A história do desenvolvimento de formatos de vídeo (artigo mais vídeo)

Desde o século XIX, as pessoas começaram a criar sistemas de imagens em movimento. Fenakistiskop, Kineograph, Praxinoscope - tentativas primitivas, mas bem-sucedidas, de mostrar ao espectador o movimento. Ao longo do século XX e além, os formatos de cinema e vídeo evoluíram, tornando-se melhores, mais complexos, mais baratos e mais acessíveis, levando ao nascimento de serviços de streaming de vídeo, onde você pode assistir a um vídeo interessante sobre isso. Para o Giktims, eu o preparei no formato de um artigo e deixei um vídeo abaixo.

O artigo é mais conveniente pela presença de links para um conhecimento mais detalhado de formatos interessantes, e o vídeo contém muitas ilustrações.

Muitas fotos

Ao cinema

Em 1832, Joseph Plateau criou o fenacistiscópio . O dispositivo tinha um disco rotativo, que precisava ser olhado através do orifício. Os "quadros" desenhados em intervalos regulares, substituindo-se rapidamente, criavam a ilusão de movimento.

Acredita -se que Zootropus tenha sido inventado por William George Horner em 1833, embora um dispositivo semelhante seja mencionado nas crônicas chinesas que datam de 180. Dentro do tambor oco, quadros foram pintados nas paredes.

Em 1868, John Burns Linnet patenteou a palavra "cineograph" como o nome de um dispositivo para virar rapidamente páginas de papel com molduras pintadas de um filme. Como aqueles que você pintou nos campos de um caderno na escola.

Em 1877, Emil Reynaud patenteou o praxinoscópio . De fato, é um zootrop com um prisma que reflete a imagem de forma a compensar o desvio do "quadro" para o próximo.

Desde o século XVII, a idéia de um projetor existe. Só então foi chamada de lanterna mágica e, por exemplo, uma vela com uma chaminé acima dela foi usada como fonte de luz na estrutura.

Tira de filme

Entre os dispositivos que permitem gravar uma imagem em movimento a partir de quadros, o cinetógrafo em 1891 usou o filme celulóide como dispositivo de armazenamento.

Em 1895, os irmãos Lumiere coletaram várias conquistas do passado e fizeram a cinematografia , que foi filmada para a famosa chegada do trem.


A taxa de quadros foi limitada ao 16º: o dispositivo usou uma garra confiável e irritada para mudar os quadros às pressas e, com empurrões mais frequentes, o filme foi rasgado. Pela mesma razão, não foi possível usar um filme com mais de 17 metros: o rolo pesado não queria girar tão rápido e o filme foi rasgado novamente.
Em 1897, Woodville Latham resolveu esse problema patenteando seu loop . Ou seja, criar um buffer entre a rotação contínua do rolo de filme e o mecanismo de salto, que muda drasticamente os quadros.


Mesmo assim, a questão dos padrões era aguda para a indústria. Nos primeiros dez anos do século XX, a largura do filme foi mais ou menos padronizada - os mesmos 35 mm. Acabou sendo mais difícil encontrar um único padrão de perfuração , em outras palavras, orifícios nas bordas do filme, permitindo que ele fosse deslocado exatamente por um quadro. Com buracos fora do padrão atormentados até os anos trinta e quarenta.



Hoje, a Sociedade CIMPTI de Engenheiros de Cinema e Televisão é responsável pela padronização dos furos. Foi fundada em 1916, embora os cineastas já em 1908 tentassem levar perfuração a um denominador. As tentativas dos cineastas de economizar dinheiro comprando filme não perfurado e, de alguma forma, perfurá-lo em suas próprias máquinas ou mesmo dentro da máquina de filmar levaram não apenas a incompatibilidades, mas também a uma imagem saltadora durante a reprodução. A perfuração normal de fábrica resolve os dois problemas.

Fita magnética

Em 1944, o emigrante russo Alexander Ponyatov fundou a empresa AMPEX. No dia 56, a empresa inventou a gravação de vídeo em linhas cruzadas , que usava fita magnética nas bobinas.


