Это существенное отличие от M-JPEG, где скорость данных (и, следовательно, качество изображения и требования к аппаратуре) можно менять. На ленте DV записывается цифровой файл из нулей и единиц, примерно как на ленте для резервного копирования компьютерной информации. В этом заключается отличие от прежних форматов, таких, как Betacam, 3/4-дюймовая лента, Hi8 или вездесущий VHS, где на ленту записывался аналоговый сигнал, который затем можно было оцифровать на компьютере с видеоплатой M-JPEG. Для DV компьютерный монтаж осуществляется двумя способами. Во-первых, можно воспроизвести видео, подать его на аналоговый выход, а потом на вход традиционной системы сжатия M-JPEG, которая снова сожмет видео в другом стандарте. Второй, более предпочтительный, способ - с помощью интерфейса IEEE-1394 (другие названия - FireWire и i.LINK), что позволяет взять нули и единицы с ленты и передать на другой компьютер в цифровом виде. В этой статье я везде подразумеваю, что для монтажа DV используется цифровая передача. Кроме того, опять-таки для целей данной статьи, я везде говорю о DV вообще, а не о конкретном варианте - DVCAM, DVCPRO или потребительском DV. Это объясняется тем, что по качеству изображения между вариантами формата нет никакой разницы.

Источник: http://www.dnk.ru


Формат DV: мифы и факты

Для видео наступили золотые дни. Формат DV несет вещательное качество в массы и открывает двери множеству потенциальных Спилбергов. Однако с расширением сообщества приверженцев DV увеличивается количество связанных с этим форматом заблуждений и недопонимания. Я собираюсь заняться некоторыми распространенными мифами о DV и рассказать, в чем заключается истина. Некоторые мифы содержат рациональное зерно; другие - от начала до конца заблуждения.


Миф N1: "Наш DV лучше их DV"

Ну, конечно, должен же чем-то заниматься отдел рекламы. А главная работа этого отдела - убедить вас купить продукцию своей фирмы, а не ее конкурентов, так чего же еще можно ждать? Формат DV поддерживается консорциумом 60 производителей, в числе которых Canon, JVC, Panasonic, Sharp и Sony. Три основных варианта DV - потребительский DV, DVCAM фирмы Sony и DVCPRO фирмы Panasonic - имеют определенные различия, которые, однако, не влияют на качество изображения. Во всех трех вариантах записи стандартное качество картинки абсолютно одинаково. Различия же в качестве изображений, получаемых с видеокамер различных моделей, обусловлены отличиями конструкций самих камер, а не выбором того или иного формата записи DV.

В чем же на самом деле заключаются отличия? Потребительский DV использует кассеты miniDV. Некоторые потребительские камеры записывают только 12-битный звук 32 кГц. Для потребительского DV характерен неблокированный звук, что важно только при монтаже с ленты на ленту - при этом неблокированный звук иногда может дать щелчок в точке монтажа. Многие цифровые видеокамеры поддерживают интерфейс IEEE 1394, хотя в некоторых случаях в европейских версиях PAL вход заблокирован. У этих камер обычно нет таких профессиональных возможностей, как XLR-входы, сменные профессиональные объективы и т. п.

DVCAM

DVCAM фирмы Sony имеет по существу те же параметры записи на ленту, что и DV, но шаг и ширина дорожек увеличены до 15 микрон (вместо 10 микрон у DV). Шаг дорожки зависит от скорости, с которой лента движется относительно головок, и с углом, под которым дорожка записывается поперек ленты. Ширина дорожки - это реальная ширина записи дорожки на ленте. У DVCAM нет предохранительной полосы между дорожками, поэтому ширина дорожки совпадает с шагом. С увеличением ширины дорожки сокращается продолжительность записи на лентах равной длины, но и снижается влияние пропусков, поскольку каждый кадр записывается на большей площади ленты. Большинство устройств DVCAM могут воспроизводить только DV и DVCAM, однако новая дека Sony DSR-2000 будет воспроизводить и DVCPRO.

