11

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Цифровое видео на PC
• 1. В начале был аналог
• 2. Цифровое видео
• 2.1 Основные характеристики цифрового видео
• 3. Сжатие видео
• 3.1 Все о сжатии видеоданных
• 3.2 Методы сжатия видеоданных
• 4. Контроль параметров цифрового видео
• 5. Анимационные контроллеры и системы нелинейного видео-монтажа (недостатки традиционного метода записи видео и преимущества систем нелинейного монтажа)
• Что такое MPEG. Структура MPEG-последовательности. Использование MPEG
• 1. MPEG-1
• 1.1 Видеокиоски
• 1.2 Видео по требованию (Video on Demand)
• 1.3 Видео по телефону
• 1.4 Обучение
• 1.5 Презентации
• 1.6 Видеобиблиотеки
• 2. MPEG-2
• 2.1 Кабельное телевидение (CATV: Cable Television)
• 2.2 Направленное спутниковое вещание (DBS: Direct Broadcast Satellite).
• 2.3 ТВЧ - телевидение высокой четкости (HDTV: High-Definition Television)
• Чем отличается MPEG-1 и MPEG-2
• Различия между MPEG и QuickTime с Indeo
• Носители цифрового видео
• 1. Video-CD
• 2. DVD
• 3. Аппаратные средства для записи видео в формате MPEG
• 3.1 MPEGator Advanced
• 3.2 Broadway
• 3.3 Genie
• Системы нелинейного видеомонтажа
• 1. MAX: Matrox Animation Xpress
• 2. TARGA 1000
• 3. TARGA 2000
• 4. TARGA® 2000 DTX
• 5. DPS PAR: Personal Animation Recorder
• 6. DPS PVR: Perception Video Recorder
• 7. MIRO VIDEO DC1+
• 8. MIRO VIDEO DC20
• 9. MIRO VIDEO DC30
• 10. FAST AV Master
• 11. FAST FPS 60
• 12. FAST Movie Machine II
• Профессиональные видео-комплексы
• 1. Matrox Studio
• Заключение
• Список использованной литературы
• цифровой видео нелинейный монтаж

Цифровое видео на PC

Для понимания ситуации, которая сложилась в сфере профессионального видео-монтажа, в первую очередь требуется понять основные различия между видео вещательного качества для телевидения и видео, как оно реализовывается на персональных компьютерах. В течение многих лет на телевидении вырабатывались профессиональные стандарты на высококачественное видео. Эти усилия и жесткие требования привели к появлению многих технологических новшеств. Поэтому определение и характеристики цифрового видео вещательного качества существенно отличается от того, которое принято среди компьютерных профессионалов.

1. В начале был аналог

Самым ранним методом передачи видеосигналов является аналоговый метод. Одним из первых видеоформатов на основе этого принципа стал композитный видеосигнал. Композитное аналоговое видео комбинирует все видеокомпоненты (яркость, цвет, синхронизацию и т. п.) в один сигнал. Из-за объединения этих элементов в одном сигнале качество композитного видео далеко от совершенства. В результате мы имеем неточную передачу цвета, недостаточно "чистую" картинку и другие факторы потери качества.

Композитное видео быстро уступило дорогу компонентному видео, в котором различные видеокомпоненты представлены как независимые сигналы. Дальнейшие усовершенствования этого формата привели к появлению различные его вариаций: S-Video, RGB, Y, Pb, Pr и др.

Тем не менее, все вышеперечисленные форматы остаются аналоговыми по своей сути, и, следовательно, обладают одним существенным недостатком: при копировании дубль всегда уступает по качеству оригиналу. Потеря качества при копировании видеоматериала аналогична фотокопированию, когда копия никогда не бывает такой же четкой и яркой, как оригинал.

2. Цифровое видео

Недостатки, присущие аналоговому способу воспроизведения видео, в конце концов привели к разработке цифрового видеоформата. На смену аналоговому видео пришло цифровое. В области профессионального видео применяется несколько цифровых видеоформатов: D1, D2, Digital BetaCam и др. В отличие от аналогового видео, качество которого падает при копировании, каждая копия цифрового видео идентична оригиналу.

Хотя современный видеоряд базируется на цифровой основе, практически все цифровые видеоформаты до сих пор в качестве носителя исходного сигнала используют пленку с последовательным доступом. Поэтому большинству профессионалов в области видео все еще привычней работать с пленкой, чем с компьютером.

Конечно, пленка в качестве источника данных все еще остается более предпочтительной, чем жесткий диск компьютера, поскольку вмещает значительно больший объем данных. Но зато для цифрового видеомонтажа использование компьютеров дает ряд существенных преимуществ: не только обеспечивает прямой доступ к любому видеофрагменту (что невозможно при работе с пленкой, поскольку к необходимым участкам можно добраться лишь последовательно просматривая видеоматериал), но и предполагает широкие возможности обработки изображения (редактирование, сжатие).

Это достаточно веские причины для перехода видеопроизводства с традиционного оборудования на компьютерное.

Компьютерное цифровое видео представляет собой последовательность цифровых изображений и связанный с ними звук. Элементы видео хранятся в цифровом формате.

Существует множество способов захвата, хранения и воспроизведения видео на компьютере. С появлением компьютерного цифрового видео стихийно стали возникать самые разнообразные форматы представления видеоданных, что поначалу привело к некоторой путанице и вызвало проблемы совместимости. Однако в последние годы благодаря усилиям Международной организации по стандартизации (ISO -- International Standards Organisation) выработаны единые стандарты на форматы видеоданных, которые мы позже рассмотрим.

2.1 Основные характеристики цифрового видео

Цифровое видео характеризуется четырьмя основными факторами: частота кадра (Frame Rate), экранное разрешение (Spatial Resolution), глубина цвета (Color Resolution) и качество изображения (Image Quality).

Частота кадра (Frame Rate). Стандартная скорость воспроизведения видеосигнала -- 30 кадров/с (для кино этот показатель составляет 24 кадра/с). Каждый кадр состоит из определенного количества строк, которые прорисовываются не последовательно, а через одну, в результате чего получается два полукадра, или так называемых "поля". Поэтому каждая секунда аналогового видеосигнала состоит из 60 полей (полукадров). Такой процесс называется interlaced видео.

