Если Вы новичок в нелинейном монтаже, Вы можете неточно представлять себе что это такое. Давайте обратимся к аналогии с киномонтажем. В кино монтажеры могут произвольно изменять места стыка пленки, и если не учитывать времени, которое на это затрачивается, наслаждаться гибкостью в изменении порядка воспроизведения. При видеозаписи для удаления или вставки фрагмента программы, монтажер должен заново перемонтировать весь материал, следующий за изменением.

При цифровом нелинейном монтаже, изображение и звук переписываются с кинопленки или магнитной ленты на компьютерные диски. И именно здесь они монтируются, используя преимущества быстрого поиска и произвольного доступа, свойственного дисководам. Время перехода от начала фрагмента к его концу составляет сотые доли секунды и не зависит от длительности фрагмента! Поиск фрагмента по наиболее характерному плану, возможность переставлять фрагменты в готовой программе за доли секунды, все это невозможно представить без нелинейного монтажа. Именно поэтому, цифровые нелинейные системы монтажа изменили процесс создания фильмов и телевизионных программ. (Подробнее см. статью в N 2 журнала 625 за 1993 год, стр. 16)

Оцифровывание

Оцифровывание - это процесс, при котором аналоговые сигналы преобразуются в цифровую информацию. Один раз преобразованные, данные могут быть сохранены в компьютере, после чего ими можно легко манипулировать.

Метод преобразования видеосигналов в данные, которые могут обрабатывать компьютеры, был создан еще в 1970 году. Этот метод основывался на использовании flash (вспышка) преобразователей. Эти модули были дороги и способны обрабатывать только черно-белые изображения, но именно они дали быстрый способ преобразования аналогового сигнала в цифровой. Flash преобразователи выделяют мгновенное значение аналогового сигнала и преобразуют выборку в двоичные данные с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Компьютерные платы настольной системы монтажа выполняют несколько задач. Набор плат должен обеспечивать преобразование изображения в цифровую форму, сжатие изображения и преобразование звука в цифровую форму. Прежде чем редактировать какую-либо часть видеозаписи, требуется преобразовать изображение и звуковые сигналы в двоичные данные.

Преобразование в цифровую форму

Процесс преобразования в цифровую форму рассмотрим, начиная с воспроизведения композитного аналогового видеосигнала. На входе он декодируется и разбивается на аналоговые компоненты: RGBS (красный, зеленый, синий и синхронизация).

Три цветовые компоненты преобразовываются соответствующими АЦП в цифровую форму. Цифровые данные записываются в кадровую память (компьютерная память) и сохраняются как обычные биты информации. Как правило, кадровая память рассчитана на обработку 24-х битовой выборки (три цвета, по 8 бит на каждый). Она соединена с CPU (центральный процессор) через 32-х битную шину. По этой шине, сигналы также посылаются на хранение и на плату сжатия (компрессии). Метод хранения этих сигналов может быть произвольный, но чаще всего применяют RGB или YUV. Как только оцифрованные видеокадры появляются в компьютере, они становятся доступными для последующей обработки.

Цифровое сжатие видео

Перед изготовителями настольных систем монтажа стоит важный вопрос: предлагать системы с сжатием или без сжатия цифровой информации? Предложение систем без сжатия означает, что диски памяти компьютера будут быстро заполнены высококачественным видеоизображением, но в малых количествах. Системы со сжатием, напротив, позволяют сохранять на дисках больше изображения, но качество при этом может несколько ухудшаться. Хотя цифровая нелинейная система монтажа может быть построена без сжатия, в настоящее время все изготовители предлагают системы компрессирующие видео.

Методы компрессии

Наиболее мощные методы компрессии используют комбинацию аппаратных средств и программного обеспечения. Сегодня, для настольных систем предлагается ряд схем сжатия, в том числе DVI, JPEG, MPEG и Wavelet. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками.

