Нелинейный видеомонтаж

Использование персонального компьютера для компоновки видеофильмов открывает любителям возможности, которые еще в начале 90-х годов были доступны лишь профессионалам, и позволяет избежать съемок в экстремальных или недоступных условиях, достигая, тем не менее, невиданной зрелищности. Далее описан порядок работы на IBM PC-совместимых компьютерах в среде Microsoft Windows как наиболее популярной и доступной любителям домашнего видео. Стоимость оборудования и программного обеспечения здесь в несколько раз ниже, чем для работы, например, на Apple Macintosh. Аудиовидеоинформация представляется файлами типа AVI, включающими в себя данные всевозможных зарегистрированных в системе форматов звука (А — audio) и изображения (V — video), чередующимися (I — interlaces) между собой. Для использования файлов другого типа требуется установка соответствующих программных продуктов.

Видеомонтаж можно начинать после записи на жесткий диск хотя бы части исходных материалов. Ввод видеоданных в компьютер предполагает наличие специального устройства видеоввода-видеовывода (video capture board, плата видеозахвата) и звуковой карты. Бывают комбинированные аудиовидеокарты. Информацию с цифровых носителей (цифровых видеокамер или видеомагнитофонов) можно вводить как посредством специальных карт, преобразующих входные потоки в формат AVI, так и через стандартный интерфейс IEEE 1394 (Fire wire, или i-Link), устанавливаемый на некоторых новых компьютерах. В последнем случае для видеомонтажа (редактирования DVI файлов) необходимо использовать соответствующее программное обеспечение (например, пакет программ Ulead Media Studio Pro версии 6.0 и выше).

Для видеомоитажа (Video Editing, редактирования) разработаны приложения различной сложности и с разными возможностями. Простая компоновка видеофильма с добавлением только переходных эффектов и титров (субтитров) возможна с помощью программ, поставляемых вместе с оборудованием видеоввода-видеовывода, или недорогого программного обеспечения, например Digital Video Producer от Asymetrix, Video Studio от Ulead. Их освоение не вызывает затруднений даже у начинающих.

Для реализации многослойного нелинейного монтажа понадобятся такие программные продукты, как Premiere от Adobe1 или комплект Media Studio Pro от той же Ulead, или Speed Razor Mach III от Insync (последний — только для Windows NT или Windows 2000). Эти приложения имеют широкий круг возможностей и легко интегрируются с программами обработки графики и звука, для них разрабатываются подключаемые фильтры (plug-ins). Выбор зависит как от вкуса, привычек и толщины кошелька пользователя (пиратство преследуется по закону), так и от рекомендаций производителя оборудования. Часто устройства видеоввода-видеовывода комплектуются усеченными версиями соответствующих программных продуктов. Premiere от Adobe хорошо сочетается с программами растровой графики PhotoShop и After Effects этой же фирмы, но имеет для пользователя Windows несколько непривычный интерфейс. Комплект Media Studio Pro от Ulead отлично приспособлен для работы под Windows, видеоредактор (Video Editor) поставляется вместе с приложениями векторной (CG Infinity) и растровой (Video Painter) графики, с простым звуковым редактором (Audio Editor) и программой ввода-вывода видео (Video Capture), соотношение цена-качество пакета выгодно отличается от аналогичных наборов программ.

Некоторые карты ввода-вывода имеют аппаратные средства генерации титров (субтитров) и переходных эффектов, поэтому допускают работу в режиме без полного просчета выходного файла (Reel Time). Так как здесь формируются лишь некоторые участки выходного клипа, то экономится дисковая память и время, преодолевается барьер 2 (4) Гбайт максимальной длины AVI-файлов. Для реализации всех преимуществ таких устройств надо использовать соответствующие программные продукты, например Premiere RT.

Данные, захваченные картой с аппаратным видеосжатием, можно обрабатывать только на собственном компьютере, так как декомпрессия для просмотра ведется также на аппаратном уровне. Данные, введенные с цифровых камер, можно обрабатывать на любом компьютере, на котором установлено соответствующее программное обеспечение; правда, громадные объемы видеоинформации делают такую операцию мало полезной. На удаленном компьютере можно монтировать фильм вчерне, если использовать программу видеомонтажа из пакета Media Studio и сжатые копии исходных материалов (proxy-файлы), но сжатие должно быть выполнено по стандартным алгоритмам, например Cinepak или Indeo.