Между тем монитор компьютера для прорисовки экрана использует метод "прогрессивного сканирования" (progressive scan), при котором строки кадра формируются последовательно, сверху вниз, а полный кадр прорисовывается 30 раз каждую секунду. Разумеется, подобный метод получил название non-interlaced видео. В этом заключается основное отличие между компьютерным и телевизионным методом формирования видеосигнала.

Глубина цвета (Color Resolution). Этот показатель является комплексным и определяет количество цветов, одновременно отображаемых на экране. Компьютеры обрабатывают цвет в RGB-формате (красный-зеленый-синий), в то время как видео использует и другие методы. Одна из наиболее распространенных моделей цветности для видеоформатов -- YUV. Каждая из моделей RGB и YUV может быть представлена разными уровнями глубины цвета (максимального количества цветов).

Для цветовой модели RGB обычно характерны следующие режимы глубины цвета: 8 бит/пиксель (256 цветов), 16 бит/пиксель (65,535 цветов) и 24 бит/пиксель (16,7 млн. цветов). Для модели YUV применяются режимы: 7 бит/пиксель (4:1:1 или 4:2:2, примерно 2 млн. цветов), и 8 бит/пиксель (4:4:4, примерно 16 млн. цветов).

Экранное разрешение (Spatial Resolution). Еще одна характеристика - экранное разрешение, или, другими словами, количество точек, из которых состоит изображение на экране. Так как мониторы PC и Macintosh обычно рассчитаны на базовое разрешение в 640 на 480 точек (пикселей), многие считают, что такой формат является стандартным. К сожалению, это не так. Прямой связи между разрешением аналогового видео и компьютерного дисплея нет.

Стандартный аналоговый видеосигнал дает полноэкранное изображение без ограничений размера, так часто присущих компьютерному видео. Телевизионный стандарт NTSC (National Television Standards Committe), разработан Национальным комитетом по телевизионным стандартам США. Используемый в Северной Америке и Японии, он предусматривает разрешение 768 на 484. Стандарт PAL (Phase Alternative), распространенный в Европе, имеет несколько большее разрешение -- 768 на 576 точек.

Поскольку разрешение аналогового и компьютерного видео различается, при преобразовании аналогового видео в цифровой формат приходится иногда масштабировать и уменьшать изображение, что приводит к некоторой потере качества.

Качество изображения (Image Quality). Последняя, и наиболее важная характеристика - это качество видеоизображения. Требования к качеству зависят от конкретной задачи. Иногда достаточно, чтобы картинка была размером в четверть экрана с палитрой из 256-ти цветов (8 бит), при скорости воспроизведения 15 кадров/с. В других случаях требуется полноэкранное видео (768 на 576) с палитрой в 16,7 млн. цветов (24 бит) и полной кадровой разверткой (24 или 30 кадров/с).

3. Сжатие видео

Следует исходить из разумной достаточности при определении необходимой степени сжатия. При этом необходимо учитывать, как четыре характеристики (частота кадра, экранное разрешение, глубина цвета и качество изображения) влияют на объем и качество видео. Вы должны ясно себе представлять, какую "цену" придется заплатить за качественное изображение. Чем больше глубина цвета, выше разрешение и лучше качество, тем большая производительность компьютера вам потребуется, не говоря уж о громадных объемах дискового пространства, необходимого под цифровое видео. Учитывая эти характеристики, можно выбрать оптимальный коэффициент сжатия. Надо отметить, что в профессиональном видео действует простое правило - чем ниже коэффициент сжатия, тем лучше.

Простейшие расчеты показывают, что 24-битное цветное видео, при разрешении 640 на 480 и частоте 30 кадров/с потребует передачи 26 Мбайт данных в секунду! Этот поток не только выходит за рамки пропускной способности компьютерной шины, но и моментально "съест" любое дисковое пространство. Для наглядности приводим здесь наши расчеты.



Иногда для уменьшения этого сумасшедшего объема данных до разумного уровня достаточно оптимизировать один из вышеперечисленных параметров видеосигнала. Современные приложения (игры, компьютерные тренажеры, видеокиоски и некоторые деловые пакеты) зачастую не требуют полноэкранного видео. Такие программы обычно используют видео в окне, и для них не требуется оцифровывать целый кадр. Так давайте изменим параметры видеосигнала и сделаем новый расчет для разрешения 320 на 240.

Как видите, уменьшив размер изображения, мы добились весьма существенного уменьшения объема данных, передаваемых в единицу времени. Однако стандартная ISA-шина имеет пропускную способность всего около 600 Кбайт/с. Поэтому, даже существенно пожертвовав качеством видео, мы все еще вынуждены оперировать данными, объем которых в 6 раз больше допустимого уровня. К тому же, не забудьте, что 3,3 Мбайт занимает всего лишь одна секунда видео. Для двухчасового фильма потребуется 23,73 Гбайт дискового пространства! За счет дальнейшего уменьшения размера окна, понижения качества изображения и перехода с RGB формата на YUV (4:1:1) можно добиться еще некоторого снижения объема данных, примерно до 1,5 Мбайт/с. Но этого все равно явно недостаточно.

3.1 Все о сжатии видеоданных

Очевидно, что сжатие видео нужно для уменьшения объема цифровых видео файлов, предназначенных для хранения, при этом желательно максимально сохранить качество оригинала. Различают сжатие обычное в режиме реального времени, симметричное или асимметричное, с потерей качества или без потери, сжатие видеопотока или покадровое сжатие.

Сжатие обычное (в режиме реального времени). Термин real-time (реальное время) имеет много толкований. Применительно к сжатию данных используется его прямое значение, т. е. работа в реальном времени. Многие системы оцифровывают видео и одновременно сжимают его, иногда параллельно совершая и обратный процесс декомпрессии и воспроизведения. Для качественного выполнения этих операций требуются очень мощные специальные процессоры, поэтому большинство плат ввода/вывода видео для PC бытового класса не способны оперировать с полнометражным видео и часто пропускают кадры.

Недостаточная частота кадров является одной из основных проблем для видео на PC. При производительности ниже 24 кадров/с видео перестает быть плавным, что нарушает комфортность восприятия. К тому же, пропущенные кадры могут содержать необходимые данные по синхронизации звука и изображения.

