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Alcune informazioni sui video
Proporzioni
Una immagine elettronica è composta da puntini luminosi colorati (i pixel) messi in ordine su di uno schermo rettangolare (il monitor).
La forma rettangolare dello schermo ha, di solito, proporzioni prefissate fra i lati nei rapporti orizzontale/verticale:
- 3/2: il formato delle pellicole fotografiche,
- 4/3: il formato dei vecchi televisori e monitor VGA
- 16/9: il formato dei moderni monitor (nota 1); questo formato è più aderenti alla visione umana nella quale prevale la visione orizzontale.

 

Risoluzione
Fissate le proporzioni fra i lati si deve decidere in quanti pixel va suddivisa l’immagine affinché possa essere elaborata da un computer.
Una stessa immagine 4/3 può essere suddivisa in 640x480 pixel (VGA) o in 800x600 pixel, la proporzione resta la stessa ma la definizione no.
Nel secondo caso ci sono più punti per una stessa immagine per cui è possibile mostrare dettagli più fini.
Uno standard tipico per filmati da pubblicare su youtube, per esempio, è 16/9 con risoluzione HD720 (1280x720) oppure HD1080 (1920x1080).
Per saperne di più: wikipedia, risoluzioni standard.

Files
Rischiando di semplificare troppo le cose va detto che un film è composto da audio e video e talvolta da altri dati che contengono altre informazioni per la sua gestione.
Tutti questi dati devono essere salvati e conservati sotto forma di file (un elenco di byte privo di significato fino a quando non viene “letto ed interpretato” da un programma in grado di dargli un senso e quindi di presentarlo ad esseri umani con occhi ed orecchie).
Questo file è, talvolta, chiamato “contenitore” ed ha estensioni .avi, .mov, .flv, .mp4 … .

Codec
Il file video, che è fatto di bit, deve essere realizzato a partire da una sequenza di immagini, che sono fatte ciascuna di punti colorati disposti su di una superficie in un ordine non casuale. Il file video deve essere poi ricostruito per ridiventare un video.
Approfondisci su Wikipedia.
Il CODEC (CODificatore-DECodificatore) è lo strumento che svolge questo doppio lavoro (che si aggiunge alla compressione).
La costruzione del file viedo la fa il codificatore che utilizza le informazioni derivanti dai pixel scomposti nei tre colori RGB (Red, Green, Blue + luminosità) e le trasforma in un elenco ordinato di Byte.
Il file audio subisce un’analoga codifica con cui un suono viene trasformato in un elenco di Byte che si aggiunge ai Byte del video e con il quale deve essere sincronizzato.
Quando si è in fase di riproduzione occorre fare il lavoro contrario: da un elenco di Byte si deve restituire il quadro di una immagine bidimensionale sullo schermo fatta di pixel colorati come nell’originale, se possibile.
Questo lavoro lo fa il decodificatore.
Perché tutto possa funzionare il decodificatore deve avere la stessa chiave di lettura del codificatore. Questo è il motivo per cui certe volte non si vede nulla: non è stato usato un decodificatore adatto.
Per assicurare la codifica e la decodifica coerente occorre quindi individuare il codec giusto (nota 2).
Codec normalmente usati sono H264, WMW, Xvid, Dvx, MPEG-4 …
L’individuazione del codec è automatica ma spesso non si ha il lettore che possiede il codec che serve.

Compressione
Il codec non si occupa solo di trasformare un suono o un immagine in Byte deve anche effettuare una compressione.
La dimensione di un filmato senza compressione raggiunge valori esagerati (nota 3) che non sono gestibili dal computer per la necessaria velocità di elaborazione, dalla memoria per le dimensioni che deve avere e dalla rete per la larghezza di banda che deve essere messa a disposizione.
L’unica strada praticabile è comprimere i dati.
Il formato del file senza senza compressione si chiama RAW (grezzo) con il quale vengono memorizzate le informazioni derivanti dall’elaborazione di ciascun pixel del sensore (nota 4) così come sono.
I modi di comprimere sono molteplici ma sono classificabili in due categorie:
- senza perdite di informazione (lossless):
- con perdite di informazione (lossy):

AIFF, WAW sono formati audio non compressi mentre i formati MP3, AAC sono formati audio compressi con perdite (lossy);
GIF, TIFF, PNG sono formati immagine non compressi mentre JPEG è un formato compresso con perdite;
MPEG-4, H264 sono formati video compressi con perdite.

Se si accettano perdite di informazione, la dimensione può essere ridotta di molto ma la qualità diminuisce ad ogni operazione di codifica e decodifica.
Se si lavora senza perdite la dimensione è ancora ridotta rispetto al formato ma si può lavorare meglio nella manipolazione dei filmati. In genere è preferibile effettuare la compressione solo alla fine dell’elaborazione del filmato.

Interessante articolo sulla codifica delle immagini unito.it.
Articolo sulla codifica dei video: feelmaking.


Formati
È veramente impresa ardua tenere presenti tutti i formati con cui ci si trova a lavorare (Wikipedia).
Per fortuna i vari software a disposizione vengono predisposti per alleggerire questa fase proponendo formati di default.

Bitrate del video
Il video é un file speciale: non viene inviato tutto in una volta al monitor come avviene per trasferire file da una memoria ad un'altra.
Trasferire file da una memoria ad un'altra é un'operazione che può avvenire in brevissimo tempo oppure può essere spezzettata in diversi blocchi, ma i limiti sono di natura elettronica.
Un video deve essere guardato da un umano e deve durare il tempo previsto dal suo creatore.
Se un video dura 60 secondi ci vorranno 60 secondi di tempo per inviarlo dalla sorgente al monitor.
I dati in memoria vengono riprodotti mano mano che i fotogrammi appaiono sul monitor.
Questo é lo streaming.
Fissato che ci vuole un secondo per inviare un file video-streaming di un secondo ci sono ancora due questioni da puntualizzare.
1) quanti fotogrammi occorre inviare ogni secondo?
2) quanti dettagli si vogliono rendere visibili?

Per avere la sensazione del movimento occorre inviare un certo numero di immagini complete (quadri o frame) ogni secondo: per avere una sensazione minima possono bastare 8-10 frame al secondo, se si aumentano, la sensazione è sempre più gradevole.
Il numero di quadri (frame) che si vogliono visualizzare ogni secondo per dare la sensazione del movimento é il frame rate.
I dettagli che si vogliono visualizzare hanno a che vedere con la quantità di byte da mandare per disegnare ciascun quadro.
Più dettagli si vogliono vedere maggiore é la quantità di dati che bisogna inviare al monitor per ciascun quadro (nota 5).
I film ad alta defiizione hanno dei bitrate video che arrivano a 80Mbps (mega bit per secondo).

  

Note
nota 1: 16/9 é il quadrato di 4/3.

nota 2: Codec è la condensazione di due parole consecutive: CODificatoreDECodificatore.

nota 3: Circa 10GB per minuto di video.

nota 4: I file ZIP sono file compressi.

nota 5: con bitrate basso si possono mandare comunque molti dettagli: basta dare tempo sufficiente. È quello che accde quando si vede che un immagine si presenta all'inizio con grandi quadrati colorati che piano piano diventano sempre più piccoli fino a raggiungere la definizione prevista.

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