فيديو رقمي

📅 آخر تحديث: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

كاميرا فيديو رقمية من سوني تُستخدم لتسجيل المحتوى

الفيديو الرقمي هو تمثيل إلكتروني للصور المرئية المتحركة ( الفيديو ) على شكل بيانات رقمية مشفرة . وهذا يختلف عن الفيديو التناظري الذي يمثل الصور المرئية المتحركة على شكل إشارات تناظرية . يتألف الفيديو الرقمي من سلسلة من الصور الرقمية تُعرض بتتابع سريع، عادةً بمعدل 24 أو 25 أو 30 أو 60 إطارًا في الثانية . يتميز الفيديو الرقمي بالعديد من المزايا، مثل سهولة النسخ والبث المتعدد والمشاركة والتخزين.

طُرح الفيديو الرقمي تجاريًا لأول مرة عام 1986 مع تنسيق سوني D1 ، الذي سجل إشارة فيديو مكونة قياسية غير مضغوطة بصيغة رقمية. بالإضافة إلى التنسيقات غير المضغوطة ، تشمل تنسيقات الفيديو الرقمي المضغوطة الشائعة اليوم MPEG-2 و H.264 و AV1 . أما معايير الربط البيني الحديثة المستخدمة لتشغيل الفيديو الرقمي فتشمل HDMI و DisplayPort و DVI و SDI.

يمكن نسخ الفيديو الرقمي وإعادة إنتاجه دون أي تدهور في الجودة. على النقيض من ذلك، عند نسخ المصادر التناظرية، فإنها تعاني من فقدان في الجودة . يمكن تخزين الفيديو الرقمي على وسائط رقمية مثل أقراص بلو راي ، أو على وحدات تخزين بيانات الحاسوب ، أو بثه عبر الإنترنت للمستخدمين النهائيين الذين يشاهدون المحتوى على شاشة حاسوب شخصي أو جهاز محمول أو تلفزيون ذكي رقمي. اليوم، يتضمن محتوى الفيديو الرقمي، مثل البرامج التلفزيونية والأفلام ، مسارًا صوتيًا رقميًا .

تاريخ

الكاميرات

تعتمد كاميرات الفيديو الرقمية على مستشعرات الصور المصنوعة من أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) . [ 1 ] كان أول مستشعر صور عملي من أشباه الموصلات هو جهاز اقتران الشحنة (CCD)، الذي اخترعه ويلارد إس. بويل عام 1969 [ 2 ] ، والذي حاز على جائزة نوبل لأبحاثه في الفيزياء. [ 3 ] بعد تسويق مستشعرات CCD خلال أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات، بدأت صناعة الترفيه بالتحول تدريجيًا من الفيديو التناظري إلى التصوير والفيديو الرقميين على مدى العقدين التاليين. [ 4 ] تبع مستشعر CCD مستشعر CMOS ذو البكسل النشط ( مستشعر CMOS )، [ 5 ] الذي طُوّر في التسعينيات. [ 6 ] [ 7 ]

تجاوزت الأفلام الرئيسية التي تم تصويرها بتقنية الفيديو الرقمي تلك التي تم تصويرها بتقنية الفيلم في عام 2013. ومنذ عام 2016، تم تصوير أكثر من 90% من الأفلام الرئيسية بتقنية الفيديو الرقمي. [ 8 ] [ 9 ] اعتبارًا من عام 201792% من الأفلام تُصوَّر رقميًا. [ 10 ] بينما صُوِّر 24 فيلمًا رئيسيًا فقط من عام 2018 بتقنية 35 ملم. [ 11 ] واليوم، تُقدِّم كاميرات شركات مثل سوني ، وباناسونيك ، وجيه في سي، وكانون خيارات متنوعة لتصوير الفيديو عالي الوضوح. وفي الفئة الراقية من السوق، ظهرت كاميرات مُصمَّمة خصيصًا لسوق السينما الرقمية. تُقدِّم هذه الكاميرات من سوني ، وفيجن ريسيرش ، وآري ، وبلاك ماجيك ديزاين ، وبانافيجين ، وغراس فالي ، وريد، دقةً ونطاقًا ديناميكيًا يتجاوزان كاميرات الفيديو التقليدية، المُصمَّمة لتلبية الاحتياجات المحدودة للبث التلفزيوني . [ 12 ]

كاميرا بيتاكام إس بي، تم تطويرها في الأصل عام 1986 بواسطة سوني

البرمجة

في سبعينيات القرن العشرين، أدى تعديل رمز النبض (PCM) إلى ظهور ترميز الفيديو الرقمي ، مما استلزم معدلات بت عالية تتراوح بين 45 و140  ميجابت/ثانية لمحتوى الدقة القياسية (SD). وبحلول ثمانينيات القرن العشرين، أصبح تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) المعيار لضغط الفيديو الرقمي . [ 13 ]