Симметричное или асимметричное сжатие. Этот показатель связан с соотношением способов сжатия и декомпрессии видео. Симметричное сжатие предполагает возможность проиграть видеофрагмент с разрешением 640 на 480 при скорости в 30 кадров/с, если оцифровка и запись его выполнялась с теми же параметрами. Асимметричное сжатие - это процесс обработки одной секунды видео за значительно большее время. Степень асимметричности сжатия обычно задается в виде отношения. Так цифры 150:1 означают, что сжатие одной минуты видео занимает примерно 150 минут реального времени.

Асимметричное сжатие обычно более удобно и эффективно для достижения качественного видео и оптимизации скорости его воспроизведения. К сожалению, при этом кодирование полнометражного ролика может занять слишком много времени, вот почему подобный процесс выполняют специализированные компании, куда отсылают исходный материал на кодирование (что увеличивает материальные и временные расходы на проект).

Сжатие с потерей или без потери качества. Как мы уже говорили, чем выше коэффициент сжатия, тем больше страдает качество видео. ВСЕ методы сжатия приводят к некоторой потере качества. Даже если это не заметно на глаз, всегда есть разница между исходным и сжатым материалом. Пока существует всего один алгоритм (разновидность Motion-JPEG для формата Kodak Photo CD), который выполняет сжатие без потерь, однако он оптимизирован только для фотоизображений и работает с коэффициентом 2:1.

Сжатие видеопотока или покадровое сжатие. Это, возможно, наиболее обсуждаемая проблема цифрового видео. Покадровый метод подразумевает сжатие и хранение каждого видеокадра как отдельного изображения. Сжатие видеопотока основано на следующей идее: не смотря на то, что изображение все время претерпевает изменения, задний план в большинстве видеосцен остается постоянным - отличный повод для соответствующей обработки и сжатия изображения. Создается исходный кадр, а каждый следующий сравнивается с предыдущим и последующим изображениями, а фиксируется лишь разница между ними. Этот метод позволяет существенно повысить коэффициент сжатия, практически сохранив при этом исходное качество. Однако в этом случае могут возникнуть трудности с покадровым монтажом видеоматериала, закодированного подобным образом.

Коэффициент сжатия. Этот показатель особенно важен для профессионалов, работающих с цифровым видео на компьютерах. Его ни в коем случае нельзя путать с коэффициентом асимметричности сжатия. Коэффициент сжатия - это цифровое выражение соотношения между объемом сжатого и исходного видеоматериала. Для примера, коэффициент 200:1 означает, что если принять объем полученного после компрессии ролика за единицу, то исходный оригинал занимал объем в 200 раз больший.

Обычно, чем выше коэффициент сжатия, тем хуже качество видео. Но многое, конечно, зависит от используемого алгоритма. Для MPEG сейчас стандартом считается соотношение 200:1, при этом сохраняется неплохое качество видео. Различные варианты Motion- JPEG работают с коэффициентами от 5:1 до 100:1, хотя даже при уровне в 20:1 уже трудно добиться нормального качества изображения. Кроме того, качество видео зависит не только от алгоритма сжатия (MPEG или Motion-JPEG), но и от параметров цифровой видеоплаты, конфигурации компьютера и даже от программного обеспечения (к этим вопросам мы вернемся чуть позже в сравнительном обзоре видеоплат).

3.2 Методы сжатия видеоданных

Как выбрать метод сжатия? Методы сжатия данных используют математические алгоритмы для устранения, группировки и/или усреднения схожих данных, присутствующих в видеосигнале. Выбор конкретного алгоритма зависит от вашей конечной цели. Существует большое разнообразие алгоритмов сжатия, включая PLV, Compact Video, Indeo, RTV и AVC, но только Motion JPEG (Joint Photographic Experts Group), MPEG-1 и MPEG-2 признаны международными стандартами для сжатия видео.

Практически все рассматриваемые ниже видеоплаты построены на основе одного из двух методов компрессии: Motion-JPEG или MPEG. Нелегко судить о преимуществе одного формата над другим, тем более что области применения этих форматов несколько различаются, так как технология MPEG кодирования и монтажа до последнего времени была более дорогостоящей и сложной. Большую роль сыграло и анонсирование спецификаций формата MPEG-2, который ляжет в основу новых видеотехнологий не только на компьютерах, но и применительно к телевидению и кино. Судя по всему, этот формат в совокупности с новыми CD-дисками высокой плотности (DVD) основательно изменит привычный видеорынок. Без сжатия очень трудно обеспечить непрерывную передачу видео со скоростью 21 Мбайт/с (требования CCIR 601 - признанного в мире стандарта цифрового телевидения), а объемы и стоимость хранения несжатых видеоданных на дисках фактически делает невозможным применение PC для чернового монтажа. Качество сжатия варьирует в довольно широких пределах; обычными для современных видеосистем являются коэффициенты сжатия от 1:4 до 1:100. Для цифрового оборудования, которое используется при нелинейном монтаже видео с вещательным (1:4 и менее) качеством влияние сжатия может быть особенно заметным. На сегодняшний день наибольшее распространение получили два стандарта сжатия: Motion-JPEG и MPEG. Сейчас разрабатываются новые методы сжатия изображения и видеопотока, но какие бы совершенные алгоритмы при этом ни применялись, неизменным остается одно: чем выше коэффициент сжатия - тем хуже качество. Методы сжатия сводятся к анализу изображения, на основании которого делаются предположения обо всем изображении в целом, что изначально допускает возможность погрешности. Применение подобных интегральных оценок к разным картинкам при сжатии дает разные результаты. И даже если сжатие позволяет достичь прекрасных результатов на картинке с плавными переходами и небольшими шумами, то обработка резкого и зашумленного изображения может привести к худшим результатам.

4. Контроль параметров цифрового видео

Возможность контроля параметров цифрового видео особенно важна, если производительность вашей системы и пропускная способность шины ограничены (как это обычно и бывает). Хорошая система оцифровки и сжатия видео должна позволять задавать наиболее важные параметры для аппаратной и программной части видеосистемы. В некоторых применениях решающее значение имеет скорость воспроизведения видео (частота кадров/с), но при этом приходится отказаться от полноэкранного изображения. В других случаях вполне достаточно уровня в 15 кадров/с, но качество этих кадров должно быть идеальным.

