Sisteme de editare video

Sisteme de editare video

1.1. Editarea liniara

Editarea unui material video este necesara pentru ca din materialul brut filmat sa se aleaga doar cele mai interesante segmente, iar ordinea acestora sa creeze noi functii artistice. Uneori este nevoie sa se pastreze coloana sonora originala si sa se înlocuiasca doar partea de video, în alte situatii este necesar ca pentru secvente video filmate sa se adauge o coloana sonora, sau sa se editeze un material de la început cu diverse secvente video si diverse coloane sonore. Toate aceste cerinte trebuie sa fie asigurate de catre un sistem de comanda a magnetoscoapelor si a mixerelor video si audio ce formeaza linia de editare. Acest echipament de comanda si sincronizare a echipamentelor ce formeaza linia de editare se numeste “edit-controler”, sau mai poate fi întâlnit si sub urmatoarele denumiri “cutter”, “editor”, etc. Tipurile de editare liniara analogica sau digitala cele mai des utilizate sunt:

Asamblarea

Insertul video

Insertul audio

Insertul video si audio

   Asamblarea - Piste înregistrate:

pistele video + audio HiFi (elicoidale, cazul SVHS);

pistele audio normale;

pista de control sau sincronizare;

pista pentru informatia de Time Code – depinde de la sistem la sistem.

   Insertul audio Efectul asupra pistelor de pe caseta:

nu se modifica pistele video si cele audio HiFi (elicoidale, cazul SVHS);

pistele audio normale se înregistreaza: canalul stâng si cel drept ramâne nemodificat, sau cel drept se înregistreaza si cel stâng ramâne nemodificat, sau ambele pot fi înregistrate simultan;

pista de control sau sincronizare ramâne nemodificata (inclusiv pista pentru informatia de Time Code)

   Insertul video - Efectul asupra pistelor de pe caseta:

se înregistreaza un semnal video nou si sunet nou pe pistele HiFi (elicoidale, cazul SVHS);

pistele audio normale nu se modifica;

pista de control sau sincronizare ramâne nemodificata (inclusiv, pista pentru informatia de Time Code).

   Insertul audio + video Piste înregistrate:

se înregistreaza un semnal video nou si sunet nou pe pistele HiFi (elicoidale, cazul SVHS);

pistele audio normale se înregistreaza: canalul stâng si cel drept ramâne nemodificat, sau cel drept se înregistreaza si cel stâng ramâne nemodificat, sau ambele pot fi înregistrate simultan;

pista de control sau sincronizare ramâne nemodificata (inclusiv pista pentru informatia de Time Code).

Operatia de editare poate fi descompusa în mai multe etape:

Alegerea partilor din materialul brut ce vor fi utilizate în materialul final. Definirea exacta a unei secvente de material video se face prin pozitionarea pe caseta în punctul de unde se doreste începerea înregistrarii si marcarea acestui punct prin apasarea tastei “Mark In”. Punctul de sfârsit al materialului ce se va înregistra este marcat prin apasarea tastei “Mark Out”. Se vor memora astfel valorile contorului player-ului pentru punctul de început si pentru sfârsit sau valorile de Time Code corespunzatoare.

Se alege pozitia din care se va începe înregistrarea pe recorder si pâna unde va dura. Pot exista conflicte între durata selectata pentru materialul brut si durata selectata pe caseta din recorder. Pot fi întâlnite urmatoarele situatii:

se defineste punctul de început (Mark In) pentru player, locul de unde începe portiunea de material brut dorit si punctul de început pentru recorder (Mark In), locul de unde va începe înregistrarea. Oprirea înregistrarii se face când doreste utilizatorul prin folosirea tastei “Stop”.

se defineste punctul de început (Mark In) pentru player, locul de unde începe portiunea de material brut dorit si punctul de sfârsit (Mark Out) pentru player, adica locul de sfârsit al portiunii de material brut ce se doreste a fi înegistrat. Se defineste punctul de început pentru recorder (Mark In), locul de unde va începe înregistrarea. Oprirea înregistrarii se face dupa ce a fost înregistrata întreaga bucata de material brut ce a fost selectata pe player.

se defineste punctul de început (Mark In) pentru recorder, locul de unde începe portiunea de material ce trebuie înlocuit cu altul nou si punctul de sfârsit (Mark Out) pentru recorder, adica locul de sfârsit al portiunii de material ce se doreste sters si înlocuit cu altceva. Se defineste punctul de început pentru player (Mark In), locul de unde începe materialul brut ce va fi înregistrat peste portiunea selectata pe recorder. Oprirea înregistrarii se face dupa ce a fost reînregistrata întreaga bucata de material ce a fost selectata pe recorder.

se defineste punctul de început (Mark In) pentru recorder, locul de unde începe portiunea de material ce trebuie înlocuit cu altul nou si punctul de sfârsit (Mark Out) pentru recorder, adica locul de sfârsit al portiunii de material ce se doreste sters si înlocuit cu altceva. Se defineste punctul de sfârsit pentru player (Mark Out), locul de unde se termina materialul brut ce va fi înregistrat peste portiunea selectata pe recorder. Oprirea înregistrarii se face dupa ce a fost reînregistrata întreaga bucata de material ce a fost selectata pe recorder. Aceasta optiune nu este valabila pentru toate edit-controlerele, de oarece presupune calculul punctului de început pentru player.

este foarte rara situatia când sunt date doar punctele de iesire pentru player si recorder. Majoritatea editoarelor nu accepta aceasta situatie.

În cazul în care redarea se face de pe mai multe magnetoscoape, se va defini pentru fiecare portiunea de material ce se va folosi (din materialele brute ce exista pe casetele aflate în acestea). În functie de sistemul de editare folosit se pot definii mai multe secvente video pe fiecare dintre player-e si se stabileste o lista cu ordinea de înregistrare de pe fiecare dintre acestea. Este necesar ca sistemul de editare sa permita memorarea mai multor puncte de editare (valori ale contoarelor player-elor si a recorderelor, sau informatii de Time Code). Pentru o editare de calitate si foarte usor de utilizat se recomanda folosirea unor sisteme de editare care sa permita o usoara permutare a secventelor selectate, adica modificarea ordinii de înregistrare.

Se alege tipul de editare: asamblare, insert audio, insert video sau insert audio si video.

Se recomanda o previzionare a materialului pentru a ne asigura ca ordinea secventelor este buna. Se pot face eventuale retusari asupra punctelor de intrare (Mark In) si iesire (Mark Out). Daca nu mai sunt necesare corectii se poate trece la înregistrarea propriu-zisa.

Se realizeaza înregistrarea.

Se verifica daca înregistrarea a fost efectuata în bune conditii.

1.1.1.          Operatiile efectuate de catre echipamente

Sub comanda edit-controlerului toate echipamentele ce formeaza o linie de editare liniara vor functiona sincron cu semnale date de acesta. Ordinea operatiilor efectuate de catre echipamente este urmatoarea:

Se pozitioneaza toate magnetoscoapele în punctul initial de pornire (Mark IN), atât player-ele cât si recorderul (daca este dat numai punctul de iesire, Mark Out, se va calcula Mark In în mod automat, iar apoi magnetoscopul va fi pozitionat în acel punct).

Are loc o operatie de derulare înapoi pentru toate magnetoscoapele cu un numar egal de secunde pentru toate. Uzual se folosesc valori de 1, 3, 5, 7 sau 9 secunde.

Magnetoscoapele vor fi pornite sincron de catre edit-controler. Derularea si pornirea sincrona în modul de redare are ca scop eliminarea inertiilor mecanice datorate trecerii magnetoscoapelor din stop în starea de redare. Pe periada de prerol (de 1, 3, 5, 7 sau 9 secunde.) în modul de redare au loc corectii de viteza de redare astfel ca la momentul potrivit toate sa ajunga simultan în punctul de Mark In când va începe recorderul înregistrarea. Pentru sincronizare sunt folosite semnale extrase de la toate manetoscoapele. Echipamentele vor fi sincronizate dupa semnalele culese de la magnetoscopul folosit la redare. Este necesar ca semnalul video ce va fi înregistrat, de la magnetoscopul de redare sa fie corect, fara fluctuatii si de aceea se încearca ca celelalte magnetoscoape sa se sincronizeze dupa acesta. Semnalele de sincronizare pot fi extrase din semnalul video al magnetoscopului de la redare, din semnalele de comanda ale motoarelor acestuia sau se poate folosi informatia de Time Code. Varianta cea mai sigura, cea mai precisa este folosind informatia de Time Code, ea permite o pozitionare exacta cu verificare a localizarii pe casete.

Pentru cazul folosirii unei editari pe o linie de montaj cu A/B rol sau A/B/C rol, pornirea celorlalte magnetoscoape se face mai târziu, atunci când mai avem doar timpul de prerol pâna în momentul înregistrarii de pe respectivul magnetoscop.

Edit-controlerul poate comanda si efectuarea unor efecte video sau audio, care fara o comanda automata ar fi foarte dificil de realizat de un operator uman. Mixerele audio si video au o intrare speciala (GPI) ce permite declansarea unui efect predefinit la o comanda externa data de edit-controler

1.1.2.          Editorul (edit controller-ul)

Edit controler-ul este un sistem de editare liniara pe videocasete format în principiu din trei blocuri principale:

Sistemul se sincronizare

Sistemul de prelucrare a semnalului video si audio

Blocul de control

Sistemul de sincronizare al echipamentelor are ca principal scop determinarea execta a starii echipamentelor ce formeaza linia de editare:

Se detemina operatia pe care echipamentul o efectueaza

Se determina pozitia exacta a casetei prin citirea informatiei de Time Code (TC); este necesar ca sistemul sa recunoasca un numar mare de tipuri de TC.

Se genereaza informatia de TC ce va fi înregistrata pentru recorder

Se genereaza semnalele de comanda pentru echipamente (pentru cele doua playere, pentru mixerul video, pentru mixerul audio si pentru video recorder).

Sistemul de prelucrare a semnalelor video trebuie sa accepte evenimente generate prin intermediul blocului de sincronizare. Adica, la un anumit moment sa declanseze un effect video (mix, wipe între doua secvente).

În functie de sistemul de înregistrare folosit (SVHS, HI8, etc.) se pot genera diverse semnale (subpurtatoare de crominanta, de exemplu) în functie de semnalul video ce a fost înregistrat deja pe caseta. Astfel, trecerea de secventa video exista la cea care se va înregistra se face cu o foarte buna precizie. Sunt necesare de foarte multe ori egalizari ale semnalelor video, un caz concret (ce este foarte des întâlnit) este cel al materialelor prelucrate pe mai multe linii de montaj. Pot exista diferente între modul de înregistrare al camerelor video, cazul în care materialele ce se folosesc sunt rezultatul mai multor filmari la care s-au folosit diverse tipuri de camere video, (chiar diverse tipuri de casete). Acest effect este pronuntat si în cazul liniilor de editare liniara ce folosesc echipamente analogice.

Tot acest bloc video se ocupa si de rutatre semnalelor video si audio.

Blocul de control efectueaza toate operatiile (calculele) necesare:

pozitionarii pe caseta: interpretarea informatiei de TC primite de la fiecare echipament ;

generarii ( regenerarii) informatiei de TC, pentru recorder ;

ajusteaza parametrii semnalelor de comanda pentru echipamente (blocul de comanda ofera parametrii, iar blocul de sincronizare îi transpune în semnal electric)

Un exemplu de semnal de comanda ce se ajusteaza continuu este semnalul de reglare al vitezei de rulare al benzii pentru recorder. În timpul editarii echipamentele efectueaza o operatie de preroll (merg 3-15 sec. în urma), dupa care are loc primirea lor sincrona, asfel ca la momentul ales de utilizator ele sa ajunga în pozitia dorita. Aceasta operatie foloseste ca referinta semnalul obtinut de la player, iar recorderul “urmareste”, îsi ajusteaza viteza de rulare în functie de aceasta.

