Современные технологии цифровой видеозаписи

Внедрение в видеоаппаратуры компьютерных технологий, циф­ровых методов записи и обработки сигналов, а также твердотель­ных преобразователей изображений коренным образом изменило подходы к проектированию и эксплуатации видео- и телевизионных систем.

Появление видеокамер цифровых форматов DV (Digital Video), miniDV, microDV и DVD позволило записывать цифровые видео­изображения и осуществлять обмен видеоданными между цифро­выми видеокамерами, компьютерами, цифровыми видеомагнито­фонами формата DV. Обмен данными при этом происходит в соответствии со стандартом IEEE 1394 или FireWire (буквально: горящий провод). При этом видеокамера подключается к компью­теру с помощью кабеля FireWire, по которому передается одновре­менно видео- и аудиоинформация в цифровом виде, а также транслируются управляющие команды. Платы ввода-вывода, отве­чающие стандарту FireWire, позволяют не только ввести в компью­тер видеофильм в формате DV, но и преобразовать его в формат AVI (Audio-Video Interleaved Format) и после необходимой обработ­ки записать на обычный бытовой видеомагнитофон в аналоговом виде¹.

При этом видеокамера полностью управляется с компьютера, а все операции по захвату и записи видео на жесткий диск компьюте­ра не влекут за собой потери качества видеозаписи. Изображения в процессе перезаписи с видеокамеры в компьютер и обратно могут также оставаться в том же самом цифровом формате.

Как известно, динамичные видеоизображения высокого качества представляют собой поток видеоинформации. Для передачи таких видеосигналов требуется пропускная способность канала связи (скорость передачи данных) до десятков мегабайт в секунду. При вводе в компьютер и обработке такого большого объема информа­ции потребуется высокая производительность процессора и боль­шой объем памяти персонального компьютера. Современные циф­ровые технологии позволяют преобразовывать видеоизображения в цифровую форму и эффективно их сжимать (осуществлять ком-

¹ AVI (Audio-Video Interleaved Format) — это формат записи видеоинформации (аудио- и видеоданных) в среде Windows. В этом формате изображение и звук син­хронизируются, что удобно при передаче информации.

прессию) в 3-10 раз относительно исходного объема информации, с минимальными потерями качества.

Реальные пути построения новых цифровых видеосистем с вы­соким качеством формируемого изображения открывают междуна­родные стандарты ISO/IEC 11172,13818 (MPEG-1, MPEG-2 — Moving Picture Experts Group). Они предусматривают кодирование сигналов изображения, звукового сопровождения и дополнительной информации для передачи их по каналам связи.

Операции по кодированию и сжатию видеоинформации осуще­ствляются в плате ввода-вывода изображения или плате видео­монтажа компьютера. Сжатие должно происходить очень быстро, поэтому такая плата ввода имеет свой специализированный про­цессор, выполняющий эту операцию с требуемой скоростью. То же можно сказать и о процессе вывода изображения. Широко использу­ются два основных метода сжатия динамичных видеоизображений:

— MJPEG (Motion JPEG), практически являющийся переносом метода сжатия фотоизображений в формате JPEG на последова­тельность этих изображений;

— MPEG, применимый только для видеопоследовательности и основанный на значительном сходстве соседних кадров. Этот ме­тод достаточно сложен, оборудование для его реализации доволь­но дорого, кроме того, сильно осложнено редактирование записан­ного таким образом видеоряда из-за необходимости декодировки (расшифровки) кадров. Платы MPEG используют в основном для ввода готовой видеоинформации с целью последующей записи на видеодиск и тиражирования. Этот же метод используется и цифро­выми видеокамерами стандарта DV.

Для ввода и последующего вывода на видеоленту используется в основном метод MJPEG, позволяющий производить оцифровку видеосигнала с приемлемым качеством. Поэтому плата ввода-вывода должна уметь производить сжатие сигнала и его восста­новление именно по алгоритму MJPEG.

Видеофильмы, снятые при проведении следственных действий, не должны подвергаться видеомонтажу, искажающему их ход и ре­зультаты. В то же время при использовании видеозаписи для ил­люстрирования экспертных исследований в учебных и других целях возникает необходимость смонтировать отснятые видеофрагмен­ты. При изготовлении видеофильма следует убрать «лишние» ви­деосюжеты, состыковать отдельные кусочки видеоматериала, вы-

полнить между ними переходы, добавить спецэффекты и титры. Существует два вида видеомонтажа: линейный и нелинейный.

Линейный видеомонтаж подразумевает перезапись видеома­териала с двух (или нескольких) видеоисточников на видеоприем­ник (видеозаписывающее устройство) с попутным вырезанием не­нужных и «склейкой» нужных видеосцен и добавлением различных эффектов.

Классическая схема линейного видеомонтажа состоит из двух видеомагнитофонов (Player-Recorder) и управляющего ими мон­тажного контроллера (рис. 244), который обеспечивает синхрони­зацию видео и звука, записываемых с разных источников.

