Использование цифровой фотокамеры в качестве видеокамеры. Часть II. Способы записи видео


“Кто есть who?”
(Горбачев М.С.)

В предыдущей части статьи «Использование цифровой фотокамеры в качестве видеокамеры» мы исследовали несколько моделей камер «переходного» типа, которые можно рассматривать и как фотокамеры с развитыми видеовозможностями, и как видеокамеры, имеющие «продвинутый» фоторежим. За прошедшие полтора года ситуация запуталась еще сильнее.

Появились «парные» модели камер, одна из которых выглядит как классическая видеокамера, а другая, скорее, похожа на фотоаппарат с пистолетным хватом*. Например, Sanyo Xacti VPC-FH1 и Sanyo Xacti VPC HD2000, соответственно.

* Примечание: Особенности «фотоаппаратного», «видеокамерного» и «пистолетного» хвата, их преимущества и недостатки для различных областей применения - подробно рассматривались в первой части статьи.

Или, казалось бы, обычный карманный фотоаппарат, «мыльница» с классическим «фотоаппаратным» хватом, который по уровню качества видео не уступает полноценной видеокамере начального уровня. Например, Samsung WB550 и Samsung VP-HMX10.

Да что там мыльницы, когда неприступная до недавних пор для видео зеркальная вершина, фотоаппаратный полюс, растаял, и через огромные матрицы зеркалок потекли потоки видео. Хотя еще пару-тройку лет назад само предположение, что зеркалки когда-нибудь научатся снимать видео, звучало кощунственно. Сначала «подтаял» Nikon, предложив на рынок модель Nikon D90, умеющую снимать видео высокой четкости. Затем его заклятый соперник Canon, слегка отставший на старте, выпустил очередную генерацию зеркалки Canon EOS 5D Mark II.

Казалось бы, только две буковки II отличают ее от предшественницы, но вместе с этими буквами топовая любительская зеркальная фотокамера приобрела возможность снимать видео, качеству которого может позавидовать большинство любительских видеокамер. При съемке в условиях слабого освещения Canon 5D mk II оставляет позади себя даже более дорогие профессиональные видеокамеры, оставаясь при этом одной из лучших зеркальных фотокамер в своем классе.

Конечно, для полного раскрытия фото и видеовозможностей Canon 5D mk II в дополнение к тысячедолларовому «китовому» объективу потребуется приобрести несколько сменных объективов, но это, как говорится, вопрос другой.

Зато за счет возможностей сменных объективов можно произвести тонкую настройку «зеркальной видеокамеры» под конкретные условия работы.
Например, для студийной съемки можно использовать сверхсветосильный объектив, обеспечивающий ГРИП, недостижимую для любительских видеокамер. А для съемки дикой природы - установить мощный и в то же время довольно яркий телеобъектив. Любительские видеокамеры, как правило, не позволяют использовать сменные объективы, да и матрицы у них меньше по размеру, даже у топовых видеокамер. Так что в определенных случаях видеолюбителю, возможно, лучше подойдёт такая «зеркальная видеокамера» вместо обычной видеокамеры, сопоставимой по цене, даже если он вообще не собирается фотографировать.

Более того, в последнее время было снято несколько коммерческих художественных фильмов с использованием исключительно подобных «зеркальных видеокамер». Например, «Searching for Sonny» («В поисках Сонни») режиссера Andrew Disney. Конечно, в какой-то мере это сделано для саморекламы, как дань моде, и чтобы показать, что такое, в принципе, возможно. Но кто знает, возможно, что и среди профессиональных видеооператоров «зеркальная видеокамера» займет свою нишу.

Носители информации

Перейдем к тому, чем мы закончили предыдущую статью. Поговорим о способах записи видео, которые используются в фотокамерах и фотовидеокамерах.

В предыдущей части мы подробно рассмотрели несколько существенных отличий видеокамер от фотокамер с развитыми видеовозможностями, но о различиях в способах сохранения видео упомянули лишь поверхностно, отложив это до следующего раза. Поговорим об этом сейчас.