Una din sarcinile blocului de comanda este de a realiza interfatarea cu utilizatorul prin intermediul afisarii informatiilor de editare pe un monitor TV sau pe CD-uri si sa primeasca comenzile de la utilizator prin intermediul tastaturii.

Figura 4.1. Structura unui editor si modul sau de conectare

Figura 4.2. Semnale folosite pentru sincronizarea magnetoscoapelor

1.2. Mixerul video

Împartirea pe categorii a mixerelor video se realizeaza în functie de urmatoarele carateristici:

numarul de canale;

numarul de intrari;

tipurile de efecte video realizate;

corectii si prelucrari ale semnalelor video.

Numarul de canale reprezina numarul de materiale video ce pot mixate simultan. Numarul de intrari este reprezentat de numarul de conexiuni video acceptate ca intrari, aceste intrari fiind selectate prin intermediul unui sistem de comutatoare si alocate canalelor de mixare.

Efectele sunt împartite în doua mari categorii: efecte liniare si efecte neliniare. Acestea vor fi dezbatute mai pe larg în subcapitolele urmatoare. Ca si corectii se regasesc la majoritatea mixerelor video ajustarea contrastului si a luminozitatii, reglarea saturatiei si a nuantelor de culoare. Mai pot exista diverse filtre ce au ca scop eliminarea zgomotelor sau filtre ce au un efect preponderent artistic.

Unui mixer video i se pot adauga urmatoarele facilitati:

de inserare de caractere necesare operatiilor de subtitrare sau inserarea de sigle (sigle de post).

unele variante constructive pot include si un mic mixer audio, iar comutarea canalelor video sa realizeze si comutarea/mixarea semnalului audio.

alta facilitate ce poate fi inclusa într-un mixer video este legata de sincronizarea acestuia cu controlerul de editare prin intermediul unei intrari speciale, astfel declansarea efectului video se poate realiza în concordanta cu secventele video redate de catre magnetoscoape. Aceasta intrare îsi dovedeste utilitatea atunci cînd efectele video sunt foarte scurte ca si durata (2-8 cadre). Timpul de reactie al unei persoane este mult mai mare, nefiind posibila o sincronizare perfecta cu sistemul de editare.

în cazul transmisiilor în direct sau a filmarilor în platou este bine ca sa fie cunoscuta camera video ce este în transmisie la acel moment. Avertizarea se poate face prin intermediul unui sistem luminos – astfel, camera ce este „în direct” va avea activa semnalizarea luminoasa. Sistemul de avertizare va folosi semnale generate de catre mixerul video.

Figura 4.3. Mixer video Sony DFS – 700

Variantele noi de mixere video accepta la intrare semnale video în diverse formate:

Semnale video analogice:

Semnal video complex SVC;

Semnal video format Y/C – semnalul de luminanta se transmite separat de cel de crominanta;

Semnal video format Y/U/V.

Semnale video digitale:

Semnal video digital serial – SDI

Semnal audio/video transmis prin intermediul interfetei FireWire – sau IEEE1394.

Structura unui mixer video este prezentata în figura urmatoare:

Figura 4.4. Structura generala a unui mixer video

O conditie esentiala pentru a putea mixa doua semnale video este ca acestea sa fie sincrone. Pentru sincronizarea semnalelor video analogice se folosesc structuri asemanatoare cu cele întâlnite în cazul corectoarelor erorilor temporale – TBC (detalii în capitolul 9). Acestea extrag din semnalul video de la intrare semnale de sincronizare, din acestea se vor genera semnalele de esantionare si scriere într-o memorie cu o capacitate de minim un cadru. Fiecare canal de intrare va avea o astfel de structura, o parte importanta din costul unui mixer video îl costituie acest bloc functional.

Semnalul video analogic este filtrat trece jos pentru a reduce banda de frecvente la cea utila, se elimina astfel o buna parte din spectrul zgomotului. Va urma o operatie de esantionare-memorare si o conversie din analogic în numeric. Se pot obtine rezultate satisfacatoare daca se foloseste o conversie pe 8 biti/esantion. Recent nu se mai folosesc decât prelucrari pe minim 10 biti/esantion. În figura 4.4. sunt trecute generic operatiile de filtrare, esantionare si conversie analog-numerica. În realitate, în functie de varianta constructiva se foloseste o prelucrare pe componente R-G-B, Y-U-V sau Y-Cb-Cr, deci nu va fi un singur circuit ci câte unul pentru fiecare componenta.

Citirea din memorie se va face sincron pentru toate canalele mixerului, astfel vor putea fi realizate efectele video. Semnalele de citire se genereaza intern. Aceste operatii de extragerea informatiei de sincronizare din semnalele video analogice de la intrare si generare de semnale de sincronizare interne sunt relizate de catre circuitul de comanda si control. În cazul semnalelor video digitale pentru sincronizare sunt suficiente câteva buffere pentru sincronizarea datelor, comandate de catre acelasi circuit ce comanda si control.

Matricea de comutare are rolul de a aduce la intrarea unitatii de prelucrare a semnalelor de la intrare dupa ce au fost sincronizate. În cadrul unitatii de procesare au loc toate operatiile aritmetice necesare. Se folosesc unitati de prelucrare care utilizeaza pentru prelucrari procesari pe 14-16 biti/esantion, chiar daca se folosesc doar 10 biti/esantion la achizitie. Numarul de efecte video realizate depinde în mare masura de complexitatea acestei unitati de procesare. Din exterior trebuie adusi diversi parametrii ce descriu efectul video realizat.

Urmeaza un bloc specializat în introducerea de sigle si text peste semnalul video si partea de refacere a semnalului video sub forma analogica.

1.2.1.  Efectele liniare

O prima categorie de efecte video sunt efectele video liniare. Aceste efecte se caracterizeaza prin legea de transformare a imaginii care este liniara. Trecerea de la o imagine la alta se realizeaza prin functii matematice liniare: operatii de adunare, înmultire si împartire cu constante a imaginilor sau diverse moduri de trecere de la o imagine la alta prin intermediul unor algoritmi de citire din memoriile speciale destinate pentru fiecare canal video în parte.

Un exemplu de efect video liniar simplu este efctul de perdea - „wipe”. Trecerea de la o secventa video la alta se face pe parcursul mai multor cadre. În figura urmatoare este redat un astfel de efect video pe parcursul a 5 cadre.

Figura 4.5. Structura generala a unui mixer video

Algoritmul de realizare a efectului video este urmatorul: se citeste o prima portiune din prima linie corespunzatoare secventei video A, urmând ca restul liniei TV sa fie completat cu o portiune din secventa video B (se începe citirea secventei B din pozitia pe prima linie la care s-a ajuns la citirea din secventa A). La urmatoarea linie se începe din nou cu citirea secventei video A si se continua completarea liniei cu secventa B. În cadrul urmator se va realiza comutarea citirii din memorii în alta pozitie a unei linii. Acest algoritm este foarte simplu si se bazeaza doar pe generarea unei tabele cu momentele de comutare a citirii din memoriile corespunzatoare celor doua secvente video. Cu alte cuvinte se poate spune ca se genereaza un tabel cu adresele de memorie din care se vor citii secventele video. Se pot concepe o multitudine de combinatii de citire din memorii, ceea ce corespunde la un numar mare de efecte video ce se pot realiza. Efectele se pot complica si prin realizarea unor operatii matematice liniare (adunari, scaderi si înmultiri cu constante) între cadrele corespunzatoare celor doua secvente video. În paragrafele urmatoare vor fi prezentzate si câteva operatii matematice între secventele video de intrare.

În practica sunt foarte utile mixere video ce permit o procesare simultana pe trei canale, chiar daca efectele realizate sunt liniare. În figura urmatoare este prezentat un astfel de sistem de procesare pe trei canale.

Figura 4.6. Structura de mixer video cu trei canale

1.2.2.  Efectele neliniare

O alta categorie de efecte video sunt efectele video neliniare. Aceste efecte se caracterizeaza prin legea de transformare a imaginii care este neliniara. Trecerea de la o imagine la alta, se realizeaza prin functii matematice neliniare, operatiile predominante fiind cele de interpolare dupa diverse legi neliniare. Gradul functiilor de interpolare poate depasi ordinul trei, iar de cele mai multe ori este vorba de functii bidimensionale.

Figura 4.7. Exemplu de efecte video neliniare

Se pot implementa un numar foarte mare de efecte si deformari. Pentru personalizarea acestor deformari sunt necesari foarte multi parametri ce trebuie definiti de utilizator. Pentru implementarea hardware a acestor efecte cu un grad mare personalizare sunt necesare de multe ori procesoare foarte puternice. În cazul efectelor video neliniare sunt necesare puteri de calcul foarte mari, nu se mai pune problema doar de a genera algoritmi de citire din memorii. Diferenta de pret dintre un mixer video cu efecte liniare si unul ce ofera efecte neliniare este considerabila.

1.2.3.  Corectii ale semnalului video

Cele mai frecvente corectii ce trebuie realizate asupra semnalelor video sunt corectiile de contrast, luminozitate si saturatie. Se impune ca schemele electronice de implementare sa fie cât mai simple. O modalitatea de implementare a acestor reglaje este redata în figura 4.8.

Figura 4.8. Modalitate de implementare a reglajelor de contrast si luminozitate

Pentru semnalele diferenta de culoare se pot folosi scheme similare. Se remarca utilizarea doar a operatiilor de adunare/scadere si înmultire cu constante. Se evita pe cât posibil operatii de înmultire între semnale video.

1.2.4.          Realizarea efectului chroma-key”

Procesul de decuparare a unei anumite culori, denumit si “chroma-key” este foarte folosit în productiile de televiziune si cinematografie. În general este regasit la emisiunile de stiri si divertisment. Ca si operatie de procesare a imaginii, efectul consta în înlocuirea unei anumite culori din imaginea principala “foreground” cu o imagine de fundal denumita si “background”. Ca si principiu, efectul de chroma-key a fost folosit înca de pe vremea televiziunii alb-negre, fiind dezvoltat mai apoi pentru televiziunea color. În comparatie cu vechile variante analogice, acuratetea procesarii digitale a impus acest efect din ce în ce mai mult devenind în zilele noastre unul din cele mai frecvent utilizate efecte.

Principiile operatiei de chroma-key dupa care lucreaza un mixer video performant vor fi explicate pentru cazul utilizarii unui semnal de decupare de banda larga si deriva din folosirea unor semnale de crominanta C_B , C_R ce sunt esantionate cu o frecventa de 12 MHz. Schema bloc dupa care functioneaza un asemenea mixer este data în figura:

Figura 4.9. Schema bloc a unui mixer video ce ofera si efectul “chroma-key”

Modificarile ce trebuiesc facute atunci când se folosesc semnale de crominanta de banda mai mica (esantionate la 4 MHz), vor fi explicate mai târziu.

Atât pentru varianta de banda larga, cât si pentru varianta de banda îngusta, unitatea de mixare video, foloseste semnale Y, C_B , C_R esantionate cu frecventele 12: 4: 4 MHz. Intrarile marcate în figura de mai sus cu c-bus sunt conectate la un calculator sau la un sistem de stocare de imagini.

1.2.5.          Generatorul semnalului de decupare (Key generator)

În acest bloc, componentele de crominanta C_B, C_R ale semnalului video principal “foreground” sunt procesate astfel încât sa se poata obtine la iesire o diferentiere între culorile ce vor fi taiate si cele care vor ramâne din semnalul principal. Pentru exemplificare avem figura urmatoare:

Figura 4.10. Spatiul color

În figura de mai sus au fost figurate numai coordonatele culorilor saturate pentru a avea o referinta. Componentele de crominanta C_B , C_R ale semnalului video principal vor fi transformate prima data pentru obtinerea unei masuratori relative fata de axele X, Z . Este permis un control manual al nuantei culorii ce va fi taiata (“hue”), adica o rotire continua a unghiului q dintre axele X si C_B. Între componentele de pe axele X , Z ale oricarei culori din semnalul principal “foreground” si semnalele de crominanta exista urmatoarele relatii ce tin cont si de unghiul de nuanta “hue”q

                                                                                                           (4.1)

Semnalul de de decupare K rezulta din componentele de culoare X, Z folosind relatia :

                                                                                                           (4.2)

unde, a este o constanta ajustabila.

Valorile rezultate pentru K, folosindu-se componentele X si Z rezultate din valorile normalizate ale componentelor de crominanta C_R si C_B , sunt în intervalul [-1, +1].

Pentru orice valoare K diferita de zero, avem o pereche de linii drepte. În figura avem un exemplu pentru K= 0,5. Unghiul de acceptanta a din sectorul unde K nu este zero depinde de valoarea lui a. Unghiul a poate fi definit cu relatia :

(4.3)

În practica pentru valori ale lui a = 1/2, 1, 2 si 4 sau obtinut urmatoarele valori pentru a = 126^o , 90^o , 53 ^o , 28 ^o. Se poate vedea ca magnitudinea lui K obtinuta pentru orice culoare din sectorul de acceptanta creste liniar ca si aproximarea nuantei “hue” pentru culoarea de baza taiata, la fel si cu cresterea saturatiei de culoare.

Efectul este ilustrat în figura urmatoare:

Figura 4.11. Modul de selectie al culorilor decupate

1.2.6.          Supresorul imaginii principale (Foreground suppressor)

Culorile din imaginea principala, ce se afla în aria de acceptanta sunt suprimate, în locul acestora fiind nivel de negru. Deci, cu alte cuvinte supresorul functioneaza ca un multiplicator unitar pentru zonele din imaginea principala ce nu au culori în zona de acceptanta, iar pentru zonele din imaginea principala ce au culori în zona de acceptanta se comporta ca un multiplicator cu zero. Principalul avantaj al tehnicii de substractie este faptul ca se obtin muchii nu foarte pronuntate pentru conturul culorilor taiate, efect mult mai placut decât cel obtinut prin tehnici de multiplicare si împartire ce este afectat de erori de aliere.

Pentru simplitatea procesului de supresie, acesta efectiv va reduce crominanta imaginii principale prin folosirea semnalului de taiere pentru axa X, astfel încât semnalul supresat rezultat va fi de forma X’ = X - K. Semnalul Z este practic nealterat. Operatiile echivalente pentru semnalele de crominanta initiale sunt :

(4.4)

unde C_BSUP , C_RSUP sunt valorile supresate ale semnalelor C_R si C_B . Circuitele ce sunt folosite în practica lucreaza cu semnalele C_R si C_B , deoarece acestea nu sunt alterate atunci când K = 0 .

Supresarea componentei de luminanta poate fi redata sintetic prin formulele:

                                                                                                           (4.5)

unde y_s este o constanta ajustabila. Parametrul de supresie pentru semnalul de luminanta y_s este în mod normal ajustat astfel încât semnalul Y_SUP sa fie zero, adica nivelul de negru.

Un dezavantaj al acestei simple substractii este faptul ca avem valoare zero pentru semnalele de crominanta rezultate doar atunci când ne aflam exact pe axa X . Cea mai mica variatie de nuanta din imaginea principala “foreground”, datorata zgomotului sau iregularitatilor culorilor din imagine vor determina o supresare partiala. Pentru ca aceast dezavantaj sa fie diminuat, se accepta un nou interval, de supresie, care este simetric fata de axa X , si este determinat de un unghi b, ajustabil fata de zero. Pentru un unghi a = 90^o, b poate lua valorile b = 0^o, 12 ^o, 22 ^o, 36 ^o. Culorile supresate folosind valori ale lui b diferite de zero sunt ilustrate în figura 4.6).

1.2.7.          Procesorul de decupare (Key processor)

Aceasta unitate de procesare are ca scop obtinerea semnalului de decupare pentru fundal “background” K_BG, atunci când semnalul de decupare pentru imaginea principala K este determinat. Acest bloc va înlocui zona din imaginea principala cu portiunea corespunzatoare din fundal prin multiplicarea semanlului video corespunzator background-ului cu semnalul de taiere K_BG . K_BG trebuie sa fie egal cu zero în zona de din imaginea principala cautata si egal cu unu în regiunea unde fundalul nu trebuie atenuat. Relatia dintre K si K_BG este urmatoarea :

                                                                                                           (4.6)

unde “key lift” k_L si “key gain” k_G sunt parametri generati de echipamentul de stocare a imaginii din background sau de un calculator ce genereaza o animatie pentru fundal.

Valori tipice pentru K_BG obtinute pentru taierea culorii de albastru din imaginea principala sunt reliefate în figura urmatoare:

Figura 4.12. Modalitate de decupare a culorii albastre din imagine principala

Între K_BG = 0 si K_BG = 1 se poate lua ori ce valoare necesara minimizarii discontinuitatiilor de tranzitie între imaginea principala si fundal. Ajustarea optima pentru reglajele de saturatie si nuanta -“key lift” si “key gain” vor fi discutate mai târziu.

Când umbrele actorilor din imaginea principala cad peste zona de imagine ce trebuie taiata, crominanta acesteia sufera o alunecare de a lungul axei X, K_BG variind liniar între 0 si 1. Ca si rezultat semnalul din background (fundal) este partial atenuat, efectul putând fii îndepartat prin reglarea adecvata a câstigului. O alta caracteristica a procesorului de decupare consta în faptul ca prin ajustarea adecvata a nivelului de luminanta în procesul de decupare, se poate face o diferentiere între o portiune de imagine puternic luminata si o alta portiune cu aceleasi proprietati cromatice, dar mai putin luminata. Deci, este vorba despre un semnal de decupare compensat cu cresterea luminantei :

K’ = K - y_{c *} Y_SUP (5.7)

K’ = 0 daca K < y_{c *} Y_SUP

Unde, y_c este o constanta ajustabila.

În zona principala a ariei de crominanta ce va fi decupata din imaginea principala, supresia de luminanta este reglata astfel încat sa se obtina Y_SUP = 0, rezultând ca K’ = K. În plus K’ = K = 0 pentru obiectele cautate din imaginea principala ale caror componente sunt în afara unghiului de acceptanta. Atunci singura zona din imaginea principala pentru care K’ este mai mic decât K, deci are culorile în regiunea de acceptanta si a carei luminanta este mai mare decât cea supresata la zero.

Semnalul de decupare pentru fundal este transmis mixerului ca si doua semnale digitale pe cel putin 8 biti, unul esantionat cu o frecventa de 12 MHz de la semnalul de luminanta al fundalului, iar celalalt esantionat cu o frecventa de 4 MHz de la semnalele de crominanta.

1.2.8.          Mixerul

Imaginea finala este obtinuta prin supresarea semnalului din imaginea principala si înlocuirea cu semnalul din fundal ce este multiplicat cu semnalul K_BR. Aceste adunari permit ajustari de amplificare pentru fiecare dintre semnale, cu precizarea ca exista circuite de limitare a amplificarii pentru a nu apare vârfuri de semnal.

De remarcat ca o operatie simpla de multiplicare a unui video semnal cu un factor A, da la iesire un semnal V x A, care pentru un simplu efect de fade are nevoie numai ca parametru ce reprezinta câstigul sa fie zero, A = 0. În cazul în care am dorii si o substractie a nivelului de luminanta sau crominanta V₀ , din semnalul V, înainte de multiplicare, vom avea :

Out = (V-V₀)A+V₀ sau Out = AV + (1- A)V₀ (5.8)

Circuitul ce realizeaza operatia (1- A)V₀ este realitiv simplu deoarece:

V₀ este egal cu cuantumul a 16 sau 128 de nivele, operatia de înmultire cu V₀ fiind o operatie simpla de deplasare.

(1- A) poate fi obtinut foarte simplu prin complementarea lui A.

Circuitele corespunzatoare unor mixere pentru doua semnale video V₁ si V₂ ce sunt multiplicate cu factorii de câstig A₁ , respectiv A₂ sunt prezentate în continuare:

Figura 4.13. Mixer video ce utilizeaza 3 canale video

Pentru un  « cross-fader » - trecerea graduala între cele doua semnale vom folosi urmatoarea schema:

Figura 4.14. Mixer video pentru trei semnale video – efect de cross dissolve

Cu restrictia A1 + A2 = 1. De remarcat ca nu este necesar nici un semnal V0

Figura 4.15. Varianta simplificata de mixer video cu doua canale

1.2.9.          Filtrarea si schimbarea ratei de esantionare

Trei filtre digitale sunt folosite în procesul de obtinere a efectului de chroma-key pentru imagini a caror componente sunt esantionate în urmatorul mod : 12: 12: 12: MHz / YC_BC_R .

Semanlele C_R si C_B esantionate cu o frecventa de 12 MHz, obtinute din supresarea imaginii principale sunt trecute printr-un filtru trece-jos pentru a se realiza conversia 12: 12: 12: MHz la   12: 4: 4: MHz. Aceste filtre au o caracteristica plata pâna la frecventa de 1,5 MHz si o atenuare de -15 dB la 2MHz. Aceste filtrari sunt necesare înaintea subesantionarii semnalelor C_R si C_B cu o frecventa de 4 MHz, pentru eliminarea fenomenului de aliere ce apare în cazul subesantionarii.

Filtrarea trece-jos a semnalului de decupare de la iesirea generatorului de decupare este necesara, dar nu esentiala. Acest filtru poate fi folosit pentru a reduce zgomotul de înalta frecventa ce poate apare în imaginea finala. Pe de alta parte acest filtru poate reduce sensibil de mult detaliile de decupare din imaginea principala. Deci este necesar ca acest filtru sa fie ales în functie de scopul propus. Recomandabil ar fi un filtru trece-jos cu o panta lenta ce ar avea o caracteristica plata pâna la 3 MHz, o atenuare de -6 dB la 4 MHz si -40 dB la 5 MHz.

Semnalul de decupare pentru fundal K_BG , esantionat la 12 MHz, este trecut printr-un filtru trece-jos cu banda de 2 MHz, iar apoi subesantionat la 4 MHz. Pentru aceasta reducere de banda este suficient un filtru trece-jos lent ce are o atenuare de -6 dB la 2 MHz si -40 dB la 4 MHz.

1.2.10.      Decuparea din semnalele YC_BC_R în format 12: 4: 4:

Semnalele de decupare limitate ca si banda sub 2 MHz pot fi obtinute din semnalele YC_BC_R 12: 4: 4: ce sunt memorate pe diverse suporturi, de exemplu de pe HDD, CD-Rom etc. Aceste semnale memorate pot fi aplicate utilizând sistemul de video rutare si comutând SW5. Ele vor fi resincronizate astfel încât sa poata fi utilizate ca semnale ce sosesc de pe intrarea principala In₁ (pe In₁ avem semnale în format 12: 4: 4:). Datorita reducerii benzii de frecventa apar doua inconveniente:

Frecventa de taiere a filtrului trece jos de la iesirea generatorului de decupare este redusa la 2 MHz pentru a elimina componentele de înalta frecventa ce produc fenomenul de aliere. Aceasta filtrare nu mai este necesara daca semnalele de crominanta C_B si C_R au suferit o asemenea filtrare înainte de a se schimba rata de esantionare. Efectul ar fi de dubla filtrare în loc de una singura. Caracteristica filtrului folosita în general este plata pâna la 1,5 MHz si are o atenuare de -6 dB la 2 MHz, aceasta caracteristica include efectul reesantionarii semnalelor C_B si C_R cu frecventa de esantionare de 4 MHz. Prin realizarea acestei caracteristici “skew-symetrical” în jurul frecventei de 2 MHz, fiecare 3 esantioane din semnalul de decupare sunt identice si fara filtrare. Atunci, un semnal de decupare nefiltrat esantionat la 4 MHz aplicabil componentelor C_B si C_R poate fi obtinut si prin subesantionarea semnalului de decupare cu o frecventa de 12 MHz daca se alege corect faza.

Cea de a doua alterare presupune înlocuirea unui convertor complex al semnalelor YC_BC_R din formatul 12: 12: 12 în formatul 12: 4: 4: (ce include un filtru trece jos cu frecventa de taiere de 2 MHz, dupa supresorul semnalului principal), cu un simplu convertor care realizeaza doar o subesantionare a semnalelor C_B si C_R (ce sunt la frecventa de 12MHz) cu o frecventa de 4 MHz fara nici o filtrare. Deoarece exista o sincronizare între semnalele cu o frecventa de esantionare de 4MHz si cele cu frecventa de 12 MHz nu mai este necesara filtrarea.

Decuparea dupa luminanta

Semnalul de luminanta ce deriva din componenta de luminanta a semnalului principal poate fi privit ca o alternativa de decupare totala a componentelor C_B si C_R. Circuitul este folosit pentru inserarea imaginii din fundal în imaginea principala utilizând ca mijloc de definire a zonei de insertie luminozitatea imaginii principale. În general, se folosesc doua nivele Y_U si Y_L (Y_U >Y_L), pentru semnalul de luminanta al imaginii principale, astfel ca în zonele unde semnalul de luminanta se afla între 2 nivele, el va fi decupat.

Pentru nivelele imaginii principale cuprinse în intervalul [Y_L , Y_U] avem un cross-fade liniar între imaginea principala si fundal. Reglajul “key gain” controleaza diferenta: Y_U - Y_L iar “key lift” creste sau scade Y_U si Y_L în mod egal.

În procesul de decupare al luminantei, semnalul de decupare color este zero si nu avem nici o supresare aplicata semnalului principal, iar semnalul de decupare K_BG este generat de procesorul de decupare. Partea din imaginea principala ce va fi ocupata de fundal este îndepartata prin multiplicarea semnalului video al imaginii principale cu factorul (1 – K_BG). Înlocuirea semnalului imaginii principale utilizând metoda supresiei folosita în tehnica de taiere pe criterii de crominanta nu poate fi folosita în cazul decuparii dupa luminanta, deoarece magnitudinea componentelor C_B si C_R nu se reflecta în magnitudinea semnalului de decupare dupa luminanta.

“Garbage matte” – este un nume des întâlnit printre cei din lumea televiziunii si reprezinta un aparat ce genereaza un semnal de decupare care forteaza mixerul sa produca o imagine de fundal în interiorul sau în exteriorul unei zone rectangulare dintr-o imagine principala cu posibilitati de ajustare a dimensiunilor si a pozitiei ferestrei decupate. În figura 4.11. se observa ca semnalul “garbage matte” este adaugat semnalului de decupare a fundalului printr-un mixer non-aditiv (mixerul a la iesire cel mai mare semnal de la intrare) si comuta SW2 în pozitia în care semnalul de decupare pentru imaginea principala este zero.

Efectul de mixare a doua canale

Acest efect reprezinta o înlocuire gradata a imaginii principale cu fundalul. Din figura se remarca modul de obtinere a semnalului de decupare pentru fundal dintr-un mixer non-aditiv si printr-o conexiune adecvata realizata de SW1.

K^’_BG = nK_BG + 1 + n

K^’_FG = ( 1- K_BG)n - decupare aditiva

n - este un parametru ajustabil.

Pentru

n = 1 avem K^’_BG = K_BG

K^’_FG = 1 sau ( 1- K_BG)

n = 0   avem K^’_BG = 1

K^’_FG = 0

Valori intermediare pentru n, variaza raportul între imaginea principala si fundal.

Figura 4.16. Bloc aditional pentru efectul BG/FG cross-fade

1.2.11.      Alte variante de implementare

În figura 4.17 este prezentat un mixer video ce ofera si alte facilitati. Sistemul de rutare video figurat lucreaza cu semnalele YC_BC_R în formatul 12: 4: 4: MHz.

Daca avem comutatoarele în pozitiile din figura, avem o operatie obisnuita de decupare, excluzând blocul mixerului non-aditiv unde semnalului de decupare i se poate adauga un semnal de negru extern si/sau un “garbage matte”. În particular, magnitudinea semnalului de decupare principal, K_FG, aplicat mixerului este egal cu unitatea pentru pozitiile comutatoarelor SW1, SW2, SW3 din figura.

Cu SW1 în cealalta pozitie, semanalul video principal este multiplicat în mixer cu (1-K_BG)  si deci componenta imaginii principale la iesirea mixerului va fi oprita când avem o componenta a semnalului din fundal si vice versa. Aceasta decupare multiplicativa a semnalului este folosita pentru decuparea luminantei si atunci când semnalul video aplicat generatorului de decupare nu provine din semnalul video principal ce se aplica mixerului; în aceste conditii, supresia semnalului principal utilizând semnalul de decupare nu este aplicabila.

Pentru SW 3 si SW4 în pozitiile ce realizeaza K_FG = 1 si K_BG = 1, avem un simplu mixer video fara posibilitatea de decupare.

Figura 4.17. Mixer video cu facilitati multiple

1.2.12.      Probleme asociate procesarilor digitale

Procesarile digitale s-au impus prin stabilitatea si controlul foarte eficient al efectului de chroma-key în comparatie cu varianta analogica. Dar au totusi si doua inconveniente ce nu apar în cazul procesarilor analogice: erorile de aliere si cele de cuantizare.

Distorsiunile de aliere

Metodele obisnuite de înlaturare a componentelor zgomotului de aliere ce se poate suprapune peste semnalul util sunt cele de filtrare trece jos a semnalelor de intrare precum si a semnalelor de iesire ce sunt mai mari decât jumatate decât din frecventa de esantionare. Întotdeauna, în echipamentele ce realizeaza efectul de chroma-key exista “non-linear clipping” (zgomot neliniar) si multiplicari de semnale digitale, ce pot intoduce componente de aliere în banda de frecvente utila, chiar daca intrarile si iesirile au fost filtrate satisfacator pentru procesari liniare. Multiplicarea este cea care produce cele mai multe necazuri în procesarile digitale, mai ales atunci când semnalele sunt corelate, cazul semnalului principal si a semnalului de decupare pentru acesta, nu acelasi lucru se întâmpla pentru fundal si pentru semnalul de decupare al acestuia.

În echipamentele descrise anterior, efectele de aliere au fost mentinute la minim prin folosirea mai multor tehnici aditive decât multiplicative pentru taierea unei anumite culori din imaginea principala si prin utilizarea unor procesari ale semnalelor de decupare liniare.

Componente de aliere pot fi generate în banda de frecventa a semnalului de decupare si prin schimbarea ratei de esantionare pentru semnalele C_B, C_R de la 12 MHz la 4 MHz si vice versa. În aceste procesari componentele de aliere sunt îndepartate prin filtrari trece jos unde frecventa de taiere este sub 2 MHz (jumatate din frecventa de esantionare de 4MHz).

Daca este necesar efectele de aliere cauzate de procesari neliniare pot fi reduse prin scaderea benzii semnalului de decupare dar var fi afectata si rezolutia efectului de decupare. Decuparea unei culori dintr-un semnal în formatul 12: 12: 12: Y, C_B, C_R se poate realiza la o rezolutie foarte buna si fara a fi introduse efecte vizibile de aliere, pe când utilizarea semnalului în formatul 12: 4: 4: YC_BC_R va determina o scadere considerabila a rezolutiei pentru ca efectul de aliere sa fie relevant. Filtrele utilizate în acest caz pentru eliminarea efectului de aliere au o caracteristica plata pâna în jurul frecventei de 1,4 MHz si o atenuare de -15 dB la 2 MHz, iar filtrele de interpolare folosite în schimbarea ratei de esantionare de la 4 MHz la 12 MHz sunt plate pâna la 1,5 MHz si au o atenuare de - 6 dB la 2 MHz.

Distorsiunile de esantionare

Efectul de esantionare al semnalelor video este cel mai evident în cazul procesului de decupare, deoarece, în comparatie cu alte procesari digitale, acesta introduce limitari ale numarului de nivele pe care componentele C_B, C_R îl pot lua. Finetea de esantionare a semnalului de decupare este vizibila mai ales când are loc o procesare a imaginilor principale ce contin degradeuri în zona de taiere, sau când apar umbre pe zona din imagine ce se doreste a fi decupata. Rezultatul unei cuantizari cu 8 biti pe esantion pentru semnalele C_B, C_R se transforma în imagine într-un zgomot de cuantizare ce nu poate fi eliminat decât prin cresterea numarului de biti pe esantion. Eliminarea acestui zgomot (mascarea acestui zgomot), poate fi facuta prin utilizarea unui puternic contrast între imaginea principala si fundal în zona de contur a decuparii.

Controlul si ajustarea parametrilor

Parametrii efectului de chroma-key sunt ajustati manual sau de calculatorul ce înlocuieste o zona din imaginea principala cu o animatie. Setarea corecta a parametrilor poate fi usor determinata prin urmarirea pe ecran a efectului obtinut daca se respecta urmatoarea procedura:

a) Semnalul din fundal se întrerupe.

Cu ajutorul unghiului q se regleaza nuanta astfel încât aria culorilor de taiere a imaginii principale sa supreseze cât mai bine zona dorita.

Unghiul de acceptanta este facut cât mai mare posibil fara a cauza supresari semnificative pentru culorile imaginii principale.

Unghiul de supresie este setat cât mai îngust posibil pentru a supresa din imaginea principala numai culorile ce sunt în aria de decupare.

Unghiul de acceptanta îngust si unghiul de supresie larg sunt doua lucruri incompatibile ce determina tranzitii zgomotoase intre fundal si imaginea principala. În practica pentru rezultate bune se tinde a se alege unghiul de acceptanta de 90 si unghiul de supresie cât mai aproape de zero.

Procesarea imaginii principale poate fi ajustata prin modificarea parametrului y_s ce reprezinta supresia luminantei în aria principalei culori de decupare.

b) Ajustarea key-erii semnalului din fundal se face în aceeasi maniera ca si mai sus, cu oprirea însa a semnalului principal.

Pentru început, compensarea luminantei y_c = o si “lift key” k_l = 0.

“key gain” se ajusteaza astfel încât fundalul sa ia valorea maxima în zona de decupare. Aceasta înseamna ca K_BG = 1.

Se ajusteaza “lift key”, daca este necesar, pentru a elimina decupari nedorite ale obiectelor foarte întunecate din imaginea principala cum ar putea fi cele cauzate de reflexii ale culorilor ce sunt decupate pe anumite obiecte.

Parametrul de compensare a luminantei y_c, poate fi modificat pentru a decupa de la negru pâna la cea mai luminoasa zona din imagine . Întotdeauna cresterea lui y_c tinde sa aduca în imagine tranzitii nedorite între imaginea principala si fundal. Pentru cele mai multe imagini cel mai bun rezultat se obtine pentru y_c = 0.

În final se vor mai face mici reglaje combinate pentru a definitiva decuparea.

1.3. Editarea neliniara

Editarea neliniara ofera avantajul unei foarte mari libertati de stocare a datelor într-o forma digitala pe orice tip de mediu (HDD, CD-RW, MO, casete digitale) si folosirea tehnicilor de procesare digitala folosind procesoare existente în calculatoarele obisnuite (nu pe procesoare specializate foarte scumpe). Imaginile pot provenii de pe pelicula de film sau pot fi în format video. De asemenea, se pot integra foarte usor si imagini sintetizate pe calculator. Din punct de vedere estetic procesarile sunt aceleasi, difera însa mediul în care acestea sunt realizate, avantajul major fiind diversitatea mare de procesari ce pot fi folosite, numarul mare de formate de date acceptate si diversele variante de stocare a datelor .

În toate tipurile de editari, scopul este de a alege o secventa de material, dorita de realizator si de a o pozitiona acolo unde ea îsi atinge scopul artistic. Evaluarea eficientei unui sistem de editare neliniara se face prin prisma usurintei în utilizare, vitezei de lucru si a costului echipamentului. În practica se cauta mai mult viteza de lucru si echipamentul mai ieftin.

Din obisnuinta, editorii pot constituii o frâna pentru progresul tehnologic, daca noile tehnologii nu ofera viteze mai mari de lucru sau noi facilitati de editare, pot exista opinii potrivnice din partea acestora. Deci pentru a avea succes noile sisteme trebuie sa ofere o cât mai mare flexibilitate a sistemelor.

Folosirea mediilor digitale de stocare a datelor a eliminat pierderile datorate înregistrarilor repetate ce existau la înregistrarile analogice. În plus, folosirea HDD la editare permite accesul mult mai rapid la informatie decât în varianta stocarii pe casete video.

Se poate pune întrebarea:

Ce înseamna editare neliniara? Unde se regaseste neliniaritatea?

Neliniaritatea se poate gasi o data în modul de prelucrare a imaginilor în plan. Sunt efecte ce transforma imaginile dupa o lege liniara de variatie: fade, wipe, slide etc. Dar pot exista efecte ce transforma imaginile în plan dupa legi cu variatie neliniara. De la un cadru la altul, între imagini apar diferente ce nu pot fi definite prin legi liniare ci numai prin legi neliniare. De exemplu, maparea unei imagini de forma dreptunghiulara pe o sfera. O asemenea prelucrare se poate aplica si atunci când se folosesc echipamente de redare/înregistrare analogice si un mixer video digital ce beneficiaza de o memorie RAM nu foarte mare. În schimb necesita existenta la intrari a semnalelor video sincronizate, lucru destul de dificil de realizat. Dificultatea consta în sincronizarea VTR-urilor si aplicarea efectelor la momentul potrivit.

Denumirea de editare neliniara provine de la modul de transformare a axei temporale.Cum este modificata secventa video din punct de vedere temporal. Din acest punct de vedere sistemele analogice permit doar cateva mici modificari: redare cu încetinitorul, sau cu viteza marita în anumite limite de variatie. Echipamentele analogice ce permit acest lucru sunt însa deosebit de scumpe. Sistemele digitale cu stocare pe HDD permit accesul la informatie în orice moment. Dilatarea temporala, de exemplu, nu se realizeaza printr-o simpla repetare a unelor cadre ci printr-o interpolare ce mareste calitatea secventei obtinute si elimina efectul de sacadare a miscarii dat de varianta cu repetare a cadrelor. Inclusiv viteza de redare a cadrelor poate varia dupa legi liniare sau neliniare, lucru ce nu poate fi realizat cu sistemele analogice.

1.3.1.          Structura unei statii de editare neliniare

O statie de editare neliniara contine în general una sau mai multe ferestre de pe ecranul monitorului în care sunt reprezentate diversele semnale ce sunt folosite la editare, uzual se noteaza cu VDU (Video Display Unit). În plus, pentru secvente video se vor folosi reprezentari sugestive (sub forma unor imagini la scara redusa din materialul video), care sa permita o localizare rapida, iar cu ajutorul mouse-ului sa se poata localiza rapid diferite puncte de editare. VDU va fi reîmprospatat dintr-un buffer special (VDU frame buffer) cu o rata de împrospatare egala cu cea a monitorului. Scrierea datelor în acest buffer este facuta de catre softul destinat editarii. Accesarea acestui buffer poate fi asemanatoare accesarii memoriei RAM.

Pentru reducerea debitului datelor se folosesc sisteme de compresie la înregistrarea semnalului video sub format digital pe HDD, iar la redare se foloseste procesul complementar de decompresie. În general, aceste operati sunt realizate de catre placi specializate, adica sunt realizate hardware si nu software, în acest fel eliberându-se procesorul sistemului de la sarcinii inutile si mari consumatoare de putere de calcul. Prelucrarea semnalului video, folosirea efectelor si alte procesari sunt realizate de catre procesorul sistemului. Pentru viteze mari de lucru se recomanda procesoare rapide si cât mai multa memorie RAM.

Flexibilitatea sistemului consta si în faptul ca folosirea de noi efecte este data de dezvoltarea softului specializat editarii si nu de schimbarea hardware a sistemului. Evolutia rapida din domeniul calculatoarelor va fi simtita si în viteza de lucru a sistemului. O modernizare a calculatorului va determina în mod direct cresterea performantelor de editare.

Se pot obtine performante deosebite la editare din punct de vedere artistic cu investitii relativ reduse. În schimb daca se doreste editarea în timp real, nu mai sunt suficiente performantele unui singur procesor. Aceasta situatie creste exponential pretul sistemului. Sunt necesare mai multe procesoare care sa lucreze în paralel sau noi placi specializate care sa efectueze efectele hardware. Sistemului i se poate atasa un periferic specializat pentru comanda sau se poate folosi tastatura si mouse-ul calculatorului.

Generatoarele de semnale de referinta externe pot fi, sau nu, necesare într-un asemenea sistem. Generatorul de semnale de referinta trebuie însa sa existe: fie integrat pe placile fie extern. Forma semnalelor de la intrare poate influenta structura sistemului de editare prin aparitia unor convertoare ce pregatesc semnalul în forma necesara prelucrarii si stocarii pe HDD.

Comanda VTR-urilor poate fi trecuta în sarcina sistemului de editare. Acesta poate avea intrari/iesiri specializate, sau poate folosi porturile existente la un calculator obisnuit: portul paralel sau serial. Uzual se doteaza echipamentele video cu interfete RS322 sau RS422. Prin intermediul acestora se pot transmite comenzi aparatelor si se primesc informatii referitoare la starea lor. Foarte importanta este informatia de time code ce este vehiculata în ambele sensuri.

În functie de modul de folosire a HDD se poate stabili o clasificare a sistemelor de editare neliniara:

     Sistem de editare neliniara ce foloseste pentru înregistrarea semnalului video HDD sistemului PC si prelucrarea este efectuata de procesorul calculatorului. Exemplu: Movie Machine FAST.

Figura 4.18. Sistem de editare neliniara ce foloseste HDD sistemului pentru semnalul video digital

     Sistem de editare neliniara ce foloseste pentru înregistrarea semnalului video HDD specializat AV (audio video) recunoscut ca format de sistemului PC si prelucrarea este efectuata de procesorul calculatorului. Exemplu: AV Master FAST.

Figura 4.19. Sistem de editare neliniara ce foloseste HDD-uri AV specializate

     Sistem de editare neliniara ce foloseste pentru înregistrarea semnalului video HDD specializat AV (audio video) nerecunoscut ca format de sistemului PC, formatul video special al fisierelor este specializat PC si prelucrarea este efectuata de procesorul calculatorului.

Figura 4.20. Sistem de editare neliniara ce foloseste HDD-uri AV specializate nerecunoscute de sistemul de operare al PC-ului

     Sistem de editare neliniara ce foloseste mai multe HDD specializate AV (audio video) pentru redarea mai multor canale video si un HDD pentru înregistrare a semnalului final (se poate renunta la acesta si înregistrarea se face direct pe banda). Pentru aceste sisteme efectele sunt realizate hardware.

Figura 4.21. Sistem de editare neliniara ce foloseste mai multe HDD-uri AV specializate nerecunoscute de sistemul de operare al PC-ului

     Sistem de editare neliniara ce foloseste achizitia semnalului video pe HDD specializate AV (audio video) la rezolutii scazute pentru definirea punctelor de editare si realizarea unor previzionari iar pentru înregistrarea semnalului final se poate folosi o placa specializata si semnalul video original este redat de pe casete, sistemul de editare preluând functiile de comanda a echipamentelor. Recent, datorita cresterii performantelor calculatoarelor aceasta solutie a pierdut din popularitate.

Figura 4.22. Sistem de editare neliniara ce foloseste achizitia la rezolutii scazute pentru semnalul video în scopul editari, editarea finala folosind semnalul video direct de pe banda

     Sistem de editare neliniara ce foloseste achizitia semnalului video pe HDD specializate AV (audio video). Sistemul foloseste un sistem propriu de operare (sistemul nu foloseste o structura clasica de PC) nu necesita cunostinte de operare pe PC-uri. Casablanca.

Figura 4.23. Sistem de editare specializat ce nu necesita cunostinte despre sistemele de operare ce ruleaza pe PC-uri

1.4. Procesarea semnalelor video TV în mediile computerizate

La aparitia calculatoarelor personale a fost folosit pentru afisare acelasi dispozitiv: televizorul. Dupa câtiva ani, performantele acestuia fiind nesatisfacatoare s-a trecut la monitoarele pentru calculatoare, care în esenta functioneaza dupa aceleasi principii, dar ofera o rezolutie mult mai mare, frecvente de baleiere pe verticala mult mai mari (“refresh”- reîmprospatare a ecranului mult mai mare – pentru reducerea efectului de “pâlpâire” caracteristic televizoarelor), iar radiatiile emise de acesta sunt mult mai mici ceea ce permite ca utilizatorii sa poata lucra mai mult timp fara a simti efecte deranjante asupra ochilor. Folosirea de rezolutii si frecvente de baleiere diferite a facut ca între clasicul sistem de televiziune si sistemul de afisare pe monitoarele PC sa existe diferente substantiale. Problema afisarii pe monitorul PC si a semnalelor video TV fiind mult mai dificila.

Calculatoarele personale devin din ce în ce mai sofisticate, rezolutia de afisare depaseste de multe ori 1600x1280 (folosind o explorare neîntretesuta), iar frecventele de reîmprospatare ajung sa depaseasca 100 Hz. În televiziune se foloseste o explorare pe cadre întretesuta cu frecventa de 50 Hz pentru standardul PAL si SECAM, iar pentru NTSC se foloseste o frecventa de 60 Hz. Deci diferente majore între cele doua standarde.

Folosirea semnalului video digital pe componente sau a semnalului video digital compozit a permis dezvoltarea metodelor de transmisie, de procesare si de stocare a semnalului video digital la o calitate superioara. În buna parte parametrii temporali ai semnalului video digital sunt aceeasi cu cei ai semnalului video analogic. Tehnicile de compresie a semnalului video au evoluat foarte mult si a permis ca semnalul video sa poata fi compresat si pe CD-ROM. În figura 4.24 este data schema unui sistem de computerizat ce permite folosirea de mai multe formate de semnal video atât pentru achizitionare cât si pentru redare.

Realizarea unui sistem PC care sa integreze si semnalul video presupune mai multe etape de procesare care sunt evaluate prin prisma pretului, a calitatii semnalului video si a functionalitatii. Dezvoltarea interfetelor grafice pentru utilizatori (GUI) îi face pe acestia sa pretinda si pentru semnalul video sa fie asemanator ca utilizare cu oricare alta sursa, sa ruleze în ferestre ce pot fi redimensionate si pozitionate oriunde pe ecran.

La iesire este necesar de asemenea ca semnalul sa fie scalat si adus în standardele de televiziune. Utilizatorii de calculatoare doresc ca afisarea pe monitoarele lor sa fie neîntretesuta pentru a nu apare fenomenul obositor de tremur al liniilor (flickering), deci este necesara conversia din modul întretesut la neîntretesere a semnalului video pentru afisarea pe ecran, respectiv este necesara o trecere de la modul de afisare neîntretesut la cel întretesut atunci cand se va reda semnalul de pe calculator pentru a fi afisat pe televizor. Trebuie luate în considerare si modificarea frecventelor de baleiere pe verticala. În concluzie, procesarile sunt foarte complexe.

Figura 4.24. Exemplu de arhitectura calculatorului

1.4.1.          Afisarea pe monitorul PC-ului a unui semnal video TV

Exista mai multe moduri de afisare ale semnalului video într-un mediu computerizat, fiecare dintre ele având avantaje si dezavantaje privind functionalitatea, calitatea si pretul.

     Arhitectura de suprapunere a secventelor video pe un monitor TV cu un singur RAMDAC (Overlaying Graphics Onto Video using Digital Mixing)

Un exemplu de arhitectura, ce implementeaza suprapunera semnalului video peste grafica de pe un calculator, este dat în figura urmatoare:

Figura 4.25. Schema bloc a unui sistem de suprapunere a semnalului video peste semnalul video al unui calculator folosind un singur RAMDAC

Aceasta implementare presupune ca semnalul de la calculator si cel video sa aibe aceeasi parametrii temporali.

Daca semnalul video de la intrare are frecventa cadrelor de 50 Hz (respectiv 60 Hz) întretesut, atunci controlerul grafic trebuie sa poata functiona la aceeasi frecventa si tot întretesut. Afisarea va fi limitata în general la o rezolutie de aproximativ 640x480 pentru standardul NTSC si 768x576 pentru PAL sau SECAM. Trebuie avut în vedere faptul ca nu toate monitoarele functioneaza la rate de reîmprospatare asa de scazute. Sistemul nu lucreaza daca semnalul video si cel generat de calculator nu sunt sincronizate. Astfel din semnalul video extern trebuie extrase semnalele de sincronizare pe verticala, pe orizontala si frecventa pixelilor. Cu aceste semnale se va sincroniza controlerul grafic pentru a putea fi realizata mixarea semnalelor. Exista si o varianta mai veche ce presupune generarea de catre calculator a unui semnal de sincronizare (genlock) ce va determina echipamentul video analogic sa se sincronizeze dupa acesta. Echipamentul video analogic care sa accepte un semnal de sincronizare si sa se sincronizeze cu acesta este foarte scump. In ultimul timp aceasta solutie a fost abandonata.

Semnalul de chroma-key este folosit pentru a determina momentul în care se realizeaza comutarea de pe semnalul video pe cel grafic si invers. Acest semnal se genereaza prin verificarea pixel cu pixel a culorii acestuia din bufferul grafic. Când culoarea specificata pentru chroma-key este regasita este afisat semnalul video, iar când nu este regasita culoarea specificata se va afisa semnalul grafic.

RAMDAC-ul realizeaza informatia legata de valoarea pixelului, realizând corectii gamma si generând semnalele video analogice RGB pentru afisarea pe monitorul calculatorului.

Softul va umple initial bufferul cu culoarea destinata decuparii si va modifica numai pixeli ce se doresc a fi afisati prin scriere secventiala în bufferul grafic de catre procesorul grafic sau de catre cel matematic a valorii ce se doreste a fi afisata. Aceasta metoda functioneaza foarte bine daca aplicatiile nu folosesc culoarea destinata decuparii prin chroma-key. Avantajul major al acestui mod de afisare este dat de faptul ca nu este influentat de sistemul de operare.

Pentru corectia gamma, stralucire, luminozitate, saturatie sau nuanta este necesar ca blocul de procesare este înainte de partea de multiplexare, în caz contrar corectiile vor afecta si semnalul ce vine de la procesorul grafic.

     Sistemele ce folosesc pentru mixarea semnalului grafic cu cel video un canal special: “canalul alpha”.

Pentru aceasta este necesara generarea unui semnal alpha pe 8 biti, astfel prin folosirea chroma-key sau prin folosirea unui plan de biti auxiliar în bufferul grafic. Multiplexorul va fi înlocuit de un alpha mixer, ce permite ca prin soft sa se realizeze comutarea între semnalul video si cel grafic. Daca semnalul ce rezulta va fi folosit pentru o reconversie în semnal video PAL/SECAM/NTSC, este de dorit a se folosi o mixare alfa deoarece se reduce foarte mult latimea de banda a semnalului video rezultat. O problema apare daca se foloseste un sistem grafic pseudo-color. Atunci semnalul video true-color de la videodecoder trebuie convertit în timp real de la true-color în timp real de la true-color la pseudo-color, sau se va converti semnalul pseudo-color al sistemului grafic în semnal true-color înainte de a fi mixat cu semnalul video true-color într-un RAMDAC true-color.

Acest sistem relativ ieftin ce poate mixa semnal video cu semnal de la un calculator este aratat în figura 4.26.

Figura 4.26. Schema bloc a unui sistem de suprapunere a semnalului video peste semnalul video al unui calculator folosind folosind RAMDAC-uri separate pentru semnalul de la PC si pentru cel video TV - mixare analogica (Overlaying Graphics Onto Video - Analog Mixing)

     Arhitectura cu doua buffere unul pentru video altul pentru semnalul de la PC (Separate Graphics Frame Buffers/Video Frame Buffer)

Implementarea din figura 4.27. este recomandabila deoarece permite scalarea semnalului video si afisarea lui într-o fereastra ce poate aparea si pe un monitor de foarte mare rezolutie. Bufferul video pentru un cadru are aceeasi dimensiune ca si bufferul grafic iar datele afisate sunt din ambele buffere citite sincron cu aceeasi frecventa. Rata datelor poate ajunge la 135 Mpixeli/s pentru o afisare la o rezolutie de 1280x1024. Comutarea dintre cele doua semnale poate fi facuta pe baza semnalului de chroma-key, sau folosind un canal alpha. Exista si posibilitatea de a folosi un codor bazat pe fereastra prioritara ce defineste unde este pozitionata fiecare dintre ferestre si afiseaza în interiorul ei semnalul destinat.

Avantajul acestei structuri consta în faptul ca modificarea bufferelor poate fi realizata independent.

Figura 4.27. Schema bloc a unui sistem ce foloseste buffere separate pentru semnalul de la PC si pentru cel video TV

     Arhitectura ce foloseste un sigur buffer (Unified Graphics/Video Frame Buffer)

O sursa video standard neîntretesuta poate necesita un debit cuprins în intervalul 50-100Mb/s. Un debit suplimentar poate fi necesar daca sursa video sufera si o operatie de scalare în sensul maririi dimensiunii afisate peste dimensiunea originala. Afisarea prin scalare pe întreaga surafata a ecranului poate genera un debit al bufferului de cadru mai mare chiar de 300-400Mb/s pentru o rezolutie a afisarii de 1280x1024. O posibila problema ce poate aparea este ca sursa video afisata poate avea ocazional o miscare sacadata, cu întreruperi deranjante de miscare ca rezultat al neîmprospatarii la timp a bufferului de cadru cu informatie video, datorita accesarii de un alt proces pe o perioada mai lunga de timp. În acest caz, cel mai deranjant efect îl poate avea întreruperea sunetului ce însoteste imaginea.

Daca datele din buffer sunt convertite în semnal video (PAL, NTSC sau SECAM) pentru a fi înregistrat pe banda, este necesar ca mixarea semnalului grafic cu cel video sa fie de tip alpha, pentru a elimina comutarile hardware ce pot da artefacte la conturul dintre partea grafica si semnalul video. Pentru a realiza o alfa mixare , datele trebuie citite din buffer, mixate cu semnalul video si rescrise înapoi în buffer. Aceata tehnica poate fi folosita pentru a realiza efecte de fade sau disolve sub control software.

Teoretic, aceasta structura va fi capabila sa suporte mai multe surse video cu degradare corespondenta a calitatii.

    Arhitectura ce foloseste un buffer virtual (Virtual Graphics/Video Frame Buffer)

Aceasta arhitectura foloseste o memorie de cadru de tip bufer ce este segmentata în mai multe partitii. Fiecare segment poate avea orice dimensiune si poate contine date grafice, video sau alte tipuri de date. Datele grafice sau video sunt citite individual din bufferul virtual si încarcate în RAMDAC unde sunt mixate si afisate.

Sursele video trebuie sa sufere initial (înainte de a fi încarcate în buffer) o scalare si o conversie de la modul întretesut la modul neîntretesut. Deoarece accesul la memorie nu este garantat se folosesc si de aceasta data memorii de tip FIFO pentru a stoca informatia video pâna când este posibila accesarea memoriei. Când este posibila accesarea memoriei datele din memoria FIFO sunt încarcate la rata maxima de transfer în buffer. Se poate nota faptul ca dupa încarcarea în bufferul de cadru înca mai este posibila distinctia între datele video, cele grafice si celelalte tipuri de date, deoarece acestea sunt înscrise în segmente diferite de memorie, au o zona special alocata.

Limitarea majora rezulta din debitul manipulat pe magistrala de date, aceasta trebuie sa permita accesul pentru toate sursele. Pentru o rezolutie de afisare de 1280x1024, doar RAMDAC-ul necesita un debit pentru bus de 400 Mb/s pentru grafica true-color si între 10-400 Mb/s pentru fiecare fereastra video (debitul depinde de dimensiunea ferestrei).

Daca datele din buffer sunt convertite în semnal video (PAL, NTSC sau SECAM), pentru a fi înregistrat pe banda, este necesar ca mixarea semnalului grafic cu cel video sa fie de tip alpha, pentru a elimina comutarile hardware ce pot da artefacte la conturul dintre partea grafica si semnalul video.

Figura 4.28. Schema bloc a unui sistem ce foloseste buffer virtual

O varianta a arhitecturii propuse este prezentata în figura 4.29. ce memoreaza semnalul video în bufferul de cadru la dimensiuni specificate apriori (de exemplu: 640x480 sau 320x240). Aceasta solutie limiteaza costul unui asemenea echipament si micsoreaza debitul necesar al magistralei de date. Semnalul video este convertit din modul întretesut la modul neîntretesut si scalat la dimensiunea dorita pentru mixarea cu partea grafica si afisare.

Figura 4.29. Schema bloc a unui sistem ce foloseste buffer virtual

v   Arhitectura ce foloseste magistrala de date de tip FPB (Fast Pixel Bus)

Figura 4.30. Schema bloc a unui sistem ce foloseste magistrala de date de tip FPB (Fast Pixel Bus)

Aceasta implementare este data în figura 4.30. si foloseste o magistrala de mare viteza pentru a transfera datele grafice si cele video în RAMDAC. Sursele video sufera o conversie în prealabil din modul întretesut la modul neîntretesut si o scalare la dimensiunea dorita si abia apoi transferate în RAMDAC si mixate cu informatia grafica.

Limitarea este data de debitul magistralei necesar tuturor surselor implicate. Pentru o rezolutie de 1280x1024, RAMDAC-ul necesita un debit de peste 400 Mb/s pentru grafica true-color si între 10-400 Mb/s pentru fiecare fereastra corespunzatoare unei surse video.

Sursele video trebuie sa sufere initial (înainte de a fi încarcate în buffer) o scalare si o conversie de la modul întretesut la modul neîntretesut. Aceste procesari nu afecteaza functionarea RAMDAC-ului. Se poate obtine o rata a datelor constanta pentru semnalul video.

1.4.2.          Generarea pe calculator a semnalului video

Exista mai multe posibilitati de a genera semnale video “non - RGB”, fiecare dintre acestea este caracterizata de pret, calitate si functionalitate.

Semnalele video generate pot fi : PAL, NBC, SECAM ( pentru a fi înregistrate pe un video cadru), sau pot fi codate în scopul transmiteri prin reteaua Internet ca si videoconferinta, sau se poate genera semnalul video TV digital pe componente sau compozit pentru a fi înregistrat pe un video digital.

Schema de generare a unui semnal video TV este foarte apropriat de schema de redare a unui semnal video TV, se mai adauga o parte de cadre video a semnalului înainte de RAMDAC. Acest cadru este necesar deoarece monitoarele PC din noua generatie nu permit rate de reîmprospatare asa de reduse si pot apare efecte de “fliker” sau culori prea saturate cu deficiente mari între partea video si cea grafica.

Rate de reîmprospatare de peste 50 Hz sau 60 Hz necesita o conversie la formatul întretesut. Conversia ratei cadrului poate fi eliminata prin folosirea unor buffere suplimentare atât pentru semnalul video, cât si pentru semnale grafice. Acestea contin aceeasi informatie ca si buffer-ule primare dar sunt controlate de un controler separat ce va reda datele cu frecventa de 50 Hz (PAL) respectiv 60 Hz (NTSC), în mod întretesut sau neîntretesut. Operatia de întretesut încearca sa elimine conversia de la neîntretesut la întretesut, dar din considerente grafice (linii de un pixel grosime sau fonturi foarte mici), precum si din cauza calitatii semnalului video, este necesar totusi sa existe conversia.

Se poate folosi si o configuratie de buffere de cadru de tip triport (doua porturi fiind folosite pentru 2 iesiri seriale independente) ce permit conversia frecventei de cadre. O iesire seriala va fi folosita de RAMDAC pentru afisarea pe monitor, iar cea de a doua dupa o optionala scalare si trecerea printr-un circuit de codare video, poate fi folosita pentru afisarea pe TV în format PAL, NTSC sau SECAM.

Pot apare probleme daca RAMDAC-ul încorporeaza diverse tipuri de procesoare ale culorilor, cum ar fi suportarea mai multor formate pentru pixel, decât cel standard. De exemplu, RAMDAC-ul poate avea abilitatea de a accepta la intrare semnal pentru 8 biti pseudo-color, sau pe 16 biti YC_bC_r, sau 24 biti RGB, sau poate suporta suprapunerea cursorului de la mouse si a meniurilor.

1.4.3.          Considerente privind spatiul culorilor

Majoritatea calculatoarelor folosesc pentru codarea spatiul culorilor varianta RGB pe 15, 16, sau 24 biti, sau varianta pseudo-color. Doar la unele din noile codoare si decodoare video exista posibilitatea de a suporta la intrare atât RGB cât si YC_bC_r.

Procesarile video necesare, cum ar fi conversia de întretesere sau scalare, se realizeaza cu o eficienta mai mare daca se foloseste o codare a spatiului color de tip C_bC_r. O parte din calitatea semnalului video se pierde la fiecare conversie de codarea spatiului culorilor, în concluzie trebuie limitate numarul conversiilor în codoarele si decodoarele video existente.

De exemplu, de-a lungul procesului de codare, datele RGB din bufferul de cadru trebuie convertit în format YC_bC_r înainte de orice scalare sau conversie de întretesere (sau la început circuitul de scalare trebuie sa realizeze conversia RGB - YC_bC_r). Intrarea codorului video trebuie configurata cu formatul YC_bC_r.

1.4.4.          Considerente privind forma pixelului

Monitoarele PC moderne folosesc un factor de aspect 1:1 (pixel patrat). Majoritatea televizoarelor folosesc pixeli rectangulari. Fara a lua în considerare aceste diferente, cercurile generate de computer vor deveni elipse daca procesorul video de cadre nu corecteaza aceste diferente. În mod simtitor, cercurile afisate pe televizor sunt de fapt elipse pe calculator.

Pentru a compensa diferentele dintre pixeli, NTSC / PAL / SECAM codoarele si decodoarele video sa fie capabile sa lucreze la frecvente speciale pentru pixeli precum si la rezolutii speciale pe orizontala. Codoarele si decodoarele video NTSC cu format patratic pentru pixeli lucreaza la 12, 2727 MHz, 640 pixeli activi / linie, pe când în formatul PAL si SECAM se lucreaza la 14,75 MHz (768 pixeli activi / linie). Codoarele si decodoarele NTSC / PAL / SECAM trebuie sa fie de asemenea capabile sa lucreze la 13,5 MHz (720 pixeli activi / linie), pentru a suporta formatul conventional rectangular al pixelilor pentru formatul video.

Când procesam un semnal video, este foarte important sa stim formatul sau. De exemplu daca un decodor NTSC suporta pixeli patratici si codorul MPEG asteapta pixeli rectangulari, trebuie intercalat un bloc de scalare între decodorul NTSC si codorul MPEG. Când semnalul video este stocat în memorie pentru procesari, daca nu se cunoaste formatul (aspectul) pot apare erori majore de procesare.

1.4.5.          Considerente audio

La fel pentru semnalul video, care presupune mai multe considerente legate de utilizarea semnalului video TV într-un mediu computerizat, la fel este si pentru semnalul audio. Asa cum rezulta din figura. 4.18. câteva surse de intrare pot fi analogice (microfon, casetofon, videorecorder analogic), sau digitale (CD, MD, videorecorder digital, MPEG decodor), sau fisiere audio de pe HDD, CD-ROM.

La fel cum sunt multe standarde în domeniul video, în domeniul audio sunt si mai multe. Frecventele de esantionare pot fi de : 8KHz; 11,025; 22,05 KHz; 32; 44,1 KHz; sau 48 pe 8, 12, 16, 20, 24, 32 bit / esantion, mono sau stereo, liniar PCM (modularea impulsului în cod) sau ADPCM (modularea impulsului în cod diferential adaptiva). Problemele sosesc atunci când se mixeaza doua sau mai multe semnale audio digitale ce folosesc diferite rate de esantionare sau frecvente. Ambele semnale mixate trebuie convertite la acelasi format (rata de esantionare, numar de biti). Banda de frecventa necesara pentru audio este redusa în comparatie cu cea a semnalului video.

1.4.6.          RAMDAC

Fiecare pixel de pe un monitor PC este format din 3 puncte fosforescente, RGB. Folosind aceste 3 culori primare orice culoare poate fi obtinuta. În zilele noastre RAMDAC-ul este încorporat în controlerul grafic.

“True - Color” RAMDAC

TRUE COLOR – înseamna elemente luminiscente RGB pentru fiecare pixel ce sunt reprezentate independent în bufferul de cadru. Fiecare pixel va fi afisat folosindu-se 24 biti (8 biti pentru fiecare culoare), care sunt transferati în timp real din bufferul de cadru în RAMDAC. Trebuie transmisi pentru o imagine de 1280 x 1024 pixeli, 1280 x 1024 x 24 biti pentru o imagine neîntretesuta, asta însemnând ca la fiecare 7,4 ns trebuie transferati 24 de biti.

Datele din bufferul de cadru, pentru fiecare component în parte RGB sunt aduse la intrarea unei memorii RAM cu scopul de a realiza corectia gamma pentru o corecta afisare pe ecran. La iesirea memoriei RAM este conectat un DAC pentru a genera semnalul analogic necesar afisarii. Informatiile de sincronizare sunt adaugate semnalelor analogice generate de DAC-uri, sau se transmit separat.

“Pseudo - Color” RAMDAC

Pseudo-color înseamna ca nu pentru fiecare component RGB a unui pixel exista o reprezentare în bufferul de cadru. Exista în buffer o indexare pe 8 biti a valorilor pentru fiecare pixel. Principalul avantaj al acestei implementari consta în pretul redus al memoriei (bufferul de cadru) care este de o treime din pretul pentru varianta True - Color.

Acesti 8 biti indexati sunt folositi pentru adresele de memorie de tip “lookup table” din care se va extrage ce nivel de R, G, B va fi redat pentru valoarea indexata. Singura corelatie dintre cei 8 biti de valori indexati si culoare este data de ceea ce va asigura CPU. Cu alte cuvinte culorile generate sunt artificiale. Pentru afisarea fiecarui pixel numai 8 biti de date, trebuie transferate în timp real din bufferul de cadru în RAMDAC. Deci pentru o imagine afisata de rezolutia pe 1280 x 1024 în format neîntretesut, se vor transfera 8 biti la fiecare 7,4 ns. Cei 8 biti de date pentru fiecare pixel vor accesa simultan adresele memoriilor de tip “ lookup table” pentru fiecare componenta de culoare. Rolul acestor memorii este de a genera valoarea corespunzatoare culorii plus o corectie gamma pentru display. Aceste memorii “lookup table“ sunt încarcate de catre CPU cu date corespunzatoare. Iesirile celor trei memorii “lookup table” RAM vor comanda 3 CAN-uri pentru obtinerea semnalelor analogice necesare afisarii. Informatia de sincronizare poate fi adaugata semnalelor ce reprezinta fiecare culoare sau pot fi transmisa separat monitorului.

Tendintele actuale de integrare a componentelor multimedia unui calculator sunt orientate pe combinarea dintre un hardware adecvat si softul aferent. Astfel cu un minim de hardware si un bun soft sa fie posibila redarea mai multor tipuri de semnale video la frecventa si dimensiuni diferite.

1.5. Video Machine

Sistemul de editare VideoMachine este din urmatoarele subsisteme:

Mixer video liniar – cu doua canale ce accepta semnalele video de la 6 surse video. Mixerul lucreaza în timp real; Ofera peste 250 de efecte video editabile fiecare, corectii digitale si filtre video. Permite la intrare semnale video în standardele PAL, SECAM si NTSC, iar la redare sunt disponibile doar PAL si NTSC. Sistem de genlock-are, extern. Permite utilizarea informatiei de TimeCode în formatele LTC si VITC.