Оборудование и программное обеспечение для оцифровки и сжатия видео должны иметь возможности управления этими операциями, чтобы удовлетворить вашим требованиям. Внимательно отнеситесь к этой рекомендации, так как не все системы имеют достаточные средства по контролю параметров видео.

5. Анимационные контроллеры и системы нелинейного видео-монтажа (недостатки традиционного метода записи видео и преимущества систем не линейного монтажа)

Традиционная технология работы с цифровым видео на компьютере для записи и воспроизведения видеоданных требует использования программно управляемого видеомагнитофона, обеспечивающего позиционирование ленты с покадровой точностью. Этот процесс имеет целый ряд недостатков:

*очень длительный процесс сброса на пленку (4 кадра в минуту);

*высокая стоимость программно управляемого видеомагнитофона;

*очень высокий износ механики магнитофона при работе в покадровом режиме;

*режим покадрового сброса повышает уровень шумов на ленте;

*обработанное видео записывается на мастер-ленту, при дублировании которой происходит потеря качества.

Использование анимационных и видеоконтроллеров позволяет воспроизводить цифровое видео в режиме реального времени непосредственно с диска компьютера или записывать с видеоленты на диск. Преимущества такой технологии:

*отпадает необходимость в дорогом магнитофоне с покадровой записью;

*высокая скорость сброса видео на ленту - процесс занимает столько времени, сколько длится сам клип;

*щадящий режим использования дорогой видеотехники;

*мастер-ленту можно получать любое число раз.

Что такое MPEG? Структура MPEG-последовательности. Использование MPEG

Технология MPEG использует поточное сжатие видео, при котором обрабатывается не каждый кадр по отдельности (как это происходит при сжатии видео с помощью алгоритмов Motion-JPEG),а анализируется динамика изменений видеофрагментов и устраняются избыточные данные. Поскольку в большинстве моментов фон изображения остается достаточно стабильным, а действие происходит только на переднем плане, алгоритм MPEG начинает сжатие с создания исходного (ключевого) кадра. Играя роль опорных при восстановлении остальных изображений, они размещаются последовательно через каждые 10-15 кадров. Только некоторые фрагменты изображений, которые находятся между ними, претерпевают изменения, и именно эта разница сохраняется при сжатии. Таким образом,MPEG-последовательность содержит три типа изображений:

Intro (I) - исходные (И) кадры, содержащие разность основное изображение;

Predicted (P) - предсказуемые (П) кадры, содержащие разность текущего изображения с предыдущим И-кадром или учитывающие смещения отдельных фрагментов.

Bi-directional Interpolated (В) - двунаправленные (Д) кадры, содержащие только отсылки к предыдущим или последующим изображениям (И или П) с учетом смещений отдельных фрагментов.

И-кадры имеют довольно низкий коэффициент сжатия и составляют основу MPEG-файла. Именно благодаря им возможен случайный доступ к какому-либо отрывку видео. П-кадры кодируются относительно предыдущих кадров (будь то И- или П-кадры) и обычно используется как сравнительный образец для дальнейшей последовательности П-кадров. В этом случае достигается высокий коэффициент сжатия, но при этом для их привязки к видеопоследовательности необходимо использовать не только предыдущие, но и последующее изображение. Сами Д-кадры никогда не используются для сравнения.

Изображения объединяются в группы (GOP - group of pictures), представляют собой минимальный набор повторяемых последовательных изображений. Типичной является группа вида: ( И0 Д1 Д2 П3 Д4 Д5 П6 Д7 Д8 П9 Д10 Д11). Отдельные изображения состоят из структурных единиц - макроблоков, соответствующих участку изображения размером 16Х16 пикселов. Компьютер анализирует изображения и ищет идентичные или похожие макроблоки, сравнивая базовые и последующие кадры. В результате сохраняется только данные о различиях между кадрами, называемые вектором смещения (vector movement code) .Макроблоки, которые не претерпевают изменений, игнорируются, так что количество данных для реального сжатия и хранения существенно снижаются. Для повышения устойчивости процесса восстановления изображения к возможным ошибкам передачи данных последовательные макроблоки объединяют в независимые друг от друга разделы (slices) . В свою очередь, каждый макроблок состоит из шести блоков, четыре из которых несут информацию о яркости, а два определяют цветовые компоненты. Блоки являются базовыми структурным единицами, над которыми осуществляются основные операции кодирования, в том числе выполняется и дискретное преобразование (DCT - Discrete Cosine Transform) .В результате при использовании MPEG-технологии можно достигнуть рабочего коэффициента более чем 200:1 ,хотя это приводит к некоторой потере качества.

1. MPEG-1

Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1 ,во много аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители.

1.1 Видеокиоски

Видеокиоски (или информационные киоски) дают возможность по-новому организовать и автоматизировать сервис в рамках одной организации. Особенно это важно для розничных магазинов, автомобильных салонов, банков и музеев. Продавец не всегда способен уделить достаточно внимания сразу нескольким клиентам, зачастую от не имеет возможности подробно рассказать обо всех особенностях того или иного продукта или наглядно и эффектно его продемонстрировать. А видеокиоск всегда под рукой. В нем можно разместить не только подробную информацию об имеющихся продуктах и услугах, но и включить туда интерактивные видеофильмы, позволяющие просто и наглядно ответить на многие вопросы. К примеру: "Какие у вас имеются модели автомобилей?", "Расскажите об их особенностях", "Какой цвет я могу выбрать?". Информация, которая выводилась в виде слайдов и сопроводительного текста, теперь становится более доступной и эффектной благодаря внедрению полноэкранного видео. Используя MPEG-1, разработчик регулярно и без особых дополнительных затрат обновлять содержимое видеокиоска. Развитие программных средств и эволюция пользовательского интерфейса ведут к все более впечатляющим возможностям интерактивности.

1.2 Видео по требованию (Video on Demand)

Термин "видео по требованию" появился сравнительно недавно. В начале подобный сервис можно было встретить только в дорогих отелях ,а теперь уже полным ходом идет реализация глобальной идеи об интерактивной цифровой системе, благодаря которой любой пользователь сможет запросить какой-либо фильм или передачу в определенное время и прямо на дом. Современные технологии позволяют говорить об этом проекте как о грядущей реальности, хотя до появления подобного устройства в широком потреблении пройдет еще несколько лет.

1.3 Видео по телефону

Некоторые телефонные компании сейчас разрабатывают системы, позволяющие получать фильмы по обыкновенной телефонной линии. Правда, приходиться учитывать ограниченную пропускную способность имеющихся телефонных коммникаций, но повсеместное внедрение стандарта ISDN и других новых технологий связи поможет решить эту проблему.

1.4 Обучение

Рынок тренажеров и интерактивных учебных комплексов сейчас бурно развивается. Раньше для подобных задач используется аналоговые видеосистем и лазерные диски. Стандарт MPEG стал идеальной альтернативой, так как эта технология при более низких затратах дает целый ряд преимуществ: транспортабельность и компактность, простота модернизации и возможность работать в сети. Мне кажется, что для российских фирм этот рынок сегодня представляет большой интерес.

1.5 Презентации

Корпоративный рынок становиться все более требовательные к качеству и техническим возможностям презентационного оборудования. Большинство новых программных пакетов, предназначенных для подобных целей, поддерживают работы в видео, в том числе и в формате MPEG. Однако многие пользователи пока недооценивают возможности, которые предоставляют нам современные мультимедиа-системы. Ведь даже если написать хороший, аргументированный проект или доклад, то без эффектного сопровождения и интерактивных иллюстраций ваши идеи могут остаться непонятными или невостребованными. Многие менеджеры уже убедились в этом на собственном опыте.

1.6 Видеобиблиотеки

Организации, имеющие большие видеоархивы, могут существенно выиграть, перекодировав их в цифровой формат и поместив их на CD-носители или на специальный сервер. В отличие от аналоговых носителей данный метод гарантирует длительное хранение, многократное проигрывание без потери качества и быстрый доступ к любому фрагменту. К тому же, обладая подобным видеоматериалом, вы легко можете открыть удаленный доступ к нему через локальную сеть (интранет) или через WWW. Поэтому музеи, библиотеки, государственные предприятия и научные учереждения, так же как рекламные фирмы и информационные агентства, переходят сейчас на цифровое видео.

2. MPEG-2

Спецификация MPEG-2 подразумевает использование высоких разрешений для достижения максимального качества изображения, поэтому этот формат применяется в первую очередь профессионалами.

2.1 Кабельное телевидение (CATV: Cable Television)

Идея перевести кабельное телевидение на цифровое вещание напрашивается сама собой. Имеющиеся магистрали для передачи видеосигнала вполне могут выдержать интенсивность и объем данных, необходимые для вещания MPEG-видео высокого разрешения (MPEG-2) . Уже в ближайшее время должны появиться первые подобные системы, и тогда пользователь реально сможет принимать телепередачи в высоком разрешении со стереозвуком и даже Dolby Surround.

2.2 Направленное спутниковое вещание (DBS: Direct Broadcast Satellite)

Консорциум Hughes/USSB собирается использовать MPEG-2 для направленного вещания. Компания Thomson уже производит специальные декодеры, установив которые вы сможете принимать до 150 каналов. Правда, такие системы работают пока только в Северной Америке.

2.3 ТВЧ - телевидение высокой четкости (HDTV: High-Definition Television)

В США создан консорциум компаний (U.S. Grand Alliance), который разрабатывает новый стандарт HDVN для телевидения высокого разрешения. В нем будет использоваться MPEG-2 с поддержкой с поддержкой следующих режимов: 1440х960 при 30 гц и 1280х720 при 60 гц. Легко себе представить, сколь высокое качество изображения и звука в подобных телепередачах.

В итоге можно сказать, что MPEG является доминирующим стандартом для полнометражного видео, за исключением нелинейного цифрового монтажа, где в данный момент более распространен Motion-JPEG .Однако по мере того как все большее количество кодирующих MPEG-систем будет появляться на рынке,MPEG-2 внедриться и в эту нишу. Надо полагать, что найдется много новых областей применения для технологии MPEG,начиная от высококачественных цифровых DVD-видеодисков и новейших игровых систем и заканчивая совершенными вещательными и монтажными комплексами.

Чем отличается MPEG-1 и MPEG-2

Видеопоследовательности, сжатые в соответствии с форматами MPEG-1 и MPEG-2 , различаются объемом информации и, как следствие, качеством. Хотя алгоритм MPEG-1 может работать с разрешением вплоть до стандарта CCIR-601(720х480),обычно видео кодируется при значительно более низкой интенсивности потока данных, что приводит к худшему качеству воспроизводимого видео. Качество MPEG-1 обычно ассоциируется с качеством VHS только в формате (352х240).При воспроизведении такое изображение "растягивается" аппаратными или программными средствами до полного экрана, и хотя при этом теряется качество, зато остается возможность проигрывать полноэкранное видео даже с двухскоростным CD-ROM. MPEG-2 поддерживает более высокие разрешения (в том числе и CCIR-601). При этом объем файлов MPEG-2 примерно в четыре раза больше относительно файлов MPEG-1, что позволяет записывать полноэкранные фильмы "вещательного" (Betacam) качества. Этот формат избран для использования в новом поколении видеодисков на основе технологии DVD, а в скором времени станет доминировать и на PC.В отличие от MPEG-1 для MPEG-2 необязательно наличие GOP-групп, и даже при отсутствии GOP-заголовка можно получить прямой доступ к видеофрагменту. Другой ключевой особенностью MPEG-2 является присутствие в нем расширений, которые позволяют при записи разделить видеосигнал на два (ли более) независимо кодируемых потока данных, представляющих видео в различных разрешениях, т.е. с лучшим или худшим качеством изображения. Это делается с целью создания независимых потоков данных определенной интенсивности в рамках одного видеосигнала. Такая функция важна, если необходимо одновременно транслировать ТВЧ и стандартный телевизионный сигнал.

Различия между MPEG и QuickTime с Indeo

Форматы QuickTime и Indeo-это оригинальные разработки компаний Apple и Intel, ориентированные в первую очередь на мультимедиа-рынок. Они не позволяют полноэкранного воспроизведения с вещательным качеством и не поддерживают оцифровки

изображения с полной разверткой (два поля на кадр), что необходимо для профессионального применения. Только MPEG может быть реализован как программно, так и аппаратно на обеих платформах ( PC и Macintosh).К тому же если MPEG позволяет достичь коэффициента сжатия до 200:1,то QuickTime предусматривает уровень сжатия не более 50:1, а Indeo обеспечивает уровень сжатия не более 10:1.При этом QuickTime и Indeo даже при низких коэффициентах сжатия не достигают качества MPEG.