Ввод данных в компьютер

Аналоговые сигналы аппаратно оцифровываются, сжимаются и запоминаются на жестком диске в виде AVI-файла, причем частота дискретизации канала яркости Y как минимум вдвое превышает частоту дискретизации цветоразностных сигналов U и V, для системы цветности PAL обычно используется соотношение частот дискретизации каналов Y:U:V, равное 4:2:2. При выдаче информации на внешнее устройство (видеомагнитофон) из AVI-файла выделяются аудио- и видеоданные, которые обрабатываются раздельно. Видеоданные аппаратно декомпрессируются и преобразуются в аналоговый вид. Декомпрессия звуковых данных обычно проводится программным способом.

Пример аппаратной части обработки аналоговых данных для последующего ввода в компьютер представлен на рис. 1. Подробнее оцифровка и сжатие видео описаны в последней части книги.

Рис. 1. Структурная схема карты ввода аналогового видео

Устройства видеоввода в режиме наложения входного видеоизображения (Overlay) отображают на дисплее компьютера входную информацию без обработки. Для оценки влияния степени сжатия на качество получаемого видеоряда применяют режим предварительного просмотра (Preview Video), в котором видео отображается на дисплее после цикла компрессии-декомпрессии.

Программы видеоввода поставляются вместе с картой ввода или в комплекте программ монтажа. Отличаются они интерфейсами пользователя и некоторыми дополнительными возможностями, но результат их работы почти одинаков, так как используются одни и те же драйверы устройств. В комплект Ulead Media Studio Pro входит программа Video Capture, освоение которой под силу даже начинающим; ее панель инструментов напоминает панель управления обычного видеомагнитофона (рис. 2). На рисунке слева направо расположены кнопки: стоп, пауза/воспроизведение, запись; ускоренные перемотки назад и вперед, переходы на один кадр назад и вперед, переход на начало и конец клипа; циклическое воспроизведение; маркеры начала и конца выделенного фрагмента.

Рис. 2. Панель инструментов программы Video Capture для работы с клипами

Задание параметров ввода

После установки карты видеоввода необходимо настроить параметры отображения входной информации на дисплее компьютера. Задание параметров ввода и просмотра зависит от применяемого оборудования, и здесь кроме описания программы надо руководствоваться документацией, поставляемой вместе с картой ввода-вывода. Для открытия окна настройки параметров ввода (рис. 3) в программе Video Capture из меню Capture выберите пункт Video или щелкните на кнопке REC, все настройки сохраняются от предыдущей работы приложения видеоввода. Задать параметры можно, используя панель управления (рис. 4).

Рис. 3. Окно настройки параметров ввода

Риc. 4. Инструменты панели управления программы Video Capture. Слева направо расположены кнопки: режим воспроизведения (Playback); режим предварительного просмотра (Preview); просмотр входного сигнала (Overlay); установка видеоформата (Video Format); установка параметров звука (Audio Format); настройка параметров дисплея (Video Display); выбор источника сигнала (Video Source)

Для исключения дополнительных искажений и для ускорения работы по созданию выходного файла установки видеоформата должны быть одинаковы для всех вводимых фрагментов. Имена файлов удобно начинать с числа, отображающего хронологию, и далее определять словом, связанным с содержанием фрагмента (имя должно иметь расширение .avi).

Настроить параметры оверлея (просмотра на дисплее компьютера вводимого видео до цифровой обработки) можно с помощью поставляемых вместе с картой захвата утилит, запускаемых из меню View или Options, а также Setup > Display и подобных. Надо привязать размеры и положение тестовой картинки к окну просмотра, настроить яркость, контрастность и цветность. Эти установки не влияют на качество получаемого видео. В программе Video Capture можно подстроить характеристики яркости, контрастности и цветности дисплея инструментом Video Display (см. рис. 4).

