Adobe After Effects CS6 Classroom in a Book
- 2. Vídeo Digital • O vídeo digital em vez de ter uma representação electrónica analógica (nº infinito de estados) usa uma representação finita de estados (dois: zero e um). • O vídeo digital pode ser obtido de duas formas: • Por síntese - rendering; • Digitalização de vídeo analógico;
- 3. Representação do Vídeo Digital • No caso do da digitalização de vídeo analógico é necessário lidar com grandezas que determinam a qualidade final da sequência de vídeo digital: •Taxa de amostragem - número de amostras de vídeo digital por segundo. Condiciona o espaço de armazenamento necessário e a taxa de transferência de dados (data rate). Pelo menos o dobro da taxa de refrescamento. •Dimensão das amostras - Número de bits usados para a representação dos valores amostrados.
- 4. Digitalização deVídeo Analógico • As placas de captura de vídeo digitalizam o sinal analógico de vídeo através da conversão de cada frame numa imagem bitmap. • Processam uma linha de cada vez, sendo estas divididas em pixeis. Por exemplo: para o PAL as linhas são divididas em 768 Pixeis. • Para cada pixel é calculado o valor de cada componente RGB.
- 5. Digitalização deVídeo Analógico • O valor 768 resulta do aspect-ratio do PAL que é 4:3. • Como o PAL tem 625 linhas, onde 50 são usadas para teletexto não tento visibilidade na imagem, apenas 575 linhas são verdadeiramente usadas.
- 6. Digitalização deVídeo Analógico • Para obter a proporção 4:3: 575×4∕3=766,7. Como estamos a tratar de tecnologia digital têm de ser considerados valores inteiros. Assume-se que o número de linhas é 576. • Para calcular o número de pixeis em cada linha basta fazer o seguinte cálculo: 576×4∕3=768 • Generalizando: O número de pixeis por linha é calculado da seguinte forma: nº de linhas×aspect ratio
- 7. Digitalização deVídeo Analógico • Após a digitalização cada frame será uma imagem bitmap com a resolução de 768×576. • Cada um desses pixeis necessita de 3 Bytes para representar as cores: 8 bits para o R, 8 bits para o G e 8 bits para o B. Total = 24 bits. • Desta forma pode dizer-se que para representar um frame são necessários: 768×576×24 = 1,327 MBytes.
- 8. Digitalização deVídeo Analógico • Quantos Bytes seriam necessários para a representação de 1 segundo de vídeo PAL ? • O PAL usa 25fps, então: • 1,327×25 = 33,175 MBytes • E se fosse 1 hora de vídeo ?
- 9. Digitalização deVídeo Analógico • 1 hora de vídeo: 33,17 MB × 60 segundos × 60 minutos = 119430 MBytes / 1024 ≈ 116 GBytes • A maior parte das placas de aquisição de vídeo usa o modeloYUV onde apenas são usados 16 bits na representação de cada pixel. • Neste caso para 1 segundo seria necessário: 768 ×576×16×25=22 MBytes.
- 10. Digitalização deVídeo Analógico • Nos EUA e no Japão a corrente eléctrica é distribuída a 60Hz e por isso a norma NTSC usa essa frequência de varrimento. • Como o NTSC usa 525 linhas, onde apenas são usadas 480. 480×4/3= 640. • A resolução 640×480 é exactamente a resoluçãoVGA (Video Graphic Adapter) usada inicialmente pelos PC. Será coincidência ?
- 11. Digitalização deVídeo Analógico • Não é coincidência. Os primeiros PCs foram pensados para poderem ser ligados a TVs.
- 12. Digitalização deVídeo Analógico • O PAL integral usa a resolução de 768×576 para sinais com qualidade de difusão. • A edição de vídeo analógico necessita de sinais com este nível de qualidade. • Porém, a a captura de vídeo destinada a aplicações multimédia não é necessário usar o PAL integral.
- 13. Digitalização deVídeo Analógico • Normalmente usam-se apenas metade das linhas, 288 linhas de cada campo par e 288 linhas de cada campo impar. • Para se obter as proporções de 4:3 cada linha terá de ser dividida em 384 pixeis, o que origina frames com 384×288 (ou 320×240 para o NTSC).
- 14. Formatos deVídeo Digital • Os formatos de vídeo digital encontram-se classificados em duas categorias: • Formatos de alto débito (High Data Rate HDR); • Formatos de baixo débito (Low Data Rate LDR).
- 15. Formatos deVídeo Digital • HDR: • Baixa compressão ou inexistente; • Grande qualidade de imagem; • Facilidade no processamento. • Usados na pós-produção profissional.