Несколько лет назад Flash-память была дорогой, емкость Flash-карт невысокой, а алгоритмы сжатия видео не слишком совершенными — они требовали большого битрейта для обеспечения высокого качества видео. Поэтому для традиционных видеокамер использовались более дешевые и емкие носители. Сначала это была лента, затем стали появляться камеры со встроенным жестким диском или записывающие видео на оптический (CD или DVD) диск. С другой стороны, фотокамеры всегда сохраняли как видео, так и фото исключительно на Flash-память. Основных причин здесь две.

Во-первых, лента, жесткий или оптический диск существенно увеличивают габариты и стоимость камеры, к тому же делают ее менее устойчивой к ударам и вибрации. На видеокамерах с этим вынуждены были мириться, поскольку альтернативы не было — качество видео для видеокамер было и остается приоритетом.

Во-вторых, от фотокамер и не требовали высокого качества видео. Производители и большинство пользователей относились к фотоаппаратному видео как к бесплатному бонусу. Получилось записать хорошее видео — отлично. Не получилось — неприятно, конечно, но не беда. Длительность записи здесь измерялась не часами, а единицами минут — сказывался высокий битрейт и небольшие объемы Flash-карт.

Со временем Flash-память существенно подешевела, а ее емкость выросла в сотни и даже тысячи раз. Например, если десять лет назад в ходу были карты памяти на 8-16 МБ, то сейчас фактически типовым размером стал 8-16 ГБ, да и 32-64 ГБ уже никого не удивишь. К тому же алгоритмы сжатия видео стали более совершенными, что позволило снизить требования к битрейту.

В результате, все больше видеокамер «переквалифицировались» на Flash-память. Можно сказать, что в технологическом отношении, скорее, не фотокамеры приблизились к видеокамерам, а видеокамеры конструктивно стали ближе к фотокамерам.

Итак, с носителями информации мы разобрались. Теперь перейдем к способам записи видео.

Контейнер

Для начала введем понятие «контейнер». Под этим «логистическим» термином подразумевается тип хранилища данных, способ упаковки видео и звука в файл. Тип контейнера, как правило, определяет и расширение файла. Мы уже довольно подробно говорили об этом в статье «Видеовозможности современных цифровых фотокамер». Сейчас лишь скажем, что в фотокамерах, в основном, используются контейнеры типа AVI, MOV или MP4. Несколько реже можно встретить MPG и потоковый M2TS (MTS), но об этом немного позже. При выборе камеры у потенциального покупателя часто возникает вопрос - какой из них лучше?

Не ждите однозначного ответа. Видеокадрам совершенно без разницы, в какой контейнер они упакованы, ведь тип контейнера — это лишь оболочка, упаковка, а качество будет определяться только внутренним содержимым. С другой стороны, с отснятым материалом надо что-то делать — хранить, монтировать, просматривать и т.п. Здесь от контейнера может зависеть выбор программ для монтажа, так как разные программы умеют работать с разными контейнерами, и не всегда «все со всеми».

Контейнер MPG в фотоаппаратах встречается редко, и стоит немного особняком. Он предназначен (если говорить о фототехнике) исключительно для хранения видео в формате MPEG1. Но об этом поговорим чуть позже.

Остальные контейнеры более универсальны. Контейнер MP4 предназначен для хранения MPEG4 видео разных «подвидов», начиная от Simple Profile и заканчивая (одним из самых совершенных на настоящий момент) MPEG4 AVC (Advanced Video Codec). Звук в MP4 сохраняется в формате AAC (MPEG4 Advanced Audio Codec).

В контейнер AVI тоже можно «положить» видео MPEG4. Правда, формально только младшие его профайлы — SP или ASP, а вот AVC «по уставу не положено». Но, как известно, «если нельзя, но очень хочется, то можно». Кроме того, в AVI можно упаковать и MJPEG с покадровым сжатием.

А в контейнер MOV может быть положено как любое MPEG4, так и MJPEG видео.