Цель аппаратных средств сжатия систем Avid: сохранить как можно больше подробностей в изображении, при одновременном отбрасывании максимально возможного количества цифровых данных. В системах Avid сохраняются не все компоненты первоначального сигнала. Однако этого не следует бояться. При достаточно малом коэффициенте сжатия используются достаточно сложные алгоритмы, определяющие какую информацию можно отбросить, а какую необходимо оставить. Качество изображения при этом практически не теряется.

Различные схемы сжатия используют различные принципы. В системах AVID используется JPEG компрессия, основанная на возможности декодировать и кодировать шкалу яркости и цвета изображения в полные видеошаблоны кадра. Коэффициент сжатия изменяется в зависимости от используемого специализированного процессора, но не может превышать 100:1. Минимальное сжатие - примерно 8:1. По оценкам многих специалистов коэффициент сжатия 8:1 дает результат неотличимый от первоначального сигнала, взятого с магнитофона формата Betacam SP.

Видеокомпрессия

RGB компоненты из кадровой памяти вводятся в схему сжатия. Здесь они преобразовываются в сигналы YUV: яркость и цветоразностные компоненты. С 8 битами на каждый компонент, мы имеем выборку с 24-мя битами, которую и нужно обработать. Оставляем яркостную компоненту без изменения и переходим к компрессии цветовых составляющих. (См. рисунок 2.).

Важно обратить внимание, что хотя процесс преобразования в цифровую форму представляет собой временную выборку, уже на этой стадии мы начинаем процесс сжатия и отбрасываем избыточную информацию. Осуществляя выборку цветовых составляющих модели, мы обрабатываем компонент U, отбрасывая при этом компонент V. При следующей выборке мы обрабатываем компонент V, отбрасывая U. Поочередное отбрасывание компонентов уменьшает полное количество данных, которые нужно обработать. В результате наша выборка с 24 битами теперь уменьшается до 16: 8 битов для Y и 8 битов для U или V. В последовательности, это будет выглядеть следующим образом: Y и U, потом Y и V, и так далее, с каждым циклом.

В этом виде сигнал полностью соответствует принятому международному цифровому стандарту 4:2:2. Следует заметить, что алгоритмы сжатия могут меняться от изготовителя к изготовителю. Вместо описанного, могут использоваться большие или меньшие коэффициенты сжатия. Например, может вообще ничего не происходить и будут сохранены все 24 бита. Выбор алгоритма определяет степень сжатия, от которого зависит качество изображения и количество используемой памяти. Алгоритмы обработки изображения определяют часть сигнала, которая остается видимой при восстановлении изображения из цифровых данных и записывается обратно на ленту. В результате, при оценке цифровых нелинейных систем, возникает ряд вопросов к изготовителю: Каков коэффициент сжатия изображения рассматриваемой системы? Является ли этот цвет 24-х битным? Сколько бит на пиксель поддерживается? Какой продолжительности запись можно получить при различных уровнях сжатия? Включают ли в себя эти цифры звуковые данные?

После компрессии

В результате процесса сжатия оцифрованные данные уменьшаются в размере и только после этого записываются на компьютерный диск. Диски имеют три важнейшие характеристики: емкость, скорость передачи данных и время доступа. Емкость измеряется в килобайтах (кб), мегабайтах (Mб), гигабайтах (Гб) и терабайтах (Tб). Длительность фрагмента изображения, которое можно сохранить в цифровой нелинейной системе, зависит от емкости каждого дисковода и числа используемых дисководов.

Скорость передачи данных измеряется в кб/с и Mб/с. Количество данных которые компьютерный диск может записать или прочитать за определенный промежуток времени это и есть скорость передачи данных диска. Одно дело сохранить изображение с полной разрешающей способностью, другое - обеспечить достаточно быстрый доступ к данным при высокой надежности записи и считывания. Разрешающая способность изображения должна быть изменена до уровня, при котором обеспечивается надежная работа используемого диска. Кроме того, скорость передачи данных дисковода ограничивает полосу пропускания системы.