كان معيار H.120 أول معيار لترميز الفيديو الرقمي ، وقد وضعته اللجنة الاستشارية الدولية للبرق والهاتف ( CCITT ) (التي تُعرف الآن باسم ITU-T) عام 1984. لم يكن H.120 عمليًا بسبب ضعف أدائه. [ 14 ] اعتمد H.120 على تعديل رمز النبض التفاضلي (DPCM)، وهي خوارزمية ضغط غير فعالة لترميز الفيديو. خلال أواخر ثمانينيات القرن الماضي، بدأت عدة شركات بتجربة تحويل جيب التمام المنفصل (DCT)، وهو شكل أكثر كفاءة من الضغط لترميز الفيديو. تلقت CCITT أربعة عشر مقترحًا لتنسيقات ضغط الفيديو القائمة على DCT، في مقابل مقترح واحد فقط قائم على ضغط التكميم المتجهي (VQ). تم تطوير معيار H.261 بناءً على ضغط DCT، [ 15 ] ليصبح أول معيار عملي لترميز الفيديو. [ 14 ] منذ H.261، اعتمدت جميع معايير ترميز الفيديو الرئيسية اللاحقة ضغط DCT. [ 15 ]

ظهرت تقنية MPEG-1 ، التي طورتها مجموعة خبراء الصور المتحركة (MPEG)، عام 1991، وصُممت لضغط الفيديو بجودة VHS . وخلفها عام 1994 تقنية MPEG-2 / H.262 ، [ 14 ] التي أصبحت معيار تنسيق الفيديو لأقراص DVD والتلفزيون الرقمي ذي الدقة القياسية . [ 14 ] ثم ظهرت تقنية MPEG-4 عام 1999، تلتها تقنية H.264/MPEG-4 AVC عام 2003 ، والتي أصبحت معيار ترميز الفيديو الأكثر استخدامًا. [ 16 ]

يُعدّ تنسيق ترميز الفيديو HEVC (H.265)، الذي طُرح عام 2013، هو التنسيق المُستخدم حاليًا. بينما يستخدم تنسيق AVC تحويل DCT الصحيح بأحجام كتل 4x4 و8x8، يستخدم HEVC تحويلي DCT و DST الصحيحين بأحجام كتل مُتفاوتة تتراوح بين 4x4 و32x32. [ 17 ] يتمتع HEVC بحماية براءات اختراع واسعة، حيث تعود أغلبها إلى شركات سامسونج للإلكترونيات ، وجنرال إلكتريك ، و NTT، و JVC Kenwood . [ 18 ] ويواجه حاليًا منافسة من تنسيق AV1 الذي يسعى إلى أن يكون متاحًا للترخيص المجاني . اعتبارًا من عام 2019يُعدّ تنسيق AVC الأكثر استخدامًا على الإطلاق لتسجيل وضغط وتوزيع محتوى الفيديو، حيث يستخدمه 91% من مطوري الفيديو، يليه تنسيق HEVC الذي يستخدمه 43% من المطورين. [ 19 ]

إنتاج

في أواخر سبعينيات القرن العشرين وبداية ثمانينياته، ظهرت معدات إنتاج الفيديو الرقمية في آلياتها الداخلية. وشملت هذه المعدات مصححات القاعدة الزمنية (TBC) [ ب ] ووحدات المؤثرات الرقمية للفيديو (DVE) [ ج ] . كانت هذه المعدات تعمل عن طريق استقبال إشارة فيديو مركبة تناظرية قياسية وتحويلها إلى إشارة رقمية داخليًا. سهّل هذا الأمر تصحيح إشارة الفيديو أو تحسينها، كما في حالة مصحح القاعدة الزمنية، أو معالجتها وإضافة المؤثرات إليها، كما في حالة وحدة المؤثرات الرقمية للفيديو. ثم تُحوّل معلومات الفيديو المُعالجة والمُرقمنة مرة أخرى إلى إشارة فيديو تناظرية قياسية للإخراج.

في أواخر سبعينيات القرن العشرين، طوّرت شركات تصنيع معدات البث المرئي الاحترافية، مثل بوش (عبر قسمها Fernseh ) وأمبكس، نماذج أولية لأجهزة تسجيل الفيديو الرقمية (VTR) في مختبرات البحث والتطوير التابعة لها. استخدم جهاز بوش ناقل شريط فيديو من النوع B مقاس بوصة واحدة مُعدّلًا ، وسجّل شكلًا مبكرًا من الفيديو الرقمي CCIR 601. أما جهاز أمبكس الأولي لتسجيل الفيديو الرقمي، فاستخدم جهاز تسجيل فيديو رباعي الأسطوانات مقاس بوصتين مُعدّلًا (جهاز أمبكس AVR-3) مزودًا بإلكترونيات فيديو رقمية مُخصصة وعجلة رأس ثمانية الرؤوس خاصة (بينما كانت أجهزة التسجيل التناظرية الرباعية الأسطوانات مقاس بوصتين تستخدم أربعة رؤوس فقط). وكما هو الحال في أجهزة التسجيل الرباعية الأسطوانات القياسية مقاس بوصتين، استمر تسجيل الصوت في جهاز أمبكس الرقمي الأولي، الذي أطلق عليه مطوروه اسم "آني" ، بشكل تناظري كمسارات خطية على الشريط. لم يتم تسويق أي من هذه الأجهزة من هاتين الشركتين تجاريًا.

طُرح الفيديو الرقمي تجاريًا لأول مرة عام 1986 مع نظام سوني D1 ، الذي كان يسجل إشارة فيديو مركبة قياسية غير مضغوطة بصيغة رقمية. كانت توصيلات الفيديو المركبة تتطلب ثلاثة كابلات، لكن معظم استوديوهات التلفزيون كانت مجهزة بكابل واحد فقط لاستقبال الفيديو المركب بنظامي NTSC أو PAL. ونظرًا لهذا التباين، وتكلفة جهاز التسجيل، اقتصر استخدام نظام D1 بشكل أساسي على شبكات التلفزيون الكبيرة واستوديوهات الفيديو الأخرى المتوافقة مع الفيديو المركب.