Настройка режима предварительного просмотра (меню View > Preview Options) заключается в задании частоты смены просматриваемых видеокадров. Ее уменьшение ниже 15 даст эффект прерывистого движения, хотя при этом требования к быстродействию системы снижаются. Максимальное значение частоты смены кадров для предварительного просмотра соответствует частоте кадров для применяемой системы цветности (в PAL — 25 кадров в секунду). Здесь же можно задать и размер окна просмотра (Frame size). Эти установки также не влияют на качество получаемого видео.

Устанавливаемые характеристики ввода при допустимых затратах ресурсов ПК не должны заметно ухудшать качество исходных материалов. Способ задания видео- и звуковых параметров зависит от применяемых программно-аппаратных средств.

Из имеющихся на карте ввода входов надо использовать тот, который привносит наименьшие искажения. Так, S-Video-вход, имеющий раздельную подачу сигналов цветности и яркости, по разрешению и чистоте цвета лучше композитного процентов на десять, а цифровой вход вовсе не искажает сигнал. Панель настройки источника сигнала открывается специальной кнопкой Video Source (см. рис. 4) или с помощью команды Setup > Video Source. При этом потребуется определить номер входа (Input external), его тип (например, S-Video), систему цветности (PAL или SECAM), пропорции изображения (4/3 или 16/9), необходимость записи звука и т. п.

Во многих картах ввода в режиме оверлея можно подстроить входной сигнал и исправить ошибки экспозиции путем регулировки входных фильтров по яркости (brightness), контрастности (contrast), четкости (sharpness), балансу белого (hue), насыщенности цвета (saturation). Это дает намного лучший и более быстрый результат, чем применение видеофильтров на этапе монтажа, так как после оцифровки и сжатия шумы квантования портят и слишком темные, и засвеченные кадры. Однако придется производить регулировку для каждого вводимого кадра отдельно.

Полезно запомнить установки по умолчанию как наиболее приемлемые для нормально экспонированной картинки, или определить их при вводе тестовой видеотаблицы, воспользовавшись панелью настройки, открываемой из меню Setup Color > Calibration.

При выборе видеоформата (Video Format, см. рис. 4) необходимо задать количество вводимых полей и вырезать неинформативную часть кадра. В системах PAL и SECAM два чередующихся с частотой 50 Гц поля формируют 25 полных видеокадров в секунду с чересстрочной разверткой. Размер оцифрованного изображения пропорции 4/3 составляет 768 х 576 точек (пикселов, для одного поля размер изображения составляет 384 х 288 точек), причем только 720 элементов по горизонтали могут отобразиться на экране телевизора. Ввод одного поля видео (режим Half или One field) не даст качества выше VHS. Для формата S-VHS (Hi8) и выше требуется полнокадровый (режим Full или Both fields) ввод.

При установке видеоформата задайте обрезку (Cropping) вводимых кадров вплоть до размеров 704 х 528 (вырезать 64 неинформативных столбца и 48 строк). Число обрезанных столбцов и строк выберите кратным 16 и в пропорции 4:3. Размер кадра с одним полем можно уменьшить до 360 х 270. В некоторых картах видеоввода устанавливается стандартная обрезка кадра до размера 720 х 540, что уменьшает входной поток данных на 12 %. Отсутствие обрезки может помешать применению эффекта наложения с перемещением.

При выборе видеоформата установите степень аппаратного сжатия (Compression Ratio). Полный поток несжатого оцифрованного видео PAL или SECAM с разрешением 768 х 576 точек составляет 22,12 Мбайт/с. Конечно, большое сжатие приводит к потере качества изображения, но скорость физической записи на жесткий IDE диск ограничена величинами 8 Мбайт/с (на SCSI-диск — 12 Мбайт/с). Ограничены также и объем диска, и максимальная длина AVI-файлов (2 или 4 Гбайт). Надо исходить из принципа разумной достаточности и не гоняться за призрачными линиями разрешения. Коэффициент сжатия 5-7 (выходной поток 4,4-3,2 Мбайт/с) дает возможность получить профессиональное качество изображения, то есть почти без искажения исходных материалов соответствующего стандарта. Поток 3,2 Мбайт/с от видеокамер mini DV или Digitals дает разрешение по горизонтали приблизительно в 500 линий. Сжатие в 10-13 раз (выходной поток 2,2-1,7 Мбайт/с) дает возможность сохранить без заметных искажений качество S-Video. Сжатие в 15-20 раз (выходной поток 1,3-1 Мбайт/с) соответствует качеству VHS. Нижние значения приведенных диапазонов требуются для захвата чередующихся полос испытательной таблицы, в то время как для ввода реальной картинки достаточно и верхнего значения коэффициента сжатия.