DVCPRO

DVCPRO фирмы Panasonic изначально был предназначен для станций телевещания и распространяется именно на этом рынке. Ранние модели DVCPRO хорошо работали на большинстве телестанций, используя в основном ввод/вывод YUV и SDI со стандартным управлением RS-422. На телевидении не применяют или не любят применять нововведения типа интерфейса 1394, и Panasonic до последнего времени практически игнорировала эту технологию. В DVCPRO шаг и ширина дорожек 18 микрон, что, по заявлению фирмы, увеличивает срок службы ленты при многократной перемотке во время монтажа с ленты на ленту. Повышает долговечность лент DVCPRO и их структура с металлическими частицами (MP). DVCPRO содержит монтажную дорожку линейного звука, которая обеспечивает гладкое воспроизведение звука при поиске нужной точки на ленте. Устройства DVCPRO позволяют воспроизводить ленты miniDV, DVCPRO и DVCAM, однако интерфейс IEEE 1394 добавлен только в последних моделях. Повторим еще раз, что miniDV, DVCPRO и DVCAM дают абсолютно одинаковое качество изображения.


Миф N2: "Программные кодеки дополнительно сжимают видео, а аппаратные - нет"

В последнее время я слышу этот миф все реже, но эпизодически он все-таки возникает. Существуют два вида системы монтажа DV: с аппаратным и программным кодеком. Платы с аппаратным кодеком гораздо дороже, поскольку снабжены специальным оборудованием (обычно это DVBK-1 фирмы Sony) для кодирования/декодирования сигнала DV в реальном времени. Платы с программным кодеком стоят дешевле; для воспроизведения в реальном времени на мониторе NTSC они в какой-то степени используют аппаратный кодек вашей деки или видеокамеры DV. Всего несколько лет назад многие считали, причем абсолютно безосновательно, что программные кодеки дополнительно сжимают сигнал DV при преобразовании в формат AVI или QuickTime. На самом деле при передаче с ленты на жесткий диск любая система должна что-то сделать с кодом DV, чтобы программа монтажа могла понять, что означают нули и единицы. Вообще говоря, при этом к файлу дописываются заголовки и обрамление AVI или QT, чтобы программы, работающие с этими форматами, например Adobe Premiere, могли прочесть файл и обработать данные. Но сами внутренние данные DV при этом не меняются. Признав справедливость моих аргументов, некоторые фирмы сняли рассматриваемое утверждение со своих Web-сайтов.


Миф N3: "Все DV-кодеки одинаковы"

Это не так. Конечно, все они программируются на одни и те же стандарты ("синяя книга"), однако эти стандарты допускают значительную гибкость процессов кодирования/декодирования. Некоторые кодеки работают быстрее, но менее точно; другие оптимизированы на воспроизведение, но хуже справляются со сжатием при наличии резких границ.

Другое отличие некоторых DV-кодеков - я надеюсь, что оно постепенно отойдет в прошлое - отображение полноразмерного видео YUV на шкалу RGB с 255 значениями вместо 235. Разработчики кодеков делают это, чтобы обеспечить попадание графики, созданной компьютером, в допустимый для NTSC диапазон. Однако побочный результат такого преобразования состоит в том, что все сигналы, превышающие 100 IRE, срезаются при повторном сжатии; это часто приводит к зрительному затемнению таких сегментов (спецэффектов, титров и стыков). Гораздо более правильное решение для кодека - отображать значения непосредственно (без масштабирования), как указано в стандарте ITU-R.BT601. При этом значение 235/235/235 RGB отображается на 100 IRE и наоборот, что оставляет нетронутым рабочий диапазон сигнала и не затемняет яркие сцены. Конечно, при этом режиссеры и авторы должны научиться использовать допустимые цвета, но это неизбежно, если они хотят работать с видео. Прием "защиты от дурака", как и многие ему подобные, порождает проблем больше, чем устраняет.