استوديو تلفزيوني احترافي يقع في تشيلي

في عام ١٩٨٨، طورت شركتا سوني وأمبيكس وأصدرتا معًا تنسيق شريط الفيديو الرقمي D2 ، الذي يسجل الفيديو رقميًا دون ضغط بتنسيق ITU-601 ، على غرار D1. لكن ما يميز D2 هو ترميز الفيديو بصيغة مركبة وفقًا لمعيار NTSC، مما يجعله يتطلب فقط وصلات فيديو مركبة أحادية الكابل من وإلى جهاز تسجيل الفيديو D2. هذا ما جعله مناسبًا تمامًا لمعظم محطات التلفزيون في ذلك الوقت. حقق D2 نجاحًا كبيرًا في صناعة البث التلفزيوني خلال أواخر الثمانينيات والتسعينيات. كما استُخدم على نطاق واسع في تلك الحقبة كشريط رئيسي لإنتاج أقراص الليزر .

استُبدلت أنظمة D1 وD2 لاحقًا بأنظمة أرخص تستخدم ضغط الفيديو، وأبرزها نظام Digital Betacam من سوني ، الذي طُبّق في استوديوهات التلفزيون التابعة للشبكة . ومن الأمثلة الأخرى على تنسيقات الفيديو الرقمي التي تستخدم الضغط: نظام DCT من أمبكس (أول نظام يستخدم هذه التقنية عند طرحه عام 1992)، ونظامي DV وMiniDV المعياريين في الصناعة، بالإضافة إلى إصداراتهما الاحترافية، ونظامي DVCAM من سوني و DVCPRO من باناسونيك ، ونظام Betacam SX ، وهو إصدار أقل تكلفة من Digital Betacam يستخدم ضغط MPEG-2. [ 20 ]

شعار سوني، مبتكر كاميرا بيتاكام

كان برنامج PACo: The PICS Animation Compiler من شركة العلوم والفنون في بروفيدنس، رود آيلاند، من أوائل منتجات الفيديو الرقمي التي تعمل على الحواسيب الشخصية . بدأ تطويره عام 1990، وطُرح لأول مرة في مايو 1991. كان PACo قادرًا على بث فيديوهات غير محدودة الطول مع صوت متزامن من ملف واحد ( بامتداد .CAV ) على قرص مضغوط. تطلب إنشاء الفيديو جهاز ماك، وكان تشغيله ممكنًا على أجهزة ماك، وأجهزة الكمبيوتر الشخصية، ومحطات عمل Sun SPARC . [ 21 ]

أُطلق برنامج QuickTime ، إطار عمل الوسائط المتعددة من شركة Apple Computer ، في يونيو 1991. وتبعه برنامج Audio Video Interleave من Microsoft في عام 1992. كانت أدوات إنشاء المحتوى الأولية الموجهة للمستهلكين بدائية، إذ كانت تتطلب تحويل مصدر الفيديو التناظري إلى صيغة رقمية قابلة للقراءة بواسطة الحاسوب. ورغم انخفاض جودة الفيديو الرقمي في البداية، إلا أن جودته تحسنت بسرعة، وذلك مع ظهور معايير التشغيل مثل MPEG-1 وMPEG-2 (المعتمدة في البث التلفزيوني وأقراص DVD)، وظهور صيغة شريط DV التي سمحت بنقل التسجيلات بهذه الصيغة مباشرةً إلى ملفات فيديو رقمية باستخدام منفذ FireWire في جهاز التحرير. وقد بسّط هذا العملية، مما أتاح نشر أنظمة التحرير غير الخطي (NLE) على نطاق واسع وبتكلفة منخفضة على أجهزة الكمبيوتر المكتبية دون الحاجة إلى معدات تشغيل أو تسجيل خارجية.

أدى الانتشار الواسع للفيديو الرقمي وتقنيات الضغط المصاحبة له إلى تقليل عرض النطاق الترددي اللازم لإشارة فيديو عالية الوضوح (حيث تستخدم تقنيات HDV و AVCHD ، بالإضافة إلى العديد من الصيغ الاحترافية مثل XDCAM ، عرض نطاق ترددي أقل من إشارة الفيديو التناظرية ذات الوضوح القياسي). وقد ساهمت هذه الوفورات في زيادة عدد القنوات المتاحة على أنظمة البث التلفزيوني عبر الكابل والبث الفضائي المباشر ، وأتاحت فرصًا لإعادة تخصيص طيف ترددات البث التلفزيوني الأرضي ، وجعلت كاميرات الفيديو الرقمية التي تعمل بذاكرة فلاش ممكنة، إلى جانب ابتكارات وكفاءات أخرى.

