视频格式发展的历史(文章加视频)


自19世纪以来,人们开始成功地创建运动图像系统。 Fenakistiskop,动能摄影机,Praxinoscope-原始但成功地尝试向观看者展示运动的尝试。 在整个20世纪及以后的时间里,电影和视频格式得到了发展,变得越来越好,越来越复杂,更便宜且更易于访问,从而催生了流媒体视频服务,您可以在其中观看有趣的视频。 对于Giktims,我以文章的形式进行了准备,并在下面留下了一段视频。

通过链接的出现,可以更方便地了解有趣的格式,并且该视频包含许多插图。

很多图片

去电影院


1832年,约瑟夫·高原创建了phenacystiscope 。 该设备有一个旋转盘,必须从孔中观察。 定期绘制的“框架”相互快速替换,产生了运动的错觉。

Zootropus被认为是威廉·乔治·霍纳(William George Horner)于1833年发明的,尽管中国编年史中提到的类似装置可追溯到180年。 在空心鼓内部,在墙上涂有框架。

1868年,约翰·伯恩斯· 林内特 (John Burns Linnet)申请了“电影摄影机”一词的专利,该设备用于快速翻动带有画框的纸页。 就像您在学校的笔记本领域绘画的那样。

1877年,埃米尔·雷诺(Emil Reynaud)为praxinoscope申请了专利。 实际上,它是带有棱镜的柔光镜,可以反射图像,从而补偿“帧”直到下一帧的偏差。

自十七世纪以来,存在投影仪的想法。 直到那时,它才被称为魔术灯笼 ,例如,上面带有烟囱的蜡烛被用作建筑物的光源。


电影地带


在允许从帧中记录运动图像的设备中,1891年的运动计使用赛璐ul膜作为存储设备。

1895年,卢米埃尔兄弟(Lumiere brothers)收集了许多过去的成就并进行了摄影 ,并为著名的火车来港拍摄。


帧速率限制为16号:该设备使用可靠而愤怒的抓斗来生涩地更改帧,并且在频频的抖动中,影片被撕裂了。 出于同样的原因,不可能使用超过17米的胶片:沉重的胶卷不想旋转得太快,而胶片又被撕裂了。
1897年,伍德维尔·莱瑟姆(Woodville Latham)通过为其套申请专利解决了这一问题。 即,在胶卷的连续旋转和跳跃机构之间创建一个缓冲,从而显着改变帧。


即使到那时,标准问题对于整个行业来说仍然是尖锐的。 在二十世纪的前十年,胶片的宽度或多或少都达到了标准-相同的35毫米。 事实证明,要找到单一的穿孔标准,换句话说,就是要在胶片的边缘沿孔打孔 ,以使其能够精确地移动一帧,就更加困难了。 用非标准的孔折磨直到三十年代甚至四十年代。



如今,CIMPTI电影电视工程师协会负责标准化这些漏洞。 它成立于1916年,尽管电影制片人早在1908年就试图将穿孔带入一个分母。 电影制片人试图通过购买未打孔的胶卷并以某种方式在自己的机器上甚至在胶卷机内部打孔来省钱,这不仅导致不兼容,而且导致回放过程中出现跳影。 正常的工厂打孔可以解决这两个问题。

磁带


1944年,俄罗斯移民亚历山大·波尼亚托夫(Alexander Ponyatov)创立了AMPEX公司。 该公司在56年代发明了跨线视频录制 ,该技术使用了绕线筒上的磁带


同年,英国广播公司(BBC)已使用该技术广播实时新闻。 很难高估录制电视广播的能力,这是一个突破。 正是电视从许多格式继承了隔行扫描
在59年,东芝建议使用日本发明的Norikazu Savazaki的斜小写字母而不是横向小写字母:与视频头成一定角度的线允许例如在屏幕上冻结图像的情况下暂停视频:在这种格式下,读取头与随时输出一个屏幕。
在65年代,Ampex开发了彩色胶卷。

那时,影片被存储在线轴上,这意味着可以通过用手触摸影片轻松地破坏唱片。 将其穿线到再现设备中是一个需要理解的过程,就像将缝纫机穿线一样。 多年来,如果使用缝纫机变得越来越简单,那么卡带行业就改变了视频制作行业。

