2014
21
Şubat

Broadcast Codecler ve Formatlar

     HD televizyon yayıncılığında  NLE kurguların ve HD Camcorderların genel olarak kullandığı codecler ve formatlar hakkında yüzeysel olarak bilgi vermeye çalışacağım. DNxHD/Avid      Avid tarafından produksiyon amaçlı geliştirilen ve açık kaynak kodlu bir codec. MXF yada Quicktime zarflı bir dosya oluşturulabiliyor. I-Frame Only Sıkıştırma altyapısını kullanıyor, Apple'ın ProRes formatına iyi bir alternatif. Aşağıdaki tabloda; DNxHD'nin Bit derinliği,Örnekleme ve Bant genişliğini inceleyebilirsiniz. ProRes/Apple      Apple tarafından geliştirmiş prodüksiyon bir codec, I-Frame only alt yapısında bir sıkıştırma sunuyor. Quicktime zarfında bir dosya oluşturuyor , Avid'in DNxHD formatına alternatif olarak kullanabiliyoruz. Aşağıdaki Tabloda; Bit derinliği örnekleme ve bant genişiliği açısında inceleyebilirsiniz.  XAVC/Sony      Sony Tarafından geliştirilen bir codec, H.264 level 5.2 (Güncel En yüksek seviye) destekli. Hem I-Frame hemde GOP alt yapısını kullanabiliyor. Sony'nin özellikle 4K çözünürlükler ve yuksek kare hızında çekimler için tercih ettiği bir codec. MPEG4 SStP gibi Mastering seviseyinin altında MPEG2 nin üstünde gördüğü bir codec. Sony'nin genel olarak camcorder'larında kullandığı MXF Op1A zarfalama tekniğini kullanıyor. Profesyonel seviyeler için maksimum 4K çözünürlük ve Mp4 zarfını kullanan XAVC-S'de mevcut. XAVC 8,10 ya da 12 Bit derinliğinde 4:2:2 ya da 4:4:4 renk örneklemesi ile çalışabiliyor. Aşağıdaki Tabloda; daha detaylı inceleyebilirsiniz. AVC-Intra / Panasonic      Panasonic tarafından geliştirilen ve P2 kameralarında standart olarak kullanılan bir codec, MXF Op-Atom Zarfını kullanıyor. AVC/H.264 tabanlı ve Intra-Frame sıkıştırma altyapısını kullanıyor. AVC Intra 50,100 ve 200 olarak sınıflara sahiptir. Bu üç sınıfta 10 bit renk derinliğine sahip AVC Intra 50 4:2:0 örnekleme ,AVC 100 ve 200 4:2:2 örnekleme kullanıyor. Ayrıca AVC-Intra 444 ile 4:4:4 örneklemeye ulaşabiliyor.Sıkıştırma I-Frame Only tabanlı olduğu için prodüksiyona uygun ve GOP tabanlı formatlara göre jenerasyon kayıplarından daha az etkileniyor.Aşağıdaki Tabloda ; detayları inceleyebilirsiniz  XDCAM/Sony      Sony tarafından geliştirilen bir codec SD standartlarında kullanılmaya başlandı. HD olarak XDCAM HD olarak bilgiler paylaşacağım. Daha önceki bir yazımda XDCAM ve P2 karşılaştırması yapmıştım burada yüzeysel olarak değineceğim Mpeg-2 Tabanlı ve Long-GOP sıkıtştırma altyapısını kullanıyor MXF-Op-1a zarfında bir dosya yapısı oluşturuyor.  