ثقافة

ثقافيًا، ساهم الفيديو الرقمي في إتاحة الفيديو والأفلام على نطاق واسع وانتشارها، مما أفاد مجالات الترفيه والتعليم والبحث. [ 22 ] ويزداد استخدام الفيديو الرقمي في المدارس، حيث يبدي الطلاب والمعلمون اهتمامًا بتعلم كيفية استخدامه بطرق فعّالة. [ 23 ] كما أن للفيديو الرقمي تطبيقات في مجال الرعاية الصحية، إذ يسمح للأطباء بمتابعة معدل ضربات قلب الرضع ومستويات الأكسجين لديهم. [ 24 ]

بالإضافة إلى ذلك، أثر التحول من الفيديو التناظري إلى الرقمي على وسائل الإعلام بطرقٍ شتى، منها كيفية استخدام الشركات للكاميرات في المراقبة. فقد تحولت أنظمة الدوائر التلفزيونية المغلقة (CCTV) إلى استخدام مسجلات الفيديو الرقمية (DVR)، مما أثار مسألة كيفية تخزين التسجيلات لجمع الأدلة. واليوم، يُمكن ضغط الفيديو الرقمي لتوفير مساحة التخزين. [ 25 ]

التلفزيون الرقمي

التلفزيون الرقمي هو إنتاج وبث الفيديو الرقمي من الشبكات إلى المستهلكين. تستخدم هذه التقنية التشفير الرقمي بدلاً من الإشارات التناظرية المستخدمة قبل خمسينيات القرن الماضي. [ 26 ] وبالمقارنة مع الطرق التناظرية، يتميز التلفزيون الرقمي بسرعته العالية، ويوفر إمكانيات وخيارات أكثر لنقل البيانات ومشاركتها. [ 27 ]

تعود جذور التلفزيون الرقمي إلى توفر أجهزة كمبيوتر رخيصة الثمن وعالية الأداء . ولم يصبح التلفزيون الرقمي ممكنًا على أرض الواقع إلا في تسعينيات القرن الماضي. [ 28 ] كان التلفزيون الرقمي سابقًا غير عملي بسبب متطلبات النطاق الترددي العالية جدًا للفيديو غير المضغوط ، [ 29 ] حيث كان يتطلب حوالي 200 ميجابت/ثانية لإشارة التلفزيون ذي الوضوح القياسي (SDTV)، [ 30 ] [ 31 ] وأكثر من 1 جيجابت/ثانية للتلفزيون عالي الوضوح (HDTV). [ 29 ] [ 32 ]  

ملخص

يتألف الفيديو الرقمي من سلسلة من الصور الرقمية تُعرض بتتابع سريع. في سياق الفيديو، تُسمى هذه الصور إطارات . [ هـ ] يُعرف معدل عرض الإطارات بمعدل الإطارات ، ويُقاس بالإطارات في الثانية . كل إطار عبارة عن صورة رقمية، وبالتالي يتكون من مجموعة من البكسلات . يُمثل لون البكسل بعدد ثابت من البتات، حيث تُخزن معلومات اللون داخل الصورة. [ 33 ] على سبيل المثال، يلتقط نظام 8 بت 256 مستوى لكل قناة، بينما يلتقط نظام 10 بت 1024 مستوى لكل قناة. [ 34 ] كلما زاد عدد البتات، أمكن إعادة إنتاج تدرجات لونية أدق. يُسمى هذا عمق اللون ، أو عمق البت، للفيديو.

التشابك

في الفيديو المتداخل ، يتكون كل إطار من نصفين للصورة. يحتوي النصف الأول على الخطوط ذات الأرقام الفردية فقط، بينما يحتوي النصف الثاني على الخطوط ذات الأرقام الزوجية فقط. يُشار إلى كل نصف على حدة باسم " حقل" . يتكون الإطار الكامل من حقلين متتاليين. إذا كان معدل عرض الإطارات في فيديو متداخل 30 إطارًا في الثانية، فإن معدل الحقول يكون 60 حقلًا في الثانية.

كاميرا بث تلفزيوني في متحف بافيك في مينيسوتا

معدل البت وBPP

بحسب التعريف، معدل البت هو مقياس لمعدل محتوى المعلومات في دفق الفيديو الرقمي. في حالة الفيديو غير المضغوط، يتناسب معدل البت طرديًا مع جودة الفيديو، لأنه يتناسب مع كل خاصية تؤثر على جودة الفيديو . يُعد معدل البت خاصية مهمة عند نقل الفيديو، إذ يجب أن يكون رابط النقل قادرًا على دعم هذا المعدل. كما أنه مهم عند تخزين الفيديو، لأن حجم الفيديو، كما ذُكر سابقًا، يتناسب طرديًا مع معدل البت ومدته. يُستخدم ضغط الفيديو لتقليل معدل البت بشكل كبير مع تأثير طفيف على الجودة. [ 35 ]

معدل البتات لكل بكسل (BPP) هو مقياس لكفاءة الضغط. قد يصل معدل البتات لكل بكسل في فيديو بألوان حقيقية بدون أي ضغط إلى 24 بت/بكسل. يمكن لتقنية أخذ عينات اللون الفرعية أن تقلل معدل البتات لكل بكسل إلى 16 أو 12 بت/بكسل. كما أن تطبيق ضغط JPEG على كل إطار يمكن أن يقلل معدل البتات لكل بكسل إلى 8 أو حتى 1  بت/بكسل. وتتيح خوارزميات ضغط الفيديو مثل MPEG1 و MPEG2 و MPEG4 إمكانية وجود قيم جزئية لمعدل البتات لكل بكسل.