- 16. Formatos deVídeo Digital • LDR: • Elevadas taxas de compressão e baixa qualidade; • Destinados às aplicações multimédia interactivas e à transmissão de vídeo sobre redes de comunicações, como por exemplo a internet (videofone, video- conferências, etc).
- 17. Formatos de Alto Débito • Digital ComponentVideo (ITU-R BT.601, conhecido por CCIR-601) • Recomendação do CCIR - The International Consultative Committe on Broadcasting • Família de formatos para vídeo digital por componentes • Taxa de amostragem de 3,375 MHz para NTSC (YUV 525/60) e PAL (YUV 625/50) • A dimensão da amostra é geralmente de 8 bits por canal, mas pode em alguns casos ser de 10 bits.
- 18. Formatos de Alto Débito • Digital ComponentVideo (ITU-R BT.601, conhecido por CCIR-601) • Os formatos da família CCIR-601 são dados por m:n:l, em que m,n e l são factores multiplicativos sobre as taxas de amostragem relativas aY (luminância), a U (diferença entre Y e o azul) eV (diferença entre Y e o Vermelho); • Por exemplo, o formato 4:4:4 produz um data rate elevado e precisão na cor é adequado ao processamento. O formato 4:2:2 menos precisão na cor, usado em pós-produção. O formato 4:1:1 é usado na conversão de vídeo digital em vídeo analógico.
- 19. Formatos de Alto Débito • Digital CompositeVideo • O formato de vídeo digital composto é o preferido pelos estúdios de vídeo profissionais, porque: • simplifica o tipo de cabos necessário; • o equipamento de vídeo composto é mais comum. • Este formato resulta da digitalização de vídeo analógico composto, em que a taxa de amostragem para o PAL e normalmente de 4×4,43MHz e para o NTSC é de 4×3,58MHz, isto é, o quádruplo da frequência da sub- portadora da cor.
- 20. Formatos de Alto Débito • CIF e QCIF (Comité Consultatif International Telégraphic et Téléphonique) •Orientado à video-conferência; •YUV (4:1:1); •Fronteira com os LDR; •Data rate e qualidade inferiores ao CCIR 601 4:1:1. •CIF - 352 × 288, QCIF - 176 × 144 (PAL)
- 21. Formatos de Alto Débito • HDTV Digital (High Definition TeleVision) • Melhorar o PAL e o NTSC (SDTV - Standard Definition TV) • Data rates mais elevados que os formatos digitais para PAL e NTSC; • Integração das normas: DTV (Digital TV) - internacional; DVB (DigitalVideo Broadcasting) - europeia; ATSC (Advanced Television Systems Committee) - EUA e a ISBD (Integrated Services Digital Broadcasting) - Japão. • Compressão de imagem - MPEG-2 (Motion Picture Experts Group)
- 22. Formatos de Alto Débito Formato Formato Analógico Amostrado Taxa de Amostragem (MHz) Dimensão da Amostra (bits) Data Rate (Mbps) Resolução PAL digital composto PAL 17,7 8 109,6 768 × 576 NTSC digital composto NTSC 14,3 8 (ou 10) 89,6 640 × 480 PAL digital por componentes CCIR 601 625/50YUV 13,5 paraY 8 (ou 10) 247,2 - 4:4:4 164,8 - 4:2:2 123,2 - 4:1:1 768 × 576 NTSC digital por componentes CCIR 601 525/60YUV 13,5 paraY 8 (ou 10) 247,2 - 4:4:4 164,8 - 4:2:2 123,2 - 4:1:1 640 × 480 CIF Vários Várias 8 36 360 × 288 QCIF Vários Várias 8 8,8 180 × 144 HDTV Vários MPEG-2 - 60 80 1440 × 1080 1920 × 1152
- 23. Formatos de Baixo Débito • Objectivos: permitir a utilização de vídeo em aplicações multimédia e permitir a difusão de vídeo através da Internet. • Como é isso possível ? • Combinando compressão de dados com a redução da resolução ∕profundidade da cor e com a redução do frame rate.
- 24. Formatos de Baixo Débito • Exemplo: Considere um sinal digital de alto débito 10MBps por segundo. • Reduzindo para metade as resoluções vertical e horizontal obtém-se uma qualidade semelhante ao vídeoVHS. • Dividindo o frame rate por 2 e • aplicando um factor de compressão de 10:1 • O bit rate resultante seria aproximadamente 1/50 do tamanho do inicial, isto é, aproximadamente 2Mbps (256KBps), já possível para alguns tipos de ligações à internet de banda larga. • A 15fps o vídeo é apresentado com cintilação mas a taxa de transferência fica bastante reduzida.