XDCAM EX /Sony      Sony'nin SxS medyalı camcorder'larında kullandığı bir format 4:2:0 örnekleme 8 bit renk derinliği ve 1920x1080 formatında kayıt yapabilen bir codec. Mpeg-2 Long Gop Sıkıştırma yapısını kullanıyor.Aşağıdaki Tabloda ; bant genişliğini çözünürlüklere göre inceleyebilirsiniz. AVCHD / Sony ve Panasonic     Consumer Camcorderlar için geliştirildi. AVC/H.264 üzerine kururlu bir codec,Renk Örneklemesi 4:2:0 renk derinliği 8 bit. H.264'ün Main ve High profillerini destekliyor, Sony AVCCAM ve NXCAM serilerinde Panasonic ise AVCHD Pro serilerinde bu codec altyapısını kullanıyor. Aşağıdaki Şekillerde Sony ve Panosonic'in hangi profilde hangi bant genişliğini kullandığını görebilirsiniz. Sony Camcorderlar ;   Panasonic Camcorderlar ; HDCAM / Sony      Sony tarafından geliştirilen kaset tabanlı kayıt formatı. 1440x1080 çözünürlüğe sahip fakat 1920x1080'e upscale edilebiliyor. Panasonic'in DVCPRO HD Formatının rakibi. Profil Çözünürlük Bit Derinliği Örnekleme Bant Genişliği HDCAM 1440 x 1080 8 3:1:1 144 Mb/s DVCPRO HD / Panasonic       DV temelli kaset tabanlı bir format DVC PRO (25 ve 50Mb/s)'un geliştirilmiş ve 100 Mb/s'ye çıkarılmış halidir. Gerçek anlamda Full HD çözünürlüğü desteklemiyor. Sony'in HDCAM Formatının rakibi.  Profil Çözünürlük Bit Derinliği Örnekleme Bant Genişliği DVCPRO HD 1440 x 1080 8 3:1:1 100 Mb/s HDCAM-SR / Sony      Birçok Televizyon kanalında kaset tabanlı HD mastering  olarak kabul görmüş bir formattır. Mpeg-4 Part 2 temeline dayanmaktadır.   Blu-Ray 2006'da ilk çıkan versiyonları MPEG' kullanıyordu. Şuanda AVC/H.264 ve VC-1 kullanılmakta VC-1 /Microsoft Normal 0 false false false EN-US X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt; mso-para-margin-top:0in; mso-para-margin-right:0in; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0in; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin;}      2006'da SMPTE 421M standardı olarak kabul edildi. AVC/H.264 formatının karşılığı olarak görülmekte. Blu-Ray ve HD-DVD için kabul edilmiş standart. Xbox360,Playstation3,WMV3,WMV 9 Advanced Profile (WVC1) , WMVA, ve Silverlight teknolojilerinde kullanılmakta. VC-2 / Dirac / BBC      BBC tarafından geliştirildi. Royalty free bir codec. Mpeg-2'den iki katı kadar etkin, MPEG-4 AVC/H.264'ün karşılığı. I-Frame Sıkıştırma altyapısını kullanan versyionu VC-2 standardı olarak kabul edildi. Son olarak Beijing 2008 Olimpiyatlar'ında BBC tarafından kullanıldı. VC-3 Avid DNxHD Codec'i SMPTE tarafından VC-3 Standardı olarak kabul edildi. H.265/HEVC Bir önceki yazımda detaylı olarak bahsettiğim H.265 en güncel codec. 4K yayıncılığın gelişimiyle paralel olarak kullanımı artış göstermektedir. Aşağıdaki şekilde H.265/HEVC'nin diğer codeclerle kıyaslamasını görebilirsiniz.       Bu yazımda Broadcast Codecler ve formatlar hakkında sizleri elimden geldiği kadarıyla bilgilendirmeye çalıştım umarım bunu başarabilmişimdir. Bir sonraki yazımda görüşmek dileğiyle.
2013
31
Ekim

H265/HEVC Nedir?