معدل بت ثابت مقابل معدل بت متغير

يمثل BPP متوسط ​​عدد البتات لكل بكسل. توجد خوارزميات ضغط تحافظ على BPP ثابتًا تقريبًا طوال مدة الفيديو. في هذه الحالة، نحصل أيضًا على مخرج فيديو بمعدل بت ثابت (CBR). يُعدّ فيديو CBR هذا مناسبًا لبث الفيديو في الوقت الفعلي، دون تخزين مؤقت، وبنطاق ترددي ثابت (كما هو الحال في مؤتمرات الفيديو). نظرًا لعدم إمكانية ضغط جميع الإطارات بنفس المستوى، ولأن الجودة تتأثر بشدة في المشاهد عالية التعقيد، تحاول بعض الخوارزميات ضبط BPP باستمرار. فهي تحافظ على BPP مرتفعًا عند ضغط المشاهد المعقدة ومنخفضًا عند ضغط المشاهد الأقل تعقيدًا. [ 36 ] بهذه الطريقة، يتم توفير أفضل جودة بأقل متوسط ​​لمعدل البت (وبالتالي أصغر حجم ملف). ينتج عن هذه الطريقة معدل بت متغير لأنها تتعقب تغيرات BPP.

نظرة عامة فنية

تُسجّل أفلام الفيديو القياسية عادةً بمعدل 24 إطارًا في الثانية. أما بالنسبة للفيديو، فهناك معياران لمعدل الإطارات: NTSC ، بمعدل 30/1.001 (حوالي 29.97) إطارًا في الثانية (حوالي 59.94 حقلًا في الثانية)، و PAL ، بمعدل 25 إطارًا في الثانية (50 حقلًا في الثانية). تأتي كاميرات الفيديو الرقمية بصيغتين مختلفتين لالتقاط الصور: المسح المتداخل والمسح التدريجي . تُسجّل الكاميرات المتداخلة الصورة في مجموعات متناوبة من الخطوط: تُمسح الخطوط ذات الأرقام الفردية، ثم تُمسح الخطوط ذات الأرقام الزوجية، ثم تُمسح الخطوط ذات الأرقام الفردية مرة أخرى، وهكذا.

تُسمى مجموعة واحدة من الخطوط الفردية أو الزوجية " حقلًا "، ويُطلق على اقتران حقلين متتاليين من أزواج مختلفة اسم " إطار" . تسجل كاميرات المسح التدريجي جميع الخطوط في كل إطار كوحدة واحدة. وبالتالي، يلتقط الفيديو المتداخل حركة المشهد بضعف معدل التقاط الفيديو التدريجي لنفس معدل الإطارات. ينتج المسح التدريجي عمومًا صورة أكثر وضوحًا، إلا أن الحركة قد لا تكون سلسة مثل الفيديو المتداخل.

يمكن نسخ الفيديو الرقمي دون فقدان الجودة، على عكس الأنظمة التناظرية التي تُقلل من جودته. مع ذلك، قد يؤدي تغيير بعض المعايير، مثل حجم الإطار أو تغيير التنسيق الرقمي، إلى انخفاض جودة الفيديو نتيجةً لتغير حجم الصورة وفقدان البيانات أثناء عملية التحويل . ويمكن معالجة الفيديو الرقمي وتحريره باستخدام أنظمة التحرير غير الخطي .

يتميز الفيديو الرقمي بتكلفة أقل بكثير من  أفلام 35 ملم. فمقارنةً بالتكلفة الباهظة لأفلام 35 ملم ، تُعدّ الوسائط الرقمية المستخدمة في تسجيل الفيديو الرقمي، مثل ذاكرة الفلاش أو القرص الصلب، رخيصة الثمن للغاية. كما يتيح الفيديو الرقمي إمكانية مشاهدة اللقطات في الموقع دون الحاجة إلى المعالجة الكيميائية المكلفة والمستهلكة للوقت التي تتطلبها الأفلام. ويُغني نقل الفيديو الرقمي عبر الشبكة عن الحاجة إلى تسليم الأشرطة وبكرات الأفلام.

مقطع فيديو قصير بدقة 16K الأصلية
رسم تخطيطي لفيلم 35 مم المستخدم في كاميرات سينما سكوب

بدأ استخدام التلفزيون الرقمي (بما في ذلك تقنية HDTV عالية الجودة ) في معظم الدول المتقدمة في أوائل العقد الأول من الألفية الثانية. واليوم، يُستخدم الفيديو الرقمي في الهواتف المحمولة الحديثة وأنظمة مؤتمرات الفيديو . كما يُستخدم الفيديو الرقمي في توزيع الوسائط عبر الإنترنت ، بما في ذلك بث الفيديو المباشر وتوزيع الأفلام عبر تقنية الند للند .

تتوفر أنواع عديدة من برامج ضغط الفيديو لعرض الفيديوهات الرقمية عبر الإنترنت وعلى الأقراص الضوئية. عادةً ما تكون أحجام ملفات الفيديو الرقمية المستخدمة في التحرير الاحترافي غير عملية لهذه الأغراض، ويتطلب استخدام الفيديو لأغراض ترفيهية ضغطًا إضافيًا باستخدام برامج الترميز.