Все кодеки Pinnacle Systems, DPS и FireMax в настоящее время при преобразовании YUV-RGB выполняют масштабирование до 255. Фирма Digital Origin позволяет выбирать нужный вариант. Canopus предлагает опцию конфигурации под неточным названием "Scale RGB to 150%" (реальное значение коэффициента - примерно 116%). Брэд Пиллоу, один из авторов системы FireMax, говорит, что фирма Digital Origin надеется вскоре также сделать это масштабирование опцией конфигурации.


Миф N4: "DV хуже BetaSP"

Это заблуждение, похоже, вечно. В одной статье я прочел даже, что Hi8 лучше DV; доказательства страдали логическими пробелами и базировались на полностью недостоверных тестах. Однако чаще сравнивают DV и BetaSP, принятый профессиональный формат телевещания. Обычно защитники BetaSP утверждают, что он обеспечивает лучшее разрешение и определенно лучшее цветовое разрешение. Я часто слышу этот аргумент в сочетании с таким утверждением: "BetaSP - это 4:2:2, а DV - это 4:1:1", что говорит о непонимании основных различий между аналоговыми и цифровыми форматами. Симптоматично, что во многих случаях спорящие не знают пределов разрешения формата записи BetaSP.

В значительной степени ответ на вопрос, что лучше - BetaSP или DV, зависит от ситуации. На самом деле разрешение по яркости у DV выше, чем у BetaSP. В DV используется 550 строк разрешения по горизонтали, а в BetaSP - приблизительно 400. Цветовое разрешение у DV и BetaSP примерно одинаково: 1,5 МГц, или около 150 строк разрешения по горизонтали. В целом я не могу сказать, что один формат выглядит лучше другого. Есть ситуации, сложные для кодеков DV, - обычно это тонкие контрастные движущиеся детали, например освещенный солнцем лес в ветреный день. В таких случаях BetaSP может дать лучшие результаты, однако DV превосходит его по таким параметрам, как стабильность, отсутствие пропусков, устойчивость к копированию. Есть также ситуации, когда BetaSP лучше подходит для хромакея (см. миф N5). Несмотря на то, что цветовое разрешение у этих форматов одинаково, непрерывный спектр значений аналогового формата порой позволяет достичь более качественного кеинга, чем резкие переходы цифровых значений DV.

В любом случае Digital Betacam превосходит DV, особенно в таких критичных областях применения, как композитинг с зеленой комнатой. То же можно сказать и про форматы DV50, такие, как Digital S фирмы JVC и DVCPRO50 фирмы Panasonic, где используется удвоенная по сравнению с DV25 скорость передачи данных. Однако для большинства обычных сцен видимая разница между DV25 и форматами DigiBeta или DV50 невелика, и обнаружить ее можно только опытным глазом на хорошем мониторе. Аргументировать превосходство одного формата над другим надо аккуратными тестами, а не громким голосом и биением себя в грудь.

Подробное с технической точки зрения обсуждение различий между DV25, DV50 и BetaSP можно найти в выдержках из отчета SMPTE/EBU Task Force Report по адресу http://www.adamwilt.com/EBU-DV.html.


Миф N5: "DV - это то же самое, что 5:1 M-JPEG"

Легко понять, откуда пошло это заблуждение. Обычно говорят, что DV сжимает данные в соотношении 5:1 и делают вывод: DV можно без потери качества перекодировать в M-JPEG со скоростью данных 3,6 Мбайт/с. Один производитель даже выпустил цифровой транскодер - только чтобы обнаружить дополнительные артефакты и общее снижение качества.