No mesmo ano, a BBC já usou a tecnologia para transmitir notícias ao vivo. É difícil superestimar a capacidade de gravar transmissões para a televisão, foi um avanço. É da televisão que muitos formatos herdaram a digitalização entrelaçada .
Em 59, a Toshiba sugeriu o uso de letras minúsculas oblíquas de Norikazu Savazaki, inventadas pelo japonês, em vez de letras minúsculas transversalmente: linhas localizadas em ângulo à cabeça do vídeo permitiram, por exemplo, pausar o vídeo com a imagem congelada na tela: neste formato, a cabeça de leitura se sobrepõe às linhas saída de uma tela a qualquer momento.
Nos anos 65, a Ampex desenvolveu um filme colorido.

Naquela época, o filme era armazenado em bobinas, o que significa que o registro poderia ser facilmente arruinado, tocando-o com as mãos. E enfiá-lo em um aparelho de reprodução era um processo que exigia compreensão, como enfiar uma máquina de costura. E se não ficou mais fácil com as máquinas de costura ao longo dos anos, a indústria de cassetes mudou a indústria de produção de vídeo.

Do analógico para o digital

O primeiro formato de cassete industrial foi o U-matic da Sony. Os profissionais de 1971 ficaram felizes: as fitas duravam mais que as bobinas com filme, tinham resolução de 400 linhas e excelente qualidade, graças a uma ampla faixa de quase dois centímetros (¾ polegadas), alta velocidade de rolagem e som de dois canais.
Para uso doméstico, o formato não se encaixava: os cassetes eram enormes, com um limite de 90 minutos. Os gravadores eram ainda maiores. Portanto, apesar de novas melhorias, o Sonya ¾ não conquistou o mundo.



Mas ele conquistou a JVC, tendo lançado no mercado o 76º formato de cassete de vídeo, o Video Home System. Ou apenas o VHS , que até o dia 84 se tornou o principal formato de vídeo doméstico.
Cassetes com uma largura de fita de 12,5 mm (½ polegada) podem armazenar até seis horas de vídeo com uma resolução de 240 linhas, embora mais frequentemente elas armazenem até três horas. As fitas não tinham nenhuma proteção contra cópias, o que já era um bom argumento contra o uso do proprietário Betamax - um formato rival da Sony, herdeiro da U-matic.


Jogadores VHS eram mais baratos. Além disso, Sonya calculou mal o cálculo, proibindo a venda de pornografia em suas fitas.
No 83º ano, o famoso gravador soviético Electronics VM-12 foi lançado. O mesmo, com um slot de cassete pulando, e lambeu da Panasonic NV-2000.
Mas, apesar de o Betamax ter perdido a guerra pelo mercado de usuários, sua versão do Betacam foi usada ativamente em um nicho profissional. Na transmissão televisiva, por exemplo. Como o VHS não era adequado para uso profissional: a cada regravação da fita, a qualidade diminuía e a distorção aumentava. Isso é uma conseqüência da gravação composta , que acumula o chamado diafonia . Um sinal componente foi gravado no Betakam: o vídeo foi dividido em canais de brilho e cor, o que reduziu o desgaste e a distorção durante a dublagem.

Era igualmente importante para os profissionais que as câmeras Betakam escrevessem diretamente em suas fitas, e não havia necessidade de puxar os fios para um gravador separado. E isso é conveniência e mobilidade adicionais.

O Betakam se desenvolveu em paralelo com outros formatos, mas sempre foi uma solução profissional.

Há rumores de que, em alguns lugares, ainda existem transmissões das fitas de Betakamov.

Nosso VHS viveu bem até a chegada em massa de “home theaters” e DVDs baratos, e no Ocidente na época novos formatos apareceram.

Oito anos após o lançamento do VHS, a Sony lançou um concorrente: Video-8 .


O formato era compacto: oito é apenas a largura do filme. O formato deu uma qualidade um pouco melhor que o VHS, com uma resolução de 250 linhas. Não deve ser confundido com o Super-8 do 65º ano: um formato popular de gravação em casa no qual o filme foi usado. Mas os oito não conquistaram o mercado de vídeo doméstico, embora tenham ganhado popularidade: essas pequenas fitas convenientes encontraram seu nicho, tornando-se o padrão para as câmeras de vídeo Handycam . É provável que seus pais tenham um cassete em algum lugar da mesa com o casamento.

S-VHS e Hi-8 substituídos. A qualidade do vídeo aumentou, os princípios de gravação de sinal mudaram, a cobertura do filme melhorou, as fitas deixaram de ser óxido e tornaram-se pó de metal.

