«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
Цифровые видеомикшеры
В настоящее время видеомикшер является неотъемлемой частью любого телевизионного комплекса, будь то аппаратно-студийный блок (АСБ), вещательная аппаратная, монтажная студия или ПТС. Более того, микшер является ядром системы, вокруг которого строится вся остальная инфраструктура. И не случайно практически все ведущие компании — производители профессионального и вещательного телевизионного оборудования выпускают устройства этого типа. В частности, видеомикшеры производят такие компании, как Datavideo, Focus Enhancements, JVC, Ikegami, Leitch (ныне вошедшая в состав Harris), Panasonic, Ross Video, Snell & Wilcox, Sony, Thomson Grass Valley и др. Выпуск видеомикшеров наладили и некоторые российские компании: «Профитт», Teleview, ДИП. В соседних странах — Грузии и Украине — также есть компании, производящие микшеры.
Немного истории
Первый аналоговый видеомикшер был создан компанией GVG, и произошло это в 1966 году. Вскоре к GVG присоединились фирмы Ampex, CDL, RCA и Vital. Но впоследствии все фирмы, кроме GVG, по тем или иным причинам исчезли с рынка телевизионного оборудования. На смену им пришли другие, более сильные и многочисленные. Они со временем создали широкий ассортимент моделей микшеров, обеспечивающих такие невероятные возможности, о которых в середине 1970-х годов никто и мечтать не мог. Тогда эффект Sqeezoom, реализованный в микшере Vital, считался верхом совершенства. Да и остальные функции сегодняшних микшеров нельзя даже сравнить с тем, что «умели» устройства тех лет.
Для чего нужен видеомикшер?
Несомненно, пока есть только один источник сигнала, ни коммутатор, ни микшер не нужны. Но как только источников становится два и больше, и переключение между ними надо производить в процессе монтажа или вещания, без видеомикшера не обойтись. Конечно, можно ограничиться только прямой склейкой, установив обычный коммутатор, но это очень обедняет изобразительный ряд телевизионной программы.
В телевидении очень давно используются разные источники сигналов: камеры, видеомагнитофоны, графические станции, внешние линии. Сегодня уже невозможно представить себе трансляцию футбольного матча, ток-шоу или концерт, снятые одной камерой. Поэтому и телевизионные комплексы немыслимы без видеомикшеров. Они не только обеспечивают точную и чистую коммутацию сигналов, но и дают возможность применять разнообразные эффекты, осуществлять рирпроекцию, накладывать графические элементы на видеоизображение. Более того, современные микшеры позволяют корректировать изображение, то есть делать, к примеру, цветокоррекцию, преобразование форматов и стандартов и т.д.
Что такое видеомикшер?
Видеомикшер — это устройство, оснащенное несколькими входами и одним выходом. Сигналы с входов коммутируются или смешиваются в микшере и подаются на его выход. Таким образом, в простейшем микшере в каждый момент времени активна только одна точка коммутации (crosspoint). Этим микшер отличается от других устройств коммутации, например от матричного коммутатора, у которого есть несколько входов и выходов и все они могут быть активны одновременно.
Основной функцией микшера, несомненно, является коммутация сигналов или их смешение. В первом случае происходит либо мгновенная замена одного сигнала другим, либо выполняется так называемый переход (transition) — замещение, производимое в течение определенного отрезка времени. Одним из базовых переходов является шторка (wipe). Набор шторок в современных микшерах очень широк. Они могут быть горизонтальными, вертикальными, диагональными, сложными. Оператор имеет возможность менять направление и скорость замещения одного изображения другим.