- 25. Formatos de Baixo Débito • A compressão do vídeo digital é fundamental para que seja possível apresentar vídeo LDR com qualidade (full- motion - 24 a 30fps). • As técnicas de compressão∕ descompressão de vídeo digital designam-se por codecs. • Os codecs podem ser hardware ou software.
- 26. Formatos de Baixo Débito • Geralmente, o full-motion vídeo com 24bits de profundidade de cor só pode ser obtido por descompressão por hardware (pela placa gráfica). • Os codecs podem ser classificados segundo os seguintes eixos: • Compressão sem perdas vs. compressão com perdas; • Compressão espacial vs. compressão temporal.
- 27. Formatos de Baixo Débito • Os codecs sem perdas utilizam processos de compressão que preservam os frames originais, isto é, aplicando a descompressão é obtido o vídeo sem compressão inicial. • Técnicas usadas: eliminar zonas contínuas da mesma cor, por exemplo RLE (Run-Length Encoding). • Não é muito eficiente porque no vídeo obtido a partir de câmaras raramente se verificam situações onde exista repetição de cores.
- 28. Formatos de Baixo Débito • Os codecs com perdas tentam retirar informação à imagem de forma que isso não seja perceptível pelo utilizador, desta forma, os frames originais não podem ser obtidos por um processo de descompressão. •Sempre que uma imagem (um frame) é comprimida, descomprimida e comprimida novamente a perda de informação aumenta. •A qualidade depende da taxa de compressão.
- 29. Formatos de Baixo Débito • O processo de compressão espacial ou intraframe comprime a informação de cada frame da sequência de vídeo.A compressão explora a redundância existente em cada frame.
- 30. Formatos de Baixo Débito • O processo de compressão temporal ou interframe explora a redundância temporal, isto é, explora a semelhança existente entre os frames. • Frames chaves são codificados de forma independente (keyframes) e os frames intermédios são calculados por técnicas predictivas.
- 31. Formatos de Baixo Débito • Por exemplo o frame differencing é uma técnica de compressão temporal em que, nos frames intermédios, apenas se mantém informação sobre as diferenças relativas aos frames anteriores. • Ou seja com a excepção dos keyframes, cada frame possui apenas informação sobre as diferenças entre si e o anterior.
- 32. Formatos de Baixo Débito • Às técnicas em que o tempo de compressão é igual ao tempo de descompressão dá-se-lhes o nome de simétricas. • Os formatos de LDR devem permitir a utilização de vários codecs para que o utilizador possa ajustar a qualidade face às suas condições em termos de data rate.
- 33. Formatos de Baixo Débito • Principais formatos de LDR: • DV (digital vídeo) para equipamento do mercado de consumo e semi-profissional (câmaras de vídeo digitais); • A família de formatos MPEG (Motion Pictures Expert Group) para equipamento profissional e DVD-Vídeo; • AVI (AudioVídeo Interleaved) MS Windows (Inicialmente); • QuickTime da Apple; • H.261 para vídeo conferências.
- 34. Formatos de Baixo Débito •DV (Digital Video) • Uso: Câmaras de vídeo digitais de consumo; • Codec usado: DV - digitaliza e comprime enquanto filma; • Digitalização: 4:1:1 - CCIR 601; • Compressão: Método da transformada do coseno; • Bit-Rate: constante a 25Mbps implica variação dinâmica da qualidade porque há frames que exigem maior numero de bits na sua representação.
- 35. Formatos de Baixo Débito •MPEG (Motion Pictures Expert Group) • Codec usado: compressão interframe com a técnica DCT (Discrete Cosine Transform), incluindo ainda codificação de áudio e a combinação de fluxos áudio e vídeo. •MPEG-1 •Uso: VideoCD; •Bit-Rate: 1Mbps para poderem ser lidos por CD-ROMs 1×. •Qualidade:VHS (352×288).
- 36. Formatos de Baixo Débito •MPEG •MPEG-2 •Compressão:Variável. Quatro perfis e níveis distintos. Possibilidade de ajuste da qualidade pelo utilizador. •Perfis permitem definir subconjuntos de características dos fluxos de dados tais como a compressão (espacial e temporal) e a resolução cromática. • Os níveis definem conjuntos de parâmetros, como por exemplo a resolução máxima dos frames e o bit-rate máximo.
- 37. Formatos de Baixo Débito •MPEG •MPEG-2 •Qualidade: Cada perfil pode ser implementado a um ou mais níveis. A combinação mais comum é MP@ML - Main Profile at Main Level com um bit- rate máximo de 15Mbps. •Uso: MP@ML é usado nos DVDs e na TV digital.