Некоторые программы ввода позволяют устранять временные искажения реального видеосигнала. Для этого надо установить опцию приведения частоты кадров к точному стандартному значению (Exactly match the specified frame rate, см. рис. 3). Это позволит решить проблему синхронизации видео и звука в продолжительных AVI-файлах при использовании раздельных аудио- и видеокарт. Так как частота дискретизации звука задается компьютером, а частота вводимых видеокадров может изменяться из-за нестабильности протяжки магнитной ленты, то неточность пропорции указанных частот приводит к сдвигу аудио- и видеокомпонентов. За 10 минут сдвиг звука может достигнуть секунды и более.

При выборе формата звука (Audio Format, см. рис. 4) необходимо задать характеристики записываемого звукового сопровождения: частоту дискретизации (от 8 до 44,1 кГц), количество каналов (моно, стерео), разрядность отсчета (8 или 16 бит). Кроме РСМ (импульсно-кодовой модуляции, ИКМ) можно задать более компактный звуковой формат (например, ADPCM — адаптивная ИКМ и даже МРЗ), но тогда потребуются дополнительные вычислительные ресурсы. Задаваемые параметры должны гарантированно сохранить исходное качество звука. РСМ с потоком 176 Кбайт/с (44,1 кГц, стерео, 16 бит) соответствует характеристикам компакт-диска.

Стандартными системными настройками аудиомикшера надо разрешить ввод звука через линейный вход (line in) и после подачи входного сигнала установить требуемый уровень записи. Для этого на панели задач щелкните правой кнопкой мыши на значке громкоговорителя и выберите в контекстном меню команду Регулятор громкости. Затем в открывшемся окне в меню Параметры > Свойства выберите Запись, проверьте наличие флажка для ввода с линейного входа и нажмите ОК. В очередном появившемся окне установите уровень входного сигнала на линейном входе таким, чтобы его пики не превышали 75 % максимума шкалы. Если значка громкоговорителя на панели задач не оказалось, то проверьте наличие флажка Регулятор громкости на панели задач в настройках мультимедийных устройств: Панель управления > Мультимедиа > Аудио.

Способы ввода

Самый простой способ — последовательный ввод предварительно отобранных фрагментов исходных материалов. Однако это может стать довольно утомительной процедурой с многочисленными перемотками кассеты, даже если моменты начала и конца каждого фрагмента отслеживать не слишком строго.

ВНИМАНИЕ. Перед работой обязательно проверьте установки аудио- и видеоформатов, флажок ввода звука (Capture audio, см. рис. 3), место размещения файла назначения.

Первая оптимизация. Работа существенно ускорится, если для всех исходных материалов сделать на компьютере сжатые копии и на них вести монтаж всего видеофильма. Для ориентации во времени надо разрешить вывод на экран показаний счетчика ленты. Чтобы разместить огромные объемы видео- и звуковой информации на ограниченном пространстве жесткого диска, придется использовать низкое разрешение (развертку с одним полем, которая уменьшает поток в четыре раза, и большой коэффициент сжатия). Полуторачасовая видеозапись при оцифровке SIF (384 х 288 точек) и сжатии MJPEG в 30 раз с телефонным качеством звука займет приблизительно 1 Гбайт дискового пространства. Малый размер кадра существенно сокращает время просчета черновых вариантов фильма и уменьшает требования к быстродействию компьютера.

Далее по частям уже с требуемым качеством вводятся предварительно отобранные данные и создается очередной эпизод (клип). Полный монтаж видеофильма делается на архивном носителе, на который последовательно дописывается очередной готовый фрагмент.