O S-VHS passou de um sinal composto para um de dois componentes: os canais de luminância e cor foram escritos separadamente. A resolução aumentou para 400 linhas. O formato começou com orgulho ou, com dúvida, chamados dispositivos semiprofissionais, para edição e transmissão profissional baseados nele. As fitas pareciam VHS normais e os gravadores eram compatíveis com versões anteriores.

O Hi-8 é a mais alta qualidade de formatos analógicos domésticos. Resolução - 420 linhas. A fita se parece com o Video-8.

A história do desenvolvimento de formatos analógicos termina aqui, mas a história das fitas de vídeo não termina. Só que agora um sinal digital está sendo gravado em cassetes.

Mas primeiro, vamos falar sobre discos . Que também primeiro armazenou vídeo analógico.


As primeiras tentativas de gravar vídeo em um disco foram feitas no final do século XIX.
A primeira patente desse sistema, capaz de armazenar um pouco mais de um minuto de vídeo, foi registrada em 1907.

No início dos anos 70, Ted, de vinte centímetros, permaneceu de cinco a dez minutos.
No dia 78, um vinil VISC de 12 polegadas (30 cm) armazenava uma hora de cada lado, mas nem sequer permitia uma pausa no vídeo.

O CED potencialmente bem-sucedido foi planejado no dia 64 e saiu no dia 81, imediatamente desatualizado e falhou.

O Laserdisc de 78 centímetros, famoso localmente, do 78º ano, manteve uma hora de lado em uma resolução de 440 linhas. Além dos estados e do Japão, não obteve sucesso em nenhum lugar.

O VHD de 25 centímetros do 83º ano manteve uma hora de lado, mas não obteve sucesso e morreu três anos depois.

Os discos digitais começam com discos compactos. O primeiro formato adequado foi o CD de vídeo de 93, que produzia qualidade VHS, mas não o codec MPEG1 mais econômico, sobre o qual, um pouco mais tarde, limitou a duração dessa gravação a uma hora e quinze. Bem, três anos depois, um DVD foi lançado e ninguém conseguiu competir com ele por um longo tempo.

Agora, de volta às fitas, que se tornaram digitais.

Antes disso, havia módulos digitais em gravadores e gravadores. Por exemplo, manipular a gravação de um sinal componente requer computação digital, o que significa um processador (pelo menos no sistema do gravador), mas o sinal foi gravado nas próprias fitas analógicas.

Agora, em vez de canais de brilho e cor, os fluxos de dados digitais eram gravados nas fitas, caso contrário, tudo era semelhante.

E se para o espectador isso significou apenas uma agradável melhoria na qualidade, então para os profissionais de produção de vídeo, o advento das tecnologias de gravação digital simplificou incrivelmente a vida.

Você não pode dispersar especialmente uma fita analógica e uma fita digital em cinquenta ou cem vezes, sem perder a capacidade de ler uma gravação. Isso simplifica bastante a edição e reduz criticamente o tempo de filmagem para gravações prontas para transmissão.

E finalmente: um sinal digital pode ser copiado e substituído (quase) quantas vezes você quiser, não ocorre degradação - um dígito é um dígito.

O primeiro formato digital: D1 da Sony. Onde D - significa Digital e 1 - significa que o primeiro. Apareceu no 86º.


Curiosamente, os cassetes são muito semelhantes aos do primeiro formato de vídeo U-matic: também um filme de ¾ de polegada de largura, além disso, óxido e não pó de metal. O sistema forneceu um fluxo de dados de 270 Mbps. É interessante que, com codecs modernos, o vídeo em 8K normalmente tenha apenas 50 anos, mas mais tarde.

O formato implica a codificação do sinal componente em 4: 2: 2 e foi muito apreciado pelos profissionais pela abundância de dispositivos convenientes para edição e processamento e pela conveniência do próprio formato.

O formato D2 não está listado na Sony, mas na Ampex, embora o primeiro tenha participado do desenvolvimento.


O formato acabou sendo holístico: as cassetes eram mais baratas, os gravadores acoplados a equipamentos analógicos sem DACs adicionais, mas a qualidade era pior e o formato foi aprimorado para uso doméstico. O melhor que você pode ouvir dos profissionais sobre o D2: "Bem, é melhor que o BHS".

D3 dobrou a gravação, tornando a produção de vídeo mais barata.

D4 não existia no mercado.

