HDV — ТВЧ для всех

Михаил Львов

Продолжение. Начало в №4/2005

И снова о камерах

Прошло всего несколько месяцев с момента выхода первой статьи, посвященной формату HDV и соответствующему оборудованию, а реальность заставляет снова вернуться к теме, уже обсуждавшейся в упомянутой статье. Дело в том, что за это время появились такие образцы изделий, о которых нельзя не сказать.

Видеокамера GY-HD100U

Компания JVC открыла новую серию оборудования формата HDV, назвав ее ProHD. Начала эту линейку видеокамера GY-HD100U. Это трехматричная (3×1/3«) модель, которая обеспечивает съемку в прогрессивной развертке с частотой кадров 24 Гц (ну чем не кино!). Матрицы имеют разрешение 1280×720. Объектив — сменный, с байонетным креплением. В настоящее время, надо сказать, выбор объективов не богат. Штатная модель — 16-кратный Fujinon с функцией HD Focus Assist, упрощающей и ускоряющей наведение на резкость. Камера снабжена аналоговым компонентным выходом 720/60p, а запись, помимо кассеты miniDV, может выполняться параллельно и на подключаемый дисковый рекордер FireStore (функция Dual Media). Все параметры настройки камеры можно сохранить на карте памяти SD для дальнейшего использования. Разумеется, поддерживается и формат записи DV. Воспроизводит GY-HD100U видео всех основных цифровых форматов (естественно, на соответствующем носителе).

Разработчики снабдили камеру интересной функцией Smooth Motion. Суть ее в том, что в режимах 30p или 25p съемка реально ведется с удвоенной кадровой частотой, то есть 60p или 50p соответственно. Затем происходит сведение кадров с уменьшением кадровой частоты до исходного значения и пропусканием материала через специально разработанный фильтр, который обеспечивает сглаживание движения объектов в кадре, как бы добавляя часть информации к каждому кадру. Это позволяет убрать рывки, порой свойственные материалу, снятому в режимах 30p и 25p.

С первого взгляда на эту камеру становится очевидно, что ее дизайн соответствует привычному профессиональному, столь любимому операторами. Большой видоискатель, возможность съемки с плеча, удобная рукоятка, разъемы XLR для подключения источников звука — это ли не атрибуты профессионального оборудования?

GY-HD100U позиционируется создателями как камера для документальных и новостных программ, а также для цифрового кино. Разработчики утверждают, что перенос изображения, снятого GY-HD100U, на 35-мм кинопленку можно выполнить в полном ТВЧ-разрешении, без преобразования частоты кадров. Если последнее вполне очевидно (24 кадра/с, как-никак), то вот насчет полного высокого разрешения меня терзают смутные сомнения. Остается лишь дождаться отзывов реальных пользователей, и тогда станет ясно, насколько это совпадает с действительностью.

Компания Sony тоже не стоит на месте на игровом поле HDV. В ее портфеле появилась камера на CMOS-сенсоре, а точнее, на 1/3» матрице разрешением 3 мегапиксела. Наименование модели — HVR-A1U.

Компании удалось улучшить характеристики камеры относительно аналогичных по классу устройств на базе технологии CMOS благодаря применению нового процессора обработки сигнала EIP (Enhanced Imaging Processor — процессор улучшенной обработки изображения). Он обеспечивает высокоскоростную обработку при регистрации видеоизображения высокого разрешения. Это, в частности, дает возможность записывать и воспроизводить статичные изображения с высоким качеством. Кроме того, новые электронные компоненты потребляют меньше энергии, что позволяет не только продлить время работы от батареи, но и уменьшить размеры аккумулятора, снижая тем самым общую массу камеры.

Звуковой тракт камеры — симметричный, оснащенный разъемами XLR. Объектив — Carl Zeiss Vario-Sonnar, выполненный заодно с камерой.

HVR-A1U может записывать и воспроизводить материал в форматах HDV, DVCAM и DV с возможностью понижающего преобразования в стандартное разрешение. При съемке статичных изображений их разрешение может достигать 1920×1440 или 2,8 мегапикселов (режим Memory). На ленту же статичная картинка записывается в разрешении 1440×810 или 1,2 мегапикселов (режимы Tape и Play/Edit). Запись видео выполняется в формате 1080i.

Помимо уже привычной области применения (новости, документальное и художественное кино, реклама), эту камеру можно использовать и в более экстремальных ситуациях. Разработчики HVR-A1U настолько уверены в ее надежности, что предлагают устанавливать свое детище на шлеме горнолыжника, крыше гоночного автомобиля и т. д. Несомненно, кадры получатся впечатляющие, но я бы не позавидовал лыжнику, которому на голову крепят два лишних килограмма (примерно столько весит камера).

