: архив : архив журнала "625" : 2002 : #4

DV Storm
Евгений Зайцев

Японская компания Canopus занимается разработкой плат для нелинейного видеомонтажа уже достаточно давно и, в основном, специализируется на системах, работающих в формате DV. Еще одним направлением является создание разнообразного программного обеспечения для работы с видео. Продукция Canopus отличается надежностью, высокой производительностью и поэтому пользуется заслуженной популярностью. В отличие от двух других лидеров видеоиндустрии (Matrox и Pinnacle Systems), Canopus не сразу вступил в борьбу на рынке недорогих двухпотоковых систем native DV. Только в начале 2001 г. наконец, появилась монтажная плата Canopus DV Storm, однако компания сразу же представила наиболее серьезное и полноценное решение для работы с видеосигналом в реальном времени.

Подавляющее большинство современных двухпотоковых монтажных плат построено на базе одного и того же видеопроцессора - C-Cube DV Xpress. Благодаря отработанной технологии на рынке появилось достаточно большое количество схожих по своим возможностям продуктов, но при этом такой подход имеет целый ряд недостатков. Прежде всего, необходимо отметить, что все эти монтажные системы можно назвать двухпотоковыми лишь условно, так как ни одна из них не может выдавать изображение на DV-выход без предварительного просчета. По сравнению со специализированными кодеками Sony, Panasonic и Sharp, которые используются в видеокамерах, C-Cube обеспечивает невысокое качество сигнала, а кроме того, набор реализуемых в режиме реального времени эффектов весьма ограничен. Таким образом, можно сказать, что на сегодняшний день использование DV Xpress серьезно лимитирует возможности платы. Именно поэтому разработчики Canopus DV Storm пошли по другому пути, и "сердцем" новой платы стал высокопроизводительный аппаратный кодек фирмы Sharp. Еще одним важнейшим шагом явилось использование новой прогрессивной архитектуры.

За всю историю развития монтажных систем на базе персональных компьютеров было разработано лишь три технологии для одновременного воспроизведения нескольких потоков видео. Первая и наиболее распространенная потокоориентированная (Stream Centric) архитектура предполагает последовательную обработку сигнала в двух независимых ветках и их результирующее смешивание в выходном микшере. Вполне очевидно, что максимальное число воспроизводимых слоев здесь не превышает двух. Использование аппаратных средств для различных манипуляций с входным сигналом серьезно ограничивает творческие возможности, и, в целом, системы, использующие такую архитектуру, не имеют реальных перспектив. Тем не менее, благодаря относительной простоте реализации абсолютное большинство двухпотоковых плат построено именно по этой схеме.

Первый шаг к расширению возможностей компьютерных монтажных систем сделала канадская фирма Truevision, когда в середине 1990-х гг. предложила специализированный видеопроцессор HUB2, ориентированный на новую архитектуру, получившую название Memory centric. В этом случае основной акцент делался на использование локальной оперативной памяти большого объема. При воспроизведении все входные видеоданные преобразуются в числовые массивы, располагаемые в специальном ОЗУ. Над ними производятся все необходимые операции, а результирующий числовой массив вновь превращается в поток видео. Благодаря использованию быстрой оперативной памяти все эти операции производятся в течение одного кадра, чем обеспечивается непрерывный процесс воспроизведения. Созданное на базе HUB2 семейство плат Targa 2000 стало заметной вехой в истории цифровых систем для обработки видео. К сожалению, ограниченные возможности компьютерной платформы (низкая пропускная способность локальной шины, малая скорость чтения жестких дисков) не позволили полностью раскрыть достоинства новой архитектуры, и по своим художественным возможностям платы на основе HUB2 не очень сильно превосходили конкурентов. По-настоящему революционным стало создание нового высокоинтегрированного видеопроцессора HUB3. Построенная на его основе Targa 3000 способна воспроизводить три слоя некомпрессированного видео и пять слоев графики в реальном времени. Memory Centric сочетает в себе гибкость и высокую производительность и позволяет создавать монтажные комплексы нового поколения. Безусловно, архитектура ориентированная на работу с оперативной памятью, имеет огромные преимущества по сравнению с традиционным подходом, однако существует и ряд недостатков, главным из которых является высокая стоимость.