Во втором случае — при смешении, или микшировании, — сигналы с двух или более входов в течение определенного времени отображаются на экране, и во время этого перехода, называемого наплывом (dissolve), яркость их изменяется от максимума до нуля для вытесняемого сигнала и, соответственно, от нуля до максимума для сигнала, который выводится по завершении перехода.
 |
| Варианты шторок |
Сложность коммутации и выполнения переходов заключается в том, что требуется точная синхронизация сигналов. Даже простое прямое переключение с одного видеосигнала на другой нельзя выполнить в любой момент времени, а только в кадровом интервале гашения, причем для обоих сигналов. Иными словами, переключение с одного сигнала на другой должно произойти после окончания развертки последней строки предыдущего кадра, но до начала развертки первой строки последующего. В противном случае на экране монитора или телевизионного приемника зрителя сначала появится часть изображения одного сигнала, а потом — другого. Это выразится в подергивании результирующего изображения — подрыве. Если такой подрыв имеет место очень редко, то стерпеть его можно, хотя это тоже недопустимо. Но микшеры используются для коммутации сигналов непосредственно в процессе подготовки или трансляции программы, то есть коммутация имеет место каждые несколько секунд. Представьте, что происходило бы на экране в случае коммутации несинхронизированных сигналов.
В мире аналоговых телевизионных сигналов все было немного проще, чем сейчас, когда основным типом сигнала является цифровой. Прежде всего, количество стандартов было ограниченным. Пожалуй, были распространены всего три варианта: композитный, S-Video (Y/C) и компонентный YUV (YPbPr). А если учесть, что в комплексах вещательного класса использовались компонентные сигналы, то вопрос выбора фактически не стоял. Тем более что для служебных целей (мониторинг, предварительный просмотр) микшеры все равно оснащались дополнительно композитным и S-Video интерфейсами.
Классификация видеомикшеров достаточно условна. Их можно разделить на две большие группы: эфирные, или студийные (master control), и монтажные (production). Назначение и набор функций определяются категорией. Условность же деления микшеров на группы заключается в том, что они становятся все ближе друг к другу по набору функций и возможностям. Это тоже проявление конвергенции, набирающей обороты в сфере телевизионного производства и вещания.
Как работает видеомикшер?
Видеомикшер может иметь от четырех до нескольких десятков входов, сигналы с которых в том или ином сочетании подаются на один или несколько выходов. Их число у современных микшеров может также достигать нескольких десятков.
 |
| Коммутация несинхронизированных (вверху) и синхронных сигналов |
Для переключения сигналов у микшера есть несколько линеек коммутации, в том числе и линейки микширования/эффектов (M/E). Основная линейка используется непосредственно для подачи выбранного сигнала на выход микшера. Остальные линейки M/E служат для реализации дополнительных функций: микширования, переходов, эффектов, рирпроекции и т.д. Фактически, линейка M/E представляет собой пару коммутаторов, на одном из которых выбирается исходный видеосигнал, а на другом — замещающий видеосигнал. Многослойные эффекты выполняются при помощи последовательного использования нескольких линеек M/E, при котором результат работы одной линейки подается на вход другой, где смешивается с еще одним сигналом, и так далее. Таким образом, конечный результат является смешением более чем двух сигналов. И чем больше сигналов хочется задействовать при выполнении эффекта, тем большее число линеек M/E должен содержать видеомикшер.
Также видеомикшеры могут иметь один или несколько дополнительных коммутаторов для просмотровых задач, посредством которых любой из входящих видеосигналов выводится на контрольный монитор. Часто этот коммутатор используется для подключения к видеомониторам, расположенным на съемочной площадке, чтобы участники телепрограммы могли при необходимости видеть источники изображения, отличающиеся от набранных в программную линию.
Немаловажной функцией, свойственной микшерам, является индикация набранного в программу источника (Tally). Студийные видеомикшеры имеют выходы Tally, которые соединяются с одноименными входами на камерных каналах и системных видеомониторах в студийном и инженерном блоках. В результате сигнал Tally подается на камеру, сигнал с которой подается на выход микшера, и на соответствующий ей монитор. Если выполняется микширование сигналов с двух камер, то индикаторы Tally загораются на каждой из них. По окончании перехода индикация на камере, которая больше не используется, гаснет.
