Домашние видеостудии Часть 2. Нелинейный монтаж


     В прошлом номере журнала мы начали разговор о домашних видеостудиях, построенных на базе персонального компьютера. В первой части статьи речь шла о наиболее популярных современных системах линейного монтажа. Продолжая начатую тему, сегодня мы поговорим о других приемах работы с видеоматериалом.

     Коротко нелинейный видеомонтаж можно охарактеризовать как монтаж на диске компьютера. Появление недорогих устройств, способных записывать на винчестер "живое" (т. е. 25 кадров в секунду) высококачественное полноэкранное и полноцветное изображение с видеокамеры, видеомагнитофона или другого источника, произвело настоящую революцию на рынке домашнего видео. Купив такое устройство (обычно это PCI-плата) и установив его в компьютер, вы становитесь обладателем настольной видеостудии с невероятными возможностями, до недавнего времени недоступными даже для большинства профессионалов. Чем же кардинально отличаются принципы работы с системами нелинейного монтажа от традиционных линейных (ленточных)?


     

     Преимущества и недостатки нелинейного видеомонтажа

     Нелинейный видеомонтаж начинается с предварительной оцифровки отснятого материала и записи его на жесткий диск компьютера (Loading). Этот процесс происходит в реальном времени, т. е. часовой видеофрагмент, записанный на кассету, загружается на винчестер в течение одного часа. После этого начинается непосредственно сам монтаж, во время которого возможен мгновенный доступ к любому сюжету из оцифрованного видеоматериала и моментальное воспроизведение отобранных фрагментов в произвольном порядке. Причем все эти действия выполняются с помощью привычной технологии Windows — Drag-and-Drop ("перетащить и отпустить"). Все нужные сюжеты с помощью мыши переносятся на виртуальную монтажную линейку (Time Line) или перемещаются в ее пределах, а если необходимо, то и подрезаются. При нелинейном монтаже легко добиться покадровой точности стыковки фрагментов. Поскольку нет необходимости в физической перемотке видеоленты при позиционировании на начало нужной части, как при линейном монтаже, то эту работу можно делать очень быстро, буквально в считанные минуты. Данный принцип и является главным преимуществом этой монтажной технологии по сравнению с линейной.

     Однако мгновенный произвольный доступ к видеоматериалу — не единственное преимущество нелинейного монтажа. Современные компьютерные программы-видеоредакторы открывают просто неограниченные возможности для проявления ваших творческих способностей. Например, популярный видеоредактор Ulead Media Studio 5.0 PRO имеет более сотни настраиваемых эффектов перехода между видеосюжетами (разнообразные шторки, растворение, перевороты страниц, прожигание, свертка, смывка и т. д.), более пятидесяти видеофильтров (круги по воде, вспучивание, волны, ветер, кристаллизация, мозаика и т. д.) с возможностью подключения новых. Эта программа позволяет одновременно накладывать до ста слоев видео и графики с применением прорезания по яркости (luma key), цвету (chroma key) или альфа-каналу. Каждый слой может двигаться по сложной траектории, менять размеры, форму, прозрачность, пропорции и при этом поворачиваться вокруг трех осей. Одновременно обеспечивается многоканальное (до 100 каналов) микширование звуковых файлов. В состав пакета входит мощный графический редактор VideoPaint, дающий возможность покадровой прорисовки изображений (rotoscoping), программа для сложной титровки CG Infinity, а также Audio Editor для отдельного редактирования звуковых файлов. Приложение Morph Editor способно обеспечить плавное превращение одного изображения в другое. В сценарий могут включаться анимационные файлы, подготовленные, например, в Autodesk 3D Studio, кстати, на сегодняшний день это наилучший способ быстрой и высококачественной записи анимации на видеоленту.

     Видеоредакторы постоянно совершенствуются, предлагая все новые и новые возможности, при этом не требуется менять аппаратное обеспечение, необходимо лишь приобрести обновление к соответствующей программе. Удачно сочетая инструментальные средства разных приложений, можно творить настоящие чудеса на экране. Впрочем, нет смысла их описывать, гораздо лучше увидеть их самому. Почти все рекламные ролики, музыкальные клипы и заставки, которые мы ежедневно наблюдаем на экранах своих телевизоров, как правило, созданы с помощью систем нелинейного видеомонтажа.

     Несмотря на свои почти неограниченные возможности, системы нелинейного видеомонтажа, чаще всего, оказываются дешевле линейных. Действительно, ведь для их комплектации необходим лишь компьютер с платой для обработки видео и всего один видеомагнитофон для загрузки исходного материала и записи готового фильма на мастер-кассету. Для сравнения: системы линейного видеомонтажа требуют два-три магнитофона, видеомикшер, аудиомикшер и монтажный контроллер (см. первую часть статьи в предыдущем номере журнала).

     Однако технология нелинейного видеомонтажа имеет и некоторые слабые стороны. Во-первых, это непроизводительные потери времени на загрузку исходного видеоматериала. В профессиональных системах для ускорения этого процесса применяются магнитофоны с удвоенной и даже учетверенной скоростью воспроизведения. Кроме того, некоторые системы позволяют производить загрузку в фоновом режиме, не мешая оператору одновременно заниматься монтажом. Справедливости ради отметим, что при съемке одной камерой и линейном монтаже A/B-roll необходимо дублирование кассеты, при котором теряется столько же времени, сколько и при загрузке в нелинейную систему.

     Во-вторых, много времени уходит на пересчет (rendering) составленного сценария. Дело в том, что выполнять сценарий (project) в реальном времени нелинейные системы могут лишь в случае простого монтажа со склейками встык. Если же между сценами встречаются эффекты перехода, например микширование, то этот участок сценария должен быть пересчитан. То же самое касается наложения титров и многослойного монтажа. Время на пересчет составляет примерно 30 мин на 1 мин фильма и зависит от быстродействия компьютера и сложности материала. Существуют, конечно, системы нелинейного видеомонтажа, не требующие рендеринга и выполняющие видеоэффекты в реальном времени, но они очень дороги и не доступны домашнему пользователю. По сути, в них реализованы принципы линейного видеомонтажа A/B-roll, с той лишь разницей, что используются программные видеомикшер и знакогенератор и дисковые рекордеры вместо магнитофонов. Хотя, надо сказать, что и такие системы реального времени требуют рендеринга для сложных эффектов и при многослойном монтаже.
     

     Немного теории

     Ну а теперь вкратце рассмотрим, как устроены компьютерные платы для нелинейного видеомонтажа. Они обычно имеют аналоговый композитный (RCA) и компонентный (S-Video) видеовходы, к которым могут подключаться камера или видеомагнитофон. С этих разъемов видеосигнал поступает на специальный коммутатор, а с него — на мультисистемный цифровой декодер PAL/SECAM/NTSC. Как правило, функции последнего выполняет микросхема Philips SAA-7110A. Здесь полный цветной телевизионный сигнал декодируется и раскладывается на три составляющие: яркостную Y, несущую информацию о яркости элементов изображения, и две цветоразностных R-Y и B-Y, в которых содержится информация о цвете. Чип SAA-7110A выполняет также функцию аналого-цифрового преобразователя, превращая аналоговый сигнал в поток нулей и единиц. Однако записать эти данные на жесткий диск оказывается непросто. Попробуем разобраться почему. С помощью несложного подсчета можно определить поток информации, возникающий при записи на жесткий диск видео со стандартными параметрами оцифровки в системе PAL. Например, при оцифровке по схеме 4 : 2 : 2 каждая строка изображения содержит 720 точек (пикселов) для сигнала яркости Y, 360 — для синего цветоразностного сигнала B-Y и 360 — для красного. В сумме имеем: 720 (Y) + 360 (CB-Y) + 360 (CR-Y) = 1440 точек на строку.

     При глубине оцифровки 8 бит и 576 активных строках объем информации, соответствующей одному кадру, будет 1440 x 1 x 576 = 830 kB.

     При 25 кадрах в секунду поток цифровых видеоданных составляет 830 x 25 = = 20750 kBps или приблизительно 21 MBps.

     Записывать на жесткий диск информацию с такой большой скоростью очень сложно. Даже компьютеры с самым быстродействующим винчестером едва справляются с этой задачей. Для ее решения применяются два основных метода. Первый — это параллельная запись на несколько накопителей, реализованная в дисковых массивах RAID. При сохранении на RAID, состоящий из двух накопителей, скорость увеличивается примерно вдвое. Второй, наиболее распространенный метод — это применение компрессии (сжатия) данных. Такой способ не только снижает требования к производительности компьютерной системы, но и позволяет записывать на жесткие диски в несколько раз больше информации. В конечном итоге рабочая станция нелинейного видеомонтажа с использованием компрессии обходится значительно дешевле, чем система, в которой сжатие не применяется. Естественно, что компрессия не должна вызывать заметного ухудшения качества изображения. Чаще всего применяют метод сжатия M-JPEG (Motion JPEG). На платах нелинейного видеомонтажа имеются специальные чипы для компрессии и декомпрессии данных (обычно производства фирмы Zoran).

     Алгоритм M-JPEG позволяет сжимать информацию, содержащуюся в каждом кадре видеопоследовательности, основываясь при этом на некоторой избыточности реальных изображений. Действительно, любой снимок, например лыжника на фоне белого снега, содержит много участков, где цвета соседних элементов практически не отличаются друг от друга. В этих местах можно оцифровывать изображение с гораздо меньшей частотой дискретизации. Каждый кадр разбивается на блоки, например 8 x 8 пикселов, в пределах которых производится анализ изображения и сокращение объема информации, подлежащей записи. Чем больше компрессия изображения, тем больше видеоматериала можно разместить в пределах заданного дискового пространства, но и тем заметнее специфические искажения картинки (артефакты компрессии). Чтобы удержать качество изображения на уровне стандарта BetacamSP, можно применять компрессию с коэффициентом до 1 : 5, а на уровне S-VHS — до 1 : 10. При этом артефакты будут сравнимы с шумами и искажениями, возникающими при воспроизведении видео с магнитной ленты. Если чрезмерно уменьшить коэффициент сжатия, компьютер может не справиться с записью потока информации, что послужит причиной выпадения отдельных кадров. Во время проигрывания такого ролика будут наблюдаться рывки изображения. В табл. 1 приведены значения продолжительности сюжетов, которые можно разместить на жестком диске с разной степенью компрессии видеоданных.

     Не так давно в продаже появились дешевые компьютерные VGA-карты с видеовходом и видеовыходом, которые могут использоваться для монтажа. Как правило, они позволяют записывать видео по одному полю с половинным разрешением (320 x 240) и оцифровкой по схеме 4 : 1 : 1. При воспроизведении же строки и пикселы повторяются, что позволяет растянуть изображение до 640 x 480. Поэтому об использовании таких плат для качественного видеомонтажа не может быть и речи, хотя смонтированные с их помощью фильмы, в принципе, пригодны для применения в некоторых мультимедийных приложениях или Internet.
     

     Требования к компьютеру

     Несколько слов о компьютерах, предназначенных для видеомонтажа. Поскольку при записи и чтении видеофайлов используются почти все ресурсы ПК, к нему предъявляются особые требования.

     1. Система должна быть собрана из высококачественных надежных комплектующих.

     2. Время рендеринга напрямую зависит от быстродействия процессора, поэтому использовать CPU слабее чем Pentium-100 нецелесообразно. Неплохой выбор — Pentium II 333 MHz.

     3. ОЗУ должно быть объемом не менее 64 МВ. Во-первых, этого оказывается достаточно, чтобы разгрузить винчестер при записи и чтении видеофайлов. Во-вторых, с такой памятью можно полноценно работать в 3D Studio Max. В-третьих, это позволит вам при видеомонтаже одновременно работать с несколькими программами — графическим редактором, знакогенератором, видео- и аудиоредактором.

     4. Объем жесткого диска должен быть достаточно большим (4—10 GB), а его быстродействие — соответствовать реальной потоковой скорости записи/чтения, составляющей не менее 5 MBps. Мы рекомендуем применять диски с интерфейсом EIDE, работающие в режиме UDMA. По возможности используйте накопители серии AV, специально рассчитанной на запись видео- и аудиофайлов. Выбирать SCSI-диски не стоит, поскольку их цена значительно выше при практически том же быстродействии, да и хлопот при их инсталляции побольше.

     5. SVGA-карта на скорость рендеринга не влияет, поэтому никакие требования, связанные с процессом видеомонтажа, к ней не предъявляются. Она выбирается согласно критериям других задач, выполняемых на том же ПК (игры, 3D Studio Max и т. д.). Главное, чтобы она не конфликтовала с платой нелинейного видеомонтажа и обеспечивала высококачественное отображение окна видео на экране монитора.

     И еще одна рекомендация, подсказанная опытом. Не старайтесь сразу использовать в работе новейшее программное обеспечение и драйверы. В любом новом ПО обычно остаются ошибки, хотя оно и проходит бета-тестирование. Недоработки только что выпущенных программ, помноженные на ошибки "сырых" драйверов, могут превратить ваш труд в сплошное мучение. Не лучше ли поставить проверенные компоненты, а новинками воспользоваться через несколько месяцев? За это время программы "обкатаются", их разработчики ликвидируют большинство ошибок, да и цены, вероятно, значительно снизятся. То же самое можно сказать и об аппаратном обеспечении. Не используйте при сборке системы непроверенных конфигураций.
     

     Платы нелинейного видеомонтажа

     Matrox Rainbow Runner. Канадская компания Matrox является одним из мировых лидеров в производстве высококачественных VGA-карт. Большой популярностью пользуются адаптеры Mistique 220 и Millennium. Rainbow Runner — это небольшая дочерняя плата, которая устанавливается непосредственно на VGA-карту Matrox и превращает ее в замечательное многофункциональное устройство.

     В результате, во-первых, Rainbow Runner позволяет осуществлять качественную запись/воспроизведение видео от любого источника сигнала с произвольным коэффициентом компрессии. Качество записанного сюжета выше, чем у видео стандарта VHS, и примерно соответствует S-VHS или Hi8. Для нелинейного видеомонтажа и композитинга в комплект входит программа-видеоредактор Ulead Video Studio 2.5 VE. Однако с успехом могут использоваться более мощные профессиональные пакеты, например Adobe Premiere. При записи звука применяется обычная звуковая карта, поскольку Rainbow Runner не имеет встроенного звукового канала.

     Во-вторых, появляется возможность высококачественной оцифровки отдельных кадров от любого видеоисточника с разрешением 720 x 576 пикселов и без компрессии. Эта функция поможет вам создать домашний фотоальбом на основе отснятых сюжетов.

     В-третьих, Rainbow Runner может работать как преобразователь компьютерного изображения в стандартный видеосигнал в системе PAL. С его помощью появляется возможность поиграть в компьютерную игру, используя в качестве монитора экран большого телевизора, или в реальном времени записывать титры и анимацию на видеокассету. Качество получаемого телевизионного изображения достаточно высокое, что обычно не свойственно аналогичным устройствам других производителей. С помощью проигрывателя MPEG-1 можно просмотреть фильм с видеодиска на экране телевизора.

      Rainbow Runner может даже выполнять функции видеотелефона и применяться для проведения видеоконференций в Internet. Необходимое для этого программное обеспечение входит в комплект поставки устройства.

     Matrox Marvel G200. О новых VGA-картах на основе чипсета Matrox G200, работающих через шину AGP, уже неоднократно упоминалось в компьютерной прессе. Скоростной интерфейс AGP 2х, мощный акселератор 2D- и 3D-графики, двойная 128-битовая внутренняя шина, 250-мегагерцевый RAMDAC позволяют с успехом использовать эти платы в самых сложных графических приложениях. Все они оборудованы видеопамятью объемом 8 МВ с возможностью расширения до 16 МВ. Matrox Marvel G200 построена по принципу "все в одном" и по набору функций аналогична Rainbow Runner. Она позволяет выводить SVGA-изображение на монитор, захватывать отдельные видеокадры, записывать видео на диск и выполнять нелинейный монтаж, отображать компьютерную графику на экране телевизора, а также просматривать фильмы с дисков Video-CD.

     Для нелинейного видеомонтажа используется входящая в комплект поставки платы довольно простая программа Avid Cinema. При желании можно работать и с профессиональными видеоредакторами. Конструктивно Marvel G200 отличается от Rainbow Runner тем, что не требует установки дочерней платы, все необходимое уже имеется на ней. Кроме того, для подключения дополнительных видеоустройств предусмотрен внешний коммутационный блок. Это более удобно и снижает уровень помех в видео- и аудиосигналах. Плата выпускается в двух версиях: PCI и AGP.

     Высокое быстродействие данной карты позволяет просматривать видеофильмы, записанные не только в стандарте MPEG-1, но и в MPEG-2 (DVD), причем благодаря наличию видеовыхода изображение можно выводить одновременно на экран телевизора и VGA-монитора. При просмотре видеодисков стандарта DVD используется программный плейер.

     miroVideo Studio DC10 Plus. Недорогая PCI-плата, специально предназначенная для использования в домашней видеостудии. Однако по качеству изображения она приближается к классу профессиональных — ее разрешающая способность при записи составляет до 768 x 576 точек при компрессии с коэффициентом от 1 : 6, что соответствует качеству S-VHS или Hi8. работая с видео в формате VHS, можно применять режим меньшего разрешения, например 384 x 576 и компрессию 1 : 15. Для записи звука, как и в платах, описанных выше, применяется аудиокарта компьютера. Пользовательский интерфейс программы-видеоредактора Pinnacle Studio тщательно продуман, прост, понятен и может служить образцом для программных продуктов, предназначенных для домашнего рынка. Данный редактор вы, скорее всего, освоите очень быстро, даже не заглядывая в руководство пользователя. Огромным преимуществом Pinnacle Studio является наличие встроенной профессиональной программы для печати титров — Title Deco, обычно применяемой в дорогих студийных системах. С ее помощью можно легко создавать впечатляющие надписи в кадрах, используя огромную библиотеку шрифтов и стилей, 32-битовую графику с мягкими полупрозрачными краями и тенью (альфа-канал). Обратите внимание, что не каждая VGA-карта, работая с DC10 Plus, способна обеспечить качественный вывод видеоизображения в просмотровом окне на экране VGA-монитора (overlay). Как минимум она должна поддерживать интерфейс MS DirectDraw.

     COMO MV300. Данная PCI-плата немецкой фирмы COMO во многом аналогична рассмотренной выше miroVideo Studio DC10 Plus. Она обеспечивает примерно такое же качество изображения и подобным образом позволяет записывать звуковое сопровождение через аудиоадаптер компьютера. На карте установлены такие же, как и у DC10, кодеки Philips и Zoran. Плата MV300 комплектуется сразу двумя программами для видеомонтажа. Первая — это простой и удобный редактор Ulead Video Studio 3.0, специально предназначенный для домашнего использования. Он очень похож на Pinnacle Studio. Вторая — неполная версия профессионального пакета Ulead Media Studio 5.0. Имеется очень ценная возможность предварительного просмотра сценария в реальном времени. Как известно, размер файла в системе Windows ограничен 2 GB. Это значит, что максимальная длительность вашего фильма не сможет превысить 15 мин (при компрессии 1 : 10). Для устранения этого недостатка MV300 имеет специальную утилиту Smart Player, которая может безостановочно и чисто проигрывать несколько видеофайлов, расположенных по порядку. Программный конвертор AVI-файлов в формат MPEG-1 позволяет создавать собственные видеодиски, правда, с большими затратами времени на рендеринг. Приятно, что плата комплектуется аудио- и видеокабелями.

     miroVideo DC30. Данное устройство обеспечивает самое высокое качество изображения среди рассматриваемых плат нелинейного видеомонтажа и, в принципе, является профессиональным. Этим и объясняется более высокая цена. DC30 может выполнять компрессию с регулируемым коэффициентом от 1 : 3,5 при большом выборе значений разрешения — от 352 x 288 до 768 x 576 пикселов. Возможна работа совместно с видеомагнитофоном формата Betacam SP, но подключать его придется с помощью кабелей S-Video, что вполне оправдано для магнитофонов серии UVW. Плата реализует аппаратное ускорение рендеринга, которое уменьшает время расчета многих эффектов в 4—10 раз по сравнению с программным. Благодаря функции Multiple-File-Playback снимается ограничение Windows на максимальный размер смонтированного файла (2 GB). Любое количество файлов проигрывается по порядку в реальном времени без остановок прямо с монтажной линейки и одновременно записывается на мастер-кассету. При этом длительность фильма ограничена лишь объемом жесткого диска. Имеется версия платы для работы с Power Macintosh. Для записи звука в DC30 предусмотрен встроенный сигнальный процессор, и это обеспечивает полную синхронизацию аудио- и видеодорожек. В комплекте с платой DC30 поставляются неполная версия профессиональной программы для видеомонтажа Adobe Premiere 4.2 LE и приложения для печати титров Pinnacle Title Deco.

