من الأساسيات إلى H.261 وH.263 وH.264 وMPEG2 وMPEG4 لأجهزة الإرسال والاستقبال التوربينية التكيفية من طراز DVB وHSDPA. Peter J. Cherriman, Jürgen Streit, Lajos Hanzo (الطبعة الثانية). Hoboken, NJ: IEEE Press. ISBN 978-0-470-51992-9. OCLC  181368622.
  14. ^ abcd "تاريخ تنسيقات ملفات الفيديو - رسوم بيانية توضيحية". RealNetworks . 22 أبريل 2012. تم الاسترجاع في 5 أغسطس 2019 .
  15. ^ ab Ghanbari, Mohammed (2003). Standard Codecs: Image Compression to Advanced Video Coding. Institution of Engineering and Technology . ص 1-2. ISBN 9780852967102.
  16. ^ Christ, Robert D. (2013). The ROV manual : a user guide for remotely operated vehicles. Robert L. Wernli (2nd ed.). Oxford. ISBN 978-0-08-098291-5. OCLC  861797595.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  17. ^ تومسون، جافين؛ شاه، أثار (2017). "تقديم HEIF وHEVC" (PDF) . شركة أبل. تم الاسترجاع في 5 أغسطس 2019 .
  18. ^ "قائمة براءات اختراع HEVC" (PDF) . MPEG LA . تم الاسترجاع في 6 يوليو 2019 .
  19. ^ "تقرير مطوري الفيديو لعام 2019" (PDF) . Bitmovin . 2019 . تم الاسترجاع في 5 نوفمبر 2019 .
  20. ^ روجر، جينينجز (1997). إصدار خاص باستخدام فيديو سطح المكتب . كتب كيو، دار نشر ماكميلان للكمبيوتر. رقم ISBN 978-0789702654.
  21. ^ "CoSA Lives: The Story of the Company Behind After Effects". مؤرشف من الأصل في 2011-02-27 . تم الاسترجاع في 2009-11-16 .
  22. ^ جاريت، برادلي إل. (2018). "الجغرافيات المرئية: استخدام الفيديو الرقمي في البحث الجغرافي". التقدم في الجغرافيا البشرية . 35 (4): 521-541. doi :10.1177/0309132510388337. ISSN  0309-1325. S2CID  131426433.
  23. ^ بروس، ديفيد إل؛ تشيو، مينج مينج (2015). "التأليف باستخدام التكنولوجيا الجديدة: تأملات المعلم في تعلم الفيديو الرقمي". مجلة تعليم المعلمين . 66 (3): 272-287. doi :10.1177/0022487115574291. ISSN  0022-4871. S2CID  145361658.
  24. ^ Wieler, Matthew E.; Murphy, Thomas G.; Blecherman, Mira; Mehta, Hiral; Bender, G. Jesse (2021-03-01). "قياس معدل ضربات قلب الرضيع واكتشاف نقص الأكسجين باستخدام كاميرا فيديو رقمية باستخدام التصوير الضوئي". مجلة طب ما حول الولادة . 41 (7): 1725-1731. doi :10.1038/s41372-021-00967-1. ISSN  0743-8346. PMID  33649437. S2CID  232070728.
  25. ^ Bruehs, Walter E.; Stout, Dorothy (2020). "قياس وتصنيف الجودة للتسجيلات المكتسبة على مسجلات الفيديو الرقمية". مجلة العلوم الجنائية . 65 (4): 1155–1168. doi :10.1111/1556-4029.14307. ISSN  0022-1198. PMID  32134510. S2CID  212417006.
  26. ^ كروجر ، لينارد جي. (2002). التلفزيون الرقمي: نظرة عامة. بيتر ف. غيريرو. نيويورك: كتب نوفينكا. رقم ISBN 1-59033-502-3. OCLC  50684535.
  27. ^ Reimers, U. (1998). "البث المرئي الرقمي". مجلة IEEE Communications . 36 (6): 104–110. doi :10.1109/35.685371.
  28. ^ "أصول وآفاق التلفزيون الرقمي في المستقبل". مؤسسة بينتون . 2008-12-23.
  29. ^ ab Barbero, M.; Hofmann, H.; Wells, ND (14 نوفمبر 1991). "ترميز مصدر DCT والتطبيق الحالي للتلفزيون عالي الدقة". EBU Technical Review (251). European Broadcasting Union : 22–33 . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2019 .
  30. ^ "NextLevel signs cable deal - Dec. 17, 1997". money.cnn.com . تم الاسترجاع في 9 أغسطس 2018 .
  31. ^ "جزر تركس وكايكوس تواجه تحديات كبيرة - 15 أغسطس 1996". money.cnn.com . تم الاسترجاع في 9 أغسطس 2018 .
  32. ^ باربيرو، م.؛ ستروبيانا، م. (أكتوبر 1992). "ضغط البيانات لنقل وتوزيع التلفزيون عالي الدقة". ندوة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول تطبيقات ضغط الفيديو في البث : 1/10–5/10.
  33. ^ Winkelman, Roy (2018). "TechEase, What is bit depth?" . تم الاسترجاع في 2022-04-18 .
  34. ^ شتاينر، شون (12 ديسمبر 2018). "B&H، 8 بت، 10 بت، ماذا يعني كل هذا لمقاطع الفيديو الخاصة بك؟".
  35. ^ أشاريا، تينكو (2005). معيار JPEG2000 لضغط الصور: المفاهيم والخوارزميات وهندسة VLSI. بينج سينج تساي. هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي إنترساينس. رقم ISBN 0-471-65375-6. OCLC  57585202.
  36. ^ Weise, Marcus (2013). How video works. Diana Weynand (2nd ed.). New York. ISBN 978-1-136-06982-6. OCLC  1295602475.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  37. ^ Vatolin, Dmitriy. "Lossless Video Codecs Comparison 2007". www.compression.ru . تم الاسترجاع في 2022-03-29 .
  • سادون، إيريكا (2006). أساسيات الفيديو الرقمي: التصوير، والنقل، والتحرير، والمشاركة. هوبوكين: جون وايلي وأولاده. رقم ISBN 978-0-470-11319-6. OCLC  630529114.
  • "الفيديو الرقمي (DV)". Techopedia . 16 ديسمبر 2016. تم الاسترجاع في 23 مارس 2021 .
  • تنسيقات DV وDVCAM وDVCPRO – تفاصيل تقنية وأسئلة شائعة وروابط
  • تنسيقات التلفزيون والفيديو الرقمية القياسية.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=فيديو_رقمي&oldid=1250157673"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate