KATEDRA SYSTEMÓW
MULTIMEDIALNYCH
LABORATORIUM
TECHNIKI REJESTRACJI SYGNAŁÓW
Temat: Podstawy zgrywania i montażu obrazu
Opracowanie: dr inż. Piotr Suchomski
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawami zgrywania, przetwarzania i montowania materiału wideo. Zadaniem studentów jest zaplanowanie krótkiej (maksymalnie kilkuminutowej) produkcji wideo, zgromadzenie potrzebnego materiału wideo, wprowadzenie materiału do komputera, zmontowanie materiału i dodanie prostych efektów związanych z kompozycją obrazu. Do dyspozycji studentów są stanowiska komputerowe z zainstalowanym oprogramowaniem do montażu nieliniowego wideo. Dodatkowo dwa stanowiska wyposażone są w specjalistyczne karty wideo typu frame grabber umożliwiające digitalizację materiałów wideo w postaci analogowej.
2. Zgranie materiału wideo do pliku
.We współczesnej technice wideo używane są przede wszystkim urządzenia cyfrowe, jednak obszerne archiwa analogowych nagrań wideo, zarówno tych zaliczanych do dziedzictwa ludzkości, jak i tych należących do naszych prywatnych archiwów (równie cennych dla nas samych), nie pozwalają zapomnieć o analogowych urządzeniach wideo. Analogowe urządzenia wideo będą potrzebne dopóki wszystkie analogowe materiały wideo nie zostaną trwale zabezpieczone w postaci cyfrowej. Z tego też powodu wiedza na temat technik cyfryzacji analogowych materiałów wideo jest ciągle cenna.
Generalnie analogowe materiały wideo mogą być zapisane na taśmie magnetycznej lub taśmie celuloidowej. Problem rekonstrukcji nagrań zapisanych na filmowych taśmach fotograficznych będzie przedmiotem innego ćwiczenia w ramach tego laboratorium. Do digitalizacji analogowego materiału wideo potrzebne jest przede wszystkim sprawne
urządzenie odtwarzające dany format (np. magnetowid, kamera itp.), natomiast komputer musi być wyposażony w przetworniki analogowo-cyfrowe do zamiany analogowego sygnału wideo na postać cyfrową. Przetworniki takie można znaleźć w dedykowanych kartach wideo typu frome-grabber lub w specjalistycznych urządzeniach zewnętrznych (np. Canopus, Pinnacle MovieBox itp.), które z komputerem komunikują się za pomocą interfejsu USB 2.0 lub IEEE-1394 (FireWire). W analogowej technice wideo sygnał wizyjny może być przesyłany na kilka sposobów. Większość typowych urządzeń konsumenckich (domowe magnetowidy, kamery) obsługują kompozytowy (composite) sygnał wideo. W tym przypadku sygnał wideo przesyłany jest za pomocą jednego przewodu typu RCA (chinch). Taki format przesyłania sygnału jest prosty w użyciu dla użytkownika, jednak nie gwarantuje on wysokiej jakości sygnału, zwłaszcza gdy połączenia są dłuższe niż 1 m. W przypadku profesjonalnych urządzeń analogowych sygnał wideo transmitowany jest w postaci komponentowej (komponent). Najprostszą forma sygnału komponentowego jest standard S-Video, który do transmisji sygnału wideo wykorzystuje dwa przewody: jeden dla składowej jasności (luminancja) i drugi dla składowej koloru (chrominancja). Bardziej zaawansowany standard sygnału komponentowego to standard YUV. W tym przypadku sygnał wizyjny przesyłany jest za pomocą trzech przewodów koncentrycznych. Jednym przewodem przesyłana jest składowa jasności, a dwa pozostałe przesyłają składowe koloru. Ten standard pozwala również przesyłać analogowy sygnał wysokiej rozdzielczość HD.