Например, MPEG4 ASP фотовидеокамеры (сегодня уже не самые продвинутые) используют контейнеры MP4, AVI и MOV, причем это никак не связано с качеством видео. Тип контейнера может иметь значение только для последующей обработки видео. Если видеоредактор, в котором планируется обрабатывать видео, умеет работать с AVI-контейнером, но не умеет с MOV или MP4, то AVI будет иметь некоторое преимущество. Но преимущество не столь существенное, не определяющее при выборе камеры. Очень часто можно легко и быстро переложить видео в другой, более удобный для вас тип контейнера без какой бы то ни было потери его качества. Мы уже писали о способах перепаковки из MP4 и MOV в AVI в статьях «Обработка видеозаписей MPEG4 фотовидеокамер. Этапы от камеры до DVD плеера шаг за шагом» и «Обработка видеозаписей MPEG4 ASP фотовидеокамер. Часть II. (два года спустя)». Существуют и способы обратной перепаковки, но сейчас мы на них останавливаться не будем.

Потоковый контейнер M2TS (MTS) подробно рассматривался в статье «Работа с форматом AVCHD». Он содержит служебную информацию не только в начале или конце файла, но и по всей своей длине, поэтому его можно начинать смотреть с любого места, не дожидаясь полного скачивания файла. Потоковые форматы широко используются в цифровом телевещании, поэтому их чаще используют в профессиональных видеокамерах, а непотоковые MP4, MOV и AVI — в фотокамерах и фотовидеокамерах. Но «чаще» - не значит «всегда». Например, в уже упомянутой видеокамере Sanyo Xacti VPC-FH1 используется MP4 контейнер (возможно, потому что Sanyo использовала MP4 во всех предыдущих фотовидеокамерах). Есть и другие исключения. Но об этом чуть позже.

Резюмируя наши рассуждения о контейнерах, можно сказать: не важно, с каким контейнером работает фотовидеокамера. Этот параметр не должен быть определяющим при ее покупке, так как теперь существует достаточное количество программ для работы с любым из названных контейнеров. Важно, что в этот контейнер упаковано, каким кодеком закодированы видео и звук.

Итак, поговорим об используемых в фотокамерах видеокодеках.

Кодек

Понятие кодек (CoDec — COder-DECoder, КОдер-ДЕКодер) мы уже достаточно подробно рассматривали в статье «Видеовозможности современных цифровых фотокамер». Сейчас подробнее поговорим о тех особенностях, которые наиболее характерны именно для «фотоаппаратного» видео.

Сначала вспомним, что видеокодеки, используемые в такой технике, можно разделить на кодеки с покадровым и межкадровым сжатием видео.

Из всех существующих кодеков с покадровым сжатием, в фототехнике применяется только MJPEG (Motion JPEG) кодек. По сути, он очень похож на DV кодек, используемый в традиционных видеокамерах с цифровыми MiniDV-видеокассетами. В отличие от кодеков с межкадровым сжатием, здесь каждый кадр записывается как отдельная фотография (точнее, множество отдельных фотографий записываются в один файл-контейнер). С одной стороны, такой процесс - наименее требователен к аппаратным ресурсам, мощности процессора фотокамеры. Именно поэтому такой способ записи видео начал применяться в фотокамерах раньше других. Кроме того, запись каждого кадра как отдельной фотографии делает его совершенно нечувствительным к динамике сцены. С другой стороны, такой способ кодирования видео требует самого большого битрейта, в разы большего, чем для кодеков с межкадровым сжатием при сопоставимом уровне качества. Зато при последующем перекодировании при создании готового фильма потери качества все-таки меньше, чем у конкурентов. Есть как преимущества, так и недостатки.