从模拟到数字



最早的工业盒带格式是Sony的U-matic 。 1971年的专业人士感到很高兴:盒式磁带的使用寿命比带有胶卷的卷轴更长,由于近两厘米(¾英寸)的宽色带,高滚动速度和两声道声音而具有400线的分辨率和出色的质量。
对于家庭使用,该格式不适合:盒式磁带很大,不能超过90分钟。 录音机甚至更大。 因此,尽管有了进一步的改进,Sonya¾并没有征服世界。



但是他征服了JVC,它以第76盒式录象带Video Home System投放市场。 或者只是VHS ,到了84岁时它已成为家庭视频的主要格式。
磁带宽度为12.5毫米(1/2英寸)的盒式磁带可以存储长达六小时的视频,分辨率为240行,尽管更常见的是,它们可以存储三小时。 盒式磁带没有任何复制保护,这已经是反对使用专有的Betamax (反对U-matic的继承人索尼的一种格式)的好理由。


VHS播放器更便宜。 此外,索尼娅(Sonya)的计算失误严重,禁止在她的录音带上出售色情片。
在第83年,著名的苏联磁带录音机Electronics VM-12发行了。 同一个,有一个卡式磁带插槽跳了起来,并从Panasonic NV-2000上舔了一下。
但是,即使Betamax在用户市场上输掉了战争,它的Betacam版本仍在专业领域中得到了积极使用。 以电视广播为例。 因为VHS不适合专业用途:每次重新录制磁带时,质量下降,并且失真增加。 这是合成录音的结果,该录音累积了所谓的串扰 。 Betakam上记录了一个分量信号 :视频被分为亮度和色彩通道,从而减少了配音过程中的磨损和失真。

对于专业人士而言,Betakam摄像机直接在其磁带上写入同样重要的是,无需将电线拉到单独的录像机上。 这是额外的便利性和移动性。

Betakam与其他格式并行开发,但始终是专业的解决方案。

有传言说,在某些地方,贝塔卡莫夫的录音带仍然有广播。

在廉价的“家庭影院”和DVD大量出现之前,我们的VHS一直生活良好,并且在那时西方出现了新格式。

VHS发布八年后,索尼发布了竞争对手: Video-8


格式紧凑:八个只是胶片的宽度。 该格式的质量比VHS略好,分辨率为250行。 不要与65年的Super-8混淆:一种使用胶片的流行家庭拍摄格式。 但是,尽管有八种录像带获得了一定的欢迎,但并没有占领国内录像市场:这些小型便捷录像带找到了自己的利基市场,成为了Handycam便携式摄像机的标准。 您的父母很可能在桌子上某处的婚礼上放了这样的录音带。

替换了S-VHS和Hi-8。 视频质量不断提高,信号记录原理发生了变化,胶片覆盖率得到了改善,磁带不再是氧化物,而是变成了金属粉末。

S-VHS从复合信号转移到两个分量的信号:分别写入亮度和颜色通道。 分辨率已增加到400行。 这种格式要么以骄傲为开始,要么就以半专业为起点,基于这种格式进行专业编辑和广播。 卡带看起来像普通的VHS,而磁带录音机是向后兼容的。

Hi-8是家用模拟格式的最高质量。 分辨率-420行。 卡带看起来像Video-8。

模拟格式发展的故事到此结束,但是盒式录像带的历史并没有结束。 只是现在正在将数字信号写入盒式磁带。

但首先,让我们谈谈磁盘 。 其中也首先存储模拟视频。


最早在光盘上录制视频的尝试是在19世纪后期。
这种系统的第一项专利能够存储多于一分钟的视频,于1907年注册。

七十年代初的二十厘米泰德保持了五到十分钟。
在第78座中,一面12英寸(30厘米)的乙烯基VISC在每一侧存储了一个小时,但甚至都不允许视频暂停。

潜在的成功CED计划在第64届举行,并在第81届问世,立即过时并失败。

第78年当地著名的30厘米激光光盘以440线的分辨率在侧面保持了一个小时。 除了各州和日本,其他任何地方都没有成功。

第83年的25厘米VHD在一旁保持了一个小时,但没有成功,并在三年后死亡。

数字光盘从光盘开始。 第一种适当的格式是'93的Video CD,它具有VHS品质,但不能提供最经济的MPEG1编解码器,不久之后,这种记录的时间限制为一个小时和四分之一。 好吧,三年后,出现了DVD,没有人能与它竞争很长一段时间。

