Videokuvan ominaisuudet, YouTube-videot ja näyttötallenteet

Olemme MUSE-hankkeessa tuottaneet monenlaista video- ja oppimateriaalia, ja joka kerta joutuneet pysähtymään erilaisten videokuvan ominaisuuksien ja käsitteiden sekä erinäisten sovellusten asetusten äärelle. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on auttaa meitä kaikkia suunnistamaan sujuvasti videokuvaviidakossa sekä luoda yleiskatsaus videokuvaan liittyviin käsitteisiin ja nostaa pari tavallista käytännön tapaustakin käsittelyyn.

Keskeisiä käsitteitä

Kun tuotamme mitä tahansa liikkuvaan kuvaan liittyvää digitaalista materiaalia, kohtaamme lukuisia itse kuvan ja kuvatiedostojen ominaisuuksiin liittyviä valintoja. Näitä valintoja joudumme tekemään viimeistään videokuvan tallennus- ja/tai jakamisvaiheessa, mutta jotta välttyisimme turhalta työltä, olisi keskeisten käsitteiden syytä olla hallussa jo ennen toimeen ryhtymistä – mm. siksi, että osaisimme määritellä kuvaus- ja tallennuslaitteiden sekä niihin liittyvien sovellusten asetukset jo ennakkoon tarkoituksenmukaisella tavalla.

Näytön kuvatarkkuus ja kuvasuhde

Kuvatarkkuuden eli resoluution (myös: näyttötarkkuus tai -resoluutio) yksikkönä käytetään kuvapistettä eli pikseliä (engl. Pixel – lyhennettynä px), ja tarkkuus ilmoitetaan yleensä vaaka- ja pystysuorien pikseleiden tulona (esim. 1280 × 720 px). Eri resoluutioista käytetään erilaisia rinnakkaisia nimityksiä, joita selvennetään seuraavassa taulukossa:

High-definition television (HDTV)		Ultra-high-definition television (UHDTV)
[Standard] HD (”HD Ready”)	Full HD	4K UHD (Ultra HD)	8K UHD (Ultra HD)
720p	1080p	2160p	4320p
1280 × 720	1920 × 1080	3840 × 2160	7680 × 4320
https://en.wikipedia.org/wiki/720p	https://en.wikipedia.org/wiki/1080p	https://en.wikipedia.org/wiki/4K_resolution	https://en.wikipedia.org/wiki/8K_resolution

Yllä olevassa taulukossa on vertailtu vain nykyaikaisia 16:9-kuvasuhteen (engl. Aspect Ratio) resoluutioita. Kuvasuhde esittää näytön ja/tai kuvan mittasuhteita, eli 16:9 kuvasuhdetta noudattavan näytön mittasuhteet ovat 16 yksikköä leveä × 9 yksikköä korkea. Vanhempien sukupolvien resoluutiot liittyivät useimmiten 4:3-kuvasuhteeseen, johon ei juurikaan törmää nykyisin. 4K- ja 8K-kuvatarkkuuden lisäksi tunnetaan jo 16K-tarkkuus eli peräti 15360 × 8640 pikselin resoluutio.

Monet YouTube-videot ovat viime vuosina olleet resoluutioltaan HD- (720p) tai Full HD -tasoa (1080p), mutta myös tätä tarkemmat resoluutiot yleistyvät koko ajan. YouTube tukee tälläkin hetkellä mm. ns. 2K-resoluutiota (1440p = 2560 × 1440) sekä ylläkin mainittua 4K-resoluutiota. Myös kannettavan tietokoneeni, jolla tätäkin kirjoitan (16″ MacBook Pro), näyttö tukee natiivisti 4K-resoluutiota, kuten nykyiset televisiotkin, joten 4K ja 8K alkavat olla jo arkipäivää.

On hyvä huomata, että resoluution kasvaessa ja pikselimäärän lisääntyessä myös videotiedostojen koko kasvaa, jolloin ne tarvitsevat entistä enemmän tallennustilaa ja kaistanleveyttä videoita katsottaessa (eli ”verkon yli striimattaessa”). YouTube voi pudottaa videon resoluutiota mikäli kaistanleveys ei riitä videon näyttämiseen alkuperäisellä resoluutiolla (tai mikäli käyttäjä valitsee jostain syystä alheisemman resoluution). Tämän vuoksi videot kannattaakin aina tallentaa ja ladata (engl. Upload) YouTubeen parhaalla resoluutiolla, johon rahkeet riittävät – matalalla resoluutiolla ladattuun videoon kun ei saada enää jälkikäteen pelastettua menetettyjä pikseleitä.