Эта ошибка происходит потому, что не принимаются во внимание два существенных различия между M-JPEG и DV. Во-первых, цветовая информация M-JPEG кодируется в формате 4:2:2, а DV - в формате 4:1:1. Меньшая скорость передачи данных DV частично определяется тем, что информация о цвете урезается перед сжатием. Поэтому при равной скорости данных в DV требуется меньшее сжатие DCT, чем в M-JPEG, где сжимается информация 4:2:2. Во-вторых, в DV более эффективная система сжатия, чем в M-JPEG. В последнем параметры сжатия по всему кадру одинаковы. В DV используются несколько таблиц дискретизации, чтобы для каждого макроблока применять свои параметры сжатия. Это означает, что в каждом кадре области без резких границ или с однородным цветом (например, небо) могут быть сжаты сильнее без риска появления артефактов, и за счет этого области, богатые подробностями, можно сжимать меньше, укладываясь в тот же общий объем.

Сочетание этих двух отличий приводит к тому, что DV для большинства систем M-JPEG скорее эквивалентен сжатию 3:1. В результате для перекодировки DV в M-JPEG необходимы более высокие скорости данных, чтобы не появлялись новые артефакты.


Миф N6: "DV не позволяет использовать титры"

Этот миф содержит зерно истины, тем не менее это слишком широкое обобщение. Ясно из-за чего он возник - из-за того, что DV использует формат 4:1:1. Действительно, некоторые видеоинженеры не принимают формат 4:1:1 всерьез и уверенно судят о нем, ничего не проверяя. Не слишком научный подход. На самом деле в огромном большинстве титров, традиционно применяемых в видео и телевидении, используются изменения значений яркости, а для таких титров DV вполне годится.

Я чувствую, что многие читатели весьма удивлены таким заявлением. На него обычно так и реагируют - пока я не объясняю, в чем здесь дело. Подумайте о том, как титр вставляется в видеокадр и как значения яркости и цвета участвуют в процессе композитинга. В большинстве титров, которые вы видите по телевизору, применяется белый цвет с какими-либо темными краями или тенями, часто задаваемыми через цветовую панель альфа-канала.

Итоговое разрешение титров такого типа определяется в основном по значениям яркости, а не по цветовым характеристикам. Посмотрите на рис. 1, где приводится диаграмма изменения яркости вдоль линии развертки. Даже если изменение цвета (т. е. граница четырехпиксельного блока) приходится на середину буквы, оно будет незаметно на конечном изображении, поскольку мы получаем информацию в основном через канал яркости. На рис. 2 показан эффект изменения цвета на критической точке - крае буквы; здесь сглаживание цвета заметнее. Но результат, технически не безупречный, тем не менее приемлем во многих случаях; артефакты при композитинге не будут заметны. Даже знающие люди, рассуждая о сжатии 4:1:1, забывают тот факт, что реальный композитинг - в Premiere, After Effects или еще где-нибудь - происходит в формате 4:4:4, независимо от того, какой используется итоговый алгоритм сжатия - 4:2:2 или 4:1:1. Помните, что каждый кадр распаковывается, переводится из цветового пространства YUV в RGB и композитинг осуществляется в несжатом состоянии. После этого кадр сжимается кодеком DV, который оптимизирует сжатие макроблоков уже для нового кадра с титрами. Правильно созданный титр (см. врезку "Как создавать правильные титры для DV") должен включаться в кадр DV столь же четко, как и любое пятно с резкими краями, снятое через объектив камеры.

Другим источником убеждения, что "DV не позволяет использовать титры", является DV-кодек фирмы Apple, поставляемый с QuickTime, который при обработке титров дает жалкие результаты (см. рис. 3), хотя с обычным видео справляется хорошо. К сожалению, поскольку этот кодек входит в стандартную поставку QT и уже установлен в системах Apple, именно на нем многие видеопрофессионалы решают посмотреть, "на что же похож этот DV". Я говорил с множеством специалистов, которые пробовали DV именно так - перекодируя файл Media 100 или Avid, и были разочарованы качеством титров. Помните, что не все кодеки DV одинаковы (см. миф N3). Если вы не удовлетворены качеством DV-кодека одного производителя, попробуйте другой. Собственный DV-кодек, поставляемый с вашей платой видеозахвата, скорее всего оптимизирован под итоговое качество, а не только под программное воспроизведение.


