Analogové video aneb cesta tam a zase zpátky... (2) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » Digitální video  

25. července 2003, 00.00 | V další části seriálu o analogovém videu si mimo jiné povíme něco o rychlosti pevných disků, datovém toku zpracovávaném videograbberem při grabování videa a především o konektorech, které jsou alfou a omegou všech video zařízení.

Předchozí část článku naleznete ZDE.

Analogové video: hardware pro grabování videa 2

Při grabování videa a jeho ukládání s malou mírou komprese částečně záleží i na rychlosti pevného disku. Protože ale naprostá většina současných harddisků se 7200 otáčkami/s a rozhraním ATA66/100 vyhovují, není nutné se rychlostí samotného pevného disku příliš zabývat. Relativně pomalé pevné disky u notebooků s menším počtem otáček než 5400 otáček/s nejsou obvykle pro grabování videa příliš vhodné. Vzhledem zatím k velmi malému počtu vhodných video capture zařízení (PCMCIA karty, externí USB v1.0/1.1 A/D převodníky apod.) schopných "prohnat" příslušnou sběrnicí datový tok potřebný pro grabování videa v "plném" PALu, je u notebooků grabování analogového videa jen velmi málo využívaná funkce. U USB v2.0 a FireWire kompatibilních zařízení/karet a také u digitálního videa je u notebooků i desktopů situace zcela jiná, to už je ale úplně jiná oblast, které se náš kurz o analogovém videu věnuje jen okrajově.

Chcete-li si už při samotném grabování videa dopřát luxus v podobě ořezávání snímků v reálném čase (a ušetřit tak dost času při následném postprocessingu) a deinterlacingu, budete ale muset investovat do výrazně rychlejšího procesoru (min. cca 1,5 GHz Pentium III) a většího množství paměti. Obecně lze také striktně doporučit video-in kartu či jiné video-in kompatibilní zařízení podporující formáty UYVY, YUY2 a další "YU/YU like" formáty, naopak video-in karta podporující pouze "primitivní" RGB komprimaci je zoufale zastaralá a pro naše potřeby prakticky nepoužitelná. Proč? Vysvětlení je poměrně jednoduché.

Datové toky potřebné pro video capturing TV signálu v plném PALu nejsou totiž zrovna malé. Pokud vás to zajímá, věnujete pozornost následujícímu zjednodušenému technickému popisu (zdroj: internet), pokud ne, klidně tento odstavec ignorujte. U běžné televize se v terestrickém vysílání přenáší jasový signál Y odvozený maticováním složek RGB a dva barvonosné signály R-Y a B-Y. Kvocienty KB a KR se používají k normalizaci barevných pruhů (rozkmit signálů CB a CR). Normalizovány jsou i schémata vzorkování signálů (alias subsampling) Y, CB a CR. Studiový formát 4:4:4 používá RGB signály vzorkované na 13,5 MHz, praktické využití si ale našel pouze formát 4:2:2, u kterého chrominančních složky používají poloviční vzorkování než signál jasový (tj. na dva jasové vzorky připadá jeden vzorek CB a jeden vzorek CR). Při komprimaci obrazu je dobré použít například formát 4:2:0, kde se u rozdílových chrominančních signálů vynechává vzorkování každého druhého řádku, oba signály se ale přenášejí současně. Při osmibitovém kvantování tedy můžeme bitový tok pro normu PAL zohlednit těmito čísly:

Počet řádků: 625 Vzorkovací frekvence: fV = 13,5 MHz Snímková frekvence: fS = 25 Hz Řádková frekvence fV = 25 x 625 = 15625 Hz Vzorků na řádek: fV/fH = 13 500 000 / 15 625 = 864

Kvantování: 8 bit/vzorek, Vzorkování: Y:CB:CR => 4:2:2 Jasový kanál 864 x 625 x 8 x 25 = 108 Mbit/s Chrom. kanál CB,(resp. CR) 0,5 x 864 x 625 x 8 x 25 =54 Mbit/s Bitový tok celkem 108 + 2x 54 = 216 Mbit/s

Pro formát 4:2:0 se tedy celkem jedná o rychlost 162 Mbit/s, pro formát 4:4:4 je to už plných 324 Mbit/s. S těmito na první pohled dramatickými rychlostmi se musí vypořádat nejen video-in karta, ale také software v podobě ovladačů k dané kartě a také software v podobě video kodeku ukládajícím na pevný disk zachycená a většinou už komprimovaná data.