Lue lisää englanniksi:

https://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_display_resolution

https://en.wikipedia.org/wiki/16K_resolution

Lue lisää suomeksi:

https://fi.wikipedia.org/wiki/Näytön_kuvatarkkuus

https://fi.wikipedia.org/wiki/Resoluutio_(kuvatekniikka)

Videonpakkausstandardit

Videotiedostot ovat yleensä varsin suuria, minkä vuoksi niitä joudutaan useimmiten pakkaamaan vähemmän tilaa vievään muotoon, jotta niiden jakaminen olisi sujuvaa. Videon sisältämiä kuvia, liikettä ja ääntä pakataan erilaisteen koodekkien (engl. Codec) eli koodauksen ja purkamisen suorittavien ohjelmien avulla erilaisiin säiliömuotoihin (engl. Container) eli tiedostoformaatteihin (engl. File Format), kuten AVI, MOV tai MP4. Yleisiä videonpakkausstandardeja tai -formaatteja (engl. Video Coding Format tai Video Compression Format) ovat 2000-luvulla olleet mm. seuraavat:

H.264 (2003)	H.265 (2013)	H.266 (2020)
Advanced Video Coding (AVC)	High Efficiency Video Coding (HEVC)	Versatile Video Coding (VVC)
MPEG-4 Part 10	MPEG-H Part 2	MPEG-I Part 3
https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Video_Coding	https://en.wikipedia.org/wiki/High_Efficiency_Video_Coding	https://en.wikipedia.org/wiki/Versatile_Video_Coding

Yllä mainituista pakkausstandardeista toistaiseksi laajimmalle levinnyt eli H.264 tukee videon pakkausta aina 8K UHD -resoluutioon saakka. H.265 eli HEVC kykenee samaan, mutta tarjoaa edeltäjäänsä 25–50 % tehokkaamman pakkauksen samalla videon laadulla. Tuorein tulokas eli H.266 tarjoaa jopa 50 % paremman pakkaussuhteen kuin H.265, tukien lisäksi 16K-resoluutiota sekä 360° videoita. Lisäksi H.266 mahdollistaa häviöttömän videonpakkauksen (engl. Lossless) hyödyntämisen.

Lue lisää:

https://en.wikipedia.org/wiki/Video_coding_format

https://en.wikipedia.org/wiki/Video_codec

https://en.wikipedia.org/wiki/Data_compression#Video

Kuvataajuus

Liikkuva kuva koostuu lukuisista peräkkäisistä (liikkumattomista) still-kuvista. Kuvataajuudella (engl. Frame Rate) tarkoitetaan näytölle tietyn ajanjakson aikana piirtyvien kuvien määrää eli peräkkäisten kuvien taajuutta (engl. Frequency tai Rate). Kuvataajuus ilmoitetaan kuvina sekunnissa (engl. Frames Per Second, lyhennettynä FPS) tai hertseinä (engl. Hertz), ja mitä suurempi kuvataajuus on, sitä sulavampaa on videolla nähty liike. Käsite liittyy mm. filmi- ja videokameroihin, tietokonegrafiikkaan sekä liikkeentallennusjärjestelmiin (engl. Motion Capture System).

Ennen äänielokuvan keksimistä varhaisissa mykkäelokuvissa käytettiin 16…24 FPS kuvataajuutta, jota nostettiin 1920-luvun lopussa 20…26 FPS taajuuteen. Äänielokuvien alkuaikoina elokuvateatterit esittivät elokuvia 22…26 FPS taajuudella, josta muodostettiin 35 mm:n elokuvista tuttu 24 FPS standardi. Katsojan havaitsemaa välkkymistä pyrittiin vähentämään käyttämällä projektoreissa kaksois- ja kolmoissulkimia (engl. Dual-Blade Shutter ja Triple-Blade Shutter), jolloin jokaista kuvaa näytetään valkokankaalla kahdesti tai kolmesti, eli 48 tai 72 kuvan sekuntinopeudella silloin kun kuvataajuus on standardi 24 FPS.

Digitaalisissa videoformaateissa on yleisesti käytetty 24, 25 tai 30 FPS kuvataajuutta (engl. Standard Frame Rate, lyhennettynä SFR), mutta myös ”tuplataajuusvideot” (engl. High Frame Rate, lyhennettynä HFR) ovat vähitellen yleistyneet mm. YouTubessa, jossa osa videoista on jo tallennettu kaksinkertaisella taajuudella (vastaavasti 48, 50 tai 60 FPS). Jos videota on tarpeen hidastaa merkittävästi jälkikäteen, on useimmiten viisasta tallentaa video vielä tätäkin korkeammalla taajuudella – esim. 120 FPS – jolloin jopa kolminkertaisesti hidastetun 30 FPS videon liikee koetaan sulavana. YouTube listaa ainakin em. yksin- ja kaksinkertaiset kuvataajuudet (24…60 FPS) tuettuina, mutta korkeampaakiin taajuutta käyttäviä videoita on mahdollista tallentaa ko. videopalveluun.

