Цифровой нелинейный монтаж. Продолжение


Примером продуктов для линейного A-Roll монтажа в домашнем использовании, является продукт VideoDirector Studio 200, фирмы Pinnacle. Он представляет из себя небольшую сиреневую коробку, «purple thing», как её рекламировал Pinnacle, подключаемую к LPT порту вашего РС. Внутри коробочки находится небольшая плата, которая называется «миксер». Вот что рассказал про эту штучку г-н Павел Ерофеев (paver@rinet.ru):

Разъёмы только видео (S-video и RCA). Прилагается шнурок для дистанционного управления камерой (LANC, 5-pin или инфракрасное, и/к) и видеомагнитофоном (только и/к), подключающийся к последовательному порту и называемый SmartCable. И/к-управление настраиваемое (обучаемое). Миксер не использует протоколы ECP/EPP, поэтому preview весьма тормозной. Реально кэпчурит 640×480, а те самые 1500×1125, которые написаны на коробке, делает простой экстраполяцией, как может любой мало-мальски умный графический редактор. Под Win3.11 жутко глючил (сбои кадровой синхронизации, эффекты работали через раз). Под Win'95 я не проверял. В общем, отстой. Сейчас на смену ему пришла модель Studio400, как я понял, использующая ECP/EPP и позволяющая при сканировании исходного материала делать реферативный Indeo-AVI'шник, чтобы потом при работе над проектом можно было удобнее располагать переходы и эффекты.

Более подробно можно ознакомится по адресу или на сервере фирмы Pinnacle.

Аналогичные продукты предлагают фирмы Videonics. Учитывая появление в последнее время миниатюрных видеокамер и видеомагнитофонов формата DV, например серию Video Walkman фирмы Sony появляется возможность создания домашней цифровой студии с достаточно высокими качественными показателями (для DV 500 линий против 200 у VHS/Video8 и 400 у SVHS/Hi8) при стоимости сравнимой с SVHS/Hi8 оборудованием (правда профессионального уровня), при этом при использовании интерфейса IEEE-1394 добиться полностью цифрового тракта обработки видео/аудио сигналов без потерь при АЦП/ЦАП преобразовании.

Желающие могут посмотреть цены на Web серверах фирм Стоик и ЭРА.

Однако все вышеперечисленные устройства, это устройства классического или «линейного» монтажа, автоматизирующие рутинную ручную работу. Все они сохраняют основной недостаток, а именно последовательный поиск фрагментов на одной или нескольких лентах, а так же достаточно ограниченный набор спецэффектов, правда выполняемых в реальном времени.

Наиболее полно используются возможности РС в качестве монтажной студии при использовании плат видеозахвата для записи/воспроизведения видео на HDD. Возможности полученной студии на РС целиком зависят от ПО и мощности CPU.

Так при использовании программы Adobe Premiere пользователь получает цифровой видеомагнитофон (вернее дисковый рекордер), видео/аудио микшер с 2 и 3 мерными эффектами переходов, возможность наложения до 99 слоев видео, титров и компьютерной графики в любом сочетании с заданием прозрачности по яркости, цвету и альфа каналу, наложение графических фильтров на изображение, возможность ускорения или замедления воспроизведения в 100 раз и многое другое. Правда следует заметить, что платой за такую универсальность является необходимость просчета готового видеоролика CPU на что может уйти достаточно много времени. Поэтому в оперативном монтаже и вещании такое ПО используется редко, а если и используется то применяется аппаратное ускорение просчета эффектов для работы в реальном времени. Соответственно стоимость такого комплекса может достигать десятков и сотен тысяч долларов.

Платы видеозахвата делятся на 2 типа, отличающихся возможностями записи видео/аудио в стандартный avi или QuckTime файл на HDD компьютера, при этом в более дорогих платах и профессиональной аппаратуре легко преодолевается 2 ГБ барьер в размере AVI файла, за счет использования собственных форматов для записи видео, а не формата от Apple/Microsoft почти десятилетней давности.