O D5 finalmente trouxe alegria aos olhos dos profissionais: a codificação de 10 bits e a falta de compactação bloquearam as necessidades do D1. Sua versão HD tornou possível escolher entre 1080 entrelaçado e 720 progressivo com uma frequência de até 30 fps.

O D6 no 93º ano tornou possível escrever um fluxo insano pelos padrões de computador de 1,2 Gb / s sem compactação. Para a implementação normal dessa densidade de dados, um novo sistema de correção de erros foi desenvolvido. E os chatos formatos D terminam aí.

No mesmo 93, a Sony lançou o Digital Betacam no mercado.


O sucessor se sobrepôs ao D1 e tornou possível produzir e processar vídeos de forma barata, formando um sistema modular de dispositivos compatíveis. E era compatível com os antigos Betacams. Os operadores e fabricantes do sistema de vídeo se apaixonaram.

No 95, ela tinha um rival Digital-S .


Também é chamado de D9 em uma tradição digital chata. As cassetes pareciam VHS. Um pouco mais tarde, a versão HD apareceu. O sinal foi codificado no sistema DV.

O DV ou o Vídeo Digital é um grupo inteiro de formatos que foram desenvolvidos coletivamente pela Sony, Panasonic, Philips, Hitachi e JVC e que influenciaram bastante o mercado desde o 95º.


As cassetes no âmbito da DV podem ter vários formatos, até pequenas, nas quais, possivelmente, os segundos casamentos de seus pais são armazenados.

Através do DV, fazemos a transição perfeita da mídia física para interfaces digitais e computadores. E o vídeo digital tem a capacidade de ser armazenado e transmitido como arquivos.

E isso significa que termos como codec e contêiner aparecem. Bem, finalmente, paramos de falar sobre a resolução das "linhas" no formato da TV e começamos a falar no formato de pixel do computador.

Arquivos e fluxos

Um contêiner é um formato de arquivo ou fluxo de dados no qual os dados são codificados de uma maneira.

O codec é um codificador e decodificador. O que transforma dados. No caso da mídia, os codecs são projetados para compactar o fluxo de dados e, muitas vezes, com perdas.

Nos formatos DV, o contêiner pode ser AVI, Quicktime ou o MXF menos conhecido. Codecs dentro desses contêineres e formatos podem ser diferentes.

Se falamos sobre compactação de vídeo, há uma regra geral: quanto mais avançado o código é codificado, menor o fluxo de dados ou o tamanho do arquivo, mas mais recursos serão necessários para a reprodução com qualidade de gravação subjetivamente igual.

O desenvolvimento de codecs ocorreu paralelamente ao crescimento do desempenho do computador.

Em 1988, o codec H.261 apareceu. Poucos ouviram falar disso, embora tenha sido nele que surgiram os conceitos de quadros de referência, transformações de vetor de bloco e outras tecnologias que agora são usadas em todos os codecs populares.
Ou seja, o vídeo não é armazenado como uma sequência de quadros, como no filme. O vídeo é analisado pelo codificador, que encontra uma mudança acentuada na imagem - por exemplo, o início de uma nova cena - e salva esse quadro, chamado de quadro de referência. E até o próximo quadro de referência descrever apenas alterações nesse quadro ao longo do tempo, dividindo a imagem em blocos.

No 93º Grupo de Especialistas em Imagens em Movimento (MPEG), formado pela Organização Internacional de Normalização (ISO), desenvolveu um grupo de padrões de compressão MPEG-1 .

Em relação ao H.261, tornou-se possível criar alterações não apenas a partir do quadro de referência anterior, mas também do subsequente; e também codifica alguma seção isolada do resto.


Em 96, o MPEG-2 apareceu . Foi ele quem mais tarde codificou os DVDs , você pode imaginar a escala de distribuição. Entrelaçamento voltou ao jogo, e nada de fundamentalmente novo.


No vídeo em DVD, você precisa se aprofundar nos detalhes. Esses discos apareceram no distante 96º lugar e, em 2003, tornaram-se o principal formato de vídeo do consumidor.


Os filmes foram gravados com uma resolução de 720 × 576 pixels, que coincide com o formato D1. Ao mesmo tempo, a compactação permitiu reduzir a taxa de bits - ou seja, o fluxo de dados, até 9,8 Mbit / s, o que permitiu gravar filmes em discos com capacidade de 4,7 GB. Formato de codificação: 4: 2: 0, com uma diminuição na resolução dos canais de cores - esse truque permite reduzir o tamanho do arquivo sem afetar muito a qualidade da imagem, porque o canal de brilho permanece em sua resolução original.