Вторая оптимизация. В компьютер можно поочередно вводить данные длинными кусками, а далее, отмечая моменты включения-выключения (Mark in — Mark out), сохранять выбранные фрагменты этих больших кусков как отдельные файлы (промежуточные данные). Это делается с помощью некоторых приложений видеоввода или любого приложения видеомонтажа. В последнем случае создается выходной файл на выделенную зону предварительного просмотра (Preview area, см. далее в этом разделе). Параметры сохранения должны совпадать с параметрами ввода (размерами кадра, коэффициентом сжатия и т. п.), иначе будет происходить ненужная и длительная обработка, ухудшающая исходное качество.

Большие куски надо вводить на быстродействующий диск, а промежуточные данные можно сохранять на любом диске системы. Когда этап предварительного отбора закончен, теперь уже ненужные исходные материалы уничтожаются, диск после дефрагментации вновь готов к приему очередной порции информации. Однако чем длиннее захваченный файл, тем больше в конце проявляется рассогласование между изображением и звуком, значит вводить лучше ограниченными кусками с перекрытием или с разрывами на неудачных кадрах.

Объемы исходных и промежуточных данных отличаются друг от друга в 2 и более раза. Окончательный монтаж клипа производится на быстродействующий диск.

Рассмотрим самый быстрый способ получения фильма.

Этот метод, как и предыдущий, требует относительно небольшого быстрого диска, так как промежуточные данные можно хранить на медленных накопителях. Эффективность метода по затратам времени раза в полтора выше, чем у ранее рассмотренных способов. Корректные установки при редактировании не приводят к ненужным пересчетам и потерям качества, однако часто не хватает именно того кадра, который еще остается на кассете с исходными материалами.

Создание проекта

Проект представляет собой небольшой по размерам файл, управляющий построением выходного AVI-файла (очередного фрагмента фильма) из отрезков исходных материалов (здесь мы их будем называть клипами). В программе Premiere даже есть постоянно открытое отдельное окно проекта, содержащее перечень используемых данных; добавить сюда файлы можно после двойного щелчка мышью по свободному полю окна. В других приложениях, например в программе Video editor из пакета Ulead Media Studio Pro, специального окна проекта может не быть.

Далее мы будем приводить иллюстрации из программы Video Editor, входящей в пакет Ulead Media Studio Pro 6.5, пользовательский интерфейс которой (рис. 5) является развитием интерфейса программ предыдущих версий.

ВНИМАНИЕ

Рис. 5. Окно программы Video Editor: 1— монтажный стол (Timeline); 2— окно библиотеки рабочих материалов (Production library); 3— окно исходных клипов (Source); 4— окно предварительного просмотра (Preview)

Настройка параметров проекта

Перед работой задают параметры нового проекта, правда, их можно уточнить и позднее, перед формированием окончательного варианта выходного AVI-файла; в Media Studio Pro команда Project Settings (Параметры проекта) доступна из меню File (Файл).

Для изменения параметров проекта нажмите кнопку Edit (Изменить), откроется новое окно Project Options (Настройки проекта, рис. 6), где и производят необходимые установки.

Отнеситесь к этапу настройки параметров серьезно, поскольку некорректные установки приводят к лишней декомпрессии и просчету с повторным сжатием каждого кадра, требуют огромных временных и вычислительных ресурсов, ухудшают качество выходного видео и даже делают невозможной выдачу готового фрагмента на внешний носитель. Атрибуты формируемого клипа должны соответствовать карте видеозахвата и совпадать с атрибутами ранее введенных видеофайлов. Телевизионный стандарт (TV standard) и тип кадра (Frame type, для полиокадрового видео выбрать frame-based) задаются в поле Video Editor, размеры кадра (Frame Size) — в поле General (Общие), способ сжатия выходного видеофайла — в поле Compression, качество после сжатия надо задать 100-процентным.

Рис. 6. Окно настройки проекта

ПРИМЕЧАНИЕ. В России для видеозаписи стандарт предусматривает систему цветности PAL с частотой 25 кадров в секунду [25 fps].