Видеомагнитофон-				Записывающий ви­деомагнитофон
		Монтажный видеоконтроллер

Рис. 244. Схема двухпотоковой системы линейного монтажа

Процесс монтажа на ленте схематически представлен на рис. 245.

в

Лены с pvjy.'ibliiluM

^:1chi.i с исходным MitfL-pmi.'iir.i (Smucc Tiipui I

А

А [__«гашшее» ] В ►;

Рис. 245. Схема линейного монтажа видеоленты

Отбираемая пользователем «полезная» видеоинформация (фрагменты А и В) с исходной ленты (источника) на первом магни­тофоне (Player) переписывается на результирующую ленту на втором магнитофоне (Recorder), в то время как неудачная или избыточная информация остается на источнике. Получаемая в результате но­вая запись становится так называемой «Мастер-кассетой». При этом для точного позиционирования всех выделяемых видеофраг­ментов монтажный контроллер использует специальную числовую

информацию (тайм-код), записанную на ленту одновременно (па­раллельно) с видео (каждый кадр обладает своим уникальным но­мером).

Недостатками линейного видеомонтажа являются потеря каче­ства (исключение составляют, пожалуй, лишь профессиональные форматы представления видеосигнала, например, Betacam SP), высокая трудоемкость (связанная с необходимостью постоянной перемотки ленты) и большое количество видеоаппаратуры.

Технология видеомонтажа и редактирования «внутри» компью­тера получила название нелинейного монтажа. Она позволяет опе­раторам прямое обращение к необходимым кадрам-фрагментам ви­део, записанным на жесткий диск компьютера, т. е. избегать утомительного процесса постоянной (линейной) перемотки ленты вперед-назад при просмотре и поиске этих фрагментов.

Нелинейный видеомонтаж осуществляется на базе специализи­рованных компьютерных комплексов. Они состоят: из видеоисточ­ника (например, видеокамеры), специального компьютера с систе­мой нелинейного видеомонтажа и программным обеспечением, видеомагнитофона для записи готового видеофильма. Черновые видеоматериалы сначала заносятся в память компьютера, а затем производятся монтажные процедуры посредством специальных компьютерных программ, например Adobe Premiere (рис. 246).

	Видеокамера
	Монитор
Монитор
Персональный			Записываю-
	компью видеом	тер для онтажа			щий н	ви итс	цеомаг-фон

Рис. 246. Примерная схема компьютерного комплекса нелинейного видеомонтажа

Следует отметить, что оцифрованные фрагменты видео перед записью на диск подвергаются компрессии (как правило, MJPEG) в 3-10 раз, что неизбежно приводит к определенной потере качества (тем меньшей, чем меньше степень компрессии).

Существенными преимуществами цифрового нелинейного мон­тажа являются сохранение исходного уровня качества копируемых на диск фрагментов (вне зависимости от числа копий), компактность аппаратуры. Нелинейная видеостудия фактически представляет собой персональный компьютер, оснащенный системой нелинейно­го видеомонтажа и соответствующим программным обеспечением. При этом отпадает необходимость в монтажном и микшерном ви­деопульте (оборудование для видеомонтажа и создания спецэф­фектов), линейки из двух и более видеомагнитофонов, титроваль-ном генераторе и т. д. Для записи готового смонтированного видеоматериала фактически необходим лишь один видеомагнито­фон соответствующего формата. Спектр приемов, эффектов обра­ботки и монтажа видеоматериала определяется лишь возможно­стями используемого компьютера и программного обеспечения и может оперативно изменяться и наращиваться. При оснащении соответствующим оборудованием и программным обеспечением эту систему можно превратить в профессиональную цифровую ау-диостудию для озвучивания изготавливаемых видеороликов и мон­тажа фонограмм.

К числу преимуществ нелинейного монтажа также относятся:

— отсутствие выпадений из-за дефектов ленты;

— «мгновенный» доступ к любому фрагменту;

— более широкие возможности контроля процесса монтажа;

— автоматическая синхронизация видеоизображения и звуково­го сопровождения;

— более высокое качество конечной продукции;

— возможность использования новых технических решений по созданию новых визуальных эффектов, обусловленных именно цифровыми возможностями манипулирования с видеоизображени­ем (например, трехмерная анимация, виртуальная студия), которые можно использовать, например, при моделировании различных си­туаций, процессов следообразования, реконструкции обстоя­тельств ДТП и т. п.

Следует отметить, что применяемые в настоящее время системы нелинейного монтажа обеспечивают программируемый оператив­ный доступ к фрагментам сюжетов на дисковом носителе, элек­тронные способы формирования заставок, графических изображе-

Следует отметить, что применяемые в настоящее время системы нелинейного монтажа обеспечивают программируемый оператив­ный доступ к фрагментам сюжетов на дисковом носителе, элек­тронные способы формирования заставок, графических изображений и видеоэффектов. Эти современные технологии уже используются и в работе правоохранительных органов для решения различных задач, возникающих в ходе раскрытия и расследования преступлений.