CFR, VFR ja PFR?

Kuvataajuuden yhteydessä törmää usein lyhenteisiin CFR, VFR ja PFR. Esim. Mac-tietokoneella tehtyjen näyttötallenteiden kuvataajuus on 30 FPS PFR, jossa PFR (engl. Peak Frame Rate) tarkoittaa videotiedoston maksimitaajuutta – tässä tapauksessa 30 FPS. Ko. tiedostoissa kuvataajuus siis vaihtelee tarpeen mukaan, jolloin kyseessä on yksi muuttuvan kuvataajuuden eli VFR:n (engl. Variable Frame Rate) muoto. VFR:n vastakohtana on CFR (engl. Constant Frame Rate), jolloin kuvataajuus pysyy vakiona koko videon ajan. Kuvataajuudella on vaikutusta kuvan laatuun sekä erityisesti videotiedoston kokoon, jolla on merkitystä esim. videota ladattaessa ja striimattaessa. Kaikki videoeditointisovellukset eivät myöskään välttämättä lue VFR-videoita, jolloin ne täytyy ensin muuttaa CFR-formaattiin. Tämä – kuten moni muukin videotiedostojen konvertointi – onnistuu helposti esim. HandBrake-sovelluksella, jonka voi ladata ilmaiseksi osoitteesta https://handbrake.fr.

YouTubeen ladattavan videon asetukset

YouTube suosittelee mm. seuraavia asetuksia palveluun ladattaville videoille (tilanne 5.1.2022):

• Säiliömuoto (engl. Container): MP4
• Videokoodekki (engl. Video Codec): H.264
  • lomittamaton eli progressiivinen kuva (engl. Progressive)
  • muuttuva bittinopeus (engl. Variable Bitrate, lyhennettynä VBR)
• Audiokoodekki (engl. Audio Codec): AAC-LC
  • kanavat: stereo tai stereo + 5.1
  • näytteenottotaajuus (engl. Sample Rate): 96 kHz tai 48 kHz
• Kuvataajuus (engl. Frame Rate)
  • YouTube suosittelee käyttämään samaa taajuutta, jossa videotiedosto on tallennettu
  • tavalliset yksinkertaiset (24, 25 ja 30 FPS) ja kaksinkertaiset (48, 50 ja 60 FPS) taajuudet ovat tuettuja, ja korkeampiakin taajuuksia voi käyttää
  • jos kyseessä on lomitettu (engl. Interlaced) kuva, se täytyy muuttaa lomittamattomaksi (engl. Deinterlace) – esim. 1080i60-sisältö on muutettava 1080p30-sisällöksi ennen YouTubeen lataamista
• Kuvatarkkuus eli resoluutio (engl. Video Resolution) joku alla olevista:
  • 2160p (4K UHD): 3840 x 2160
  • 1440p (2K tai QHD): 2560 x 1440
  • 1080p (Full HD): 1920 x 1080
  • 720p (HD): 1280 x 720
  • 480p: 854 x 480
  • 360p: 640 x 360
  • 240p: 426 x 240
• Kuvasuhde: 16:9
• Tiedostomuodot (engl. File Format): mm. .MOV, .MPEG4, .MP4, .MPG, .AVI, ProRes ja HEVC (H.265)

SDR ja HDR?

Perinteisten SDR-videoiden (engl. Standard-Dynamic-Range Video) lisäksi YouTubeen on mahdollista ladata HDR-videoita (engl. High-Dynamic-Range Video). Valokuvauksessa HDR-tekniikalla tarkoitetaan kuvia, jotka on – joko kameralla tai kuvankäsittelyohjelmalla – yhdistetty useista samasta kohteesta samalla aukolla ja (filmin)herkkyydellä mutta eri valotuksella otetuista kuvista eli valotushaarukoinnin avulla. Tämä mahdollistaa kuvan dynamiikka-alan tai dynaamisen alan (engl. Dynamic Range) laajentamisen. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kuvan kirkkaimpien valkoisten ja tummimpien mustien sävyjen välinen kontrasti on tavallista kuvaa suurempi (ja kuvan yksityiskohdissa normaalikuvaa enemmän sävyjä tummissa ja vaaleissa kohdissa), koska erittäin valoisia ja erittäin tummia yksityiskohtia varten on olemassa kuvaversiot, jotka on otettu ko. yksityiskohdan näkökulmasta ”oikealla” valotuksella. Kun valo- ja varjokohdissa on enemmän sävyjä, sietää kuva tavallista kuvaa enemmän kuvankäsittelyä ennen kuvan muuttumista liian rakeiseksi. Kuvaa, jossa käytetään HDR-tekniikkaa, kutsutaankin laajasävykuvaksi.

