6Videotechnika

Do oblasti videotechniky lze zahrnout kamery a kamerové systémy, spotřební elektroniku, videorekordéry, oblast Streamingu a systémy pro záznam a sdílení obsahu. Těm se však budeme speciálně věnovat v další kapitole.

Schéma kamerového systému v TV studiu

Kamery a kamerové systémy tvoří jednu velkou oblast videotechniky. Základní rozdělení umožňuje rozčlenit tuto oblast na tři kategorie:

1. instalační kamery

- otočné PTZ (Pan, Tilt, Zoom) – tento typ kamer je vybaven motorovým nebo ručním otáčením v horizontální a vertikální ose. Kromě toho je možné upravovat i tzv. zoom objektivu. Je ideální do místností, kde je vyžadováno flexibilní snímání obrazu v různých střídajících se podmínkách např. sledování osob, záběry detailů a celkového přehledu, atd. Kameru lze řídit z režijního pultu, z počítače, nebo z řídicího systému. Pokud je kamera součástí např. videokonferenčního systému, její pohyb může být řízen inteligentním procesorem, který detekuje tváře a hlasy osob. Kamera se pak zaměřuje na právě hovořícího člověka.
- s pevnou montáží – kamery tohoto typu jsou určeny pro situace, kdy je potřeba snímat konkrétní místo v místnosti nebo široký náhled celého prostoru. Využívají se v případě, že se podmínky v místnosti a pohyb osob před kamerou nemění. Kamery mohou být vybaveny fixním objektivem, nebo objektivem typu zoom.
- webové kamery – slouží pro připojení k počítači, nebo konferenčnímu systému pomocí rozhraní USB (Universal Serial Bus). Jejich účelem je zachytit jednotlivce nebo omezený počet lidí v místnosti pro přenos obrazu k dalšímu softwarovému zpracování. Typicky pro konference Skype, WebEX, aj. Mohou sloužit i k zachycení statických záběrů, tj. fotografií.

Ukázky instalačních kamer

2. přenosné kamery

- profesionální – využívají se zejména v televizním a filmovém průmyslu. Uplatnění mají i v regionálních nebo korporátních studiích, kde uživatel vyžaduje vysokou kvalitu obrazu. Cenové rozpětí těchto kamer začíná zhruba na hranici 100 000,-. Ty nejlepší filmové kamery jsou tak nákladné, že si je producent filmu obvykle pronajme na konkrétní projekt.
- spotřební – běžně dostupné kamery pro nejširší spektrum uživatelů. Obvykle najdou uplatnění v domácnostech a v nenáročných projektech, kde nízká cena hraje roli. Většina funkcí je plně automatická a uživatel nemusí mít žádné hluboké znalosti o zpracování obrazu. Nicméně i v kategorii spotřebních kamer jsou zastoupeny modely pro náročné uživatele, které se dají zařadit mezi tzv. semi-profesionální. Poskytují celou řadu funkcí pro ruční nastavení parametrů a výsledná kvalita obrazu je na vysoké úrovni.

Ukázky přenosných kamer

3. speciální kamery

- účelové – kamery v této kategorii jsou vyrobeny pro konkrétní účely. Např. pro termální analýzu, senzorickou detekci (např. pohybové senzory, klíčování, …), slow motion (vysoká snímková rychlost), aj.
- inspekční – různé typy kamer pro medicínu a další technické obory. Slouží pro přenos obrazu z obtížně dostupných nebo životu nebezpečných míst
- průmyslové – do této kategorie patří kamery využívané v různých průmyslových odvětvích

Ukázky speciálních kamer

Dále lze kamery a kamerové systémy dělit dle rozhraní (Interface) na digitální (HDMI (High-Definition Multimedia Interface), DVI (Digital Visual Interface), SDI (Serial Digital Interface)), IP (Internet Protocol) umožňující Streaming po síti Ethernet, USB a kombinované (mohou mít různé kombinace rozhraní zmíněné výše).

Produkty spotřební videotechniky zahrnují DVB (Digital Video Broadcast) přijímače, televizory a DVD / Blu-ray přehrávače a rekordéry. Tyto produkty slouží v AV/IT instalacích zejména pro doplnění systému a nikoliv jako hlavní řešení. Spotřební elektronika se vyznačuje malou životností (tj. nesnese provoz 24/7), omezenými funkcemi pro integraci s jinými AV komponenty, limitovanou podporou ze strany výrobce nebo distributora, často se měnícím sortimentem.

Video rekordéry jsou zařízení pro pořizování obrazového záznamu „klasickou“ cestou, dělí se na jednokanálové a vícekanálové, případně obdobným způsobem jako kamery dle typu dostupných rozhraní.

V dnešní době je však velice zajímavá a populární oblast Streamingu.

