Медленно и плавно…

Михаил Житомирский

Кадры замедленного воспроизведения появились на телевизионных экранах относительно недавно, однако уже стали настолько привычными, что без них немыслимы спортивные трансляции, программы о природе, художественные фильмы и экранные произведения других жанров. Трудно себе представить, что еще не так давно это было экзотикой.

Нет сомнений в том, что замедленное воспроизведение позволяет существенно повысить эмоциональное воздействие на зрителя. И не только эмоциональное. Замедленный повтор дает аудитории массу дополнительной информации, скрытой при воспроизведении с номинальной скоростью вследствие слишком высокой скорости протекания того или иного процесса. Например, атакующий бросок змеи настолько стремителен, что человеческий глаз его практически не фиксирует. В замедленном повторе голевого момента или яркого дриблинга футболиста гораздо меньше информативного наполнения, но зато он позволяет в полной мере ощутить накал игры, увидеть максимальное напряжение игрока и его виртуозное мастерство обводки. И таких примеров можно привести много.

На первый взгляд в замедленном воспроизведении кино- или видеоматериала нет ничего особенного — нужно просто взять и снизить скорость протяжки кинопленки в проекционном аппарате или замедлить движение магнитной ленты в видеомагнитофоне. Однако это только кажущаяся простота. Одной из серьезных проблем является… человеческое зрение. Оно устроено так, что воспринимает сменяющиеся статичные образы (а кадры — это именно статичные картинки) как непрерывное изображение только в том случае, если частота их смены не опускается ниже 24 в секунду. Если же она будет ниже этого значения, то изображение воспринимается прерывисто. Поэтому простым уменьшением частоты кадров при условии съемки с нормальной скоростью если и можно добиться некоторого эффекта замедления, то лишь незначительного. Для примера можно сказать, что в стандарте PAL, где частота кадров составляет 25 Гц, это замедление составляет всего 4%, поскольку уменьшить эту частоту при воспроизведении можно всего на 1 кадр/с. В стандарте NTSC (30 кадров/с) этот процент немного выше и составляет примерно 20% (6 кадров/с), но все равно проблемы не решает, во-первых, потому что невелик, а во-вторых, потому что не позволяет выполнять различные трюки, украшающие трансляцию, в частности плавный переход от стоп-кадра с ускорением к режиму нормального воспроизведения.

Из этих рассуждений вытекает вполне закономерное заключение, что надо просто снимать со скоростью более высокой, чем номинальная, а затем воспроизводить материал с нормальной частотой смены кадров. Именно это и было сделано сначала на кинопленке, а затем и в сфере видео. Однако и здесь все не так просто. Первое, с чем приходится сталкиваться, это необходимость повышения чувствительности кинопленки или сенсоров электронной камеры. Поэтому эффект замедленного движения даже в кино появился далеко не сразу. Вспомните, например, что на заре развития фотосъемки, из которой потом выросло и кино, для получения четкого снимка портрета человека этому бедняге приходилось сидеть несколько десятков минут под палящим солнцем и не шевелиться. В противном случае снимок получался смазанным. Причиной всему была низкая чувствительность материала, на который велась съемка. Конечно, со временем чувствительность кинопленки росла и, в конце концов, стала позволять выполнять съемку с большой частотой смены кадров. Тогда-то и стал возможным эффект замедленного воспроизведения в кино. Но фокус этот был достаточно дорогим, поскольку высокочувствительная пленка стоила недешево и применялась только для съемки тех фрагментов, которые планировалось потом замедлить. Причин, как минимум, две: высокая цена на такую пленку и неэффективность ее использования в нормальном режиме все из-за той же высокой чувствительности.

Однако в телевидении это вряд ли бы нашло применение из-за длительных процессов химической обработки. Ведь здесь нужно показать материал сразу после того, как произошел интересный момент. В самом крайнем случае — успеть смонтировать нарезку таких моментов и показать ее в перерыве матча или во время паузы в состязании.