Pozostaje jeszcze problem zakodowania obrazu wideo w postaci cyfrowej. Mając na uwadze, że pojedyncza klatka obrazu ma rozmiar 720 x 576 punktów (rozdzielczość standardowa SD), a takich klatek w ciągu sekundy należy „przechwycić” 25 (dla systemu PAL) to bez kodowania w ciągu sekundy musiałby być zapisywany strumień ok. 30 MB. Dlatego w przypadku zapisu sygnału wideo zasadne jest stosowanie metod kompresji. W przypadku digitalizacji sygnału wideo opracowano kilka standardów kodowania. Przez wiele lat popularnym sposobem kodowania przechwytywanego sygnału wideo był standard MJPEG. Kodek ten każdą klatkę filmu zapisuje w postaci obrazu JPEG. Stopień kompresji pojedynczych klatek decydował o jakości zapisywanego materiału wideo. Takie kodowanie z jednej strony jest bardzo szybkie (urządzenia do przechwytywania często miały wbudowane specjalne procesory sygnałowe DSP do wspomagania procesu kodowania) oraz taki format łatwo się edytuje i montuje, ale z drugiej strony strumień danych wideo ciągle jest duży i wymaga zapewnienia dużej sprawności i niezawodności pamięci dyskowych. Obecnie stosuje się wydajne kodeki pracujące w standardzie MPEG-1, MPEG-2 oraz MPEG-4.
Kodując analogowy obraz wideo należy zwrócić uwagę na odpowiedni dobór parametrów kompresji, zwłaszcza wielkość strumienia danych tzw. bitrate. Większość programów do przechwytywania obrazu wideo (video capture) posiada predefiniowane ustawienia dla poszczególnych formatów cyfrowego wideo.
Zdecydowanie prościej zapisuje się cyfrowy obraz wideo. Jest on już kodowany do postaci cyfrowej przez urządzenia rejestrujące typu kamera czy magnetowid. Cyfrowe urządzenia wideo do komputera podłączane są za pomocą interfejsu USB 2.0 lub FireWire. Interfejsy te oprócz bezstratnej transmisji cyfrowej danych wideofonicznych pozwalają również sterować urządzeniami wideo. Jest to szczególnie wygodne w przypadku magnetowidów czy kamer pracujących z taśmami w standardzie DV. Współczesne rozwiązania w technice wideo proces zgrywania cyfrowego materiału wideo do komputera ułatwiły jeszcze bardziej przez zastąpienie taśm (dostęp liniowy) na karty pamięci i dyski twarde (dostęp swobodny). W przypadku cyfrowych taśm wideo proces przechwytywania obrazu trwa tyle ile dany obraz trwa w rzeczywistości, natomiast w przypadku rozwiązań opartych na kartach pamięci proces ten jest wielokrotnie szybszy (kopiowanie plików).
3. Prosty montaż materiału wizyjnofonicznego
W ramach niniejszego ćwiczenia należy dokonać prostego montażu materiału wideo w programie Adobe Premiere Elements 4.0 (rys. 3.1). Pomimo tego, że wersja Elements jest znacznie uproszczoną formą wersji profesjonalnej, to program ten pozwala zarówno przechwytywać, montować oraz kodować obraz wideo.
Funkcja przechwytywania materiału wideo dostępna jest w zakładce Media/Get Media (rys. 3.2). Oczywiście materiał wideo może być już zapisany w plikach, które również możemy wczytać do programu na zakładce Media. W projekcie oprócz plików wideofonicznych można używać plików graficznych (np. BMP, JPG czy PSD) oraz plików dźwiękowych (np. WAVE, MP3, WMV).
Rys. 3.2. Interfejs przechwytywania materiału wideo w programie Adobe Premiere Elements 4.0 Najistotniejszymi elementami programu montażowego jest tzw. timeline (rys. 3.3) – miejsce, podzielone ścieżki wideo i ścieżki audio, których układa się kolejne sekwencje wideo (za pomocą myszki należy przeciągnąć plik wideo/sklejkę na odpowiednie miejsce na stole montażowym - timeline). Należy pamiętać, że im wyższy numer ścieżki wideo tym bardziej jest ona na wierzchu, co oznacza, że jeżeli na ścieżce wideo nr 1 znajduje się materiał wideo i w tym czasie na ścieżce numer 2 znajduje się również materiał wideo, to pierwszeństwo do wyświetlenia ma materiał ze ścieżki numer 2.