Видеомикшеры характеризуются достаточно широкими возможностями и в плане управления. Они и сами могут управлять периферийным оборудованием, и могут работать в ведомом режиме, когда управление ими осуществляется дистанционно. Это позволяет строить на их базе разнообразные комплексы и включать микшеры в системы автоматизации управления вещанием. Самые распространенные интерфейсы управления — RS-422 и GPI. Но в последнее время все чаще используются и другие, например Ethernet.
Монтажные видеомикшеры проще своих студийных аналогов. Число входов здесь меньше и обычно ограничивается четырьмя. Больше и не нужно, поскольку этого количества входов вполне хватает для линейного монтажа. Зато эти устройства отличаются богатым банком эффектов. Кроме того, они непременно оснащаются интерфейсами управления, поскольку работают совместно с контроллерами монтажа. Но поскольку линейный монтаж уходит в прошлое, эти микшеры все больше приближаются по своим функциям к студийным системам. Оставаясь компактными и с небольшим числом входов, они обрастают каналами рирпроекции, DSK и т.д. и получают распространение в малобюджетном секторе телевизионного производства и вещания.
Цифра в микшерах
Еще памятны те времена, когда видеомикшеры работали только с аналоговыми сигналами формата 4:3, модернизация их проводилась заменой блоков, а дополнительные спецэффекты становились доступными только благодаря установке дополнительного процессора DVE.
Но если кто-то думает, что видеомикшеры только недавно стали цифровыми, то это заблуждение. Цифра сама по себе уже достаточно давно «живет» внутри микшеров. Только до недавнего времени она не вырывалась наружу. Спецэффекты, переходы, запоминание стоп-кадра — все это уже давно выполняется в микшерах в цифровой форме. Фактически, подаваемые на их вход аналоговые сигналы оцифровывались для последующей обработки, а перед выводом снова возвращались в аналоговую форму.
Поэтому большинство существующих видеомикшеров можно считать цифровыми по содержанию, но работающими с аналоговыми сигналами.
Распространение в телевидении цифровых сигналов, которые, казалось бы, должны были облегчить всем жизнь, поскольку, как минимум, потенциально могли избавить от АЦП, только добавило трудностей. С одной стороны, повысилось качество обработки сигнала, расширились возможности, а с другой — появление большого числа форматов сигнала да еще и необходимость работы с двумя форматами кадра — 4:3 и 16:9 — усложнило задачу создания соответствующих микшеров. Они теперь должны быть многостандартными, многоформатными, не потерять функциональности, да еще и не стать дороже существующих аналоговых микшеров.
Но эта сложная задача оказалась решенной, и помогли ее решить информационные технологии. Современный микшер представляет собой не что иное, как мощный специализированный компьютер, «обвязанный» соответствующими входными/выходными модулями. Все операции внутри самого микшера выполняются посредством программного обеспечения.
Один из подходов в решении проблемы работы с разнообразными сигналами, как аналоговыми, так и цифровыми, состоит в том, что все входные сигналы после их поступления в микшер преобразуются в единый внутренний формат, который, как правило, выбирается таким образом, чтобы иметь некоторый запас по качеству по сравнению с самым лучшим из возможных входных сигналов. То есть после ввода все сигналы приводятся к единому знаменателю, и дальше процессору микшера уже не нужно «подстраиваться» под каждый из них. После выполнения обработки, будь то простое переключение, микширование, переход, рирпроекция или наложение графики/титров, готовый внутренний сигнал, в зависимости от того, на какой выход он будет подан, преобразуется в соответствующий формат, аналоговый или цифровой. Этот способ представляется наиболее универсальным, поскольку позволяет подать сигнал с любого входа на любой выход. Но он требует высокой мощности процессора, поскольку внутренний сигнал имеет более высокое разрешение, чем любой из входных сигналов. Кроме того, есть уже и микшеры, способные работать с цифровым потоком по интерфейсу IEEE 1394.
А если учесть, что все большее распространение получают сигналы высокого разрешения, то жесткие требования предъявляются не только к процессору, но и к пропускной способности всего тракта микшера.