     Günümüz teknolojisinde tabletlerin ve cep telefonlarının 1920x1080p (full HD) ekran çözünürlüğe sahip olduğunu görmekteyiz. Teknoloji bu şekilde gelişirken büyük  televizyon ekranlarını full HD teknolojisiyle yetinmeyeceğini tahmin edebiliyorsunuzdur, işte tam bu noktada 2K,4K,8K gibi çözünürlüklerden söz edebilir olduk.      Sizlerde takdir edersiniz ki çözünürlükler bu kadar yükselince codec(kodlama) teknolojilerinin de yenilerinin çıkması daha yeni kodlamalar kullanması kaçınılmaz oluyor. Hali hazırda kullanılan h.264/avc kodlama teknolojisi HD için yeterli oluyordu fakat 4K ve 8K çözünürlük için performanslı olmayacak gibi gözüküyor , bu sebeple yerini H.265 (High efficiency Video Conding)’e bırakmaya hazırlanıyor. Nedir bu H265/HEVC ?      ISO/IEC MPEG(Moving Picture Experts Group) ve ITU-T VCEG (Video Coding Experst Group)tarafından ortak bir çalışma sonucu oluşturulmuş bir video sıkıştırma standardıdır. H265’i detaylı olarak anlatmaya başlamadan yüzeysel bir tanım yapacak olursak ; H264/avc’ye göre daha fazla sıkıştıran ve daha az bant genişliğiyle bize sunan kodlama teknolojisidir diyebiliriz.  Neden H265/HEVC’ye ihtiyaç duyduk ?     H265/HEVC’nin bir önceki standardı olan H264/AVC ilk olarak 2003 yılında yayınlandı. Yayınlandığı zamandan beri dijital video’nun her alanında kullanıldığını görmekteyiz. HD(High Definition)’nin bir çok cihaz ve uygulamada yaygın bir kullanım kazanmasıyla yüksek çözünürlüğün getirdiği daha fazla bant genişliği ve daha fazla depolama alanı ihtiyacı duymaktayız. HD ötesi  video çözünürlükleri (2k,4k,8k) bize HD’de duyulan  saklama alanı ve bant genişliği ihtiyacını daha fazla hissettireceği görülmektedir.Bugünkü şartlarda cep telefonları ve tabletler 2003 yılında kullandığımız masaüstü bilgisayarlara göre daha hızlı işlem güçlerine sahipler, teknoloji bu noktadayken daha başarılı sıkıştırma teknolojilerinin ortaya çıkması da kaçınılmaz oluyor.  H265/HEVC nasıl çalışır?      Video sıkıştırma teknolojileri genel olarak aynı yapıya sahiplerdir, Encode (kodlama) ve Decode(çözümleme) olmak üzere iki kısımda inceleyebiliriz. Aşağıdaki şekilde kodlama ve çözümleme sırasında izlenilen yol haritasını görebiliriz.   Şekilde de görüldüğü gibi kodlama sıralaması şöyle ilerlemektedir ; Bölümleme ; her resmi birden fazla birimler halinde bölümleme. Tahminleme ; Her bir tahmin ünitesinde Inter veya Intra predection (tahminleme) kullanarak bu ünitelerden tahminler oluşturma. Dönüşüm ; Artığın dönüşümü ve sayısal olarak belirlenmesi (Orjinal görüntü ve tahmini arasındaki fark) Entropy ; Entropy'nin kodlanması Çözümleme sıralaması ise; Entropy ; Entropy çözümleme ve kodlanmış dizi elemanlarının ayıklanması Ters dönüşüm ; Yeniden ölçekleme ve ters dönüşüm Tahminleme ; Ters dönüşüm çıktısına bağlı olarak her tahmin birimine tahmin ekleme Yeniden Düzenleme ; Yeniden düzenlerek çözümlenmiş bir video görüntüsü oluşturma H265/HEVC'nin  yapısını biraz daha detaylı incelemeye başlayalım ;         Partitioning(Bölümleme)      H265/HEVC Son derece esnek bir bölümle yapısıyla karşımıza çıkıyor,ilk olarak resmi dikdörtgen veya kare dilimlere ayırıyor. Her video veya resim karesi dilimlere ayrıldıktan sonra bu dilimler 64x64 piksel'ekadar ulaşabilen Coding Tree Units (kodlama ağaç uniteleri)'lere bölünür. Coding Tree unit (CTU) kodlamanın temel birimidir, daha önceki standartlarda (mpeg-2,h264/avc) bunları macroblok yapısı olarak gözlemliyorduk. Bir Coding Tree unit (CTU) oldukça fazla bilinen Quadtree (dörtlü ağaç) yapısına benzer bir şekilde Coding Units (kodlama unitesi)'lere bölünür.Coding Unit (CU)'ler ise Inter Veya Intra Prediction (tahminleme)'a dönüşür.Aşağıdaki şekilde bu yapıyı daha iyi anlayabiliriz.            