Чтобы разрешить формирование звуковой дорожки вместе с видео, на вкладке General (Общие) в поле Data Track (Дорожка данных) должен быть выбран вариант Video & Audio. Для точной синхронизации с видеорядом на вкладке Advanced (Дополнительные) задают чередование звуковых данных с каждым видеокадром, установив флажок Interleave audio and video и заполнив поле Pack audio data for every 1 Frames. Чем чаще чередуются данные, тем меньше требуется буферной памяти и тем точнее останется синхронизация после нарезки клипов во время монтажа.

СОВЕТ. Во избежание непредсказуемых результатов видеоклипы разных типов можно привести к единому формату еще до включения в проект с помощью команды File > Convert > Video File (Преобразовать > Видеофайл). Информацию о файлах, находящихся на жестких и компактных дисках компьютера, можно получить из Проводника Windows, щелкнув по файлу правой кнопкой мыши и выбрав в открывшемся контекстном меню строку «свойства». Подробную информацию о файлах, уже входящих в проект, можно просмотреть из контекстного меню окна Production Library (Библиотеки исходных материалов) в папках Project > Video, Project > Audio, Project»Image (Видео, Аудио и Рисунки) по команде Properties (Свойства).

Приложение видеомонтажа можно дополнительно настроить под нужды и индивидуальные привычки пользователя с помощью команды Preferences (Параметры) меню File. В окне параметров (рис. 7) можно, например, указать настройки автосохранения (флажок Automatically save), длительность по умолчанию (в кадрах) открываемых файлов с неподвижными картинками (поле Default inserted clip duration), количество возможных отмен выполненных действий (поля Enable undo и Levels of undo steps).

Рис. 7. Окно настройки программы

В этом же окне на вкладке Preview (Предварительный просмотр) должно быть указано место для размещения и максимальный объем, занимаемый временными файлами предварительного просмотра. Размещать файлы предварительного просмотра удобно на пока еще свободном «выходном» диске. Установки характеристик предварительного просмотра влияют на скорость счета и дисковое пространство, занимаемое временными вспомогательными файлами. По возможности лучше задать их такими же, как и для выходного файла.

ПРИМЕЧАНИЕ. Начиная с версии программы 6.0 настраивать параметры предварительного просмотра не требуется.

При создании клипов надо учитывать, что 24-битная RGB-модель представления цветов на экране монитора компьютера не совпадает с представлением цвета в телевидении. Значение уровня каждого цветового компонента (красного, зеленого или синего) монитора лежит в диапазоне от 0 до 255, а в телевидении эти уровни ограничены значением 235. Чтобы цвета на телеэкране оставались насыщенными в широком диапазоне регулировки яркости, цветовые составляющие не должны превышать значение 196. Названные ограничения отслеживаются автоматически, если в общих настройках программы разрешить применение цветового фильтра. Для этого на вкладке Edit (Правка) надо установить флажок Apply color filter (Применить цветовой фильтр) и выбрать одну из систем передачи цвета (наша система цветности — PAL).

В программе Video Editor предусмотрено несколько рабочих окон (см. рис. 5).

Общее управление окнами осуществляется из меню View (Вид) с помощью команды Toolbars & Panels (Окна и панели инструментов) (рис. 8) или из меню Window (Окно). Еще один способ вызвать меню управления окнами — щелкнуть правой кнопкой мыши на панели инструментов.

СОВЕТ. Расположение и размеры окон на рабочем столе можно сохранить и для дальнейшего использования командами Layout Template > Save (Шаблон > Сохранить) и Layout Template > Load (Шаблон > Загрузить). Вы можете также применить уже существующие шаблоны рабочего стола программы для дисплеев с разрешением 640 х 480, 800 х 600 и 1024 х 768.

Стандартная панель инструментов кроме обычных кнопок для работы с файлами и правки содержит также несколько специальных кнопок (табл. 1). Настройка вида панели инструментов (размер и цвет кнопок, отображение подсказок) также производится из окна Toolbars & Panels.

Рис. 8. Выбор отображаемых окон

Таблица.1. Кнопки стандартной панели инструментов