O terceiro MPEG não existe separadamente; todos os seus chips foram absorvidos pelo segundo. Também não tem nada a ver com mp3 . Eles começaram a desenvolvê-lo aproximadamente em pé de igualdade com o segundo, visando taxas de bits mais altas, mas depois resolveram todas as suas tarefas no âmbito do MPEG2.

98 - felicidades em pirataria ou MPEG-4 .


Primeiro, o codec DivX proprietário ajudou a gravar o DVD em CD , e depois o seu homólogo aberto, Xvid . A qualidade era, obviamente, muito pior que o DVD.
Mas o filme de uma hora e meia ocupava 700 MB e no boom zero da pirataria de filmes estava ligado exatamente a esses codecs. Se havia filmes no computador, eram filmes desse formato, com raras exceções.

E a partir de 2003, a modernidade começa. A Joint Video Team, sob o patrocínio do onipresente Moving Image Expert Group, apresentou o codec H.264 , que codificava o vídeo na parte inferior da postagem.


Bem, quase, afinal, ele foi finalizado desde então, e o YouTube geralmente ultrapassou meu vídeo no VP9 =) Por exemplo, em 2007, foi lançado um complemento para H.264 - SVC (Scalable Video Coding), que não apenas decodificava complicadamente um codec difícil para computadores, mas também permitia armazenar vídeo em um fluxo em várias resoluções em um formato tal que os superiores dependiam dos inferiores. Você provavelmente viu fotos na Internet em um jipe progressivo quando elas são carregadas, não de cima para baixo, mas primeiro nas caixas e depois são trabalhadas melhor até estarem totalmente carregadas. Aqui está uma história semelhante. Com a vantagem de que os dispositivos que precisam produzir vídeo em uma resolução menor que o filme podem economizar recursos na decodificação de camadas extras.

E o codec é realmente intensivo em recursos. Ele contém muitas tecnologias avançadas nas quais, infelizmente, eu não sou forte.No entanto, hoje mesmo os telefones lidam com sucesso com vídeo FullHD nesse formato, enquanto os principais capturam 4K.

Ao mesmo tempo, a taxa de bits de um vídeo em 1080p flutua em torno de 2 Mbit / s e menos ainda sem som. E o fato de quanto você pode reduzir a quantidade de dados aumentando corretamente o volume e a complexidade dos cálculos ainda me surpreende.

Em 2006, as rodas Bluray apareceram .


Em dois anos, eles derrubaram seu rival HD-DVD . Ainda vivo. Os bancos de dados foram desenvolvidos por todo um consórcio de grandes empresas. Os discos são de uma e duas camadas, com capacidade de 25 e 50 GB, respectivamente. O vídeo para eles é codificado em MPEG-2, MPEG-4, H.264 e no então novo codec do Microsoft VC-1 .

Para HD-DVDs, os valores de capacitância eram um pouco mais modestos - 15 e 30 GB -, mas também podiam ser de dupla face. O conjunto de codecs é o mesmo.

Ao mesmo tempo, o futuro está se aproximando lentamente. Muitos gostariam de conhecê-lo diante do codec VP9 gratuito , mas provavelmente será o sorriso corporativo H.265 , que também é chamado HEVC. O que posso dizer, com o próximo =)


Sério, os dois codecs encontrarão seu lugar. Atualmente, você pode ver inserções de vídeo em sites implementados no formato WebM aberto , que usa o VP9 ou 8. E como o Google apenas força o uso do VP9, ​​o YouTube também suporta os dois novos codecs.

Ambos os codecs não são revolucionários, mas esta é outra rodada de tecnologia de vídeo. O vídeo no H.264, no VP8, no H.265 e no VP9 está ótimo. Apenas os dois últimos são menores e têm um teto mais alto. Outra pergunta é quanto mais rápido ou mais lento o vídeo será codificado em novos formatos, para que produtores de conteúdo modestos - como o Slaylama - também sejam convenientes. Sim, e esses codecs não têm concorrentes especiais, porque hoje novamente é importante se os dispositivos podem decodificar o hardware de vídeo: seu smartphone puxará facilmente algum Theora de código aberto, mas será descarregado muito mais rapidamente. Portanto, novamente temos o bem e o mal, Coca-Cola e Pepsi, Android e iPhone, VP9 e H.265.