DV - CODEC EN KORT PRESENTASJON I INF 5080 VED RICHARD MAGNOR STENBRO EMAIL: rms@stenbro.net 21. April 2004 Introduksjon Dv-codecen ble utviklet spesielt for bruk i både profesjonelle og konsumer kamera. Dv opptak lagres på flere typer medie som ulike kasetter og filtyper på datamaskiner. Sony DIGITAL-8 kamera med DVcodec, lagrer på 8mm kasetter. 1
Introduksjon Spesielt godt egnet til redigering av enkelt opptak til et ferdig produkt (film?), som så kan publiseres i et egnet format. DV-systemet er sterkt knyttet til en spesiell serial bus for overføring av film til datamaskiner o.l. Dette er Firewire, eller ILink som Sony kaller den, og IEEE - 1394 som er den offesielle tittelen. Forskjellige formater Eksempelvis Digital - 8 på 8mm kasetter. 2
Forskjellige formater DV - Mini kassetter på 4mm tape. DVCAM - Både mini kassetter som ovenfor, samt standard store kassetter. DVCPRO - Både små (Men større en minidv kassetter, samt standard store kasetter. Digital 8 - Bruker standard video - 8 kassetter. DV - formatet Utviklet av en konsortium på over 60 produsenter, inkludert Sony, Panasonic, JVC, Canon. Beregnet på forbrukere flest, og ikke spesielt for profesjonelle brukere. Bruker mini-dv kasetter med 80/120 min lengde i standard oppløsning. 3
DV - formatet (2) Kompresjon - 5 : 1 DVC format DCT intraframe 25 megabits pr sekund video. Nyere utgave bruker 50 megabits pr sekund for bedre bilde kvalitet på bekostning av lagringsplass. DV - formatet (3) Oppløsningen er 720 x 480 punkter i NTSC format, og 720 x 576 punkter i PAL format. Henholdsvis 30 og 25 bilder i sekundet. Kan spilles av i alle dv-systemer, bortsett fra Digital-8. Lyd: 2 kanaler med 48Khz 16-bits sampling, eller 4 kanaler med 32Khz 12-bits sampling. 4
DVCAM - formatet Utviklet av Sony og Ikegami. Profesjonelt bruk. (Dyrere utstyr enn DV) Kan bruke mini-dv kassetter i tillegg til standard (store) kasetter. Spilletid 40min ved mini og 184min ved standard kassett. DVCPRO - formatet Utviklet av Panasonic, Philips, Ikegami og Hitachi. Profesjonelt bruk. Fjernsyns stasjoner o.l. Lagrer 63 min på spesielle små kassetter, eller 123 / 184 min på standard kassetter. 5
Digital 8 - formatet Utviklet av Sony og Hitachi som et bindeledd mellom dv-systemet og det eldre video-8 / HI - 8 systemet. Det var betydelig billigere å anskaffe digital-8 utstyr i forhold til dv. Nå er dv utstyr blitt såpass billig at systemet nok er på vei ut av markedet. Digital 8 - formatet (2) Benytter seg av standard Video-8 kassetter med 8 mm tape mot dv systemets 4 mm tape. Kasetter med 90 min HI-8 kapasitet gir ca 65 minutter med Digital-8 kapasitet. Har flere samplings rater enn DV systemet, men er fortsatt kompatibelt. 6
Oppsummering av formater Alle systemene kan forlenge opptaks kapasitet ved å halvere oppløsningen på bildene. Anbefalles ikke for opptaks som skal distribueres til andre. Alle benytter seg av samme codec`en, men benytter seg av forskjellige lagrings metoder. Oppsummering av formater (2) I tilegg til kassetter, kan dv video lagres i Quicktime eller Microsoft`s AVI format. DV har ingen egen filformat, selv om enkelte dumper dv - video direkte til enkel fil. 7
Firewire, ilink eller IEEE1394 Firewire er en seriell bus for overføring av data og ikke minst DV-materiale fra kamera til / fra datamaskiner for redigering. Den ble oppfunnet av Apple og går under flere forskjellige navn. DV til MPEG-2 over Firewire Direkte kopiering av dv materiale til en MPEG-2 dvd opptaker over Firewire kabel. Ingen grunn til å benytte datamaskiner til dette! 8