Пожалуй, все изготовители фототехники, выпускающие фотокамеры с возможностью записи видео, начиная от именитых брендов Nikon, Canon и других «столпов» и заканчивая бесчисленными изготовителями второго и третьего эшелона, в своих камерах используют или использовали MJPEG сжатие. Но год от года кодеки с межкадровым сжатием становятся все совершеннее, их недостатки удается нивелировать, в то время как кодек MJPEG уже практически достиг своего потолка. Поэтому доля таких камер постепенно уменьшается. Но они пока не собираются окончательно умирать. Уровень разрешения в камерах с MJPEG сжатием начинается от QVGA (320x240) при 10-15 fps, широко представлен в стандартной четкости* (SD, Standard Definition) при 30 fps, и простирается вплоть до высокой четкости (HD, High Definition) при 24-30 fps. К фотокамерам с записью MJPEG-видео высокой четкости относится, в частности, «зеркальная видеокамера» Nikon D90, о которой мы уже говорили в начале статьи.

* Примечание: Подробнее об это можно посмотреть в статье «Выбор видеокамеры: стандартной или высокой четкости».

Чтобы создать фильм, который можно смотреть на современном DVD плеере, MJPEG придется перекодировать в видео стандартной четкости MPEG2 (записав Video DVD диск), или в MPEG4 (просто записав получившийся после перекодирования AVI файл на CD или DVD болванку). Этот факт обязательно следует учитывать при выборе камеры, поскольку при любом перекодировании в той или иной мере происходит ухудшение качества видео, да и на обработку требуется довольно много времени даже на современном компьютере.

Из кодеков с межкадровым сжатием в настоящее время в фотовидеокамерах прижились различные виды MPEG-кодеков.

Среди MPEG-кодеков первым появился MPEG1. Это самый старый, и самый простой из кодеков данного семейства, сейчас он уже больше «история». Это первый из MPEG-кодеков, который стал применяться в фотовидеокамерах, составив конкуренцию безраздельному владычеству MJPEG. Как мы уже сказали, для его хранения используется MPG-контейнер. Изначально этот кодек создавался для записи Video CD дисков. Сейчас такие диски уже практически не выпускаются, и, хотя все DVD плееры умеют читать Video CD, такие плееры в основной массе не умеют воспроизводить «фотоаппаратные» записи. К записи на Video CD дисках предъявляются более жесткие требования (в частности, по разрешению и битрейту), и фотоаппаратные MPEG1 видеозаписи обычно все же требуется перекодировать. Однако такое видео часто умеют воспроизводить DVD MPEG4 плееры, они намного либеральнее как к структуре диска, так и содержимому видеофайлов.

MPEG1 не пользуется большой популярностью у изготовителей фототехники. Традиционными адептами MPEG1 записи фотоаппаратного видео являются в основном HP и Sony (фирменное название такой разновидности кодека MPEG VX), но и они помимо MPEG1 начинают использовать другие кодеки, так что постепенно таких камер становится все меньше и меньше. Все MPEG1-камеры снимают видео стандартной четкости или ниже (во всяком случае, авторам статьи неизвестны фотовидеокамеры с MPEG1 высокой четкости).

Стандарт MPEG2 появился следом за MPEG1. Он, в первую очередь, предназначался для записи DVD-видеодисков, и сейчас все еще является доминирующим на рынке. Применяется он и в видеокамерах, пишущих видео на жесткий диск или DVD-диск (о них мы уже упомянули ранее). Но в фотокамерах и фотовидеокамерах этот формат практически никогда не применялся.

И, наконец, MPEG4.

Это последний на настоящий момент MPEG-формат, заслуживающий, пожалуй, наиболее пристального внимания. В отличие от MPEG1 и MPEG2, он имеет несколько «подвидов», радикально различающихся по уровню качества видео. Самый первый из его «подвидов» - MPEG4 SP (Simple Profile, простой профайл) некоторое время применялся в фотокамерах, но довольно быстро был вытеснен более совершенным MPEG4 ASP (Advanced Simple Profile, улучшенный простой профайл). А MPEG4 SP перекочевал в мобильные телефоны, хотя иногда еще применяется в фотокамерах самого начального уровня (как правило, в контейнере ASF, но могут быть и другие контейнеры). На нем мы сейчас не будем останавливаться.