Итак, вы решили что вам необходима домашняя или корпоративная видеостудия. Первое что нужно сделать, это определится с форматом видеозаписи. Для дома предпочтительно (по цене) VHS/Video8 для корпоративного SVHS/Hi8 или DV/DVCAM/DVCPRO). Дальше необходимо определить что вы хотите получить на выходе. Если вас устраивает простой монтаж с возможностью наложения титров или простой графики (это в основном домашнее видео), то лучше использовать классический линейный монтаж с использованием специализированного «железа» например упоминавшейся miro Video Studio-200.

Для корпоративного видео можно предложить более дорогое решение. Желательно A/B-Roll монтаж с видео/аудио микшером, генератором простых эффектов, переходов и титров, управление от специализированного контроллера. Реализация такой студии может быть классической с использованием отдельных компонентов или комбинированных монтажных систем, например FXE-120P фирмы Sony. Для возможности наложения титров и простой графики в данной системе целесообразно использовать обычный РС с картой преобразования SVGA изображения в TV сигнал, либо наложения SVGA сигнала на проходящий видеосигнал.

Более широкими возможностями и часто при более низких затратах обладают линейные монтажные комплексы на базе обычных ПК. Примером может служить комплект фирмы COMO. Основой комплекта служит видеоплата для РС VideoX представляющая из себя видео/аудио микшер с возможностью в реальном времени выполнять до 400 различных эффектов, накладывать титры используя TTF шрифты и статические изображения популярных форматов (TGA, BMP и др.) с использованием прозрачности по яркости (LumaKey) или цвету (ChromaKey).

Для управления ВМ и VideoX можно использовать трехпостовый (А/В-Roll) контроллер ControlX Pro, существенно облегчающий монтаж. Форматы видео VHS/SVHS, при наличии DVX3 — DV/DVCAM/DVCPRO.

Несмотря на кажущую привлекательность линейных систем монтажа, все они имеют существенный недостаток заключенный в аппаратной реализации такой системы. Да вы можете работать в реальном времени, но ваши возможности ограничены возможностями «железа». Для многих случаев этих возможностей более чем достаточно, но если вы например занимаетесь двух и трехмерной графикой, сложным комбинированием (копмоузингом) компьютерного и живого изображений, хотите получить живые поверхности на 2-х и 3-х мерных объектах, и просто оформить свой видеофильм сложными спецэффектами, то идеальным решением для вас будет приобретение платы для записи/воспроизведения видео на диск РС.

В настоящее время существует достаточно большой набор плат видеозахвата различных фирм, ориентированный на рынок SOHO систем. Самые совершенный из них при цене чуть ниже $1000 позволяют получать максимально возможное качество, при своей цене. Так плата miro Video DC-30+ при цене в $850 позволяет теоретически получить цифровой поток записи до 7 Mb/сек, что соответствует мин. компрессии 3:1 при разрешении 768×576 25 кадров/сек в формате 4:2:2. Кроме этого, использование фирменного Plug-in для Adobe Premiere miro InstantVideo позволяет обойти ограничение Windows в 2 ГБ для AVI файлов и экономит место на диске, путем использования неизменяемых участков выходной видеопоследовательности из входных AVI файлов.

При обычном просчете, диск будет содержать как исходные AVI, так и готовый выходной AVI, что потребует дополнительного места. Близким аналогом данной платы, являются платы miro Video DC-30 той же фирмы Pinnacle и FAST AV Master фирмы Fast Multimedia. Все платы имеют видео входы/выходы VHS и SVHS, системы цветности SECAM/PAL/NTSC, несбалансированные аудио входы/выходы, работают в режиме BusMaster и имеют максимальное разрешение 768×576 25 кадр/сек для PAL, оцифровка в формате 4:2:2, соотношение ширины к высоте экрана 4:3 и 16:9. Наличие на борту аудио чипа, позволяет синхронизировать видеоизображение со звуком. Отличие платы DC-30 от DC-30+ состоит в возможности последнего ускоренного просчета некоторых эффектов. Более дешевые платы, как правило, требуют отдельной звуковой карты.

Кроме этого у многих максимальное разрешение не превышает 384×288 при 25 кадр/сек. Учитывая, что разрешающая способность формата VHS не превышает 240 линий по вертикали, то разрешение 384×288 позволяет получать качество, во всяком случае, не хуже. Так же следует учитывать, что снижение потока в 4 раза (в сравнении 768×576) позволяет использовать меньший коэффициент компрессии и ускоряет просчет выходной видеопоследовательности.