Redigering av DV materiale Redigering av dv - materiale Det finnes mange programmer for redigering av dv-materiale. Selv buker jeg Final cut express som er spesielt beregnet på dv. De fleste datamaskiner med firewire kontakt og tilstrekkelig prosessor kraft og et hvilket som helst redigering program og naturligvis en raskt harddisk med tilstrekkelig kapasitet. En time med dv - materiale trenger over 13 gigabyte plass. 9
Beskrivelse av DV-codec`en DV-codec`er en lukket industri-standard, som man må betale ganske mye for å få innsyn i, og det kreves ca $500 for selve standard dokumentet. Etter å lett en del på nettet fant jeg et betydelig billigere dokument (Gratis) fra Sony som beskriver codec`en i grove trekk. Dette plus en open-source dv-codec med kildekode har dannet grunnlaget for resten av presentasjonen. Koding av video i DV Prinsipp skisè over koding av dv video, hvor hvert enkelt bilde kodes separat for enkel video redigering helt ned på enkel bilde nivå. 10
Koding av video i DV Blokking prosess Video bilde blir delt opp i blokker å 8 x 8 punkter. Deretter blir det konstruert macro blokker som vist ovenfor basert på tv-system. NTSC til venstre og PAL til høyre. Koding av video i DV 11
Koding av video i DV 27 etterfølgende macro blokker gir en super blokk. I NTSC ( 525-60 ) et video bilde lagres på 10 etterfølgende spor på dv-båndet. Et video bilde i PAL ( 625-50 ) tar 12 etterfølgende spor på dvbåndet. Koding av video i DV Figuren ovenfor viser hvordan et bilde blir lagret på båndet. Audio blir lagret nederst på båndet som eget horisontalt spor. 12
Koding av video i DV Shuffling: Kompresjons prosessen består av å samle sammen 5 forskjellige macro blokker fra 5 forskjellige super blokker. Dette medfører at en får en betydelig bedre kompressjon. Det er viktig å ikke komprimere de midtre deler av bilde for mye, fordi det er der de viktigste informasjonen ligger. Hvis man ikke benyttet shuffling ville mengden av informasjonen som trengs å komprimeres variere sterkt. Koding av video i DV 13
Koding av video i DV Koding av video i DV Hver 8 x 8 punkters blokk blir så sendt til DCT koder for omforming til 8x 8 base band blokk fra spatial til frekvens domene. 14
Koding av video i DV Det er to forskjellige DCT moduser. Hvis det ikke er noe bevegelse, og lite forskjellige mellom feltene i bildet, blir det kodet som 8-8 DCT, ellers 2-4-8 DCT. Figuren viser 2-4-8 DCT prosessen. Koding av video i DV Quantization prosess: Har ansvar for at bitbudsjettet på 25 mbits/sekund ikke overskrides. 15
Koding av video i DV Quantization utføres på en slik måte at VLC trinnet holdes nærmest mulig 25Mbits/sekund. Koding av video i DV Quantization prosessen. 16
Koding av video i DV VLC ( Variable Length Coding ) prosessen tar seg av den egentlige komprimeringen. Man bruker en modifisert huffman koding til endelig lagring av de komprimerte video bildene. Koding av video i DV 17
Koding av video i DV Modifisert 2 dimensjonal huffman koding. Framing Siden de forskjellige bildene er av forskjellig lengde etter komprimering, blir de stokket om slik at man kan holde seg til bitbudsjettet på 25mbits/sekund. 18
Koding av video i DV Bilde viser hvordan lydsporene legges ut på båndet under NTSC til venstre og PAL til høyre. Spred utover 10 spor (NTSC) og 12 spor (PAL) Koding av video i DV DV-video kan ledsages med inntil 2 separate stereo spor ( 4 mono spor ). Man kan enten ha et stereo spor med 48khz sampling, eller to separate stereo spor med 32khz sampling. Tabellen ovenfor viser hvilke video spor lyden blir lagt ut på. 10 spor pr video bilde i NTSC og 12 spor pr video bilde i PAL. 19
Mer informasjon om dv Mere informasjon om dv systemet og tilhørende utstyr ligger på www.dv.org Det er også en opensource utgave av dv enkoder / dekoder tilgjengelig som libdv under Linux som begynner å nærme seg ferdig. Spørsmål? 20