Обработка видео

Захват, обработка и хранение видео с использованием ПК

Сегодня всем известны преимущества цифровых способов передачи и хранения информации в сравнении с аналоговыми. Это и возможность создать абсолютно точную копию, и возможность достоверно знать о сбоях при передаче информации, и возможность использовать долговечные носители (CD и DVD могут иметь срок архивного хранения в десятки лет).

В этой работе будет рассмотрена задача преобразования видеозаписи на каком–либо аналоговом носителе (ТВ трансляция, видеокассета VHS, S–VHS и т.п.) или на ненадёжном цифровом (цифровая видеокассета) в набор файлов на жёстком диске компьютера, которые потом можно записать на CD или DVD. При этом во главу угла будет ставиться простота технологии, дешевизна необходимой аппаратуры, а лишь потом качество результата и скорость выполнения процесса. Рассматриваемая методика подготовлена для непрофессионального использования. Такие методы как «обработка видео в реальном времени» не обязательны в рамках поставленной задачи, потому рассматриваться не будут.

Предполагается что читатель не знаком с технологиями обработки видео. Здесь описан очень широкий круг проблем, которые могут возникнуть при построении домашней студии для обработки видео, предложены варианты решения проблем.

Обзор существующих решений

На сегодняшний день существует множество статей, посвящённых оцифровке видео, его кодированию и обработке, в том числе на русском языке. Тем не менее, мне не известно ни одно полное руководство, которое бы охватывало все аспекты рассматриваемой задачи. Ближе всего к идеалу подошёл сайт Обсерватория, однако у меня существует ряд претензий к авторам статей на этом сайте: например, отсутствие здорового консерватизма при выборе кодера видео (за последний год у них сменилось три «любимых» кодера, которые все не совместимы друг с другом). Плюс я хотел бы донести до публики некоторое количество собственных наработок.

В определённом смысле материал этой статьи повторяет FAQ по оцифровке видео с минимальными затратами, с той поправкой, что описанные здесь методы обеспечивают более высокое качество видео, используют более новые программы и аппаратуру. Также статья охватывает более широкий круг вопросов, которые могут возникнуть у читателей.

Укажу несколько статей, которые описывают более дорогие варианты оцифровки и захвата видео: Цифровой видеоархив для дома и FAQ по созданию и редактированию цифрового видео. В них описывается технология с использованием карт захвата с аппаратным сжатием видео и хранением оцифрованного видео в формате MPEG–2, DV или MJPEG (это позволяет записывать лишь 15—20 минут видео на один CD, потому предпочтительным вариантом хранения оцифрованного видео в таких случаях являются записываемые DVD). Наиболее полно такая методика описана на сайте М. Афанасенкова. Другая крайность — подготовка записей к сжатию в форматы с относительно низким качеством VCD/SVCD — описана в статье Как и из чего делать VCD/SVCD. Сайт TV & FM тюнеры содержит описания множества моделей карт захвата и различных программ, которые используются для просмотра ТВ программ, прослушивания радио, захвата видео, управления компьютером при помощи пульта дистанционного управления. Автор сайта постоянно отслеживает новости в мире карт приёма ТВ передач и карт оцифровки видео, в том числе появление новых моделей устройств и новых версий программ. Уровень изложения материала по технологии оцифровки оставляет желать лучшего и существенно проигрывает Обсерватории. С другой стороны, если эта статья показалась вам слишком сложной — читайте статьи на сайте TV & FM тюнеры: там всё проще и примитивнее.

История появления видео на ПК

В настоящее время вычислительная техника развивается бурными темпами: всем известен закон Мура, согласно которому вычислительная мощность компьютеров удваивается каждые полтора года. Большие вычислительные мощности позволяют обрабатывать всё новые и новые типы данных на самых обычных компьютерах. Десять лет тому назад сложно было представить себе хранение звуковой информации на персональном компьютере — разве что на компакт–дисках. Жёсткие диски того времени не превосходили объёма одного CD, а мощность процессора не позволяла производить достаточно сложных вычислений по распаковке звука в реальном времени. В каком–то виде звук и видео на компьютерах были — в первую очередь в компьютерных играх — однако их качество оставляло желать много лучшего.