Ниже приводится информация о платах Miro DC*** и продуктах от Matrox, которую прислал Григорий Байцур (baitsur@parascript.com).

По моим данным, все они используют аппаратный Motion JJPEG кодек от Zoran. Различия, по существу, между ними только в цене и в маркетинговых приемах продвижения продуктов на рынок (все цифры ниже только для PAL/SECAM):

  • В DC10 искусственно ограничено предельное разрешение по горизонтали — 50 полей 352×576 (в каждом поле по 288 строк) и минимальный коэффициент компрессии.
  • В DC20 искусственно ограничен минимальный коэффициент компрессии. Звук можно записывать отдельной звуковой картой, лучше Brand name. Проблема синхронизации звука и видео может возникнуть, но решается довольно легко.
  • В DC30, предположительно, возможности чипа от Zoran используются полностью, размер 704×576, 50 полей. Есть свой собственный звуковой канал. Фактически это означает, что Miro при заводской настройке тщательно следит за тем, чтобы скорость воспроизведения звука была именно такой, как требуется для видео, а не такой, какой ее будет делать тактовый генератор на видеокарте.

У всех DC видеовыход работает только при воспроизведении AVI, использующих MJPEG кодек. Если Вам захочется просто использовать DC для вывода на телевизор другого AVI/MPEG или еще чего-нибудь — не получится. И на экране компьютера, кажется, хорошо MJPEG видео показываться не будет.

Matrox. Для старых millenium/mystique выпускается дочерняя плата Rainbow Runner Studio с ТВ выходом и входом. Работает только с определенными картами Матрокса (маркетинг у них такой, см информацию их сайте). Компрессия — Zoran MJPEG chip, 704×576 50 fields 3.1 MB / sec max. Опять по маркетинговым соображениям одну и ту же микросхему заставляют трудиться только вполовину возможностей. Хотя, на мой взгляд человека, использующего только VHS, этого более чем достаточно. Степень компрессии 6.6:1.

Для G200 matrox'ов делается либо одна карта Marvel G200 (полтора месяца назад показывалась как доступная в пяти фирмах в Москве, в продаже отсутствовала), либо комбинация Mystique G200 (AGP или PCI Retail, with TV out)+Rainbow Runner G-series (занимает PCI разъем, но не IRQ).

Характеристики обеих плат видеозахвата одинаковы. Обещают выпустить еще и отдельный TV-out для других G-Мatrox'ов, но его точно еще в природе не существует.

В середине ноября я купил комбинацию AGP Mystique G200 ($145) + RR G-Series ($185) в один день в IP Labs и в Nord Computers, соответственно. В IP Labs был Mystique, RR-G обещали через неделю, а в Nord был последний экземпляр RR-G, его я и купил, не став ждать неделю. Таким образом получилась система с TV in-out, какое-то 3D ускорение (на уровне Riva128), и традиционно хорошее 2D. Ближайший аналог по возможностям видеомонтажа (Miro DC-20) стоит дороже и ничего в 3D не ускоряет.

И в завершении, замечу, что MJPEG всегда исходит из 4:2:2 (или 4:1:1 для американцев\японцев) схемы кодирования входной информации о кадре (фактически это режим работы АЦП), а вот далее работает DCT сжатие и именно коэффициент этого сжатия и приводится в спецификациях.

Кстати, цифровые видеокамеры используют аппаратный MJPEG кодек с коэффициентом сжатия 5:1. Входной формат 4:2:2 или 4:1:1 для PAL и NTSC, соответственно. В цифровых профессиональных аппаратах репортажной съемки используется точно такая же схема кодирования, отличие от бытовых в лучшей оптике и механике. И только.

Если не оцифровывать Betacam, cтараясь не потерять при этом ничего с точки зрения профессионального видеорежиссера, то такого коэффициента компрессии всегда достаточно для однократной рекомпрессии при создании эффектов и переходов.