- 38. Formatos de Baixo Débito • MPEG-2
- 39. Formatos de Baixo Débito• MPEG-2
- 40. Formatos de Baixo Débito •MPEG •MPEG-3 foi criado para o HDTV mas constactou-se que o MPEG-2 era suficiente (Não confundir com MPEG-1 Audio Layer 3 ou MP3). •MPEG-4 •Introdução do conceito de Media Objects que podem ser unidades de informação imagens, áudio, vídeo, áudio+vídeo, ou objectos mais complexos designados por cenas; •Sincronização entre distintos media objects com o intuito de poderem ser transmitidos através de redes de computadores; •Interactividade - possibilitar a interacção entre o utilizador e os objectos presentes numa cena
- 41. Formatos de Baixo Débito •MPEG •MPEG-4 - Compressão •débito menor com maior tolerância a erros; •maior flexibilidade que o MPEG-2, frame-rates e resoluções parametrizáveis; •bit-rates variáveis 5 a 64Kbps para aplicações em rede, 1Mbps para aplicações stand-alone. •áudio: codec AAC (Advanced Audio Coding) - dobro da qualidade do MP3, débitos iguais. Com a qualidade dos MP3 ficheiros com bastante menor dimensão. (MPEG 2 Parte 7 ou MPEG-4 Parte 3)
- 42. Formatos de Baixo Débito •MPEG •MPEG-4 - Vantagens •Permite usar vídeo e áudio digital de alta qualidade em aplicações onde tradicionalmente nem sequer era possível usar vídeo. Redes sem fios, PDAs, telemóveis, Internet, etc. •Flexibilidade; •Interactividade; •Conversão de DVDs em MPEG-2 para CD-ROMs com o codec DIVX que consiste em MPEG-4 para vídeo e MP3 para áudio. Desvantagem para as produtoras de cinema - Favorece os dowloads ilegais e a pirataria de filmes.
- 43. Formatos de Baixo Débito •AVI (Audio Video Interleaved) • Formato do vídeo digital para o MS-Windows; • anterior ao WMA (Windows Media Audio) WMV (Windows MediaVideo); •Codecs: •Microsoft Video 1 - compressão espacial com perdas; •Microsoft RLE - compressão espacial sem perdas para conteúdos com cores uniformes (8 bits cor);
- 44. Formatos de Baixo Débito •AVI (Audio Video Interleaved) •Codecs: •Radius Cinepack - compressão para vídeo com 24 bits de profundidade de cor que se destina a ser lido por CD-ROM; •Intel Indeo R3.x - semelhante ao anterior, para ser lido por CD-ROM e para aplicações multimédia interactivas; •Intel Video Interactive ou Indeo 4.0 - compressão wavelet com resultados superiores ao MPEG -1 embora um pouco mais lento na descompressão; •Motion JPEG - comprime e guarda cada frame em vez de guardar as diferenças.
- 45. Formatos de Baixo Débito • Apple QuickTime (QT) • Tem-se afirmado superior ao AVI porque possui uma estrutura abstracta que lhe permite suportar uma grande quantidade de codecs incluindo todos os que são suportados pelo formato AVI, • Os objectos manipulados no QT designa-se por movies, consistindo em representações abstractas de sequências de vídeo, audio ou imagens. • O leitor QT decide o frame rate a reproduzir o filme de forma a adaptar-se as condições de reprodução (data rate) permitindo manter a duração correcta e sincronização com o áudio.
- 46. Formatos de Baixo Débito • Apple QuickTime (QT) • Componentes incluído no QT: •Codecs: SorensonVideo, Cinepack e Intel Indeo, e outros; •Digitalizadores de Video: Permitem digitalizar vídeo a partir de várias fontes; •Leitor de Vídeo: Permite apresentar a reprodução dos vídeos. • Permite manipular vídeo noutros formatos: MPEG (sobretudo MPEG-4),AVI ou DV; • Existe QT para várias plataformas incluindo Mac Os e OSX, Windows e JAVA.
- 47. Formatos de Baixo Débito •H.261 • Norma de codificação e compressão de vídeo ajustada a utilização em RDIS (Rede Digital de Integração de Serviços); • bit-rate: Produz taxas de transferência (bit rates) em múltiplos de canais B RDIS (64Kbps); • compressão: interframe; • uso:Video-conferêcias e videofone.
- 48. Formatos de Baixo Débito •RealVideo • Baseia-se no protocolo RTSP (Real Time Straming Protocol) que é usado para controlar a transmissão de fluxos de vídeo através de redes de computadores. • O codec RealVideo permite permite ajustar os débitos binários (bit rate) ao tipo de ligação à rede. Os valores podem variar entre os 19Kbps e os 105Mbps.