Ситуация кардинально изменилась 6—7 лет назад с повсеместным распространением процессоров поколения Pentium. Такого процессора достаточно для нормального воспроизведения звука, сжатого в формате mp3 (MPEG–1 Layer 3) — этот формат позволяет достигнуть хорошего качества звучания при потоке в 1 Мбайт/мин и практически идеального при вдвое большем потоке (сравните с 10 Мбайт/мин на аудио CD). Жёсткие диски того времени уже измерялись единицами гигабайт. Так началось повсеместное распространение mp3 и его альтернатив, которое продолжается по сей день. Современный компьютер расходует примерно 1—2% своей вычислительной мощности на декодирование mp3: с той поры мощность процессоров выросла на два порядка.

Примерно в то же время цифровое видео делает первые шаги на персональных компьютерах. В силу упомянутых выше ограничений по объёмам обрабатываемой информации и мощности процессоров, тогдашнее видео выглядело ужасно: «танец квадратиков» привлекал лишь компьютерных энтузиастов. И снова ситуация изменилась кардинальным образом, когда компьютерная техника достигла определённого уровня. Лет 5 тому назад, когда винчестеры перешагнули порог в 10 Гбайт, записывающие приводы CD–R начали широко распространяться, а процессоры подобрались к рубежу в 500 МГц и обзавелись мультимедийными инструкциями MMX, 3DNow и SSE, компьютеры «доросли» до стандарта сжатия видео MPEG–4. Предыдущие версии стандарта сжатия видео MPEG обладали существенно меньшим потенциалом для использования на ПК.

Так, MPEG–1 обеспечивает относительно небольшую степень сжатия видео и звука; его реализация в стандарте Video CD предлагала разрешение картинки до 352 на 288 пикселей (что, безусловно, очень мало для качественного видео) и позволяла записать лишь около часа видео на один CD. Из преимуществ его можно назвать относительную вычислительную простоту декодирования, соответственно невысокие требования к компьютеру (133 МГц). Video CD так и не завоевали популярности у издателей видеопродукции (кинофильмов и проч.). Однако использование дешёвых CD в качестве носителя, и полная поддержка абсолютно всеми аппаратными бытовыми проигрывателями VCD/DVD, сделали этот формат весьма популярным для записи домашнего видео. Правда, качество записи получается очень невысоким.

Стандарт MPEG–2 предлагает чуть более совершенное сжатие, его наиболее распространённая реализация в стандарте DVD обеспечивает разрешения вплоть до 720 на 576 и позволяет записать до 3—4 часов видео на один диск. Проблема в том, что диск — это не обычный CD, а DVD. Соответственно более ёмкий, но и более дорогой, менее распространённый и требующий дополнительной аппаратуры (DVD–привод). Даже невысокие требования к мощности процессора (266 МГц) не спасали: размер 2–слойного DVD составляет 8,5 Гбайт, что делало невозможным их копирование в эпоху жёстких дисков до 10 Гбайт. Видео DVD стали промышленным стандартом для записи домашнего видео: кинофильмов, концертов и т. п. Распространение DVD в качестве носителя для любительского видео мы видим лишь сегодня, когда объём жёстких дисков перевалил за 100 Гбайт, читающие DVD приводы стали не многим дороже CD, всё большую популярность получают записываемые DVD. Этот же формат сжатия видео широко используется в цифровом телевизионном вещании, в том числе спутниковом телевидении.

Также был разработан промежуточный между VCD и видео DVD формат: Super Video CD, SVCD (использует CD в качестве носителя и MPEG–2 в качестве формата сжатия видео, разрешение — 480x576, позволяет записать около 70 минут на один диск) — его качества сжатия для любительского видео вполне хватает. Основная проблема SVCD — совместимость, не все аппаратные проигрыватели способны воспроизводить диски в таком формате.