Миф N7: "DV не позволяет работать с голубой комнатой"

Это еще один миф, проистекающий из цветового разрешения 4:1:1 формата DV, но он имеет под собой некоторые основания (обычно переоцениваемые). Используют же голубую комнату с 3/4-дюймовой лентой, а цветовое разрешение при этом гораздо меньше, чем в DV.

DV позволяет работать с голубой комнатой, вопрос в том, насколько хорошо. DV хорошо работает с большинством обычных сцен с голубой или синей комнатой. Если у вас хорошая программа композитинга, даже кадры с небольшими тенями, прозрачными жидкостями и дымом можно обработать прилично. Когда резкие края пересечены тонкими линиями, особенно слегка перемещающимися (пример - отдельные тростинки, колеблемые ветром), при выборке цвета часто будет оставаться видимым фон. Кривые сложной формы у экрана также могут дать ступенчатые темные края (см. иллюстрации на врезке "Кеинг в DV"). Эти эффекты могут быть заметны или нет в зависимости от сцены, фона и освещения.

Означают ли эти ограничения, что в DV нельзя работать с голубой комнатой? Вряд ли. Во многих случаях DV позволяет получить качественный результат. Естественно, для особо ответственных или сложных случаев этот формат недостаточен - там надо использовать Digital Betacam или пленку.


Миф N8: "Лучше использовать зеленую комнату, чем голубую"

для DV-композитинга лучше использовать зеленую, а не голубую комнату. Я и сам пропагандировал его, но, когда провел сравнительные испытания, не заметил особой разницы. Я уже решил, что это утверждение тоже надо отнести к разряду мифов, но Арпаг Дадурян, директор отдела разработок фирмы Ultimatte, подтвердил его справедливость. "Канал яркости на 59% образуется из зеленого, - говорит Дадурян, -так что при перекодировании в RGB зеленый канал действительно будет содержать чуть больше информации об изображении, чем синий". Разница, однако, невелика, и если у вас уже есть голубая комната, то вы вряд ли сочтете эту разницу существенной причиной для перехода на зеленую. Изменения освещенности и сцены, вероятно, будут сильнее влиять на итоговое качество, чем выбор зеленой или же голубой комнаты.


Миф N9: "4:2:2 M-JPEG лучше"

В разговорах с продавцами (и владельцами) систем нелинейного монтажа вы будете слышать этот миф снова и снова. Ну да, это так. Формат 4:2:2 M-JPEG в оптимальном варианте (т. е. при низкой степени сжатия типа 2:1) чуть лучше DV, например, он содержит вдвое больше, чем DV, цветовой информации. Но велика ли эта разница на глаз? Вот что должно нас интересовать. Для студий, выполняющих высококачественный композитинг и выпускающих рекламные ролики, отличие, видимо, достаточно, чтобы за него бороться. Но такие студии могли бы использовать несжатое видео (или стремиться к этому). Для обычного монтажа разница не столь велика, чтобы оправдать дополнительные расходы, особенное если вы ограничены в средствах.

А как отнестись к системам на базе M-JPEG с дополнительной платой ввода/вывода DV? С риском рассердить некоторых скажу, что это не так хорошо, как могло бы показаться. Перекодировка в M-JPEG (на достаточно высокой скорости данных) хорошо работает, когда вы непосредственно выводите M-JPEG в BetaSP или в цифровой формат 4:2:2. Но вывод с перекодировкой обратно в DV в такой системе идет заметно хуже. Что бы ни говорили в рекламных проспектах, вы не приобретаете дополнительных возможностей в композитинге и теряете все полученные преимущества при обратной перекодировке в формат 4:1:1. Конечный результат выглядит хуже, чем исходный DV, -на каждом этапе сжатия возникают новые артефакты и теряется четкость. Дополнительные артефакты могут стать еще заметнее, если конечный продукт для передачи сжимается в формат MPEG-2.

Новые системы DV реального времени обладают многими возможностями современных систем M-JPEG. Путем включения несжатого графического слоя системы на основе DV позволяют избавиться от артефактов в титрах и проблем распаковки; они также допускают в некоторых пределах коррекцию цвета в реальном времени.