现在回到已经成为数字的磁带。

在此之前,录音机和录音机中都有数字模块。 例如,处理一个分量信号的记录需要进行数字计算,这意味着要有一个处理器(至少在记录器系统中),但是信号是模拟地写入磁带的。

现在,代替了亮度和色彩的通道,数字数据流被写入盒带中,否则一切都差不多。

如果对于观看者来说,这仅意味着质量的令人愉悦的提高,那么对于视频制作专业人士而言,数字记录技术的出现极大地简化了生活。

您不能特别分散模拟录音带,也可以将数字录音带分散成50甚至100倍,而不会失去读取录音的功能。 这极大地简化了编辑,并极大地减少了从素材到准备广播的录制时间。

最后:数字信号可以被复制和覆盖(几乎)任意多次,不会发生降级-数字就是数字。

第一种数字格式:索尼D1 。 其中D-表示数字,而1-表示第一个。 出现在第86位。


有趣的是,这些录像带与第一个U-matic视频格式的录像带非常相似:也是3/4英寸宽的胶片,而且是氧化物的,而不是金属粉末的。 该系统提供了270 Mbps的数据流。 有趣的是,在现代编解码器中,通常8K的视频看起来只有50,但以后会更多。

该格式意味着将分量信号以4:2:2进行编码,并且由于有大量便于编辑和处理的便捷设备以及格式本身的便利性,专业人士非常喜欢这种格式。

D2格式未针对Sony列出,但针对Ampex列出,尽管最早是参与开发的。


事实证明,这种格式是整体的:盒式磁带更便宜,磁带录音机与模拟设备对接,而没有额外的DAC,但是质量较差,格式被锐化后用于家庭。 您可以从专业人士那里听到有关D2的最好的信息:“嗯,它比BHS更好。”

D3使录音翻了一番,使视频制作更便宜。

D4在市场上不存在。

D5最终给专业人员带来了喜悦:10位编码和缺乏压缩阻止了对D1的需求。 其高清版本可以在隔行扫描1080和逐行扫描720之间进行选择,频率最高可达30 fps。

第93年D6使计算机标准1.2 Gb / s的疯狂写入流成为可能,而无需压缩。 为了正常实现这种数据密度,开发了一种新的纠错系统。 无聊的D格式到此结束。

同一时间的第93届,索尼在市场上推出了Digital Betacam


后继设备与D1重叠,从而可以廉价地生产和处理视频,从而构成了兼容设备的模块化系统。 它与旧的Betacams向后兼容。 视频系统的运营商和制造商坠入爱河。

在95年代,她拥有了竞争对手Digital-S


在无聊的数字传统中,它也被称为D9。 卡带看起来像VHS。 过了一会儿,高清版出现了。 信号在DV系统中编码。

DV或数字视频是由Sony,Panasonic,Philips,Hitachi和JVC共同开发的一整套格式,自95年代以来就对市场产生了巨大影响。


DV框架中的盒式磁带可能具有各种形状因素,甚至很小,可能会存储您父母的第二场婚礼。

通过DV,我们可以从物理媒体无缝过渡到数字接口和计算机。 数字视频具有存储和传输为文件的功能。

这就意味着出现了编解码器和容器之类的术语。 好吧,最后,我们不再谈论电视格式中“线条”的分辨率,而开始谈论计算机像素格式。

文件和流


容器是一种文件或数据流格式,其中数据以一种方式编码。

编解码器是编码器和解码器。 什么会转换数据。 就媒体而言,编解码器旨在压缩数据流,并且经常会造成损失。

在DV格式内,容器可以是AVI,Quicktime或鲜为人知的MXF。 这些容器和格式中的编解码器可能不同。

如果我们谈论视频压缩,则有一个通用规则:编码的代码越高级,数据流或文件的大小可能越小,但是在主观上等于记录质量的情况下播放需要更多的资源。

编解码器的开发与计算机性能的增长同时进行。

早在1988年, H.261编解码器就出现了。 很少有人听说过它,尽管其中出现了现在在所有流行编解码器中使用的参考帧,块矢量变换和其他技术的概念。
即,视频不像电影那样存储为帧序列。 编码器对视频进行分析,编码器会发现图像中的急剧变化(例如,新场景的开始),并保存此类帧,称为参考帧。 并且直到下一个参考帧仅描述该帧随时间的变化,然后将图像划分为块。