Помимо более совершенного сжатия и более высокого качества видео, MPEG4 ASP интересен тем, что в своей разновидности DivX и XviD в контейнере AVI он получил широкое распространение в бытовых DVD MPEG4 плеерах (как правило, такие плееры имеют значок «DivX compatible» или «DivX certified», сейчас это подавляющее большинство DVD-плееров). Так что для просмотра фотоаппаратного MPEG4 ASP видео на любом современном MPEG4 DVD плеере его не обязательно перекодировать. Благодаря очень либеральным стандартам на воспроизведение MPEG4, видео достаточно просто смонтировать без пересжатия, перепаковать в AVI-контейнер, а затем записать файл на диск*. В отличие от DVD-видеодисков, требующих обязательного авторинга, все получается быстро, легко и удобно. Хотя если видео планируется подвергать действию видеофильтров, создавать переходы и т.п. эффекты, обрабатывать эти фрагменты видео все-таки потребуется, и к выбору видеоредактора в данном случае придется подойти более тщательно. Но это тема для отдельного разговора.

* Примечание: Мы уже подробно писали об этом в статьях «Обработка видеозаписей MPEG4 фотовидеокамер. Этапы от камеры до DVD плеера шаг за шагом» и «Обработка видеозаписей MPEG4 ASP фотовидеокамер. Часть II. (два года спустя)».

Фотовидеокамеры с MPEG4 ASP бывают как стандартной, так и высокой четкости.

Но, к сожалению, все вышесказанное о простом способе создания «совместимых» дисков из MPEG4 ASP видеороликов относится только к стандартному разрешению. Для воспроизведения на DVD MPEG4 плеере исходное MPEG4 ASP видео высокой четкости все равно придется перекодировать. Или использовать для его просмотра более современный HD медиацентр, например, HD-медиаплеер WD TV. Но такой медиацентр способен воспроизвести не только MPEG4 ASP, но и более совершенный MPEG4 AVC (H.264, Advanced Video Codec), о котором речь пойдет далее. Это подробно рассматривалось в статьях «Выбор видеокамеры: стандартной или высокой четкости?» и «MPEG4 видеокамеры — ASP vs AVC, SD vs HD».

MPEG4 ASP широко использовали в своих фотокамерах такие изготовители, как Casio, Kodak, Pentax, Samsung, Sanyo, несколько моделей было выпущено Olympus и Sony. Сейчас некоторые из них полностью или частично переключились на производство камер с MPEG4 AVC (H.264) записью видео (о них речь еще впереди), другие продолжают выпускать и такие камеры тоже.

MPEG4 AVC (известный и как H.264) способен обеспечить значительно более высокое качество видео, чем MPEG4 ASP, и с недавних пор начал приобретать все более широкое распространение как в видео, так и в фотовидеотехнике.

Какое-то время его широкому распространению мешали очень высокие процессорные требования, как для записи, так и для воспроизведения такого видео. Еще пару лет назад посмотреть без проблем фильм высокого разрешения, закодированный в MPEG4 AVC (H.264), можно было лишь на компьютере с топовым на тот момент процессором. Какой-нибудь Celeron или Sempron подобное видео может и не вытянуть. Однако вскоре появились двухъядерные процессоры, любой из которых оказался способен с этим справиться. Видеокарты также научились участвовать в декодировании H.264 видео, так что цена «медийного» компьютера резко упала. Blu-Ray плееры также существенно подешевели, к тому же появились недорогие медиацентры, способные воспроизвести такое видео с USB Flash или жесткого диска, так что сейчас особых проблем с просмотром H.264 видео уже нет.