Kuten HDR-valokuvissa, myös HDR-videoissa on tavallisiin digitaalisiin videoihin verrattuna parempi kontrasti ja laajempi värikirjo. Jotta HDR-videota voidaan toistaa esim. YouTubessa, täytyy videon koodekin tai säiliön sisältää HDR-sisällönkuvaustiedot. Tämä onnistuu helpoiten käyttämällä HDR-videota tukevaa videoeditointisovellusta – esim. jotakin seuraavista:

Blackmagic Design DaVinci Resolve
https://www.blackmagicdesign.com/products/davinciresolve/

Adobe Premiere Pro
https://www.adobe.com/fi/products/premiere.html

Apple Final Cut Pro
https://www.apple.com/final-cut-pro/

Myös videotehostesovelluksilla, kuten After Affects, voidaan työstää HDR-videoita:

Adobe After Effects
https://www.adobe.com/fi/products/aftereffects.html

HDR-videoita voi katsella mm. HDR-yhteensopivilla mobiililaitteilla ja televisioilla. Koska kaikki laitteet eivät vielä tue HDR-videota, esim. YouTube transkoodaa videon automaattisesti HDR-laatuun HDR-yhteensopiville laitteille ja matalampaan laatuun (SDR) muille laitteille. Jos päätelaite ei tue HDR-videota, näyttää YouTube videon automaattisesti SDR-laadulla. Jos värimääritys tehdään itse käsin, suositellaan HDR-videoita ladattaessa käytettäväksi BT.709- tai Rec. 2020 -väriavaruutta (engl. Color Space), ja on hyvä huomioida, että HDR-videoita ei voi tällä hetkellä muokata YouTuben omalla online-muokkausohjelmalla (YouTube Studio Editor).

Lue lisää englanniksi:

https://support.google.com/youtube/answer/1722171?hl=en

https://support.google.com/youtube/answer/6375112?hl=en&ref_topic=9257782

https://support.google.com/youtube/answer/1722171?hl=en&ref_topic=9257782

https://en.wikipedia.org/wiki/Interlaced_video

https://en.wikipedia.org/wiki/Standard-dynamic-range_video

https://en.wikipedia.org/wiki/High-dynamic-range_video

https://en.wikipedia.org/wiki/Color_space

https://en.wikipedia.org/wiki/Rec._709

https://en.wikipedia.org/wiki/Rec._2020

Lue lisää suomeksi:

https://fi.wikipedia.org/wiki/Kuvan_lomitus

https://fi.wikipedia.org/wiki/Väriavaruus

https://fi.wikipedia.org/wiki/HDR

Näyttötallenteen tekeminen

Meillä pedagogeilla on toisinaan tarve havainnollistaa jotakin tietokoneen näytöllä tapahtuvaa toimintaa. Näyttötallenteen (engl. Screen Recording) tekeminen on näissä tilanteissa – kuten erilaisia tutoriaaleja laadittaessa – yleensä se helpoin ja havainnollisin keino.

Näyttötallenteen voi Mac-tietokoneella tehdä joko valitsemalla käyttöjärjestelmän mukana tulevasta QuickTime Player -sovelluksesta ”New Screen Recording” (ctrl + cmd + N) tai käyttämällä shift + cmd + 5 -näppäinoikotietä (molemmat vaihtoehdot tuovat käyttäjän eteen samanlaisen näkymän):

Em. työkalulla voit mm. rajata tallennettavan alueen, käyttää ajastinta tallenuksen aloittamiseen tai näyttää hiiren klikkaukset tallenteessa. Voit tarvittaessa myös valita haluamasi äänilähteen (esim. sisäisen tai ulkoisen mikrofonin) tallentaaksesi esim. selostuksen videotiedoston oheen. On hyvä huomata, että ulkoista äänilähdettä (esim. äänikorttia ja mikrofonia) käytettäessä tulee järjestelmäasetuksista valita ko. äänilähde sisääntulevan äänen lähteeksi, jotta ääniraita tallentuu mukaan videoon. Tätä kannattaa joka tapauksessa kokeilla esim. lyhyellä testivideolla ennen varsinaisen videon tallentamista.

