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Leandro Moreira
2021-03-09 08:19:01 -03:00
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# はじめに
ビデオ技術やさしい解説資料です。ソフトウェア開発者やエンジニア向けの資料ですが、**誰でも理解できる**解説にしたいと思っています。 [ビデオ技術初学者のためのミニワークショップ](https://docs.google.com/presentation/d/17Z31kEkl_NGJ0M66reqr9_uTG6tI5EDDVXpdPKVuIrs/edit#slide=id.p)からこのアイディアが生まれました。
これは、ビデオ技術に関するやさしい解説資料です。ソフトウェア開発者やエンジニアを対象にしていますが、**誰でも理解できる**解説にしたいと思っています。このアイディアは、[ビデオ技術初学者のためのミニワークショップ](https://docs.google.com/presentation/d/17Z31kEkl_NGJ0M66reqr9_uTG6tI5EDDVXpdPKVuIrs/edit#slide=id.p)から生まれました。
できるだけ**簡潔な言葉、たくさんの視覚的要素、具体的な例**を使っていくつかのデジタルビデオの概念を紹介し、誰でもこの知識が身につくこと目標す。気軽に訂正や提案を送り、改善してください。
できるだけ**簡潔な言葉、多くの視覚的要素、具体的な例**を使うことで、誰でもデジタルビデオの概念が理解できること目標にしています。気軽に訂正や提案を送り、改善してください。
いくつかの**ハンズオン**セクションでは**dockerインストール済み**で、このレポジトリクローンされている必要があります
本資料には**ハンズオン**による解説が含まれています。ハンズオンに取り組む方は、事前にdockerインストール、このレポジトリクローンしておいてください
```bash
git clone https://github.com/leandromoreira/digital_video_introduction.git
cd digital_video_introduction
./setup.sh
```
> **注意**: `./s/ffmpeg` や `./s/mediainfo` コマンドは、そのプログラムが**Dockerコンテナ上**で実行されることを意味しています。コンテナの中には、すでに必要な依存関係が全て含まれています。
> **注意**: `./s/ffmpeg` や `./s/mediainfo` コマンドは、そのプログラムが**Dockerコンテナ上**で実行されることを意味しています。コンテナの中には、必要な依存関係が全て含まれています。
**ハンズオンはすべて、このレポジトリをクローンしたフォルダで実行してください**。 **jupyter examples**については、`./s/start_jupyter.sh`でサーバーを起動して、表示されるURLをブラウザで開いてください。
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# 基本用語
**画像**は**二次元マトリクス**として考えることができます。**色**を考慮すると、画像を**色のデータ**を表すための**もう一つの次元**を持った**三次元マトリクス**として捉えることができます。
**画像**は**二次元マトリクス**として考えることができます。さらに次元を増やして**三次元マトリクス**にすることで画像の色を表現することも可能です。
これらの色を[原色 (赤、緑、青)](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E8%89%B2)で表現すると、三つの平面を定義することになります。一つめが**赤**、二つ目が**緑**そして三つ目が**青**です。
画像の色を[原色 (赤、緑、青)](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E8%89%B2)で表現すると、三つの平面を定義することになります。一つめが**赤**、二つ目が**緑**そして三つ目が**青**です。
![an image is a 3d matrix RGB](/i/image_3d_matrix_rgb.png "画像は三次元マトリクスです")
マトリクスのそれぞれの要素を**ピクセル** (画素)と呼びます。一つのピクセルはその色の**度** (通常は数値)を表します。例えば、**赤ピクセル**は緑が0、青が0、赤が最大を意味します。**ピンク色ピクセル**もこれら三つの値で表現できます。0から255の数値で表現することにより、ピンクピクセルは**赤=255、緑=192、青=203**と定義されます。
マトリクスのそれぞれの要素を**ピクセル** (画素)と呼びます。一つのピクセルはその色の**度** (通常は数値)を表します。例えば、**赤色のピクセル**は緑が0、青が0、赤が最大の強度により表現できます。**ピンク色ピクセル**も同様に3つの値で表現できます。0から255の数値で表現することにより、ピンクピクセルは**赤=255、緑=192、青=203**と定義できます。
> #### カラー画像を符号化する別の方法
> 画像を形成する色を表現するためには、他にも多くのモデルが使えます。例えば、色を表現するのにRGBモデルでは3バイト使うのに対して、1バイトしか使わないインデックスパレットを使うことができます。そういったモデルでは、色を表現するために三次元モデルを使わずに二次元モデルを使用できるでしょう。メモリを節約できますが、色の選択肢を狭めることになります。
> 色を表現する方法は、他にもたくさんあります。例えば、RGBモデルでは各ピクセルで3バイトを必要としますが、インデックスパレットは1バイトしか必要ありません。そういったモデルでは、色を表現するために三次元モデルを使わずに二次元モデルを使用できるでしょう。メモリを節約できますが、色の選択肢を狭めることになります。
>
> ![NES palette](/i/nes-color-palette.png "ファミコンパレット")
例えば、下の画像をみてください。最初の顔は全ての色を使っています。他の写真は赤、緑、青の平面です(グレートーンで示しています).
例えば、下の画像をみてください。1番左の画像は色付けされており、他の画像は赤、緑、青の強度を表す平面です(グレートーンで示しています)
![RGB channels intensity](/i/rgb_channels_intensity.png "RGB要素の輝度")
**赤色**が最終的な色に対して**より貢献している** (二番目の顔の最も明るい部分)ことが分かります。一方**青色** の貢献は服の一部と**マリオの目にしかみられません**(最後の顔) 。**マリオのひげ**に対しては、**全ての平面があまり貢献していない**(最も暗い部分)ことが分かります。
**赤色**が最も多く使われていることが分かります(左から二番目の顔の最も明るい部分)。一方**青色** は服の一部と**マリオの目にしかみられません**(最後の顔) 。**マリオのひげ**に対しては、**どの色もあまり使われていない**(最も暗い部分)ことが分かります。
各色の輝度では**ビット深度**として知られる一定量のビットが不可欠です。色(平面)ごとに(0から255の値で表現する)**8ビット**を使うとすると、**24ビット**(8ビット x 3次元 R/G/B)の**色深度**を持つことになり、2の24乗種類の色を使えることが推できます。
各色の強度は**ビット深度**とよばれる一定量のビットで表現されます。色(平面)ごとに**8ビット**(0から255の値で表現する)を使う場合、**24ビット**(8ビット x 3次元 R/G/B)の**色深度**を持つことになり、2の24乗種類の色を使えることが推できます。
> [画像がどのように万物をビットとしてとらえるのか](http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/camera-sensors.htm)を学ぶと **良い**でしょう
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![pixel aspect ratio](/i/PAR.png "ピクセルアスペクト比")
> #### DVDの画面アスペクト比は4:3
> DVDの実際の解像度は704x480ですが、10:11のピクセルアスペクト比を持っているため、4:3のアスペクト比を保っています(704x10/480x11)
> DVDの実際の解像度は704x480ですが、10:11のピクセルアスペクト比を持っているため、4:3のアスペクト比を保っています(704x10/480x11)
最後に、**ビデオ**を**単位時間**内の***n*フレームの並び**として定義でき、もう一つの特性と見ることができます。*n*はフレームレートもしくは秒間フレーム数 (FPS)です。