Streaming (z anglického stream – proud) je technologie kontinuálního přenosu audiovizuálního materiálu mezi zdrojem a koncovým uživatelem. V současné době se streamingu využívá především pro přenášení audiovizuálního materiálu po internetu (Webcasting). Webcasting může probíhat v reálném čase (internetová televize nebo rádio), nebo systémem videa na přání VoD (Video on Demand) – např. YouTube. Pro streamování videa více uživatelům zároveň musí mít provozovatel k dispozici kromě obsahu také ještě streamovací server, který zajišťuje komunikaci s cílovými počítači a plynulé vysílání dat.

Pro přenos audiovizuálního materiálu po internetu se využívá kodeků umožňujících redukci objemu přenášených dat. Ke streamingu se nejvíce využívá flashových kodeků, MPEG-4 (Moving Picture Experts Group-4), Windows Media, Real Time a QuickTime. I tak je přenos záznamu v televizním rozlišení (720×576) velmi náročný. Proto byl nejvíce rozšířený streaming v rozlišení 320×240 bodů při datovém toku 256 až 512 kbit/s. Dnes se, ale můžeme zcela běžně setkat s extrémy jako je streamování ve 4K, které nabízí například populární služby YouTube nebo Netflix.

Ke streamingu audia se využívá především kodeků WMA (Windows Media Audio), MP3, OGG, AAC+ (Advanced Audio Coding+) v datových tocích obvykle od 16 do 256 kbit/s. Audio může být streamováno jako singlebitrate, což je jeden konstantní datový tok nebo multibitrate, což je více konstantních datových toků přenášených dohromady v jednom datovém toku mezi kodérem streamu a serverem. Přehrávač přehrávající multibitrate stream ze serveru dokáže potom automaticky měnit kvalitu zvuku v případě zhoršení/zlepšení kvality internetového připojení posluchače.

Šíření AV streamu k divákovi je v principu možné třemi základními metodami:

- Unicast – přenos probíhá v uzavřeném okruhu mezi dvěma body, tj. zdrojem a divákem. Tato metoda je vhodná pro přenos po páteřních trasách nebo mezi jasně definovanými produkty. Platí, že ke každému zdroji může být v jeden moment připojený jen jeden divák. Více unicastů v síti se musí aritmeticky sečíst a definovat celkový datový tok systému.
- Multicast – v této metodě je možné, aby se k jednomu zdroji streamu připojilo naráz více diváků. Stream je aktivován požadavkem od diváka směrem ke zdroji signálu. Diváci se zapnutým přehrávačem streamu jej zachytávají na základě spojení se zdrojem. Oproti unicastu se vysílání multicastu nesčítá, ale v síti zůstává jediný stream. Provoz multicastu je však možný jen na řízené síti s aktivním omezením zahlcení portů distribučních přepínačů (Layer 3 Switch)
- Broadcast – je metodicky podobný multicastu s tím rozdílem, že zdroj streamu aktivně vysílá na všechny koncové body v síti. Ze všech metod je nejméně používaný, jelikož jej není možné řídit a tím zahltit síť daty

Kromě zmíněné distribuce obrazu a zvuku do internetu se Streaming využívá také rámci AV systémů. V tomto případě není až tak kritický datový tok, který může využívat celou šířku pásma nabízené v rámci lokální sítě LAN, jenž může činit až 1 Gbit/s. Nicméně i zde je třeba využít některý z kodeků, který signál zkomprimuje a zmenší velikost datového toku. Nekomprimovaný signál 1080p totiž může klidně dosáhnout až 10 Gbit/s.

Nejpoužívanější kodeky jsou ve standardu H.264 a JPEG2000. Nicméně výrobci vyrábí celou řadu vlastních kodeků, které jsou však většinou kompatibilní jen v rámci jedné značky výrobků. Kodeky mohou být buď ve formě hardware, nebo se instalují jako software na dedikovaný počítač. Kromě obrazu a zvuku umožňují vybrané kodeky přenášet i další data, např. pro klávesnici a myš, USB periferie, řídicí signály IR (InfraRed) a RS232 (Recommended Standard 232), atd. Je tedy možné po jediném UTP kabelu v rámci počítačové sítě přenášet komplexní data využitelná pro zpracování v AV systému. Některé periferie lze po stejném kabelu i napájet (technologie PoE).

V souvislosti se streamováním AV obsahu je vhodné zmínit i pojem sítí typu CDN (Content Delivery Network). Jedná se sítě poskytující vysílání AV obsahu formou broadcastu do veřejných nebo privátních sítí. Ve své podstatě se jedná o obdobu vysílání DVB-T (Digital Video Broadcast - Terrestrial), resp. DVB-S (DVB - Sattelite), ale v prostředí IP sítí. Poskytovatelé jsou však placení. Za poplatek však máte garantovánu dostupnost, kapacity a archiv. Vlastní sítě CDN často provozují velké organizace.

Jejich provoz je nákladný (např. Mediasite EVP Server (Event Visualisation Platform Server)).