Kun tallennus lopetetaan, avaa QuickTime Player tallenteen automaattisesti, jonka jälkeen voit toistaa tallenteen, muokata sitä ja/tai jakaa sen. Video tallentuu yleisessä MP4-formaatissa (tiedostopäätteellä .mov), mutta sen voi viedä (engl. Export) suoraan QuickTime Playeristä eri resoluutioilla (esim. 4K, 1080p tai 720p). Alla esimerkki em. työkalulla tehdystä näyttötallenteesta, joka on viety sellaisenaan eli alkuperäisessä formaatissa ja alkuperäisellä resoluutiolla YouTubeen, josta se on edelleen upotettu tälle sivulle (videoon on tämän lisäksi liitetty erillinen still-kuva esikatselukuvaksi):

Lue lisää: https://support.apple.com/fi-fi/HT208721

Näyttötallenteen tekeminen muilla kuin Mac-tietokoneilla

Näyttötallenteen voi tehdä nykyisin lähes millä tahansa tietokoneella tai mobiililaitteella. Windows-tietokoneella voidaan käyttää esim. Microsoft Stream -sovellusta tai käyttöjärjestelmään kuuluvaa Windows Game Baria, joka kehitettiin alun perin PC-pelien ja Xbox-konsolista striimattujen pelien ”gameplayn” tallentamiseen. Game Barin saa esiin Windows + G -näppäinyhdistelmällä, ja kuten Macin QuickTime Playerin tapauksessa, myös Windows Game Barin videot tallentuvat yleisessä MP4-formaatissa. On hyvä huomata, että Game Barin käyttämisen edellytyksenä on tiettyjen järjestelmä- ja komponenttivaatimusten (kuten näytönohjain) täyttyminen.

Lue lisää (Microsoft Stream):

https://support.microsoft.com/fi-fi/office/n%C3%A4yt%C3%B6n-sis%C3%A4ll%C3%B6n-tallentaminen-d70508e8-25a3-4b97-b78a-a467b5372e21

Lue lisää (Windows Game Bar):

https://uk.pcmag.com/operating-systems/86044/how-to-capture-video-clips-in-windows-10

Eri käyttöjärjestelmiin sisäänrakennettujen ratkaisujen lisäksi näyttötallenteita voidaan tehdä erillisillä (ilmais)sovelluksilla, joista kannattaa tutustua esim. seuraaviin:

Vimeo Record
https://vimeo.com/features/screen-recorder

Screencast-O-Matic Screen Recorder
https://screencast-o-matic.com/screen-recorder

Bandicam Screen Recorder
https://www.bandicam.com/free-screen-recorder/

Näyttökuvan ottaminen

Näyttötallenteen (liikkuva kuva) lisäksi tietokoneen tai mobiililaitteen näytöstä voi ottaa myös näyttökuvan tai ”kuvakaappauksen” eli ”ruutukaappauksen” (still-kuva, engl. Screen Capture), jonka voi tavallisena kuvatiedostona liittää mihin tahansa yhteyteen; verkkosivulle, oppimateriaaliin tai vaikkapa sosiaaliseen mediaan. Tämänkin kirjoituksen alussa oleva suuri artikkelikuva on näyttökuva YouTube Studion editorinäkymästä.

Näyttökuvan voi ottaa helposti Mac-tietokoneella näppäinyhdistelmillä shift + cmd + 3 sekä shift + cmd + 4:

Lue lisää: https://support.apple.com/fi-fi/HT201361

Windows-koneella näyttökuva ottamiseen on useita vaihtoehtoja, mm. seuraavat:

• Print Screen -näppäin (PrtScn): pelkkä PrtScn kopioi näyttökuvan leikepöydälle, josta sen voi sijoittaa muualle, Alt + PrtScn puolestaan ottaa kuvan vain aktiivisesta ikkunasta, ja Windows + PrtScn ottaa koko näytöstä kuvan, joka tallentuu Pictures > Screenshots -kansioon.
• Snip & Sketch (Windows 10 ja 11): Windows + shift + S -näppäinyhdistelmä tuo työkalun esiin (sama työkalu löytyy aloitusvalikosta sekä ilmoituskeskuksesta – tosin Screen Snip -nimellä). Myös vanha, mutta vähitellen käytöstä poistuva Snipping Tool on edelleen voimissaan.
• Game Bar: Windows + G -näppäinyhdistelmä tuo työkalun esiin: valitse näyttökuvapainike Game Barista tai käytä yllä mainittuja näppäinoikoteitä.