Оцифровка и сжатие по формату MPEG,особенно если это происходит в режиме реального времени, требует очень больших аппаратных ресурсов, поэтому соответствующее оборудование имеет достаточно высокую стоимость. На сегодня цены на системы записи MPEG колеблются от 800 до 10.000 долларов. MPEG-проигрыватель можно купить за 100-300 долларов.

Носители цифрового видео

Носителем цифрового видео может быть ваш винчестер или гибкий диск, но винчестер далеко не унесешь, а на дискету не поместится достаточное количество видео, да к тому же воспроизвести с дискеты видео вряд ли удастся. В мире для переноски и распространения видеопродукции используется ряд форматов компакт дисков.

1. Video-CD

Video-CD -это формат, который позволяет записывать MPEG-видео на CD-диск и воспроизводить его на любом оборудовании, поддерживающем формат.

2. DVD

Технология DVD (Digital versatile/Video disc) заняла достойное место в зале компьютерной славы. После года активной рекламы DVD-плеер вышел на рынок мультимедиа- и видеопродукции.DVD-плеер это устройство стоимостью 600-800 долларов, которое можно подключать к телевизору или PC для проигрывания дисков емкостью 4,7 Гбайт с высоким качеством воспроизведения аудио- и видеоинформации. В связи с тем, что диск имеет большой объем, появился новый вид видеопродукции - интерактивное видео. Интерактивное видео-это фильм длиной около часа, причем главный герой фильма каждые пять-десять минут попадает в ситуации, в которых ему надо сделать выбор, что делать дальше. Выбор продолжения сюжета (одного из 3-4 предложенных) ложится на плечи зрителя. Эта технология позволяет превратить очередной просмотр фильма.

Для записи на DVD или на любой другой носитель информации сжатого видео необходимо иметь систему, состоящую из мощного процессора, платы для аппаратного сжатия видео (можно пользоваться программными средствами, но качество и скорость их работы значительно хуже).

3. Аппаратные средства для записи видео в формате MPEG

3.1 MPEGator Advanced

Новый продукт компании Darim - MPEGator Advanced - единственная из описанных плат, позволяющая оцифровывать и сжимать в режиме реального времени не только видео, но и звук. К тому же, по утверждениям разработчиков, MPEGator имеет большой запас по производительности благодаря применению оригинальной технологии VideoFlow компании Samsung, более того, скоро в нем будут реализованы новые возможности, до этого встречавшиеся только в дорогих профессиональных системах. Уже сегодня реализованы такие программные функции, как контроль структуры GOP- групп и режимов распределения данных (bits allocation), анализ и прогнозирование динамики изображения (motion estimation), фильтры для обработки изображения (FIR). При этом MPEGator поддерживает не только оцифровку и сжатие по формату MPEG-1 в режиме реального времени, но и работает с редактируемым AVI MPEG, алогично системе RealMagic Producer компании Sigma Design (см. статью "Новые решения для видеостудий на ПК", "Мир ПК", 1995г., №11, с.146). С помощью специальной версии программы DVMMPEG (она продается отдельно, цена 99 долл.) вы также можете преобразовать в MPEG-последовательность AVI-файлы, TGA- последовательности и анимационные ролики из 3D Studio. При этом MPEGator берет на себя функции аппаратного акселератора просчета.

К сожалению, пока программное обеспечение продукта находиться в стадии доработки, поэтому мы сталкиваемся с некоторыми проблемами. Интерфейсу программы явно не хватает нескольких заранее оптимизированных режимов видео и так называемых функций "fool-proof", предназначенных для пользователей, мало знакомых с MPEG. В этом случае пригодился бы хорошо организованный файл встроенной помощи (on-line help). Пока же только профессионал сможет разобраться со всеми параметрами, которые разработчики предлагают нам регулировать самостоятельно. Документация помогает мало, так как включает в себя лишь скупые описания функций без каких-либо серьезных комментариев. Поэтому первые попытки записать MPEG-видео привели к появлению в изображении хорошо просматриваемых блоков 16х16, убрать которые мы смогли, только основательно поэкспериментировав с настройками.

Надо отдать должное специалистам подразделения технической поддержки компании Darim - они быстро реагировали на наши запросы и давали все необходимые консультации. К тому же делали это на русском языке (в компании работает несколько русских специалистов).

Быстрое совершенствование и обновление для MPEGator дает основание предположить, что уже в скором времени его пользовательский интерфейс будет полностью отлажен.

Если вас интересует оцифровка MPEG-1 в режиме реального времени, синхронно со звуком, да еще и с возможностью управлять всеми параметрами видеопотока, использовать нестандартные разрешения и оптимизировать видео для Internet, то в первую очередь обратите свое внимание на MPEGator.

3.2 Broadway

Эта система с первого взгляда вызывает уважение. Большая и красивая коробка с изображением шикарной девушки, призывно взирающей на вас, подробная документация - все это сразу внушает доверие к компании и ее продукту. Иногда за подобным фасадом скрываются какие-нибудь недостатки, но на этот раз нам повезло. Broadway обеспечивает оцифровку и монтаж (да-да, монтаж!) MPEG-1 в два прохода. Первоначально вы записываете видеосигнал в формате AVI MPEG, содержащем только И-кадры. Благодаря этому полученный видеоматериал совместим с любым стандартным редактором AVI-фльмов, и его можно отредактировать, наложить титры и спецэффекты. Для этого в комплекте поставляется программный паке Ulead Media Studio 2.5 VE (более подробную информацию о программах для редактирования видео вы можете найти в "Мире ПК", 1996г., №10). Затем можно приступать к окончательному раскодированию видеоролика в стандартную MPEG-последовательность (с ИДП-структурой), хотя при этом на получение каждой минуты в MPEG-формате требуется три минуты реального времени (1:3). Удивительно, но, несмотря на то, что в данном случае сжатие и распаковка происходит несколько раз, с помощью Broadway мы получили лучшие результаты по качеству среди протестированных плат. Если учесть, что продукт имеет прекрасное программное обеспечение с удобным и интуитивным интерфейсом, возможность использовать сглаживающие фильтры и совместимость с Windows NT - то вы согласитесь, что BroadWay заслуженно получил высшую оценку, пять звезд!