[ продолжение ]






Дополнительно

Digital Nonlinear Video Assembling on PC. Part 3

Цифровой нелинейный монтаж. Продолжение

Примером продуктов для линейного A-Roll монтажа в домашнем использовании, является продукт VideoDirector Studio 200, фирмы Pinnacle. Он представляет из себя небольшую сиреневую коробку, «purple thing», как её рекламировал Pinnacle, подключаемую к LPT порту вашего РС. Внутри коробочки находится небольшая плата, которая называется «миксер». Вот что рассказал про эту штучку г-н Павел Ерофеев (paver@rinet.ru):

Разъёмы только видео (S-video и RCA). Прилагается шнурок для дистанционного управления камерой (LANC, 5-pin или инфракрасное, и/к) и видеомагнитофоном (только и/к), подключающийся к последовательному порту и называемый SmartCable. И/к-управление настраиваемое (обучаемое). Миксер не использует протоколы ECP/EPP, поэтому preview весьма тормозной. Реально кэпчурит 640×480, а те самые 1500×1125, которые написаны на коробке, делает простой экстраполяцией, как может любой мало-мальски умный графический редактор. Под Win3.11 жутко глючил (сбои кадровой синхронизации, эффекты работали через раз). Под Win'95 я не проверял. В общем, отстой. Сейчас на смену ему пришла модель Studio400, как я понял, использующая ECP/EPP и позволяющая при сканировании исходного материала делать реферативный Indeo-AVI'шник, чтобы потом при работе над проектом можно было удобнее располагать переходы и эффекты.

Более подробно можно ознакомится по адресу или на сервере фирмы Pinnacle.

Аналогичные продукты предлагают фирмы Videonics. Учитывая появление в последнее время миниатюрных видеокамер и видеомагнитофонов формата DV, например серию Video Walkman фирмы Sony появляется возможность создания домашней цифровой студии с достаточно высокими качественными показателями (для DV 500 линий против 200 у VHS/Video8 и 400 у SVHS/Hi8) при стоимости сравнимой с SVHS/Hi8 оборудованием (правда профессионального уровня), при этом при использовании интерфейса IEEE-1394 добиться полностью цифрового тракта обработки видео/аудио сигналов без потерь при АЦП/ЦАП преобразовании.

Желающие могут посмотреть цены на Web серверах фирм Стоик и ЭРА.

Однако все вышеперечисленные устройства, это устройства классического или «линейного» монтажа, автоматизирующие рутинную ручную работу. Все они сохраняют основной недостаток, а именно последовательный поиск фрагментов на одной или нескольких лентах, а так же достаточно ограниченный набор спецэффектов, правда выполняемых в реальном времени.

Наиболее полно используются возможности РС в качестве монтажной студии при использовании плат видеозахвата для записи/воспроизведения видео на HDD. Возможности полученной студии на РС целиком зависят от ПО и мощности CPU.

Так при использовании программы Adobe Premiere пользователь получает цифровой видеомагнитофон (вернее дисковый рекордер), видео/аудио микшер с 2 и 3 мерными эффектами переходов, возможность наложения до 99 слоев видео, титров и компьютерной графики в любом сочетании с заданием прозрачности по яркости, цвету и альфа каналу, наложение графических фильтров на изображение, возможность ускорения или замедления воспроизведения в 100 раз и многое другое. Правда следует заметить, что платой за такую универсальность является необходимость просчета готового видеоролика CPU на что может уйти достаточно много времени. Поэтому в оперативном монтаже и вещании такое ПО используется редко, а если и используется то применяется аппаратное ускорение просчета эффектов для работы в реальном времени. Соответственно стоимость такого комплекса может достигать десятков и сотен тысяч долларов.

Платы видеозахвата делятся на 2 типа, отличающихся возможностями записи видео/аудио в стандартный avi или QuckTime файл на HDD компьютера, при этом в более дорогих платах и профессиональной аппаратуре легко преодолевается 2 ГБ барьер в размере AVI файла, за счет использования собственных форматов для записи видео, а не формата от Apple/Microsoft почти десятилетней давности.

