Видео: определение, запись и форматы¶

Видео — технология записи, хранения и воспроизведения движущегося изображения, основанная на последовательном показе статичных кадров с частотой, достаточной для создания иллюзии непрерывного движения. Термин происходит от латинского «videre» (видеть) и в современном употреблении охватывает как саму технологию, так и цифровые файлы с аудиодорожкой, хранящиеся в сжатом виде.

¶Происхождение термина

Слово «видео» вошло в обиход в середине XX века в связи с появлением видеомагнитофонов. В русском языке оно закрепилось как существительное среднего рода («это видео»), хотя изначально использовалось как прилагательное в сочетании «видеозапись» (video recording). В современной речи «видео» употребляется и как неисчисляемое существительное, и как множественное число («видеоролики»).

¶Принцип записи

¶Оптическая часть

Изображение формируется объективом, который фокусирует свет на матрицу — светочувствительный сенсор (ПЗС или КМОП). Матрица преобразует интенсивность света в электрический сигнал по каждому пикселю. Цвет получается через фильтр Байера: каждый пиксель считывает один из трёх каналов (красный, зелёный, синий), а недостающие значения вычисляются алгоритмом демозаики.

¶Цифровая обработка

Аналоговый сигнал с матрицы оцифровывается аналого-цифровым преобразователем. Далее процессор камеры применяет обработку: коррекцию баланса белого, шумоподавление, повышение резкости, компрессию. Именно на этом этапе формируется «цифровое видео» — поток кадров, каждый из которых описан набором значений яркости и цветности.

¶Сжатие

Необработанное видео занимает огромные объёмы: один минутный клип в разрешении 4K при 30 кадрах в секунду может занимать несколько гигабайт. Поэтому применяется компрессия с потерями, удаляющая визуально незаметную информацию. Основные алгоритмы — H.264 (AVC), H.265 (HEVC) и открытый AV1. Они используют межкадровое сжатие: вместо полного описания каждого кадра сохраняются только изменения относительно предыдущего.

¶Основные параметры

Частота кадров 24 кадра/с исторически связана с кинопроекцией, 25 кадров/с — стандарт вещания PAL/SECAM, использовавшийся в СССР и России, 30 кадров/с — стандарт NTSC.

¶Форматы файлов

Видео хранится в контейнерах — структурах, объединяющих видеопоток, звук и метаданные:

• MP4 (MPEG-4 Part 14) — самый распространённый формат, поддерживается практически всеми устройствами;
• MKV (Matroska) — открытый контейнер, допускающий множество дорожек и субтитров;
• AVI — устаревший формат от Microsoft, до сих пор встречается в архивах;
• MOV — контейнер Apple, стандарт в профессиональной съёмке;
• WebM — формат Google для веб-воспроизведения, основанный на кодеках VP9 и AV1.

¶История

Первые системы электронной видеозаписи созданы в 1950-е годы. В 1956 году компания Ampex представила видеомагнитофон VRX-1000, позволивший записывать телевизионные передачи на магнитную ленту. В СССР аналогичная разработка — «Электроника-ВМ-12» — создана в 1958 году под руководством Владимира Шmakова.

В 1970-е появились потребительские форматы VHS и Betamax. В 1980-е — видеокамеры на компакт-кассетах. Цифровая видеозапись получила развитие в 1990-е с появлением MiniDV. В 2000-е произошёл переход к файловому хранению на флеш-память, а с распространением широкополосного интернета видео стало основным форматом контента в сети.

¶Применение

Видео используется в телевещании, кинематографе, видеонаблюдении, образовании, медицине (эндоскопия, ультразвуковая диагностика), промышленности (контроль качества) и научных исследованиях (высокоскоростная съёмка). В России объём рынка онлайн-видео стабильно растёт; крупнейшими площадками являются RuTube, Кинопоиск и VK Видео.

¶См. также

• Кинематограф
• Телевидение
• Цифровая обработка изображений
• Видеокодек

¶История

Источники:

• «Основы цифровой видеотехники», под ред. Б. П. Беляева, М.: Горячая линия — Телеком, 2010
• «Цифровая видеосъёмка», С. А. Микляев, М.: ДМК Пресс, 2015
• Большая российская энциклопедия, т. 5, статья «Видео»
• Стандарты ITU-R BT.709 и BT.2020