Компания Сanopus пошла по своему пути и предложила еще один очень интересный и перспективный способ воспроизведения нескольких потоков видео. По аналогии этот подход можно назвать архитектурой CPU centric. Здесь в основе системы лежит высокоскоростной аппаратный кодек, а все манипуляции с видео выполняются не силами специальной микросхемы, а ложатся на плечи основного процессора. Для промежуточного хранения результатов также используется общая оперативная память компьютера. Подобная архитектура обладает исключительной гибкостью и позволяет расширять художественные возможности системы вместе с общим ростом производительности ПК. Именно по этой технологии и была построена, пожалуй, наиболее интересная современная монтажная плата для работы с DV-сигналом - Canopus DV Storm. Впечатляющие результаты (DV Storm способен одновременно воспроизводить три слоя видео и семь слоев графики) блестяще подтвердили правильность выбранной концепции и вызывают заслуженное чувство восхищения.

Очень важным потребительским свойством Canopus DV Storm является то, что при увеличении производительности компьютерной платформы расширяется число функций, выполняемых в реальном времени. При традиционном подходе, покупая монтажную плату, пользователь практически не имеет такой возможности, а ведь подобная аппаратура, как правило, стоит достаточно дорого и покупается на несколько лет. Canopus же, фактически, предлагает бесплатную модернизацию "монтажки" вместе с модернизацией компьютера. Кроме этого, DV Storm - пока единственная из представленных на рынке native DV-плат, которая выдает готовый сигнал без предварительного просчета одновременно как на аналоговый, так и на DV-выход.

В отличие от многочисленных плат, построенных на видеопроцессоре C-Cube DV Xpress, DV Storm обеспечивает очень высокое качество выходного сигнала. Как это не покажется удивительным, но разница заметна даже на глаз. Особенно ярко она проявляется при работе с ключевым сигналом. Традиционно считается, что DV-форматы с цветовым представлением 4:2:0 или 4:1:1 не подходят для сложных композиций с использованием рир-проекции. Canopus DV Storm совершенно меняет это представление и позволяет очень эффективно работать с видео в формате DV. В качестве примера можно заметить, что зубчатая граница объекта при рир-проекции, столь характерная для большинства устройств native DV, здесь превращается в ровную четкую линию. Столь впечатляющие результаты получены благодаря тому, что непосредственно перед процессом обработки исходный материал с помощью аппаратного или программного кодека "на лету" преобразуется в некомпрессированное YUV-видео формата 4:2:2. Комплект монтажных программ Storm Edit, Storm Video и подключаемый модуль (plug in) для реализации двухмерных эффектов и фильтров в Adobe Premiere также работают в этом формате. По сравнению с общепринятым внутренним представлением RGB, YUV-формат обладает расширенным динамическим диапазоном и требует меньших преобразований перед выводом сигнала на аналоговый или цифровой выход.

Воспроизведение нескольких потоков видео с помощью персонального компьютера является достаточно сложной инженерной задачей, и для получения удовлетворительного результата и проигрывания без "подрывов" требуется организовать буфер кадров. Инженеры компании Canopus не только успешно справились с этой задачей, но и создали удобный продуманный интерфейс для контроля и управления. Теперь в верхней части оверлейного окна располагается индикатор, показывающий общий объем и степень заполнения буфера в кадрах.

Высокая производительность аппаратного кодека позволяет в течение одного кадра быстро обработать несколько слоев видео, и по сравнению с традиционными монтажными платами функции буфера кадров здесь несколько меняются. Основной смысл состоит в том, что на простых участках система заполняет буфер в оперативной памяти, а при воспроизведении сложного фрагмента с несколькими слоями видео, спецэффектами и фильтрами выводит подготовленные данные из памяти, сама при этом успевает просчитать необходимый кусок. Таким образом, появляется возможность воспроизводить в реальном времени короткие, но очень сложные фрагменты, обычно требующие предварительного просчета. Объем буфера зависит от количества оперативной памяти и при 256 МБ ОЗУ он составляет 103 кадра, при 512 МБ - 125 кадров, а при 1 ГБ - вообще более 230 кадров. Несмотря на работу системы с достаточно большим буфером, никаких задержек при старте/остановке воспроизведения не происходит. Более того, если воспроизведение начинается с очень сложного фрагмента, имеется возможность заранее, по команде с клавиатуры заполнить буфер и лишь после этого начать "играть". По желанию пользователя размер буфера можно менять с шагом 1 с, однако как показывает практика, если в машине установлено достаточно оперативной памяти, лучше всего работать с буфером максимального объема.