Вот и весь набор мифов. Я надеюсь, что сумел сократить блуждания в потемках тем, кто осваивает формат DV и, возможно, сбит с толку какими-либо из этих легенд.

Как создавать правильные титры для DV?

Что такое "правильно созданный титр"? Тех, кто занимался компьютерной графикой или печатью, часто раздражает сама постановка вопроса - но дело в том, что технически корректный титр в NTSC все равно выглядит смазанным. Видео NTSC плохо справляется с резкими контрастными краями, и переход от черного к белому (специалисты по аналоговой технике применяют термин "время подъема") должен быть в какой-то мере постепенным. На практике это означает, что ко всем резким контрастным краям надо применять антиалиасинг, или размывание.

Графические программы, такие, как Photoshop, обычно используют мягкий антиалиасинг, причем в одинаковой мере во всех направлениях. Профессиональные генераторы титров для видео применяют более сильный антиалиасинг, в первую очередь в горизонтальном направлении, вдоль строк развертки.

Компьютерная графика просто не может хорошо воспроизводиться на мониторе NTSC, если она не использует плавные переходы. Кодеки DV жестко рассчитаны на оптимальные характеристики для корректного видео, и слишком резкие края или цвета, выходящие за пределы допустимого для NTSC диапазона, могут поставить кодек в тупик и вызвать многочисленные проблемы. Не забывайте, что резкие края могут вызвать те же проблемы и у телезрителя.

Если вы хотите, чтобы титры в DV выглядели как можно лучше, используйте контрастный контур и добавляйте тени. Для наложенных титров это практически обязательно, поскольку позволяет использовать самые разные фоновые изображения. Добавление двухпиксельного контура помогает также обойти проблемы с изменениями цветового канала при сжатии сложных кривых или наклонных линий DV-кодеком - в таком варианте видимые контуры букв обусловлены каналом яркости, как мы уже говорили, рассматривая миф N6.

Специалист по программному обеспечению Адам Уилт рассказывает интересную историю про некорректные титры. В начале 90-х гг. Уилт был руководителем разработки генератора символов Abekas A72 Video Character Generator. Многие телевещатели обычно требовали, чтобы наложенные титры были не ярче 80 IRE, иначе возникал треск - края букв вызывали резкие подъемы сигнала, что приводило к появлению звуковых артефактов при модуляции или телепередаче. Инженеры A72 тщательно подгоняли времена подъема для шрифтов, чтобы в точности уложиться в спецификации NTSC, и можно было использовать титры с яркостью до 100 IRE без треска. После этого они с огорчением обнаружили, что производители привыкли к некорректным, вызывающим звук шрифтам, и спокойные, законные с точки зрения NTSC шрифты A72 им не понравились.

Итак, творите. Но помните, у NTSC есть свои жесткие правила, которым надо следовать, нравятся они вам или нет. В противном случае неизбежны проблемы, даже если на мониторе вашего компьютера все будет выглядеть замечательно.


Кеинг в DV

Использование DV для хромакея дает хорошие результаты для одних кадров и неудачные - для других. Главная проблема, с которой я столкнулся при испытаниях, - появление ступенчатости, в основном заметной на правом крае высококонтрастных кривых краев. Похоже, этот артефакт объяснялся дискретизацией 4:1:1, поскольку ступеньки образовывали блоки 4x1 пиксель. На тех сценах, где края были грубыми или нечеткими, эффект был незаметен.

Арпаг Дадурян, директор отдела разработок фирмы Ultimatte, говорит, что подобные артефакты вызваны неудачной программной обработкой и в меньшей степени сказываются в форматах 4:2:2 типа Digital Betacam. Аппаратные блоки Ultimatte используют при обработке таких ступенчатых краев в каналах цветности сложные алгоритмы сглаживания. Однако программные модули здесь должны полагаться на основную программу, где такая обработка возможна (или невозможна).