Поначалу в телевидении вообще не шла речь о повторе, поскольку видеозаписи попросту не существовало. Все программы шли в прямом эфире и представляли собой не что иное, как живые трансляции тех или иных событий: концертов, спортивных соревнований, выступлений политиков и т. д. Единственное, что шло в «записи», это были фильмы, транслировавшиеся при помощи телекинодатчиков. Революция произошла в 1956 году, когда появился первый видеомагнитофон. Он позволил осуществлять вещание с задержкой относительно времени события, а спустя совсем небольшое время стал обладать и монтажными функциями. Вот тут-то и появилась возможность повторов, пусть и не сразу вслед за интересным моментом, а спустя некоторое, порой весьма существенное, время, поскольку монтаж был еще несовершенным и длительным. Можно долго рассуждать о достоинствах и недостатках ленточных технологий — они давно и хорошо известны. Но один из этих недостатков применительно к замедленному воспроизведению преодолеть вряд ли возможно. Речь идет о линейности видеомагнитофонов.

До тех пор, пока в телевизионном производстве и вещании царствовали ленточные технологии, выход был один: снимать с высокой скоростью, а затем воспроизводить с нормальной или замедленной, но не опускаясь ниже предельного значения частоты кадров. А чтобы обеспечить если не быстрый, то хотя бы не слишком затянутый повтор, нужно было ставить на запись несколько аппаратов, а при возникновении ситуации, нуждавшейся в повторе, один из них останавливать, отматывать ленту и повторять фрагмент. Два раза подряд такой повтор выполнить было нереально. Согласитесь, не слишком совершенный метод. Да и высокоскоростные камеры стоят далеко не дешево, поскольку нуждаются в высокочувствительных матрицах, способных при в несколько раз уменьшенном световом потоке, приходящемся на каждый кадр, обеспечить качество изображения не хуже, чем обычные камеры в нормальном режиме. И в любом случае сборка сюжета, во-первых, требовала, как минимум, двух аппаратов — воспроизводящего и монтажного, а во-вторых, для этого требовалась остановка записи рекордера, чтобы хотя бы извлечь из него кассету с уже записанным материалом и установить новую для записи. Да и время записи было ограничено длительностью кассеты.

Конечно, перспектива «победить» все эти проблемы была заманчивой, и оптимальным решением стали компьютерные технологии. Возможность наращивать объем хранения, произвольный доступ к материалу, причем без необходимости дожидаться окончания оцифровки, практически мгновенный переход к нужному фрагменту — все это делало компьютер очень выгодным решением всех проблем. Однако компьютерам тоже нужно было «подрасти», ведь поначалу системы, работавшие с видео, были очень медленными, ненадежными, скорость пропускания шин и дисков оставляла желать много лучшего, да и платы ввода/вывода едва справлялись с видео низкого разрешения. Но свет в конце тоннеля уже был виден.

Устройство записи на диск Ampex HS-100, 1967 год

И вот, наконец, в 1995 году лишь за год до того образовавшаяся компания EVS Broadcast Equipment представила телевизионному сообществу первую в мире систему, способную не только одновременно выполнять запись и воспроизведение видео, но и осуществлять замедленное воспроизведение, причем в режиме реального времени. Название этой системы — LSM (Live Slow Motion). Система тут же была приобретена спортивными редакциями каналов BBC в Великобритании и Canal+ во Франции. Год спустя, во время проведения Олимпийских Игр в Атланте (США), в трансляциях было задействовано уже 45 этих систем, а компании EVS и Panasonic, объединившись, разработали технологию Super Motion, при которой съемка велась со скоростью, втрое превышающей номинальную. Ну а дальше, как говорится, процесс пошел. На сегодня видеосерверы с реализацией функции замедленного воспроизведения выпускает не только компания EVS. Эти системы производят фирмы Accom, Doremi Labs, Gee Broadcast Systems, Leitch (приобретя фирму dps) и ряд других. Не отстают и ведущие российские производители оборудования. К примеру, компания JC System Integration достаточно быстро освоила технологию и, начав с двухканальной системы, уже сегодня предлагает многоканальные видеосерверы с замедленным воспроизведением и повтором.