Нельзя не упомянуть и об очень похожей на HVR-A1U, но созданной на базе ПЗС (более ранняя модель) камере HVR-Z1E, которая также снимает в 1080i, «понимает» DVCAM и позволяет даже не очень богатым компаниям начать постепенный переход от стандартного разрешения к высокому.

Всякому овощу свой фрукт

Думаю, всякий понимает, что волшебная палочка, позволяющая делать абсолютно все, существует только в сказках. В реальной жизни каждое устройство, изделие, система, да все, что угодно, рассчитано на решение вполне определенных задач. Формат HDV и оборудование этого формата — не исключение. Об этом следует постоянно помнить.

Кроме того, HDV унаследовал многие параметры из спецификации «настоящего» ТВЧ, а стало быть, и многие его достоинства и недостатки. В частности, два варианта горизонтального разрешения — 720 и 1080 строк, а также множество вариантов кадровой частоты (вот уж где оценишь кинопленку с ее всего-то двумя вариантами перфорации!). Это порождает ряд проблем, решить которые можно только на основе понимания того, в какой ситуации какой из режимов наиболее эффективен в применении. Несоблюдение этих несложных рекомендаций может привести к полнейшему разочарованию в оборудовании и скорби о потраченных впустую деньгах.

Итак, есть два базовых варианта — 720 строк с прогрессивной разверткой и 1080 строк с чересстрочной. И в первом, и во втором случае частота смены кадров может быть разной. Для 720p наиболее распространенными являются частоты 24, 30 и 60 Гц (кадров/с). Если собираетесь снимать кино, то выбор очевиден — 24 кадра/с. Но остальные две частоты также можно преобразовать в «киношную». Но надо понимать, что такое преобразование сопровождается отбрасыванием части кадров, пусть даже с помощью «умного» процессора. А значит, потери неизбежны, хотя в этом случае они незначительны. Кроме того, прогрессивная развертка обеспечивает качественное воспроизведение стоп-кадра в режиме паузы.

Формат 1080i предусматривает съемку частотой 50 кадров/с (60 для США и ряда других стран), хотя на самом деле речь идет о полях, а полных кадров в этом случае — 25.

Для обоих вариантов предусмотрены и более высокие кадровые частоты, которые, казалось бы, позволяют снимать события с присущим им интенсивным движением, например спорт. При этом порой упускается из вида, что помимо съемки есть еще и запись. Вот тут кроется небольшой подвох: скорость потока записи ограничена! Сколько бы кадров в секунду ни сканировала камерная головка, их все равно надо втиснуть в те самые 19 или 25 Мбит/с. А значит, чем больше кадров в единицу времени, тем выше степень компрессии, примененная к видео. Результат — больше потерь, ниже качество.

Трудно сказать, к счастью или к сожалению, но для приобретения доступны модели камер, работающих в обоих форматах. А выбор, как известно, одна из самых больших проблем. На первый взгляд, 1080i дает более высокое разрешение и позволяет отобразить больше деталей. Трюк с чересстрочной разверткой достался в наследство от аналогового видео стандартного разрешения. В свое время это было необходимо, чтобы «протолкнуть» сигнал через существовавшие на заре телевидения (и бывшие далекими от совершенства) каналы связи. Сегодня полоса пропускания уже не так сильно ограничена, как это было в 1950-х годах, но чересстрочная развертка по-прежнему актуальна, поскольку позволяет в одном канале передать больше информации. Но есть и недостатки: например, быстродвижущиеся объекты отображаются размазанными (сказывается разница между полями в 1/50 с) в режимах замедленного воспроизведения и паузы. Так что если цель приобретения видеокамеры HDV — создание спортивных программ или фильмов с различными эффектами, предполагающими изменение скорости воспроизведения относительно номинальной, то 1080i не является самым оптимальным вариантом (снова вспоминаем о компрессии). Но в остальных случаях все нормально.

Если же речь идет о замедленном воспроизведении или отображении стоп-кадров, то предпочтительнее выглядит 720p. Да и в кино никаких полей нет — полные кадры (правда, там и развертки нет). Но, во-первых, если нужны стоп-кадры, то не проще ли использовать фотокамеру? Ведь видеокамера на то и создана, чтобы снимать последовательность изображений, и за иллюзию движения приходится платить качеством каждого отдельного кадра. Есть и еще один вопрос: насколько часто может возникать необходимость в замедленном воспроизведении или стоп-кадре? Если это лишь фрагмент большого творения, длительность которого составляет пару-тройку десятков секунд, то не проще ли этот материал снять другой камерой, взятой, к примеру, напрокат?