Идеальным компромиссом между степенью сжатия (размером сжатого видео) и вычислительной сложностью декодирования видео (требования к мощности процессора) стал стандарт сжатия видео MPEG–4 (точнее подраздел этого стандарта ‘MPEG–4 video compression, advanced simple profile’). Для воспроизведения видео достаточно процессора в 300—400 МГц (или больше — зависит от разрешения видео), а неплохое качество обеспечивается при сжатии 2—2,5 часов на один CD (или отличное качество при сжатии 1 часа на CD). Первой ласточкой в этой области стали кодеки Microsoft MPEG–4 v.1, v.2 и v.3. На основе последнего из них был создан кодек DivX 3 — именно с его появлением MPEG–4 видео начало своё повсеместное распространение. После этого началась разработка множества различных кодеров для сжатия видео.

На сегодня стандарт MPEG–4 — самый распространённый способ хранения цифрового видео на компьютерах. MPEG–4 обеспечивает степень сжатия примерно в 2—4 раза больше, чем MPEG–2. MPEG–4 поддерживает ряд т. н. профилей (profile): simple profile (SP, разрешение до 384x288), advanced simple profile (ASP, разрешение до 720x576), advanced video coding (AVC, разрешения вплоть до 1920x1080). Всё большее количество аппаратных проигрывателей получает поддержку декодирования видео в формате MPEG–4 ASP. Появляются первые реализации кодеков стандарта MPEG–4 advanced video coding (MPEG–4 AVC, или H.264), которые обеспечивают ещё большую степень сжатия видео. Правда, для для воспроизведения записей в MPEG–4 AVC требуются процессор с более чем 1,5 ГГц. Скорее всего, именно MPEG–4 AVC сменит MPEG–2 в отрасли бытового видео (домашние кинотеатры и цифровое вещание) — он включён в стандарт видео высокой чёткости (HD–видео) как один из базовых форматов сжатия видео (на ряду с MPEG–2 и WMV). Таким образом, можно смело утверждать, что завтрашний день сжатия видео — за MPEG–4.

Выбор аппаратуры

Нужно отметить, что процесс работы с цифровым видеоисточником имеет существенное отличие: вместо этапа оцифровки необходим этап копирования цифровых данных (на сленге это часто называют сливом видео). Для решения этих двух задач используется различная аппаратура.

Для того чтобы заниматься захватом аналогового видео на компьютере необходимы источник видеосигнала (телевизор, видеомагнитофон, видеокамера), кабель, карта оцифровки и захвата видео или видеокарта с возможностью оцифровки видео, звуковая карта, быстрый и ёмкий жёсткий диск.

В случае, если у вас есть цифровая видео камера, то вам не нужна карта для оцифровки и захвата видео и звуковая карта, но необходимо наличие IEEE 1394 (FireWire) интерфейса.

Также, безусловно, требуется соответствие остальных компонентов компьютера некоторому уровню.

Требования к компьютеру

В этом разделе приведены минимальные требования к компьютеру для оцифровки видео.

Процессор

Для захвата видео без сжатия мощный процессор не нужен, с другой стороны объём записываемых данных в таком случае будет огромным. Для сжатия видео «на лету» во время захвата нужен процессор по крайней мере 500 МГц, лучше 900 МГц. Чем более быстрым процессором вы располагаете, тем более сложные виды сжатия видео вы сможете применять






DVD Russian VJ's Vol 2

russian vj Человек не может жить без музыки. И в то же время музыка становится только началом некой цепочки, к которой тянутся люди в свободные часы и во время самых радостных праздников.

Музыка рождает танец, движение вслед за мелодией, вместе с ритмом, способное надолго придать отличное настроение эмоциональный подъем.

Есть и другое направление – к музыке добавляется изображение, уже чужое движение, за которым человек следит, сопереживая.

подробнее

DVD Russian VJ's vol 1

russian vj  Вы когда-нибудь задумывались о том, что за странные и, в то же время завораживающие, картинки двигаются на экранах в клубе на уютной вечеринке или на многотысячном фестивале, на краю земли?

Откуда берутся эти фрагменты? Почему очень сложно описать словами то, что находится перед глазами всю ночь?

Кто следит за тем, чтобы ваши глаза впитывали музыку с экранов?

подробнее

Яндекс.Метрика Copyright by www.Malbred.com 2005