На сегодняшний день по своим техническим характеристикам DV Storm значительно превосходит практически все современные двухпотоковые монтажные платы, работающие с DV-форматом, но все же системы, имеющие аппаратный 3D-модуль, по крайней мере на первый взгляд представляются более привлекательными. Однако на самом деле это мнение, тщательно подогреваемое рекламой, при детальном рассмотрении оказывается ошибочным. Прежде всего, необходимо отметить, что для большинства творческих задач при создании художественного, документального и публицистического кино сложные трехмерные эффекты составляют ничтожную часть всех переходов и чаще всего используются лишь для оформления в начале и в конце фильма. Пожалуй, единственная область видеопроизводства, где аппаратный трехмерный модуль действительно необходим, - это съемка клипов, однако в этом случае из-за сложного многослойного монтажа, как правило, не используется аппаратура DV-формата. Таким образом, пользователь при покупке платит дополнительные деньги за прилагающийся "в нагрузку" аппаратный 3D-акселератор, а вот использоваться он будет очень редко. Кроме этого, необходимо отметить, что по сравнению с популярными программными процессорами трехмерных эффектов аппаратные модули обладают достаточно ограниченным числом переходов. Еще одним серьезным аргументом является то, что, несмотря на громкие заявления о работе в реальном времени, RT2000, RT2500 и Pro One выполняют без предварительного просчета только эффекты в самом низком, "черновом" качестве. Как только выбирается режим с поддержкой теней, качественных текстур и сглаживания, система все равно начинает "считать". В целом можно сказать, что для монтажных плат native DV использование аппаратного 3D-модуля скорее носит характер рекламного трюка и практически не расширяет художественные возможности. Гораздо более эффективным решением может быть использование по-настоящему высококачественного программного процессора трехмерных эффектов, который способен использовать вычислительные мощности штатной видеокарты. Именно по этой технологии построены такие популярные пакеты, как Hollywood FX, Boris FX и Сanopus Xplode. Вычислительные возможности персональных компьютеров постоянно растут, и уже сегодня появились первые чисто программные процессоры эффектов, работающие в реальном времени. К сожалению, пока доступна только демонстрационная версия подобного продукта - Canopus 3D RT, однако уже в ближайшее время этот пакет войдет в стандартную комплектацию DV Storm. Таким образом, будет "пробита брешь" в последнем рубеже обороны аппаратных 3D-модулей.

Пока мы, в основном, акцентировали свое внимание только на достоинствах новой платы, однако вполне естественно, что существуют и недостатки. Очевидно, что за все расширенные по сравнению с привычными двухпотоковыми платами функции приходится платить. В данном случае "расплатой" является высокая стоимость мощного персонального компьютера с быстрым процессором и большим объемом оперативной памяти. Без этого DV Storm во многом теряет свою привлекательность и не имеет серьезных преимуществ перед конкурентами.

Требования к системе и конфигурация монтажной станции

Таким образом, к компьютерной платформе предъявляются довольно серьезные требования, и крайне желательно использовать двухпроцессорные конфигурации. Достаточно сказать, что по возможностям воспроизведения эффектов в реальном времени двухпроцессорная машина на базе Pentium III 700 МГц обгоняет Pentium 4 1,4 ГГц. Благодаря архитектуре, ориентированной на максимальное использование системных ресурсов, каждый мегагерц и каждый байт памяти будет пущен в дело, и экономить здесь не стоит. В минимальном варианте требуется процессор Pentium III 700 МГц, 256 МБ оперативной памяти и выделенный скоростной жесткий диск, однако в этом случае монтажная система способна одновременно выполнять в реальном времени лишь 2D-переход и накладывать движущиеся титры длительностью не более секунды.