Надо также иметь в виду, что есть возможность преобразования между 1080i и 720p. Но это, как минимум, требует приобретения дополнительного оборудования, да и перевод из одного формата в другой не выполняется абсолютно точно и приводит к появлению артефактов, то есть снова к снижению качества изображения, особенно на тех его участках, где присутствуют быстро движущиеся объекты. Кроме того, поскольку разрешение разное, то при преобразовании 1080 в 720 часть информации теряется, а при обратном необходимо определенную долю данных добавить. Это делается на основе анализа существующего изображения, но такая «добавка» практически никогда не бывает идеальной.

По этим причинам большинство пользователей и телекомпаний стараются как можно реже прибегать к преобразованиям, сохраняя исходный формат на протяжении всей технологической цепочки, начиная от съемки и заканчивая вещанием или записью готовой программы на носитель. Так, спортивные каналы и телерепортеры, освещающие такие события, предпочитают 720/60p, а все остальные используют 1080i, который к тому же более подходит для тех случаев, когда исходный материал был снят на кинопленку, а демонстрируется уже в формате ТВЧ.

Но не только этим ограничивается применение того или иного формата. Прежде чем выбрать GY-HD100U (720p) или HVR-A1U (1080i), задумайтесь о том, как будете просматривать снятое. На мониторе WXGA 1280×768, к примеру, можно без проблем посмотреть изображение в разрешении 720p, а вот 1080i не удастся — придется либо конвертировать в более низкое (терять качество), либо приобретать новый монитор (снова расходы). Казалось бы, надуманная проблема. Но это не так. О качестве снятого материала мы судим субъективно, на основе того, что видим на мониторе. Неприятно будет обнаружить по завершении работы, что картинка усеяна артефактами, которых просто не было видно на просмотровом мониторе во время подготовки программы. Кроме того, сегодня не так уж много телевизионных мониторов, обеспечивающих отображение видео 1080i в полном разрешении. Но нет сомнения в том, что они очень скоро появятся.

Итак, какую версию формата выбрать? В общем случае 720p вполне приемлем, если речь идет о спортивных событиях или об ускоренном/замедленном воспроизведении снятого и записанного на ленту материала. Кроме того, процедура перевода в 24 кадра/с для достижения «киношного» стиля картинки не так уж сложна.

Если же предполагается отображение видео в режиме нормального воспроизведения и приоритетом является именно максимально высокое разрешение, то 1080i предпочтительнее, особенно для видовых программ, сериалов, телепередач общего характера, новостей. Как уже упоминалось, в этом формате и материал, изначально снятый на кинопленку, смотрится лучше, но вот перевод с видео на кино сложнее, чем в случае 720p. Зато в 1080i можно снимать и спорт, но только если не предполагается фокусов с изменением скорости воспроизведения.

Ну а дальше, как поется в известной песне, думайте сами, решайте сами. Но какой бы формат не был выбран, изображение получится куда более качественным, чем то, которое обеспечивают видеокамеры форматов DV (25 Мбит/с) и, разумеется, аналоговые NTSC/PAL.

И снова, рискуя показаться нудным, хочу напомнить о компрессии. 19 Мбит/с для 720p и 25 Мбит/с для 1080i — это потолок, который перепрыгнуть нельзя.

Стоп! Снято! Что дальше?

А дальше — монтаж. В момент появления первых камер HDV их распространение сдерживалось именно отсутствием систем цифрового нелинейного монтажа, способных работать с видео нового формата. Да и формат MPEG-2 — не самый благоприятный для нелинейного монтажа, а тем более транспортный поток. Естественно, все это требовало новых разработок.

Основной проблемой в сфере монтажа материала в формате MPEG является то, что этот материал представлен в виде групп изображений (GOP), и чем они длиннее, тем сложнее монтировать, поскольку системе приходится воссоздавать часть сжатых (и фактически отсутствующих) кадров для отображения. А если склейка приходится не на опорный кадр (I-кадр), то задача еще больше усложняется. Необходима достаточно мощная система с серьезными вычислительными возможностями, поскольку для монтажа MPEG с точностью до кадра необходимо декодировать всю группу изображений, а после выполнения монтажного решения вновь закодировать ее с учетом предпринятых действий. С HDV задача усложняется тем, что разрешение у кадров высокое, «весят» они значительно больше, поэтому и вычислительные мощности требуются куда более значительные. Если же декодирование и повторное кодирование будет выполнено недостаточно аккуратно, то на итоговом изображении весьма вероятно появление артефактов, сводящих на нет все преимущества высокого разрешения. Но проблемы существуют для того, чтобы их решать. Решается и задача монтажа HDV-материала. Не прошло и года с момента появления первой камеры этого формата, как поляна покрылась грибами монтажных систем, поддерживающих работу с HDV.