国际标准化组织 (ISO)组成的第93届运动图像专家组 (MPEG)中,开发了一组压缩标准MPEG-1

关于H.261,不仅可以根据过去的参考框架进行更改,而且还可以根据随后的参考框架进行更改。 并对某些部分进行编码,使其与其余部分隔离。


96年, 出现了MPEG-2 。 后来他编码DVD的是他,您可以想象发行的规模。 隔行扫描又回到了游戏中,从根本上来说并不是什么新鲜事物。


在DVD视频上,您需要详细说明。 这些光盘出现在遥远的第96位,到2003年,它们成为主要的消费者视频格式。


记录的影片分辨率为720×576像素,与D1格式一致。 同时,压缩可以降低比特率-即数据流,最高可达9.8 Mbit / s,这使您可以将影片刻录到容量为4.7 GB的光盘上。 编码格式:4:2:0,但彩色通道的分辨率降低了-由于亮度通道保持其原始分辨率,因此此技巧可让您减小文件大小而不会极大地影响图片质量。

第三个MPEG并不是分开存在的;它的所有芯片都被第二个MPEG吸收了。 它也与mp3无关。 他们开始着眼于更高的比特率来与第二种差不多地开发它,但是随后他们在MPEG2框架内解决了所有任务。

在盗版或MPEG-4方面排名第98位。


首先,专有的DivX编解码器帮助将DVD刻录到CD ,然后将其打开的对应文件Xvid刻录。 当然,质量比DVD差很多。
但是,一个半小时的电影占用了700 MB的内存,在盗版电影的零潮中,这些解码器正是与这些编解码器紧密相关的。 如果计算机上有电影,这些电影都是这种格式的电影,很少有例外。

从2003年开始,现代化开始。 在无处不在的运动图像专家组的支持下,联合视频团队推出了H.264编解码器,该代码在帖子的底部对视频进行了编码。


好吧,毕竟毕竟它已经定稿了,YouTube通常在VP9中取代了我的视频=)例如,在2007年,发布了H.264的附加组件-SVC (可伸缩视频编码),它不仅复杂,而且解码也很复杂。这对于计算机来说是一个很困难的编解码器,但是它也允许将视频以几种分辨率存储在流中,格式应使较高的分辨率依赖于较低的分辨率。 当您从上到下而不是从上到下加载照片时,您很可能会在Internet上看到它是渐进式吉普车 ,但是首先要放在盒子中 ,然后才能更好地处理它们,直到完全加载为止。 这是一个类似的故事。 优点是,需要以比电影更低的分辨率输出视频的设备可以节省解码额外层的资源。

而且编解码器确实是资源密集型的。 它包含许多先进技术,可惜,我并不坚强。但是,今天,即使是手机也能成功处理这种格式的FullHD视频,而顶级手机则可达到4K。

同时,这种1080p视频的比特率大约在2 Mbit / s左右波动,没有声音时甚至更低。通过正确增加计算量和复杂性可以减少多少数据量的事实仍然让我感到惊讶。

2006年,蓝光出现


在两年内,他们驱逐了竞争对手HD-DVD。还活着该数据库由大型公司的整个财团开发。磁盘分为单层和两层,容量分别为25 GB和50 GB。它们的视频以MPEG-2,MPEG-4,H.264和Microsoft VC-1的新编解码器编码

对于HD-DVD,电容值稍微适中-15和30 GB-但它们也可以是双面的。编解码器的集合是相同的。

同时,未来正在慢慢接近。许多人想与免费的VP9编解码器见面,但最有可能的是公司H.265笑话,也称为HEVC。我能说什么,即将到来的=)


认真地,两个编解码器都将找到自己的位置。今天,您已经可以在使用开放式WebM格式(使用VP9或8)的网站上看到视频插入。而且由于Google只是强制使用VP9,因此YouTube也将同时支持这两种新的编解码器。

两种编解码器都不是革命性的,但这是另一轮视频技术。H.264,VP8,H.265和VP9中的视频看起来很棒。只有最后两个较小,并且具有较高的上限。另一个问题是,视频将以新格式编码的速度有多快或多慢,因此像Slaylama这样的谦虚内容制作人也将很方便。是的,这些编解码器没有任何特别的竞争对手,因为今天再次重要的一点是,设备是否可以解码视频硬件:您的智能手机可以轻松提取一些开源的Theora,但释放速度更快。因此,我们又有了好与坏,可口可乐和百事可乐,Android和iPhone,VP9和H.265。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN409073/


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