Analogové video: hardware pro grabování videa 3

Konektory a propojovací kabely jsou alfou a omegou všech videoamatérů i profesionálních uživatelů. U běžných videozařízení, grafických karet i dalších specializovaných karet s videovstupem a videovýstupem se běžně setkáte s následujícími typy konektorů. Mezi nejběžnější konektory u počítačových zařízení, videorekordérů, satelitních a TV přijímačů patří především konektory typu S-VIDEO (někdy jsou také označovány jako S-VHS) a RCA/cinch konektory pro kompozitní video a audiovstup/výstup. Zařízení spotřební elektroniky prodávané v Evropě mají většinou namísto RCA/cinch a S-VIDEO konektorů (nebo současně s nimi) obvykle ještě minimálně jeden konektor typu SCART. Konektor SCART může obsahovat jak RGB, tak i další typy videosignálů a proto ho lze také využít k propojení s počítačovým video-in/out kompatibilním zařízením. V prodejnách elektro se běžně prodávají nejrůznější varianty propojovacích kabelů s rozličnými koncovkami a stačí si tedy jen vybrat.

Detail S-VIDEO vstupu u S-VHS videa + kompozitního video vstupu a dalších dvou cinch konektorů stereo audiovstupu

Detail videovýstupu a speciálního S-VIDEO výstupu u video-in/out kompatibilní grafické karty

Detail S-VIDEO konektoru

Detail jednoho z běžných RCA (cinch) konektorů

Zvuková zařízení jako jsou zvukové karty apod. používají většinou opět buď RCA/cinch konektory nebo konektory typu "jack" s různým průměrem. Nejběžnější jsou asi 3,5 mm konektory, existují ale i tenčí či silnější konektory. Z osobních zkušeností preferuji kvalitní šroubovací cinch konektory a celokovové 3,5 mm konektory typu "jack" (mohou být klidně i pozlacené :-)), které svou odolnou mechanickou konstrukcí zaručují bezproblémový provoz i při jejich častém připojování a odpojování.

Detail 3,5 mm konektorů typu "jack" u zvukové karty

Detail 3,5 mm konektoru typu "jack"

Některé video-in/out kompatibilní grafické karty (například ASUS) mají i různé speciální konektory podobné S-VIDEO konektorům, ale s více vstupy/výstupy, které mohou zároveň sloužit jako S-VIDEO videovýstup i jako videovýstup pro kompozitní video. Anténní konektory u TV tunerů mohou být klasické jako známe z TV přijímačů nebo šroubovací typu "F" vyskytující se běžně u satelitních přijímačů.

Redukce S-VIDEO / kompozitní videovýstup

Detail anténního vstupu u grafické karty s integrovaný TV tunerem + dva S-VIDEO konektory pro videovstup a videovýstup

Detail jedné z podob cinch konektoru u kabelu pro kompozitní videovýstup

Detail anténního vstupu u TV tuneru a konektoru pro kompozitní videosignál

Detail FireWire rozhraní (vlevo nahoře), S-VIDEO vstupu + cinch konektory pro vstup audia a kompozitního videa

Délka i těch nejkvalitnějších audio i videokabelů rozhodně nemůže být nekonečná a je třeba s tím počítat. Například S-VIDEO kabely se běžně prodávají s délkou cca 1,5 metru, 3 metry, ale také 5 metrů nebo dokonce 10 metrů. Z praktických důvodů (počítač mám dost daleko od TV a videa) už několik let používám 5 metrové S-VIDEO kabely a stejně dlouhé audio kabely, u kterých při jejich dostatečně kvalitě žádná degradace signálu nehrozí. Zcela jinak je tomu u různých SCART/"cokoliv" redukcí, které jsou obvykle velmi krátké a které většinou nelze nijak efektivně prodloužit. Chcete-li používat delší video nebo audio kabel, určitě vše nejprve zkonzultujete s nějakým fundovaným prodejcem elektroniky. Přenášet video a audio jde samozřejmě i bez drátů, jedná se ale o finančně výrazně náročnější záležitost. Mezi nejznámější běžně prodávaná zařízení pro přenos video a audio signálu v rámci budov patří systém X10 (je tuším v Evropě i homologovaný), konkrétně například komponenta GV30 pracující na principu klasického rádiového transmiteru. Její dosah se pohybuje v desítkách metrů, v cestě signálu by ale neměly stát žádné masivní betonové a už vůbec ne železobetonové zdi ani jiné kovové přepážky. Kvalita videa/audia přenášeného bezdrátovou technologií X10 je poměrně slušná, kabelu se ale většinou nevyrovná.

Klasický S-VIDEO kabel

Jedna z variant videokabelu pro kompozitní videovstup/videovýstup

Detail cinch konektorů u PCMCIA video capture karty (dva cinch vstupy současně slouží jako S-VIDEO vstup)

Videokabel s cinch konektory a videokabel s S-VIDEO / RCA konektory

Jedna z částí systému X10 (GV30) pro bezdrátový přenos videa a audia

Pokračování seriálu naleznete na Grafice v úterý.