اعتبارًا من عام 2017أعلى دقة صورة تم إثباتها لإنتاج الفيديو الرقمي هي 132.7 ميجابكسل (15360 × 8640 بكسل). أما أعلى سرعة فتُحقق في الكاميرات الصناعية والعلمية عالية السرعة القادرة على تصوير فيديو بدقة 1024 × 1024 بمعدل يصل إلى مليون إطار في الثانية لفترات تسجيل قصيرة.

الخصائص التقنية

يستهلك البث المباشر للفيديو الرقمي نطاقًا تردديًا. بينما يستهلك الفيديو الرقمي المسجل مساحة تخزين. ويُحدد مقدار النطاق الترددي أو مساحة التخزين المطلوبة بناءً على حجم الإطار وعمق الألوان ومعدل الإطارات. يستهلك كل بكسل عددًا من البتات يُحدد بناءً على عمق الألوان. تُحدد البيانات اللازمة لتمثيل إطار بيانات بضرب حجم الإطار في عدد البكسلات في الصورة. ويُحدد النطاق الترددي بضرب متطلبات التخزين للإطار في معدل الإطارات. ويمكن تحديد متطلبات التخزين الإجمالية لبرنامج ما بضرب النطاق الترددي في مدة تشغيل البرنامج.

تُعدّ هذه الحسابات دقيقةً للفيديو غير المضغوط، ولكن نظرًا لمعدل البتات العالي نسبيًا في الفيديو غير المضغوط، يُستخدم ضغط الفيديو على نطاق واسع. في حالة الفيديو المضغوط، لا يتطلب كل إطار سوى نسبة ضئيلة من البتات الأصلية. هذا يُقلل استهلاك البيانات أو عرض النطاق الترددي بمقدار يتراوح بين 5 و12 ضعفًا عند استخدام الضغط غير الفاقد للبيانات ، ولكن في الغالب، يُستخدم الضغط الفاقد للبيانات نظرًا لقدرته على تقليل استهلاك البيانات بمقدار يتراوح بين 20 و200 ضعف. [ 37 ] تجدر الإشارة إلى أنه ليس من الضروري ضغط جميع الإطارات بنفس النسبة المئوية. بدلًا من ذلك، يُؤخذ في الاعتبار متوسط ​​عامل الضغط لجميع الإطارات مجتمعة.

الوصلات والكابلات

واجهات فيديو رقمية مصممة خصيصًا

واجهات متعددة الأغراض تُستخدم لنقل الفيديو الرقمي

تم تصميم الواجهة التالية لنقل الفيديو المضغوط بتقنية MPEG -Transport:

يتم نقل الفيديو المضغوط أيضًا باستخدام بروتوكول UDP - IP عبر الإيثرنت . وهناك طريقتان للقيام بذلك:

طرق أخرى لنقل الفيديو عبر بروتوكول الإنترنت

تنسيقات التخزين

التشفير

أشرطة

  • Betacam SX أو MPEG IMX أو Digital Betacam أو DigiBeta — تنسيقات فيديو احترافية من سوني، تعتمد على تقنية Betamax الأصلية
  • D-VHS — بيانات بتنسيق MPEG-2 مسجلة على شريط مشابه لـ S-VHS
    شريط فيديو مؤرشف من نوع B كان يستخدم في البث الإذاعي الدنماركي
  • D1 ، D2 ، D3 ، D5 ، D7 ، D9 (المعروفة أيضًا باسم Digital-S) - معايير الفيديو الرقمي الاحترافية المختلفة الصادرة عن SMPTE
  • D8 — بيانات بتنسيق DV مسجلة على أشرطة متوافقة مع Hi8 ؛ وهو تنسيق استهلاكي إلى حد كبير
  • DCT — أول تنسيق شريط فيديو رقمي يستخدم ضغط البيانات
  • DV و MiniDV - تُستخدم في معظم كاميرات الفيديو الرقمية الاستهلاكية؛ مصممة لجودة عالية وسهولة التحرير؛ ويمكنها أيضًا تسجيل بيانات عالية الوضوح ( HDV ) بتنسيق MPEG-2
  • DVCAM و DVCPRO - يستخدمان في عمليات البث الاحترافية؛ يشبهان DV ولكن يعتبران بشكل عام أكثر قوة؛ على الرغم من توافقهما مع DV، إلا أن هذه التنسيقات تتمتع بمعالجة صوتية أفضل.
  • يدعم كل من DVCPRO 50 و DVCPRO HD نطاقات تردد أعلى مقارنة بـ DVCPRO من باناسونيك.
  • تم طرح تقنيتي HDCAM و HDCAM SR من قبل شركة سوني كبديل عالي الدقة لتقنية DigiBeta.
  • ميكرو إم في — بيانات بتنسيق MPEG-2 مسجلة على شريط صغير جدًا بحجم علبة الكبريت؛ قديم
  • ProHD — اسم تستخدمه شركة JVC لكاميرات الفيديو الاحترافية الخاصة بها التي تعتمد على تقنية MPEG-2

أقراص

قرص بلو راي، وهو نوع من الأقراص الضوئية المستخدمة لتخزين الوسائط

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ تُعرَّف بأنها أعلى 200 فيلم من الأفلام الحية تحقيقًا للإيرادات
  2. ↑ على سبيل المثال، معالج الفيديو الرقمي Thomson-CSF 9100، وهو جهاز TBC كامل الإطار رقمي بالكامل تم طرحه في عام 1980.
  3. ↑ على سبيل المثال Ampex ADO و NEC E-Flex.
  4. ↑ قبل الإصدار D2، تم إنتاج معظم أقراص الليزر باستخدام شريط فيديو تناظري من النوع C مقاس 1 بوصة
  5. ↑ في الواقع، تتوافق الصور الثابتة مع الإطارات فقط في حالة الفيديو ذي المسح التدريجي. أما في الفيديو المتداخل، فتتوافق مع الحقول. انظر قسم  التداخل لمزيد من التوضيح.