Если вы хотите купить качественную систему для оцифровки и редактирования в формате MPEG, но не имеете определенных профессиональных навыков, то Broadway - это идеальное решение. Он очень легок в освоении и имеет полный набор функций, необходимых для серьезной работы, что гарантирует неизменно превосходный результат.

3.3 Genie

Если честно, то основным преимуществом платы Genie является крайне низкая цена (менее 100 долл.). Процесс установки достаточно простой, но потребует подключения платы к графическому адаптеру через Geature Connector (для обеспечения режима OverLay). Это вызвало некоторые проблемы, так как плата отказалась работать с имеющимся графическим акселератором. В итоге пришлось поменять его на один из приведенных в документации - ATI Graphic Pro Turbo, после чего вся конфигурация успешно запустилась. В результате беседы со службой технической поддержки мы выяснили, что в скором времени появится новая версия программного обеспечения, которая позволит работать с Genie, минуя аналоговый порт, а пользовательский интерфейс будет значительно усовершенствован. Пока же он выглядит более чем скромно. Нам удалось достаточно качественно оцифровать пробный ролик в стандартном разрешении 352х288, однако мы не обнаружили поддержки альтернативных разрешений, которые хотели попробовать для использования видео в Internet. Беден и список управляемых параметров: имеется только коррекция яркости, контраста и насыщенности видеосигнала. Отсутствие режима оцифровки и сжатия по формату AVIMPEG лишает пользователя возможности редактировать полученные файла в обычных видеоредакторах, поэтому для монтажа вам потребуется специализированный пакет Video Clip MPEG-1 Pro компании Vitek.

	MPEGator Advanced	Broadway	Genie
Компания	Darim	Data Translation	L.A.Vision
URL	Www.davidson.com	www.b-way.com	В процессе создания
Процессор	Samsung VIDEOFLOW	C-Cube CLM4010	C-Cube CLM4010
Платформа(шина,ОС)	PCI,Windows 95 и NT	PCI,Windows 95 и NT	PCI,Windows 95
Формат оцифровки MPEG	Real-time MPEG-1 или AVI	Real-time AVI, MPEG-1 только во второй проход	Real-time MPEG-1
Разрешения	176х144,352х288(PAL),160х120,176х120,352х240(NTSC)	352х288(PAL),352х240(NTSC)	352х288(PAL),352х240(NTSC)
Square pixel (320х240)	ДА	НЕТ	НЕТ
Видеовходы:	Только композитный (S-video) вход	Только композитный (S-video) вход	Только композитный (S-video) вход
Аудиовходы:	Несбалансированный (32-48) кГц , PCM	Использует звуковую плату	Использует звуковую плату
Предварительная обработка и фильтрация	3 уровня FIR по горизонтали (начиная с версии 1.53)	Одна установка режима Blur	Коррекция яркости, контраста и насыщенности
Функция предварительного просмотра	Только с источника сигнала(через графический адаптер и DirectDraw)	Только с источника сигнала(через графический адаптер и DirectDraw)	Только с источника сигнала(через аналоговый overlay){с новым ПО можно и через DirecDraw}
Воспроизведение	Программное	Программное	Программное
Поддержка EDL-листа	НЕТ	Через редактор Adobe Premiere	НЕТ
Автоматическое определение смены сцен	ДА	ДА	ДА
Вставка И-кадров вручную	ДА	НЕТ	НЕТ
Управление видеомагнитофоном	НЕТ	НЕТ	НЕТ

Эта система вполне пригодна для работы, и хотя она не может похвастаться удобством и простотой интерфейса, как BroadWay, или обилием функций, как MPEGator, низкая цена делает Genie очень заманчивым приобретением.

Системы нелинейного видеомонтажа

1. MAX: Matrox Animation Xpress

Производитель: Matrox

MAX (Matrox Animation Xpress) -- это цифровой анимационный контроллер на базе видеографического адаптера Illuminator-Pro. В сочетании с высокоскоростным накопителем на интерфейсе Fast SCSI-2 он позволяет записывать и воспроизводить цифровые видеофильмы с разрешением стандарта PAL 720 на 576 точек на скорости 50 полукадров (полей) в секунду с полным вещательным качеством. MAX дает возможность отойти от традиционной технологии производства компьютерной анимации, поскольку обеспечивает запись анимации в режиме реального времени непосредственно с диска компьютера на видеоленту. Видеографический адаптер Illuminator-Pro, входящий в состав MAX, рассчитан на профессионалов и спроектирован с использованием новейших технологий и специализированных интегральных микросхем, что обеспечило компактность при превосходном качестве и приемлемой цене. Он может быть использован либо как самостоятельная видеографическая станция, либо в монтажной "линейке" для насыщения видеопродукции графикой, анимацией, высококачественными титрами и цифровыми видеоэффектами. Illuminator-Pro поддерживается программными пакетами Inscriber, Lumena, Rio, Corel Draw, Photoshop и другими средствами создания и обработки графики. MAX можно использовать для записи видео на диск или воспроизведения анимации в режиме реального времени (совместно со Studio Xpress). MAX совместим с видеооборудованием формата D1 (необходимо добавить плату Toccata-Pro).

Технические характеристики:

*видеостандарты: PAL, NTSC

*входы: 3 композитных или Y/C (S-Video); один аналоговый компонентный (YUV)

*выходы: одновременно RGB, Y/C (S-Video), композит; при наличии платы Matrox ILMPRO-CAVOUT -- аналоговый компонентный YUV

*вывод компьютерной анимации с диска в режиме реального времени - 50 полей в секунду при разрешении 720 на 576

*метод сжатия: Motion-JPEG; управляемый коэффициент сжатия от 1:6 до 1:100

*обеспечивает запись на диск и воспроизведение с диска видео (PAL) в полном разрешении CCIR-601 (720 на 576), 25 кадров (50 полей) в секунду, 24 бит/пиксель (True Color)

*поддерживает программные пакеты Autodesk 3D Studio, Animator Pro, Crystal Topas

Резюме: удобная и уже хорошо себя зарекомендовавшая система для работы с компьютерной анимацией, но цена достаточно высока при сравнении с более новыми аппаратными решениями от Truevision

2.TARGA 1000

Производитель: компания Truevision

Targa 1000 -- одна из последних разработок фирмы Truevision. Плата позволяет выполнять запись и воспроизведение анимационных роликов, а так же запись живого видео в режиме реального времени на жесткий диск компьютера для дальнейшего нелинейного монтажа с помощью таких программных продуктов, как Adobe Premiere, Speed Razor, Ulead Media Studio и др. Максимальный поток видеоданных - около 6 Мбайт/с и коэффициент сжатия 3:1. Такая низкая степень сжатия и высокое разрешение 768 (720) на 576 (PAL) соответствует стандарту CCIR-601 и качеству Betacam SP. Плата работает под Windows NT и полностью совместима со стандартами AVI, WAV, VFW..