     Профессиональная плата нелинейного видеомонтажа miroVideo DC30 Plus (стоимостью примерно $930) отличается от DC30 возможностью работы с меньшими уровнями компрессии и расширенным комплектом программного обеспечения, в который входят: полная версия Adobe Premiere 5.0 и дополнительная программа miro Instant Video. Последняя позволяет выполнять "интеллектуальный" рендеринг, что значительно уменьшает его длительность и почти вдвое экономит место на жестком диске.

     miroVideo DV300. Эта плата предназначена для нелинейного видеомонтажа с использованием цифровой видеоаппаратуры формата DV и DVCAM (обзор цифровых DV-камер был опубликован в журнале "Домашний ПК", # 2, 1999). Если у вас есть цифровая видеокамера, то стоит подумать о приобретении именно этой платы. DV300 имеет один внутренний и два внешних интерфейса IEEE1394 (FireWire) для подключения цифровой камеры или DV-магнитофона. Через такой канал загрузка видео с DV-кассеты на жесткий диск компьютера и "сброс" готового смонтированного материала на мастер-кассету происходит без каких-либо преобразований данных, в цифровом виде с компрессией DV. Поэтому при перезаписи полностью отсутствует потеря качества изображения. Кроме видео по этому интерфейсу одновременно передаются звук, сигналы управления магнитофоном и другая служебная информация, причем в обоих направлениях. При оцифровке имеется возможность управлять DV-магнитофоном и выполнять пакетную оцифровку (т. е. автоматическую обработку множества клипов с ленты по предварительно составленному списку). Для того чтобы работать с аналоговой видеоаппаратурой, рекомендуется установить вместе с DV300 еще и плату miroVideo DC30. При этом возможна загрузка материала с DV-камеры с последующей записью на магнитофоны стандарта S-VHS или даже Betacam SP. Плата комплектуется не только программой для видеомонтажа, но и уникальным продуктом miroVideo DV Tools. Это приложение позволяет осуществлять "интеллектуальный" рендеринг, автоматическую разбивку исходного материала на отдельные клипы и много других полезных функций. Карта имеет встроенный SCSI-контроллер для видеодиска фирмы Adaptec.

     miroVideo DV200. Появление этой платы в Украине ожидается в ближайшем будущем. По функциональным возможностям она полностью аналогична DV300, отличается лишь отсутствием встроенного SCSI-контроллера. Соответственно ее стоимость будет ниже.
     

     Итак, как видно из изложенного в этой статье материала, имеется большое количество относительно недорогих устройств, предназначенных для домашнего видеомонтажа. При их выборе необходимо четко представлять себе, с какой целью они будут использоваться и совместно с каким оборудованием. Каждая из монтажных технологий имеет свои преимущества и недостатки. Если требуется выполнять несложный монтаж полнометражных фильмов, максимально сохраняя при этом исходное качество изображения, то целесообразнее воспользоваться системой линейного видеомонтажа. Если же нужно смонтировать короткий (10—15 мин), но насыщенный сложными трехмерными видеоэффектами и многослойным композитингом сюжет, то здесь без платы нелинейного видеомонтажа не обойтись. Типичные примеры такого монтажа — рекламные ролики и музыкальные клипы. И в заключение хочется напомнить известную истину: результат работы в основном зависит от человека, от его усердия и таланта, а любое монтажное оборудование — это лишь инструмент для реализации его творческих замыслов.
     
Таблица 1. Длительность видеороликов, которые можно записать на диск при разных коэффициентах сжатия
Таблица 2. Платы для ввода/вывода "живого" видео и нелинейного компьютерного монтажа

     По техническим причинам в предыдущем номере нашего журнала в статье "В океане звука: тестирование 16 компьютерных акустических систем" в таблице "Технические характеристики акустических систем" в графе "Ориентировочная стоимость" по некоторым моделям были указаны неверные данные. Ниже мы приводим цены, действительные на момент написания статьи:

     Shock Super-360
     (ПИТ "НТТ") — $15
     TEAC PowerMax 80/2
     ("Компьютер Плюс") — $14
     TEAC PowerMax 240/2
     ("Компьютер Плюс") — $36