Mixerul audio cu 8 intrari – poate mixa simultan cele 8 canale cu iesire pe doua canale stereo. Împreuna cu DPR se mai pot adauga înca 8 canale audio. Calitatea prelucrarilor fiind deosebita.

Interfata grafica cu utilizatorul este constituita din câteva ferestre principale:

Time Line – fereastra de lucru standard, unde au loc majoritatea operatiilor de ediare, atât video cât si audio. Aici are loc pozitionarea secventelor video utilizate, a efectelor video dintre secvente si sunetele folosite. Editare se face la nivel de cadru.

Editing Panel – este o fereastra ce simuleaza perfect un edit controler clasic.

Device Panel – pornind de la aceasta fereastra este posibila setarea si stabilirea modului de comunicare cu alte echipamente necesare editarii.

Figura 4.31. Interfata grafica VideoMachine

Figura 4.32. Interfata de Editing Panel pentru editare liniara

Sistemul de comanda al echipamentelor video de editare – sunt acceptate si recunoscute câteva sute de magnetoscoape, DVD-uri, CD-uri, etc. Pentru comanda se pot folosi pentru comanda standardele de comunicatie între echipamente: Control S, LAN C, RS232, RS422.

Figura 4.33. Interfata de setare a echipamentelor exterioare

Sistemul de editare video neliniara DPR – foloseste 2 hard discuri ca în loc de magnetoscoape.

Are si un edit controler extern (dedicat) ce se foloseste pentru a creste vireza de lucru, este identic cu cele folosite pentru magnetoscoape, conectarea relizându-se pe portul serial folosind RS232. Studio Box – sistem pentru realizarea compacta a conexiunilor cu alte echipamente.

DPR (Digital Player/ Recorder) este disponibil ca o optiune pentru Video Machine. Cu el se pot edita filme video într-o platforma complet digitala sau într-un mediu mixt (hybrid editing) folosind un echipament analog standard.

DPR de fapt functioneaza ca un VTR (Video Tape Recorder). Diferenta este ca atât materialul audio cât si video sunt înregistrate si redate de pe hard disk. Prin aceasta se permite depasirea oricaror limite ale editarii liniare. Timpul de accesare pe hard disk este foarte rapid, în asa fel încât se poate creea o redare continua la un film care contine mai multe clipuri în fereastra Timeline, ca si cum ar fi deja înregistrat pe caseta. DPR permite de asemenea o editare directa în Timeline. Exista un imediat acces la orice câmp si se poate face un imediat control al editarii fara timp de previzionare sau chiar de înregistrare a aplicatiei.

DPR face posibila procesarea neliniara a imaginilor. Acest lucru simplifica si mareste viteza de procesare în editare. Sistemul Video Machine permite lucrul atat în mediu liniar cât si în mediu neliniar. Editarea hibrida împreuna cu o mixarea clipurilor digitale si analogice ofera graficienilor video un unic si complet nou înteles al controlului în timpul editarii unor proiecte mari.

Figura 4.34. Interfata de setare a parametrilor de compresie audio/video pentru DPR

Calitatea imaginii oferita de DPR si viteza de lucru oferita permite utilizarea acestuia atât la editarea on-line cât si la cea off-line. Editarea online este într-un fel impractica pentru filmele video lungi deoarece se necesita o mare cantitate de spatiu de stocare, iar acest spatiu este de obicei limitat. Acest sistem poate fi utilizat cu succes si la realizarea de animatii.

Pentru etalonarea aparatelor se poate folosi generatorul de mire incorporat în cadrul sistemului VideoMachine.

Figura 4.35. Mirele de test oferite de VideoMachine

1.6. Pinnacle Systems

DC1000 Pinacle Systems este sistem de video editare neliniara la care întâlnim un standard de cea mai înalta calitate pentru productia de MPEG-2. Standardul conform caruia DC1000 functioneaza este cunoscut sub numele de « 4:2.2 Profile at Main Layer » cu abreviatia 422P@ML, acesta este considerat a fi unul cu o calitative deosebita pentru editarea video neliniara.

În afara de standardizare si compatibilitati de date, avantajul esential al MPEG-2 este metoda de compresie cu eficienta mare. Echipat cu tehnologia SmartGOP^TM, DC1000 poate edita filme video MPEG-2 cadru cu cadru, chiar utilizand grupuri de imagini compresate.

Ceea ce face acest produs special este incorporarea post-productiei clasice in timp real - cu alte cuvinte fara consum de timp in timpul interpretarii. Un mixer de efecte în timp real prezinta întreaga productie sau ideile creative pe monitorul video într-o calitate desavârsita pe masura ce acestea au fost concepute si aranjate.

DC1000 vine cu mai mult de 200 de efecte de tip wipes si dissolves care ruleaza instantaneu, în timp real. Chiar mai mult, efectele mixerului sunt de asemenea potrivite pentru titluri si filtre.

Combinatia de codec MPEG-2 si mixerul de efecte în timp real marcheza aparitia tehnologiei duale de fluxuri de date în standardele desktop ale computerelor. Un astfel de sistem de editare video ofera mai buna productivitate, prin faptul ca procesarea este vizibila instantaneu la calitatea video maxima.

DC1000 proceseaza analog (S-Video, Composite Video) si optional, digital (DV, IEEE 1394) semnale între intrare si iesire în timp real.

Figura 4.36. Facilitatile de setare ale modului de compresie pentru DC1000

Caracteristicile sistemului de editare neliniara DC1000

1.7. Casablanca

Casablanca este un sitem complet de editare video, ce ofera o calitate a imaginii comparabila cu a sistemelor profesionale. Poate fi folosit, pentru a reda/înregistra si semnale video analogice de la diverse surse VHS, S-VHS sau Hi8.

Casablanca este oferita într-o carcasa de tipul videorecorderelor care sunt întâlnite în orice casa, si nu are nevoie de un monitor VGA, un televizor comun fiind suficient. Operarea sistemului Casablanca se realizeaza cu ajutorul unui trackball/mouse si optional prin intermediul unei tastaturi tip PC. Instalarea hardware-ului este asemanatoare oricarui VCR - sitemul este furnizat complet, gata asamblat. Casablanca editeaza materialele video într-o maniera neliniara ca orice sistem ce foloseste un computer însa nu este nevoie de un sistem scump de operare de tip Windows NT sau UNIX, nu este nevoie de un software scump de editare video, gen Adobe Premiere, U-Lead Media Studio. Se elimina si implicarea unui PC cu monitor S-VGA de minim 17''. Nu sunt necesare configurari hardware si software de genul IRQ, DMA, I/O sau drivere. De asemenea, este eliminata placa video specializata de editare, gen Targa 2000 , Miro, FAST, DPS, Pinnacle) .

La Casablanca ca la orice sistem digital de editare toate datele audio/video sunt salvate pe harddisk. Cu o singura diferenta. Harddisk-ul poate fi portat pe orice alt Casablanca prin simpla scoatere a lui din slotul tip 'Docking Bay' accesibil în fata aparatului.

Pe Casablanca orice secventa video si audio poate fi simplu împartita în scene individuale. Aceste scene odata alese pot fi definite si mutate în StoryBoard. O data puse în StoryBoard scenelor le pot fi asignate efecte de tranzitie si/sau titluri. Bineînteles scenelor li se pot asocia sunete pe trei canale stereo distincte la maxim 48KHz. Numarul de canale audio este nelimitat prin procedeul de multi-layer-ing.

Casablanca nu este un computer. În Casablanca numai componentele relevante pentru editarea video au fost adaugate. Harddisk-ul si hardware-ul Casablanca este similar cu cel folosit în sistemul DraCo care este un sistem profesional de editare video neliniara destinat exclusiv aplicatiilor Broadcast.

Casablanca este perfecta si pentru editare video digitala completa, orice sistem DV poate fi conectat printr-o interfata IEEE P1394 (FireWire). Aceasta optiune este accesibila pentru orice sistem Casablanca iar materialul preluat de pe DV ramâne digital si absolut fara pierderi.

Împreuna cu un videorecorder sau o videocamera si un Televizor/Monitor înlocuieste toate componentele unui studio complet de editare si postproductie. Normal pentru a realiza editare ROLL A/B ai nevoie de trei aparate de redare/înregistrare profesionale, un titler, un generator special de efecte, doua corectoare de baza de timp (Time Base Correctors), trei monitoare, un mixer audio, alte cateva componente precum si de cabluri, toate aceste componente sunt într-o carcasa de marimea unui videorecorder.

Casablanca este furnizata în pachete de editare ce includ optiuni diverse pentru trebuinte diverse. Astfel pentru editare neliniara primara (taieturi, insert-uri, efecte, etc.) exista pachetele Promedia EditStation 40/60 Lite si Promedia DVEditStation. Pentru utilizatorii ce folosesc foarte mult efectele de postprocesare exista pachetele Studio 40/60 ce includ accelerare hardware pentru rendering si o gama mult mai variata de efecte si generice.

1.8. Comparatii si concluzii

În ziua de astazi daca se editeaza materiale video/audio, sau se aplica efecte de tranzitie (fade-uri, wipe-uri, efecte 3-D, etc.), sau sunt suprapuse titluri peste imaginea video exista doua posibilitati:  

A.     Prima cale este de a lucra cu benzi video în sistem video-analog. Este nevoie de:

o        doua sau trei videorecordere analogice

o        un generator de titluri

o        un mixer digital (generator de efecte)

o        un controler de editare independent sau comandat de PC

o        doua sau trei monitoare

Se obtine:

o      editare liniara fragmentata de lungi cautari pe banda, înainte si înapoi.

o      parti mecanice sofisticate în miscare care trebuies întretinute cel putin o data pe luna.

o      taieturi în material neprecise cu o toleranta de 5-10 cadre.

o      imposibilitatea sincronizarii precise a imaginilor si sunetelor.

o      efecte video de tranzitie învechite (2-D) cu imposibilitatea de a le mai schimba vreodata.

o      titluri impersonale ce fac ca materialul sa para întotdeauna acelasi.

o      capetele video sunt sensibile la multimea de impuritati ce se gasesc pe casetele video si în atmosfera.

o      spike-uri, 'pureci', 'zapada', imagine instabila, probleme de tracking, incompatibilitati, etc.

o      pierderi masive ale calitatii la copieri succesive. Dupa trei generatii de copiere materialul este practic inutilizabil.

o      întretinere autorizata lunara sau trimestriala

B.     Varianta digitala. Necesita urmatoarele echipamente:

o        sistemul de editare neliniar

o        un videorecorder

o        un monitor

Se obtine:

o        o editare neliniara ce va da posibiliatea de a accesa orice parte a materialului video instantaneu si de a o plasa în timp real în orice parte a materialului final.

o        singura parte mecanica în miscare este harddisk-ul care fiind încapsulat nu prezinta probleme în al folosi fara probleme 5-10 ani de zile.

o        editare precisa la nivel de semicadru.

o        posibilitatea de a sincroniza sunetul cu imaginea sau de a pozitiona precis punctele de intrare si iesire.

o        efecte video de tranzitie 2-D si 3-D care pot fi schimbate zilnic prin intermediul Internetului.

o        titluri se pot schimba foarte usor.

o        nu mai este nevoie de capete video care sa fie schimbate în fiecare an. Se elimina zgomote de tipul 'spike'-uri, 'pureci', 'zapada', imagine instabila, probleme de tracking, incompatibilitati, etc.

o        materialele se pot copia ori de câte ori fara a pierde calitatea.