Targa 1000. Характеристики:

*PCI слот

*8 Мбайт динамической оперативной памяти

*Оцифровка видео 4:2:2 YUV (PAL, NTSC); до 768 на 576 (PAL)

*Видеовходы: композитный или S-Video/Hi8 (Y/C)

*Видеовыходы: композитный или S-Video/Hi8 (Y/C)

*Genlock Input

*Аудиовход: 16-бит, стереозапись с частотой до 48 кГц

*Версия PRO дополнительно поддерживает компонентный Betacam и полное разрешение CCIR-601 на входе и выходе

Резюме: разница в ~2000$ между TARGA 1000 и 2000 делает эту плату заманчивой покупкой для тех, кому надо уложиться в рамки выделенного бюджета, но все равно - рекомендуем подкопить денег на 2000 серию

3.TARGA 2000

Производитель: Truevision

TARGA 2000 -- это профессиональная видеоплата, позволяющая оцифровывать полноцветные (True Color) кадры, с разрешением 768 на 576 точек со скоростью 25 кадров/50 полей в секунду в телевизионном стандарте PAL. Применяется стандартная система выборок 4:2:2. Поддерживается также стереозвуковое сопровождение (16-разрядная кодировка, максимальная частота сэмплирования - до 48 кГц). Плата работает на шине PCI или EISA. Технологическим новшеством является использование всеми компонентами системы собственной памяти большого объема, установленной прямо на плате: 4 Мбайт видеоОЗУ и 16 или 64 Мбайт дополнительной DVR-памяти, которая совместно используется декодером, аудиопроцессором и модулем сжатия в качестве динамического буфера для временного хранения данных.

Основные различия между Targa 1000 и 2000. 1. Targa 1000 не имеет режима Overlay, и поэтому не может воспроизводить полнометражное видео на компьютерный монитор. Эта задача возлагается на графический адаптер (рекомендуется использовать мощные ускорители типа Matrox MGA Millenium, Hercules Dynamite 128 или STB Lightspeed 128). Оптимально использовать параллельно подключенный телевизионный монитор. 2. Targa 1000 может воспроизводить на видеомониторе только заранее просчитанное и сжатое видео (т. е., если программа не использует аппаратные возможности платы для предварительной обработки, то видео не будет проигрываться плавно - необходим предварительный просчет). 3. Targa 1000 имеет объем динамической памяти лишь 8 Мбайт в отличие от 16 Мбайт у Targa 2000, вследствие чего многие процессы и обработка эффектов на ней происходят медленнее.

Targa 2000. Характеристики:

*PCI или EISA слот

*Оцифровка видео 4:2:2 YUV (PAL, NTSC); до 768 на 576 (PAL)

*Видеовходы: композитный или S-Video/Hi8 (Y/C)

*Видеовыходы: композитный или S-Video/Hi8 (Y/C)

*Аудиовход: 16-бит, до 48 кГц

*Версия PRO добавляет поддержку компонентного Betacam и полное CCIR-601 разрешение на входе и выходе

4.TARGA® 2000 DTX

(Data Throughput Enhanced) -- новое дополнение к 2000-й серии профессиональных систем цифрового видеомонтажа от Truevision. В этой плате достигается пропускная способность до 12 Мбайт/с, что обеспечивает еще более высокое качество видео, чем предыдущие модели. Ее архитектура базируется на той же конфигурации, что и RTX серия, но только с одним кодек-процессором вместо двух, поэтому для выполнения цифровых видеоэффектов в режиме реального времени требуется специальный модуль модернизации, поставляемый отдельно. Также дополнительно можно купить профессиональный внешний интерфейс ввода/вывода (Breakout Box).

Характерные особенности TARGA 2000 DTX:

*Поддержка потока данных до 12 Мбайт/с

*Motion-JPEG кодек, DVR-архитектура

*CCIR 601 720 на 486 NTSC и 720 на 576 PAL

*640 на 480, 648 на 486 NTSC или 768 на 576 PAL

*Сбалансированный CD и DAT-аудио с XLR-разъемами

*Аппаратно синхронизированные видео и аудио

*Аппаратное ускорение (до 600%) 19 популярных функций Adobe Premiere

*Одновременная поддержка RGB и NTSC/PAL мониторов

*Кросплатформенная поддержка форматов MacOS QuickTime и Windows NT Video for Windows

*Поддержка Component YUV, RGB, S-Video, и композитного входов/выходов

*Возможность расширения до модели TARGA 2000 RTX

TARGA 2000 RTX -- это первая цифровая видеосистема вещательного качества (для MacOS и Windows NT), которая выполняет 2D-цифровые видеоэффекты (DVE) в режиме реального времени. В остальном это доработанный вариант классической платы Targa 2000, обеспечивающий полнометражное видео при 60 полях для NTSC и 50 полях для PAL (вплоть до 360 Кбайт/кадр PAL и 300 Кбайт/кадр NTSC). Разумеется, эта модель соответствует требованиям CCIR 601, поддерживает сбалансированный звук (balanced audio) и имеет возможность полноэкранного предварительного просмотра (функция overlay) одновременно на RGB- и видеодисплеях. Внешний интерфейс (Breakout Box) обеспечивает входы и выходы для компзозитного, S-Video или компонентного видео, а также сбалансированный звук, genlock- и alpha-канал. TARGA 2000 RTX совместима со стандартами VFW и QuickTime. Благодаря оптимизации PCI-интерфейса и алгоритму компрессии специалисты Truevision достигли коэффициента сжатия 2:1 с возможностью одновременной обработки двух потоков полнометражного видео в режиме реального времени. Пропускная способность платы достигает 18 Мбайт/с, что является лучшим показателем на сегодняшний день.

...