Итак, вы решили что вам необходима домашняя или корпоративная видеостудия. Первое что нужно сделать, это определится с форматом видеозаписи. Для дома предпочтительно (по цене) VHS/Video8 для корпоративного SVHS/Hi8 или DV/DVCAM/DVCPRO). Дальше необходимо определить что вы хотите получить на выходе. Если вас устраивает простой монтаж с возможностью наложения титров или простой графики (это в основном домашнее видео), то лучше использовать классический линейный монтаж с использованием специализированного «железа» например упоминавшейся miro Video Studio-200.

Для корпоративного видео можно предложить более дорогое решение. Желательно A/B-Roll монтаж с видео/аудио микшером, генератором простых эффектов, переходов и титров, управление от специализированного контроллера. Реализация такой студии может быть классической с использованием отдельных компонентов или комбинированных монтажных систем, например FXE-120P фирмы Sony. Для возможности наложения титров и простой графики в данной системе целесообразно использовать обычный РС с картой преобразования SVGA изображения в TV сигнал, либо наложения SVGA сигнала на проходящий видеосигнал.

Более широкими возможностями и часто при более низких затратах обладают линейные монтажные комплексы на базе обычных ПК. Примером может служить комплект фирмы COMO. Основой комплекта служит видеоплата для РС VideoX представляющая из себя видео/аудио микшер с возможностью в реальном времени выполнять до 400 различных эффектов, накладывать титры используя TTF шрифты и статические изображения популярных форматов (TGA, BMP и др.) с использованием прозрачности по яркости (LumaKey) или цвету (ChromaKey).

Для управления ВМ и VideoX можно использовать трехпостовый (А/В-Roll) контроллер ControlX Pro, существенно облегчающий монтаж. Форматы видео VHS/SVHS, при наличии DVX3 — DV/DVCAM/DVCPRO.

Несмотря на кажущую привлекательность линейных систем монтажа, все они имеют существенный недостаток заключенный в аппаратной реализации такой системы. Да вы можете работать в реальном времени, но ваши возможности ограничены возможностями «железа». Для многих случаев этих возможностей более чем достаточно, но если вы например занимаетесь двух и трехмерной графикой, сложным комбинированием (копмоузингом) компьютерного и живого изображений, хотите получить живые поверхности на 2-х и 3-х мерных объектах, и просто оформить свой видеофильм сложными спецэффектами, то идеальным решением для вас будет приобретение платы для записи/воспроизведения видео на диск РС.

В настоящее время существует достаточно большой набор плат видеозахвата различных фирм, ориентированный на рынок SOHO систем. Самые совершенный из них при цене чуть ниже $1000 позволяют получать максимально возможное качество, при своей цене. Так плата miro Video DC-30+ при цене в $850 позволяет теоретически получить цифровой поток записи до 7 Mb/сек, что соответствует мин. компрессии 3:1 при разрешении 768×576 25 кадров/сек в формате 4:2:2. Кроме этого, использование фирменного Plug-in для Adobe Premiere miro InstantVideo позволяет обойти ограничение Windows в 2 ГБ для AVI файлов и экономит место на диске, путем использования неизменяемых участков выходной видеопоследовательности из входных AVI файлов.

При обычном просчете, диск будет содержать как исходные AVI, так и готовый выходной AVI, что потребует дополнительного места. Близким аналогом данной платы, являются платы miro Video DC-30 той же фирмы Pinnacle и FAST AV Master фирмы Fast Multimedia. Все платы имеют видео входы/выходы VHS и SVHS, системы цветности SECAM/PAL/NTSC, несбалансированные аудио входы/выходы, работают в режиме BusMaster и имеют максимальное разрешение 768×576 25 кадр/сек для PAL, оцифровка в формате 4:2:2, соотношение ширины к высоте экрана 4:3 и 16:9. Наличие на борту аудио чипа, позволяет синхронизировать видеоизображение со звуком. Отличие платы DC-30 от DC-30+ состоит в возможности последнего ускоренного просчета некоторых эффектов. Более дешевые платы, как правило, требуют отдельной звуковой карты.