Prediciton (Tahminleme)      Herbir Coding unit (CU)  Inta veya Inter Prediction kullanılarak tahmin edilen bir veya birden fazla Prediction (tahminleme) unitesine bölünür. Intra Prediction (Resim içi Tahminleme): Her bir prediction unit (PU) aynı resimdeki komşu görüntü verilerinden tahminleme yapar. DC Prediction (Ortalama değer alma),Planar Prediction ( Düz yüzeyi PU'ya ayarlama)ve directional Prediction (Komşu data'dan tahmin etme) yöntemlerini kullanır.Aşağıdaki şekilde H264/AVC ve H265/HEVC 'de kullanılan Intra yapısının farklarını görebilirsiniz   Inter Prediction ( Resimler arası Tahminleme) : Her bir Prediction unit (PU) Bir veya birden fazla referans resminden aldığı görüntü verilerinden (Görünen resmin öncesindeki ve sonrasındaki resimler) Motion Compenation (Hareket Dengeleme) yöntemini kullanarak tahminleme yapar. Aşağıdaki resimde Inter Prediction Quadtree yapısını görebilirsiniz.             Transform and Quantization ( Dönüşüm ve Sayısal değerlendirme)      H264/AVC daha öncede belirttiğim gibi temel kodlama yapısı olarak 16x16 piksel'e kadar ulaşan macroblock yapısını kullanıyor,H265/HEVC ise sıralı olarak Coding Unit (CU),Prediction Unit (PU) ve bu bölümde inceleyceğimiz Transform Unit (TU) yapılarını kullanıyor. Transform Unit (TU) Transform ve Quantization ( Dönüşüm ve Sayısal değerleme) için temel birimdir.Transform Unit (TU) 4x4,8x8,16x16 ve 32x32 piksellik bloklara sahip. Aşağıdaki şekilde Coding Unit (CU) , Prediction Unit (PU) ve Trasnfom Unit (TU)'in birbirleri arasındaki ilişkiyi görebilirsiniz.        H265/HEVC Residual Quadtree ((RST),Artık Dörtlü Ağaç) yapısından faydalanarak, Tahminleme den sonra kalan herhangi bir artık veriyi Discrete Cosine Transform ((DCT),Ayrık Kosinus Dönüşümü) veya Discrete Sine Transform ((DST),Ayrık Sinus Dönüşümü)'a dayalı Block Transform (Blok Dönüşüm) kullanılarak dönüştürülür.         Entropy Coding ( Entropy kodlaması)      Kodlanmış bir H265/HEVC Bitstream( Bit Akışı) sayısal dönüşüm kat sayıları,tahmin bilgisi(Tahmin modları ve hareket vektörleri) , bölünmüş bilgi ve diğer Headet datalardan (başlık verileri) oluşur. Tüm bu elementler Context Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) kullanarak kodlanır. CABAC her sembol için olasılık modelini güncelleyerek yuksek bit oranlarında başarılı bir sıkıştırma olanağı sağlar. Aşağıdaki şekilde CABAC yönteminin blok şemasını görebilirsiniz.        H265/HEVC kodlaması yukarıda anlattığım akışları kullanarak oluşmaktadır. Şimide H265/HEVC'nin diğer özelliklerini inceleyelim. Mode and Motion Vector Prediction (Mod ve Hareket Vektörü tahmini): H265/HEVC önceki kodlanmış unitelerin modlarına dayalı olarak çok yönlü tahmin ve mod bilgisini birleştirir. Deblocking Filter ( Bloklamayı azaltma filtresi): Trasnform Unit (TU) veya Prediction Unit (PU) sınırlarında Luma ve Chroma örneklerine bir filtre uygulanır ( Bu sınırlar 8x8'lik ızgaralar halinde sıralanır).Bu filtrenin gücü H265/HEVC bit akışında işaretlenmiş içerik öğeleri tarafından kontrol edilir.Deblocking filtresi kayıplı kodlama işlemi tarafından oluşan Block/Unit kenarlarındaki bloklaşmayı engellemek için tasarlanmıştır. Sample Adaptive Offset ( Örnek dengeli ayarlama): Kodu çözülmüş video karelerinin ayarlanmasını sağlayan, pürüzsüz  bölgeler ve nesnelerin kenar görünümünü arttıran isteğe bağlı bir filtredir. Sample