Если «в начале славных дел» монтажных систем, позволяющих работать с HDV, было столько, что пальцев одной руки хватало для их счета и даже лишние оставались, то сегодня число компаний, выпускающих системы монтажа, поддерживающие формат, перевалило за два десятка (среди них Adobe Systems, Apple, Avid, Canopus, Leitch, Matrox, Pinnacle Systems, Sony, Ulead и т. д.), а уж количество самих монтажек сосчитать довольно трудно.

Это стало возможным в первую очередь благодаря резкому росту мощности компьютеров и снижению цены на них. Кстати, конфигурация монтажной станции, в частности число процессоров, зависит от формата (720p или 1080i). Но об этом подробнее будет рассказано в одной из следующих статей.

Пока же, если говорить в целом, следует учитывать три аспекта при приобретении или самостоятельном построении рабочей станции для монтажа видео в формате HDV:

• современный максимально мощный компьютер с одним или двумя процессорами (для 1080i). Это необходимо для того, чтобы вычислительных возможностей компьютера хватало как на обеспечение нормального функционирования пользовательского интерфейса и применение монтажных решений, так и на фоновое декодирование и повторное кодирование потока MPEG даже с длинными GOP-структурами, чтобы монтажер даже не замечал выполнения этих процедур;
• достаточный объем оперативной памяти. Не стоит скупиться на память. 512 МБ или даже больше будет достаточно и для работы операционной системы с запущенными приложениями, и для организации кадрового буфера при монтаже;
• правильно выбранное монтажное приложение, желательно многозадачное, способное выполнять часть рутинных операций в фоновом режиме, чтобы монтажер не был вынужден прерывать свою работу на то время, пока система просчитывает смонтированный фрагмент.

Неплохо бы после окончания монтажа иметь возможность выводить готовый материал с потоком, скорость которого отличается от исходного, то есть переводить видео в другой кодек, необходимый для записи на различные носители: DVD, ленту, вещания в Интернет и т. д.

Подробный обзор монтажных систем для работы с HDV будет опубликован в журнале «625» в следующих номерах. А пока же есть смысл вкратце сообщить о том, что на сегодня доступно в этой области.

Естественно, не обошла своим вниманием этот формат компания Adobe Systems. Для системы Premiere Pro выпущен подключаемый модуль, который обеспечивает управление камерами Sony и JVC, захват видео и его вывод посредством интерфейса IEEE 1394. Этот модуль можно бесплатно скачать с сайта компании.

Флагманом HDV-монтажа у компании Apple является, без сомнения, Final Cut Pro 5. В эту систему изначально встроена поддержка формата. Функции аналогичны Premiere Pro с подключаемым HDV-модулем. Есть возможность экспорта в приложение DVD Studio Pro 4 (без преобразования формата) для последующей подготовки и записи диска. Надо отметить, что Final Cut Pro 5 интегрируется с устройствами семейства Panasonic P2.

У Avid есть целая обойма систем, позволяющих работать с видео формата HDV. Это, конечно же, все семейство DNA, а также NewsCutter XP, Avid Xpress Pro HD и Avid Xpress Studio HD.

Линейка систем Canopus для этого формата также насчитывает несколько наименований. Среди них две платы — Edius NX for HDV и Edius sp for HDV, работающие в связке с программным приложением Edius Pro 3. Помимо того, что они обеспечивают ввод и вывод видео как в исходном формате, так и в преобразованном в аналоговый, эти платы еще и позволяют просматривать материал на внешнем ТВЧ-мониторе. Факт немаловажный, поскольку позволяет реально оценить качество изображения, цветопередачу и массу других параметров, которые невозможно проверить в окне пользовательского интерфейса.

Система VelocityHD компании Leitch также без проблем поддерживает ввод/вывод видео формата HDV, хотя, на мой взгляд, приобретать эту плату (как, впрочем, и платы высшей категории других производителей — Avid, Pinnacle и т. д.) только для HDV, это все равно что на арабском скакуне дрова возить. Но из песни слова не выкинешь — знать об этих возможностях VelocityHD не помешает. Но у компании есть и более экономичное решение на основе того же пользовательского интерфейса — программная система VelocityX, поддерживающая форматы HDV, DV, MPEG-2, MXF и ряд других.

Компания Matrox тоже располагает несколькими нелинейками для HDV-монтажа. Это Matrox RT. X100 Xtreme Pro и RT. X10, которые работают с Adobe Premiere Pro 1.5.1. Также поддерживает этот формат и новая система Matrox Axio.

Система Liquid Edition версии 6.1 компании Pinnacle Systems также без проблем «переваривает» HDV. Более того, она была, наверное, одной из первых в этой области. Помимо управления камерами и другими устройствами HDV, система обеспечивает полноэкранный предварительный просмотр материала в режиме реального времени непосредственно на мониторе компьютера. Есть также функция многопотокового монтажа в формате HDV SmartRT.

В этом месте я ставлю не точку, а многоточие…

Продолжение следует