Кроме этого у многих максимальное разрешение не превышает 384×288 при 25 кадр/сек. Учитывая, что разрешающая способность формата VHS не превышает 240 линий по вертикали, то разрешение 384×288 позволяет получать качество, во всяком случае, не хуже. Так же следует учитывать, что снижение потока в 4 раза (в сравнении 768×576) позволяет использовать меньший коэффициент компрессии и ускоряет просчет выходной видеопоследовательности.

Ниже приводится информация о платах Miro DC*** и продуктах от Matrox, которую прислал Григорий Байцур (baitsur@parascript.com).

По моим данным, все они используют аппаратный Motion JJPEG кодек от Zoran. Различия, по существу, между ними только в цене и в маркетинговых приемах продвижения продуктов на рынок (все цифры ниже только для PAL/SECAM):

  • В DC10 искусственно ограничено предельное разрешение по горизонтали — 50 полей 352×576 (в каждом поле по 288 строк) и минимальный коэффициент компрессии.
  • В DC20 искусственно ограничен минимальный коэффициент компрессии. Звук можно записывать отдельной звуковой картой, лучше Brand name. Проблема синхронизации звука и видео может возникнуть, но решается довольно легко.
  • В DC30, предположительно, возможности чипа от Zoran используются полностью, размер 704×576, 50 полей. Есть свой собственный звуковой канал. Фактически это означает, что Miro при заводской настройке тщательно следит за тем, чтобы скорость воспроизведения звука была именно такой, как требуется для видео, а не такой, какой ее будет делать тактовый генератор на видеокарте.

У всех DC видеовыход работает только при воспроизведении AVI, использующих MJPEG кодек. Если Вам захочется просто использовать DC для вывода на телевизор другого AVI/MPEG или еще чего-нибудь — не получится. И на экране компьютера, кажется, хорошо MJPEG видео показываться не будет.

Matrox. Для старых millenium/mystique выпускается дочерняя плата Rainbow Runner Studio с ТВ выходом и входом. Работает только с определенными картами Матрокса (маркетинг у них такой, см информацию их сайте). Компрессия — Zoran MJPEG chip, 704×576 50 fields 3.1 MB / sec max. Опять по маркетинговым соображениям одну и ту же микросхему заставляют трудиться только вполовину возможностей. Хотя, на мой взгляд человека, использующего только VHS, этого более чем достаточно. Степень компрессии 6.6:1.

Для G200 matrox'ов делается либо одна карта Marvel G200 (полтора месяца назад показывалась как доступная в пяти фирмах в Москве, в продаже отсутствовала), либо комбинация Mystique G200 (AGP или PCI Retail, with TV out)+Rainbow Runner G-series (занимает PCI разъем, но не IRQ).

Характеристики обеих плат видеозахвата одинаковы. Обещают выпустить еще и отдельный TV-out для других G-Мatrox'ов, но его точно еще в природе не существует.

В середине ноября я купил комбинацию AGP Mystique G200 ($145) + RR G-Series ($185) в один день в IP Labs и в Nord Computers, соответственно. В IP Labs был Mystique, RR-G обещали через неделю, а в Nord был последний экземпляр RR-G, его я и купил, не став ждать неделю. Таким образом получилась система с TV in-out, какое-то 3D ускорение (на уровне Riva128), и традиционно хорошее 2D. Ближайший аналог по возможностям видеомонтажа (Miro DC-20) стоит дороже и ничего в 3D не ускоряет.

И в завершении, замечу, что MJPEG всегда исходит из 4:2:2 (или 4:1:1 для американцев\японцев) схемы кодирования входной информации о кадре (фактически это режим работы АЦП), а вот далее работает DCT сжатие и именно коэффициент этого сжатия и приводится в спецификациях.

Кстати, цифровые видеокамеры используют аппаратный MJPEG кодек с коэффициентом сжатия 5:1. Входной формат 4:2:2 или 4:1:1 для PAL и NTSC, соответственно. В цифровых профессиональных аппаратах репортажной съемки используется точно такая же схема кодирования, отличие от бытовых в лучшей оптике и механике. И только.

Если не оцифровывать Betacam, cтараясь не потерять при этом ничего с точки зрения профессионального видеорежиссера, то такого коэффициента компрессии всегда достаточно для однократной рекомпрессии при создании эффектов и переходов.

[ продолжение ]