Благодаря цифровизации микшеров удалось достичь высокой степени гибкости этих систем. Основное достоинство состоит в том, что теперь, чтобы расширить функциональность микшера, нет необходимости изменять его аппаратную часть. Если и возникает нужда в модернизации аппаратных средств, то это, как правило, касается входных модулей или других недорогих блоков. Вся остальная модернизация выполняется программно, причем новое ПО можно загрузить прямо через Интернет.
Есть случаи, когда все уже «зашито» в память микшера, но активна только часть ПО. Например, микшер в базовой конфигурации работает только с сигналами SD, но оплатив впоследствии некий пароль, можно активизировать и оставшуюся часть софта, после чего устройство становится по-настоящему мультиформатным и мультистандартным.
Но не только в этом заключается достоинство цифровых микшеров. Поскольку они теперь «разговаривают» на одном языке с компьютерными системами, загрузка данных с них уже не представляет проблемы. Объемы памяти микшеров достигли существенных значений, и в них можно поместить не только статичные изображения и текстовую информацию, но и целые видеопоследовательности.
Конфигурировать цифровые видеомикшеры можно не только локально, с панели управления, или по традиционным последовательным интерфейсам, но и по стандартной сети Ethernet.
А вот внешне видеомикшеры практически не изменились. Это дань привычке, традиции. Ведь и видеосерверы оснащены органами управления, свойственными ранее видеомагнитофонам. Таким образом, приемы работы с ними остались прежними, что облегчает перевод персонала со старых моделей на новые.
Как выбрать подходящий видеомикшер?
Как уже ясно, выбор видеомикшеров широк, каждый из них представляет собой своего рода произведение искусства и привлекает своими функциями, гибкостью интеграции и прочими характеристиками. Поэтому выбрать микшер, соответствующий тем или иным задачам, бывает очень непросто.
Для начала необходимо определиться с числом входов, которые понадобятся не только сегодня, но и в ближайшем будущем. Причем следует учесть, что в современных микшерах входы силуэтного сигнала (Key) не отделены от основных видеовходов.
Если в состав комплекса, куда планируется инсталлировать микшер, входит несколько аппаратных, больших и малых, то следует уделить внимание стандартизации операторского интерфейса или панелей управления, подключенных к одному микшеру. Это даст возможность операторам без проблем переходить с одного рабочего места на другое, не сталкиваясь каждый раз с необходимостью адаптации к новой панели управления.
Такую возможность предоставляют, к примеру, микшеры Zodiak и Kalypso (Thomson Grass Valley), MVS-8000/DVS-9000 и MFS-2000 (Sony), Synergy всех моделей (Ross Video) и ряд других.
Далее следует определить необходимое число и качество эффектов. Раньше вопрос стоял так: «Какая система ADO есть в вашем распоряжении?» То есть эффекты были жестко привязаны к оборудованию. Теперь ADO в прошлом, а каждый микшер содержит богатый банк эффектов, который может быть без проблем расширен программно или аппаратно.
Не следует забывать и о буферах для хранения статичных и анимированных изображений. У некоторых микшеров внутренняя память настолько объемна, что специализированный кадровый буфер становится ненужным. Но если при работе с микшером предполагается массовое использование статичных изображений и их частая смена, то нелишне будет предусмотреть внешний кадровый буфер в дополнение к внутренней памяти микшера.
Ну и, наконец, обязательно нужно иметь в виду, что переход на ТВЧ все равно состоится, рано или поздно, и скорее рано, чем поздно. Поэтому приобретать основной микшер, который не предусматривает возможности относительно простой и недорогой модернизации до HD, просто нет смысла.
Литература
1. Video switchers. Basic FAQs. https://www.digitalconnection.com/FAQ/switcher.asp
2. Production switchers. John Luff. Broadcast Engineering, Nov. 1.
3. Михайловский Ю. Что за зверь видеомикшер?// «625». 2000 г. №8.