Rys. 3.3. Timeline
Zarówno na ścieżkach dźwiękowych jak i wideo można ustawić tzw. ramki kluczowe, które wyznaczają miejsca zmiany wskazanych parametrów (np. stopień przezroczystości, poziom głośności itp.). Wstawienie ramki kluczowej odbywa się przez najechanie na żółtą linię i kliknięcie w miejscu ramki kluczowej przy wciśniętym klawiszu Ctrl lub postawienie
kursora na timelinie w odpowiednim miejscu i kliknięcie na ikonie dodawania/usuwania ramek kluczowych, która umieszczona jest na początku każdej ścieżki montażowej. Dla każdego parametru można zdefiniować różne ramki kluczowe. Wartość danego parametru można zmienić poprzez przesuwanie góra/dół punktów reprezentujących ramki kluczowe. Zmiany parametru można dokonać z poziomu podręcznego menu po uprzednim kliknięciu prawym klawiszem myszy na danej sklejce wideo bądź dźwięku. Sklejki można ciąć, przesuwać, rozwijać i zwijać. Generalnie obraz sklejki na timelinie jest tylko wirtualnym obrazem rzeczywistego obrazu, który znajduje się w pliku na dysku komputera. Operacje na sklejkach nie są destrukcyjne dla pliku na dysku.
Generalnie sklejki wideo (klipy, ujęcia) można łączyć na „ostro” (kolejne sklejki następują po sobie) lub z wykorzystaniem efektów przejścia. Biblioteka efektów przejścia znajduje się na zakładce Transitions. Aby dodać efekt przejścia wystarczy wybrać go z biblioteki dostępnych efektów przejścia i przeciągnąć w miejsce połączenia dwóch sklejek. Parametry przejścia można zmieniać, wystarczy kliknąć prawym klawiszem na górnym pasku sklejki i wybrać opcję Properties. Efekty przejścia powinny być stosowane konsekwentnie i raczej mało spektakularnie. Zazwyczaj efekty przejścia używane są w połączeniach między scenami, natomiast poszczególne ujęcia montowane są na ostro. Typowy czas trwania przejścia do 1-2 sekundy.
Zarówno obraz wideo jak i dźwięk mogą być przetwarzane za pomocą wbudowanych filtrów. Filtry te dostępne śa na zakładce Effects. Aby zastosować wybrany efekt dla danej sklejki wystarczy go przeciągnąć i upuścić nad tą sklejką. Parametry większości efektów można edytować (przycisk Edit effects). Ciekawe efekty można uzyskać definiując dla wybranych parametrów danego efektu ramki kluczowe. Dzięki ramkom kluczowym dany parametr zmienia się płynnie między ustawieniami w kolejnych ramkach kluczowych (podobna zasada jak tworzenie animacji we Flashu).
Na szczególną uwagę zasługują efekty wideo z grupy keying, które mogą być bardzo przydatne w procesie kompozycji obrazu. Można tu znaleźć takie efekty jak kluczowanie kolorem czy kluczowane jasnością. Proces kluczowania polega na zamianie wskazanego koloru w klipie na kolor przezroczysty. Daje to możliwość dokładania do obrazu obiektów z innych obrazów, przy czym obraz z dodawanym obiektem musi mieć tło w kolorze, który będzie kolorem kluczowanym. Szczególnym przykładem wykorzystania tej metody kluczowania jest technika blue-box. Technika ta polega na tym, że obiekty, które chcemy wkomponować w obraz rejestrowane są na niebieskim tle, które na etapie montażu jest kluczowane.
W programie Adobe Premiere Elements 4.0 znajduje się specjalny kreator napisów. Napisy można również dodawać ręcznie wykorzystując efekt kluczowania.
Po skończonym montażu należy wyeksportować wynik montażu do postaci wybranego pliku wideo. Funkcja ta jest dostępna z menu głównego File/Export/Movie.
4. Zadania
Zapoznać się z działaniem programu Adobe Premiere Elements 4.0, Przygotować plan/scenariusz krótkiej produkcji wideo,
Zebrać do projektu potrzeby materiał wideofoniczny.
Zmontować krótki film, który będzie zawierał efekty przejścia, efekty wideo, efekty audio, efekt kompozycji obrazu (np. kluczowanie), napisy (np. autorzy filmu).
Zakodować wynik montażu do określonego pliku wideo
3. Opracowanie
Przygotować płytę CD (lub DVD) zawierającą zmontowany materiał wideo oraz pliki projektu wraz z plikami źródłowymi,
W formie pisemnej przedstawić plan przygotowanej produkcji wideo i raport z przeprowadzonego montażu.
4. Literatura
1. Long B. & Schenk S., Cyfrowe filmy wideo, Helion, 2003. 2. AdobePremiere Pro 1.5. Oficjalny podręcznik, Helion, 2003.
3. Zakrzewski P., „Adobe Premiere Elements. Domowe studio wideo”, Helion 2007.
4. Keith J., Video demystified: a handbook for the digital engineering/by Keith Jack,