مراجع

  1. ↑ ويليامز، جيه بي (2017). ثورة الإلكترونيات: ابتكار المستقبل . سبرينغر. ص 245-248 . ISBN  9783319490885.
  2. ↑ جيمس ر. جانسيك (2001). أجهزة اقتران الشحنات العلمية . مطبعة SPIE. الصفحات 3-4 . ISBN  978-0-8194-3698-6.
  3. ↑ «جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2009 مُنحت لكاو، وبويل، وسميث» . مجلة الفيزياء اليوم (10) 14182. 2009. رمز Bibcode : 2009PhT..2009j4182. . doi : 10.1063/pt.5.023739 . ISSN 1945-0699 . 
  4. ↑ ستامب، ديفيد (2014). التصوير السينمائي الرقمي: الأساسيات والأدوات والتقنيات وسير العمل . مطبعة سي آر سي . الصفحات 83-85 . رقم ISBN  978-1-136-04042-9.
  5. ↑ ستامب، ديفيد (2014). التصوير السينمائي الرقمي: الأساسيات والأدوات والتقنيات وسير العمل . مطبعة سي آر سي . الصفحات 19-22 . ISBN  978-1-136-04042-9.
  6. ↑ فوسوم، إريك ر .؛ هوندونغوا، د.ب. (2014). "مراجعة للثنائي الضوئي المثبت لمستشعرات الصور CCD وCMOS" . مجلة IEEE لجمعية أجهزة الإلكترونيات . 2 (3): 33-43 . Bibcode : 2014IJEDS...2...33F . doi : 10.1109/JEDS.2014.2306412 .
  7. ↑ فوسوم، إريك ر. (12 يوليو 1993). "مستشعرات البكسل النشطة: هل أصبحت أجهزة اقتران الشحنة من الماضي؟". في: بلوك، مورلي م. (محرر). أجهزة اقتران الشحنة ومستشعرات الحالة الصلبة البصرية III . المجلد 1900. الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات. الصفحات 2-14 . Bibcode : 1993SPIE.1900....2F . CiteSeerX 10.1.1.408.6558 . doi : 10.1117/12.148585 . S2CID 10556755 .    {{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  8. ↑ "استخدام الأفلام الرقمية مقابل أفلام السيلولويد في أفلام هوليوود" . ستيفن فولوز . 11 فبراير 2019. تاريخ الاسترجاع: 23 أكتوبر 2019 .
  9. ↑ "فيلم روبرت رودريغيز "ذات مرة في المكسيك: مراجعة هيكلية" . WriteWork . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2013 .
  10. ↑ "ربما لا تكون الحرب بين الرقمي والفيلمي حربًا على الإطلاق" . نادي AV . 23 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 نوفمبر 2019 .
  11. ↑ ريزوف، فاديم (24 أبريل 2019). "24 فيلمًا صُوِّرت بتقنية 35 ملم وصدرت في عام 2018" . مجلة صانعي الأفلام . تاريخ الاسترجاع: 14 سبتمبر 2019 .
  12. ↑ "قلب كاميرا الهاتف: مستشعر الصور CMOS ذو البكسل النشط" . large.stanford.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-03-2021 .
  13. ↑ هانزو، لايوش (2007). ضغط الفيديو والاتصالات: من الأساسيات إلى H.261 وH.263 وH.264 وMPEG2 وMPEG4 لأجهزة الإرسال والاستقبال التوربينية التكيفية من نوع DVB وHSDPA . بيتر ج. تشيريمان، يورغن ستريت، لايوش هانزو ( الطبعة الثانية). هوبوكين، نيوجيرسي: مطبعة IEEE. ISBN  978-0-470-51992-9. OCLC 181368622 . 
  14. 1 2 3 4 "تاريخ تنسيقات ملفات الفيديو - رسم بياني" . RealNetworks . 22 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أغسطس 2019 .
  15. 1 2 غانباري، محمد (2003). برامج الترميز القياسية: من ضغط الصور إلى ترميز الفيديو المتقدم . مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا . ص 1-2 . ISBN  9780852967102.
  16. ↑ كريست، روبرت د. (2013). دليل المركبات التي تعمل عن بعد : دليل المستخدم للمركبات التي يتم تشغيلها عن بعد . روبرت ل. ويرنلي ( الطبعة الثانية). أكسفورد. ISBN   978-0-08-098291-5. OCLC 861797595 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  17. ↑ تومسون، جافين؛ شاه، أثار (2017). "تقديم HEIF وHEVC" (ملف PDF) . شركة آبل. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أغسطس 2019 .
  18. ↑ "قائمة براءات اختراع HEVC" (ملف PDF) . MPEG LA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2019 .
  19. ↑ "تقرير مطوري الفيديو 2019" (ملف PDF) . Bitmovin . 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 نوفمبر 2019 .
  20. ↑ روجر، جينينغز (1997). طبعة خاصة باستخدام فيديو سطح المكتب . كيو بوكس، ماكميلان للنشر الحاسوبي. ISBN 978-0789702654.