По сравнению с двухпотоковыми монтажными платами DV Storm предъявляет повышенные требования и к дисковой подсистеме. Нормальное воспроизведение трех DV-потоков возможно лишь при использовании отдельного жесткого диска для видеоматериалов. Если система построена на IDE-дисках, накопитель для видео надо устанавливать на отдельный канал. Наличие других дисковых устройств на том же IDE-канале недопустимо. Вполне очевидно, что жесткий диск, работающий в системе, должен работать в режиме DMA, так как только в этом случае возможно обеспечить требуемую скорость передачи данных при невысокой загрузке процессора.

Комплектация

Пакет поставки DV Storm

На сегодняшний день выпускается два продукта: DV Storm SE и DV Storm SE Plus. Разница состоит в том, что в наиболее полной версии - Plus - в комплект поставки входит внешний коммутационный модуль Storm Bay и полная версия программы видеомонтажа Adobe Premiere 6.0. Вариант DV Storm SE, напротив, не предусматривает наличие Storm Bay и Adobe Premiere.

В комплект поставки системы входит:

• PCI-плата DV Storm;
• DV-кабель (4-4 pin), 2 шт.;
• звуковой кабель (стерео), 2 шт.;
• переходный видеокабель (композитный), 2 шт.;
• коммутационный модуль Storm Bay;
• шлейф для подключения коммутационного модуля;
• винт для крепления коммутационного модуля, 4 шт.;
• комплект DV Storm Software (Storm Navi, Storm Video, Storm Audio, Storm Edit, Canopus Soft Xplode, Boris Graffiti LTD, Sonic-Foundry ACID Style, Spruce Tech Spruce Up trial);
• инструкция по эксплуатации;
• инструкция к Soft Xplode.

Плата DV Storm
Дочерняя плата аппаратного кодека и сам кодек

Устройство

DV Storm представляет собой PCI-плату, предназначенную для установки в 32-разрядный слот. Аппаратный DV-кодек установлен на отдельной дочерней плате и подключается с помощью многоконтактного разъема. Еще один разъем предназначен для аппаратного кодера (поставляется отдельно), который позволяет существенно сократить время экспорта проекта в форматах MPEG-1 и MPEG-2. На задней стенке установлены два совмещенных видеоразъема (S-Video и композитный), два звуковых типа mini jack и один четырехштырьковый DV-разъем. Для подключения аппаратуры возможно использовать и внешний коммутационный модуль, который называется Storm Bay и устанавливается в стандартный отсек 5,25". Кроме аналоговых входов/выходов, на передней панели бокса размещен и DV-разъем, а также добавлена светодиодная индикация выбранного источника сигнала.

Внешний блок коммутации Storm Bay

По сравнению с конкурентами (RT2000, RT2500, DV500+, Pro One), Canopus уделил серьезное внимание интерфейсу с внешними устройствами, и в результате Storm Bay стал полезным и удобным дополнением к системе. Пожалуй, единственным вызывающим недоверие моментом является соединительный кабель между коммутационным модулем и платой. Свитый из достаточно большого количества неэкранированных проводников шлейф, проходящий внутри системного блока компьютера, безусловно, будет источником дополнительных помех, ухудшающих качество сигнала. Справедливости ради необходимо заметить, что благодаря разъемам на задней стенке платы можно вполне обойтись и без внешнего коммутационного модуля.

Большинство современных плат с интерфейсом IEEE 1394, как правило, используют шестиконтактный внешний разъем, а на видеокамерах и видеомагнитофонах, напротив, используется четырехконтактное гнездо. Canopus же традиционно применяет в своих платах четырехконтактный разъем, и поэтому для подключения требуется кабель 4-4 pin. На сегодняшний день на рынке наиболее распространены DV-кабели 4-6 pin, и попытка найти для DV Storm более длинный кабель может стать серьезной проблемой.

Продолжение следует