Процессоры видеокамер и фотовидеокамер тоже научились справляться с кодированием в MPEG4 AVC. И этот способ кодирования видео стал все шире внедряться в подобные устройства. Практически все упомянутые выше изготовители фототехники, ранее освоившие камеры с MPEG4 ASP записью видео, начали выпускать и камеры с MPEG4 AVC. К ним начали присоединяться и те изготовители фототехники, которые раньше игнорировали MPEG, используя только MJPEG-кодирование. Помимо вышеуказанных Casio, Pentax, Samsung, Sanyo и Sony, такие камеры стали выпускаться Panasonic, Canon и другими. Например, упомянутая в начале статьи «зеркальная видеокамера» Canon 5D mk II записывает именно MPEG4 AVC видео. Наступление MPEG4 AVC идет по всем фронтам, причем с двух сторон, как в фотовидеокамерах, так и в видеокамерах «классического» форм-фактора. В видеокамерах его обычно сохраняют в контейнер M2TS (MTS). Такое видео высокой четкости, закодированное в MPEG4 AVC, именуется AVCHD. В фотокамерах преимущественное распространение получили контейнеры MP4 или MOV*. Однако подобное видео, даже закодированное в MPEG4 AVC и имеющее высокую четкость, не имеет права именоваться AVCHD, но не по техническим причинам (с точки зрения качества, такое видео ничуть не хуже), а по «организационным» (потому, что Copyright). Однако можно ведь называть и через пробел, то есть AVC HD.

* Примечание: Однако и тут есть исключения. Например, один из разработчиков стандарта AVCHD, Panasonic в новых фотокамерах для сохранения MPEG4 AVC видео использовал потоковый контейнер с расширением MTS, предусмотренный этим стандартом. Поэтому, например, фотокамера Panasonic Lumix DMC-FT1 имеет логотип «AVCHD».

Словом, в данном случае граница между видеокамерой и фотовидеокамерой становится все более призрачной, так что не всегда можно понять, как следует называть данное устройство? «Где начало того конца, которым оканчивается начало»? Но так ли это важно? Главное, чтобы результат вас устраивал!

Для создания готового видео, предназначенного для просмотра на Blu-Ray плеерах или на HD медиацентрах, почти любые виды* MPEG4 AVC видео можно обрабатывать без его перекодирования (собственно, так же, как упомянутая выше «кройка и шитье» MPEG4 ASP видео для просмотра на MPEG4 DVD плеере). Это может существенно ускорить процесс создания фильма. Нужно только подобрать видеоредактор, который согласится произвести такую обработку.

* Примечание: Некоторые видеокамеры и фотовидеокамеры умеют писать видео высокой четкости 1920x1080 при 50 или 60 полных кадров в секунду. Это больше, чем предусмотрено стандартом Blu-Ray. С воспроизведением такого неперекодированного видео могут возникнуть проблемы.

Заключение

Обычно в заключение статьи подводятся ее итоги, делаются выводы по рассмотренным материалам, выставляются рейтинги, происходит «раздача слонов». В данном случае мы этого делать не будем.

Все рассмотренные кодеки имеют свои плюсы и минусы, чрезвычайно важные в одном случае и совершенно несущественные - в другом. Поэтому каждый из кодеков имеет свою нишу. Конечно, у одних она больше, у других меньше, и во многом они пересекаются. Сравнение кодеков, выбор лучшего для каждого конкретного случая — это серьезный вопрос, заслуживающий отдельного разговора. Частично это уже сделано в указанных выше статьях, другие пока ждут своего часа. А в данном случае ограничимся перефразированной фразой поэта: «Все кодеки хороши, выбирай на вкус».

В отличие от кодеков, с контейнерами ситуация практически прямо противоположная. Как мы уже отметили, сам по себе контейнер не влияет на качество видео. Однако это может оказаться важным для последующей обработки видео. Например, если ваш любимый видеоредактор умеет работать с AVI, но не хочет видеть MOV или MP4, то потребуется видео перепаковать. Этакая «логистическая операция», «межконтейнерная перевозка». Но это, как говорится в книге братьев Стругацких, «...совсем другая история», которая тоже заслуживает отдельного разговора.

 

авторы благодарят Владимира Дулепова aka Voldemar_d
за помощь в подготовке материала

 

 




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.