  21. ↑ "CoSA Lives: The Story of the Company Behind After Effects" . وكالة Motionworks للتسويق الرقمي، ملبورن . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 فبراير 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 نوفمبر 2009 .
  22. ↑ غاريت، برادلي ل. (2018). "الجغرافيا الفيديوغرافية: استخدام الفيديو الرقمي في البحث الجغرافي" . التقدم في الجغرافيا البشرية . 35 (4): 521-541 . doi : 10.1177/0309132510388337 . ISSN 0309-1325 . S2CID 131426433 .  
  23. ↑ بروس، ديفيد ل.؛ تشيو، مينغ مينغ (2015). "التأليف باستخدام التكنولوجيا الحديثة: تأملات المعلمين حول تعلم الفيديو الرقمي" . مجلة تعليم المعلمين . 66 (3): 272-287 . doi : 10.1177/0022487115574291 . ISSN 0022-4871 . S2CID 145361658 .  
  24. ↑ ويلر، ماثيو إي.؛ مورفي، توماس جي.؛ بليشرمان، ميرا؛ ميهتا، هيرال؛ بيندر، جي. جيسي (2021-03-01). "قياس معدل ضربات قلب الرضيع والكشف عن نقص تشبع الأكسجين باستخدام كاميرا فيديو رقمية بتقنية التصوير الضوئي" . مجلة طب الفترة المحيطة بالولادة . 41 (7): 1725-1731 . doi : 10.1038/s41372-021-00967-1 . ISSN 0743-8346 . PMID 33649437. S2CID 232070728 .   
  25. ↑ بروهس، والتر إي؛ ستاوت، دوروثي (2020). "قياس وتصنيف جودة التسجيلات المُلتقطة على مسجلات الفيديو الرقمية" . مجلة العلوم الجنائية . 65 (4): 1155-1168 . doi : 10.1111/1556-4029.14307 . ISSN 0022-1198 . PMID 32134510. S2CID 212417006 .   
  26. ^ كروجر ، لينارد جي. (2002). التلفزيون الرقمي: نظرة عامة . بيتر ف. غيريرو. نيويورك: كتب نوفينكا. رقم ISBN 1-59033-502-3. OCLC 50684535 . 
  27. ↑ ريمرز، يو. (1998). "البث الرقمي للفيديو". مجلة IEEE للاتصالات . 36 (6): 104-110 . Bibcode : 1998IComM..36f.104R . doi : 10.1109/35.685371 .
  28. ↑ "أصول التلفزيون الرقمي وآفاقه المستقبلية" . مؤسسة بنتون . 23-12-2008.
  29. 1 2 باربيرو، م.؛ هوفمان، هـ.؛ ويلز، ن.د. (14 نوفمبر 1991). "ترميز مصدر DCT والتطبيقات الحالية للتلفزيون عالي الوضوح" . المراجعة الفنية لاتحاد البث الأوروبي (251). اتحاد البث الأوروبي : 22-33 . تم الاطلاع عليه في 4 نوفمبر 2019 .
  30. ↑ «شركة نيكست ليفل توقع اتفاقية بث تلفزيوني - 17 ديسمبر 1997» . money.cnn.com . مؤرشف من الأصل في 7 أكتوبر 2002. تم الاطلاع عليه في 9 أغسطس 2018 .
  31. ↑ "شركة TCI تواجه تحديات كبيرة - 15 أغسطس 1996" . money.cnn.com . مؤرشف من الأصل في 20 أكتوبر 2002. تم الاطلاع عليه في 9 أغسطس 2018 .
  32. ↑ باربيرو، م.؛ ستروبيانا، م. (أكتوبر 1992). "ضغط البيانات لنقل وتوزيع البث التلفزيوني عالي الوضوح" . ندوة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول تطبيقات ضغط الفيديو في البث : 10/1–10/5.
  33. ↑ وينكلمان، روي (2018). "TechEase، ما هو عمق البت؟" . تم الاسترجاع في 18 أبريل 2022 .
  34. ↑ ستاينر، شون (12 ديسمبر 2018). "B&H، 8 بت، 10 بت، ماذا يعني كل هذا بالنسبة لمقاطع الفيديو الخاصة بك؟" .
  35. ↑ أشاريا، تينكو (2005). معيار JPEG2000 لضغط الصور: المفاهيم والخوارزميات وهياكل VLSI . بينغ سينغ تساي. هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي-إنترساينس. ISBN 0-471-65375-6. OCLC 57585202 . 
  36. ↑ وايز، ماركوس (2013). كيف يعمل الفيديو . ديانا ويناند ( الطبعة الثانية). نيويورك. ISBN  978-1-136-06982-6. OCLC 1295602475 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  37. ↑ فاتولين، ديمتري. "مقارنة برامج ترميز الفيديو بدون فقدان البيانات 2007" . www.compression.ru . تاريخ الاسترجاع: 29-03-2022 .
  • سادون، إريكا (2006). أساسيات الفيديو الرقمي: التصوير، النقل، التحرير، المشاركة . هوبوكين: جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-11319-6. OCLC 630529114 . 
  • "الفيديو الرقمي (DV)" . Techopedia . 16 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 مارس 2021 .