adaptive Offset(SAO) filtre H265/HEVC bit akışında işaretlenebilen look-up tablolarını kullanan non-linear (doğrusal olmayan) bir filtredir. Parallel Processing ( Paralel işlem) : H265/HEVC Paralel işleme yeteneğine sahip decoderlar (çözücüler) için yararlı olan bir kaç özellik içerir. Bunlara sırayala göz atacak olursak  Tiles ; Büyük ölçüde bağımsız olarak çözülebilen dikdörtgen bölgelerdir. Wavefront Parallel Processing (WPP): Codin Tree Unit (CTU)'in yeni sırasının sadece bir önceki sıranın iki CTU'su çözüldükten sonra çözülebileceğini garantiye alan bir kodlama modudur. Profiles,Levels and Tiers (profiller,seviyeler ve Aşamalar): Çözücü tarafından desteklenmesi gereken mevcut H265/HEVC kodlama araçlarının alt kümesi bir profil tanımlar. Seviye ve aşama kombinasyonu resim boyutu açısından maksimum çözücü işlem kabiliyetlerini, saniyede kodlanmış örnekleri,bit-rate 'i ve buffering 'i belirler.      Son olarak H265/HEVC'nin diğer kodlama tekniklerine göre kazancını incelediğimizde bir önce ki kodlama tekniği olan H264/AVC'ye göre uygulamalar açısından %35-%40 arasında kazanç sağladığı gözlemliyebiliyoruz bunu aşağıdaki şekillerde daha iyi görebiliriz.            Bu yazımda H265/HEVC ile ilgili bilgileri sizinle paylaşmaya çalıştım Umarım sizler için faydalı olacak bilgiler paylaşabilmişimdir.Bazı teknik terimleri Türkçeleştirmek konusunda kararsızlıklar yaşadım bu konu hakkında geri dönüşler benim için önemli olacaktır. Bir başka yazımda görüşmek dileğiyle
2013
23
Eylül

MATROX CONVERT DVI

     Bu yazımızda  kullanma fırsatı bulduğum  Matrox Convert  DVI cihazı hakkında gözlemlerimi anlatacağım. Günümüz  Televizyon yayıncılığında Bilgisayar tabanlı içerikler (Google Earth,Skype , Web sayfaları, Vb.. )  önemli  bir yer  tutmaktadır, gelinen bu noktada Scan converter’ların kullanım ihtiyaçları artmıştır Matrox Convert DVI’da bu sınıfta kullanılabilecek cihazlar arasındadır.Scan Converter denildiğinde aklıma ilk olarak Show tv yıllarımda kullandığımız Analog way'in VGA input'u ve Composite çıkışı olan koordinatları manuel ayarladığımız cihazı geliyor, Şimdilerde Scan converterlar bir hayli yol katetti kolay kullanımlı ve yüksek çözünürlüklü bir hal aldı.Bu yüzden Scan Converterlar ile ilgili yazılarımı hangi kategoride yazıcağıma karar vermekte zorluk çektim Acaba Broadcast mi? yoksa Broadcast-IT mi ? derken sonunda Broadcast-IT kategorisinde incelemeye yapmaya karar verdim.                      Matrox Convert DVI Cihazın kullanıma geçmeden önce   genel özellikleri  hakkında biraz  bilgi verelim. Matrox Convert DVI  özellikleri DVI Girişi, 1920 x 1200 Stereo ses girişi, SDI embed çıkış verebiliyor. Digital çıkışlar : HD/SD SDI Analog çıkışlar: HD/SD analog compenent,composite Eş zamanlı analog ve digital çıkış SD analog black burst (bi-level) ve HD genlock (tri-level) destekleri Anti-flicker özelliği Stand-alone çalışabilme              Cihazın kullanımına geldiğimizde; bu cihazın bütün fonksiyonlarına pc üzerinden  kontrol sağlayan kullanıcı dostu  bir yazılımla kolaylıkla ulaşabiliyoruz. Cihazın öne çıkan özelliklerinin başında Genlcok’la çalışabiliyor olması geliyor. Ayrıca Seçtiğimiz  bir bölgeyi ekrana verebiliyor olmamızda ilgi çekici  olarak gözüküyor. Diğer özellikleri arasında Anti-flicker (titreşim azaltma), underscan modu, Şifre ile koruma ve tuşlara fonksiyon atama olarak sıralanabilir.        Bu yazımda umarım   Matrox Convert DVI cihazı hakkında sizlere  yardımcı olabilecek bilgileri paylaşabilmişimdir. Bir başka yazımızda görüşmek üzere.