С момента запроса оцифрованных кадров с диска и до момента когда эти данные будут доступны компьютеру проходит определенное время. Это запаздывание называется временем доступа дисковода. Время доступа измеряется в миллисекундах (мс).

Когда материал находится на диске, основной задачей становится необходимость как можно быстрее найти материал, обработать его центральным процессором и передать на монитор для отображения. Все три характеристики - емкость, скорость передачи данных и время доступа должны учитываться при выборе диска. Хотя и принято считать, что емкость диска, это наиболее важная характеристика, но это далеко не так. В настоящее время, скорость передачи данных ограничивает характеристики системы и является наиболее важной для наших целей.

Скорость передачи данных

Чтобы определить какой тип диска нам необходим, сначала надо определить задачи, которые он будет выполнять. Единственный способ сделать это, состоит в том, чтобы ответить на следующие вопросы. В каком количестве материала мы нуждаемся? Какое качество изображения будет приемлемо при использовании компрессии? Насколько быстрый доступ к материалу на диске необходим? Как только получены ответы на эти вопросы, выбор становится очевидным. Например, несжатый RGB кадр занимает 1,296 кб. Если коэффициент сжатия 100:1, то этот же самый кадр займет только 13 кб. Если качество изображения при коэффициенте 100:1 Вас удовлетворяет, то легко подсчитать сколько информации должен быть способен обработать диск в течение каждой секунды. 13 кб/кадр x 25 кадров/с = 325 кб/с Проверьте, сможет ли выбранный диск обеспечить данное значение скорости передачи данных. Если это не так, он будет неспособен записывать и воспроизводить изображение в реальном времени.

Типы дисков

Имеются три типа компьютерных дисководов, используемых на сегодняшний день в настольных системах монтажа. Магнитные, магнито-оптические и оптические диски с изменением фазы. Все они должны оцениваться по характеристикам емкости, скорости передачи данных и времени доступа. Магнитные диски имеют лучшие из всех трех характеристики, но они имеют и более высокую стоимость, чем оптические диски. При использовании магнитных дисков возможны самые высокие показатели качества изображения. При выборе настольной системы Вы должны определить качество изображения и время записи изображения, которое Вы собираетесь обрабатывать. Исходя из этих значений выбирается соответствующий тип накопителя. В системах AVID используются только два типа дисков: оптические диски с изменением фазы для чернового монтажа и озвучивания материала и магнитные диски для чернового и чистового монтажа с качеством до Betacam SP.

Системы резервного копирования

Разные системы резервного копирования предлагают различные возможности. Оптические диски предлагают большее быстродействие, чем системы с лентой типа DAT или Hi8. Файлы могут быстрее перемещаться на оптическом диске просто потому, что скорость передачи данных у диска - выше чем у ленточных носителей. Напротив, DAT и 8 mm лента дешевле чем оптические диски, что является несомненным преимуществом ленты. DAT или 8mm лента, способная сохранить до 16GB информации, стоит всего $20-$40. Первоначальная видеозапись, с которой оцифровывался сигнал, также может использоваться как логическая копия. В этом случае, сигналы оцифровывают в пакетном режиме (используя готовый монтажный лист) когда это необходимо.

Потенциальные возможности

Как и в случае с любой системой монтажа, пользователи должны сознавать возможные ограничения цифровой нелинейной системы. Первое, первоначально изображение перемещается с видеоленты на компьютерные диски. Если изображение на дисках будет потеряно или диск повредится, материал будет необходимо переписать на исправный диск. Этот процесс происходит в реальном масштабе времени. Так если испорченный диск содержал один час материала, то по крайней мере один дополнительный час будет потрачен на процесс перезагрузки. Но к счастью, магнитные диски имеют MTBF (Среднее Время Наработки на Отказ) 40,000 часов (4 года), а оптические диски - приблизительно один миллион перезаписей. Поэтому шансы на такое времяпровождение у Вас ничтожны.