Cервер компании EVS (вверху) и один из первых дисковых рекордеров Accom

Причиной такого бурного роста видеосерверов стал стремительный прогресс компьютерных технологий. Сами компьютеры теперь могут обрабатывать видео не только стандартного, но и высокого разрешения, причем как с компрессией, так и без таковой. Значительно возросла мощность и производительность плат ввода/вывод, подешевели и в то же время стали более совершенными жесткие диски. И все же сам принцип реализации замедленного воспроизведения от этого не изменился. Кратко он по-прежнему звучит примерно так: «Для качественного замедленного воспроизведения необходимо увеличить число кадров относительно нормального воспроизведения». Принцип, конечно, не изменился, но зато появился еще один способ добиться желаемого результата — искусственное создание дополнительных кадров на основе снятых с нормальной скоростью. Иными словами — интерполяция. Теперь есть системы, которым достаточно иметь те же 25 кадров/с, чтобы «размножить» их, увеличив число вдвое, а то и втрое. Надо отметить, что это не простое копирование соседнего кадра. Интерполяция предполагает сложный математический процесс, на основе которого производится анализ движения в соседних кадрах, и на основе этого анализа создаются один или несколько промежуточных кадров. Они создаются таким образом, чтобы движение, имеющее место в реально снятых соседних кадрах, не прерывалось и не искажалось. Только в этом случае можно получить высококачественное замедленное воспроизведение.

Конечно, видеосерверы с интерполяцией стоят дороже обычных, реализующих замедленное воспроизведение в паре с высокоскоростными камерами. Однако в этом случае экономии средств можно достичь (и она достигается) за счет того, что появляется возможность применять обычное видеооборудование — камеры, видеомагнитофоны и т. д., получая при этом качественное замедленное воспроизведение. Если же в парке техники телекомпании уже есть высокоскоростные камеры, то, разумеется, нет смысла тратиться на дорогую систему Slow Motion, а достаточно приобрести оборудование, способное в связке с такой камерой решить необходимую задачу. Нужно также иметь в виду, что функции Slow Motion и Super Slow Motion несколько отличаются друг от друга, потому что последняя предполагает трехкратное замедление относительно номинальной скорости воспроизведения. И есть вероятность, что система с интерполяцией, способная выполнять функцию Slow Motion на базе обычного видео, окажется бессильной перед Super Slow Motion, для которой ей нужна еще и высокоскоростная камера.

Поэтому прежде, чем выбрать систему замедленного воспроизведения, нужно тщательно все взвесить и внимательно изучить описание предполагаемой к приобретению системы. Если в нем указывается, что для ее работы нужна высокоскоростная камера, то такая система практически гарантированно не обеспечивает интерполяции кадров и без таких камер сможет работать лишь как многоканальный видеосервер.

В остальном же все системы замедленного воспроизведения и повтора очень похожи друг на друга. Они имеют один или несколько каналов на запись и, как минимум, один — на воспроизведение. Все они позволяют начинать работать с видео спустя несколько секунд после начала его оцифровки. Есть также монтажные функции, представленные в той или иной степени, начиная от простой прямой склейки выбранных фрагментов и заканчивая трехмерными переходами и эффектами, для чего система может содержать аппаратный модуль спецэффектов. Практически каждая система работает с эфирными расписаниями и может управлять другим оборудованием по какому-либо из интерфейсов.

Хотя компьютерные технологии занимают все более широкую нишу в телевизионном производстве и вещании, видеомагнитофонное прошлое по-прежнему настойчиво дает о себе знать. И дело не только в простой привычке. Ведь ленточная технология оттачивалась даже не годами, а десятилетиями, и поэтому на ее почве взросло очень много интересных и полезных достижений. В частности, это пользовательский интерфейс, позволяющий легко, быстро и наглядно управлять всеми режимами записи, воспроизведения и монтажа. Именно поэтому контроллеры, столь характерные для линейных монтажных систем, перекочевали и в нелинейную среду. И на этих контроллерах остались такие характерные органы управления, как клавиши записи, старта/стопа, перемотки, а также привычные рукоятки Jog/Shuttle и T-Bar. Последние позволяют легко и просто управлять направлением и скоростью воспроизведения фрагмента (чуть не сказал «движения ленты»).

Конечно, в одной статье невозможно рассказать обо всем, что касается замедленного воспроизведения. Следующие далее материалы о конкретном оборудовании позволят создать более детальную и объективную картину в этой сфере.