Видеостудия "ТОКМАН" (г.Пермь). Кино может быть любым, кроме скучногоЧтобы получить DVD с примерами наших работ, позвоните по телефону +7-912-78-42712

Или напишите письмо на tokman@perm.ru





Наши коллеги:

Слово и звук - профессиональный портал звукозаписи

Что такое авторинг DVD?
Технологии авторинга DVD. Краткий обзор.

   Изначально, видео записывалось и передавалось в качестве аналогового электрического сигнала. Для бытового применения носителями информации служили видеокассеты формата VHS.

   Преобразование видео из аналогового вида в цифровой вид изменило всё. Цифровое видео можно хранить на носителях с произвольным доступом, например на жестких дисках (магнитный носитель) или на оптических носителях. Одним из первых продуктов, основанных на использовании технологии цифрового видео, стал DVD. Хотя на DVD могут храниться любые цифровые данные, первое, для чего стали использовать новый тип носителя, были именно фильмы. В качестве носителя для фильмов, DVD имеет массу преимуществ по сравнению с кассетами VHS.

    Первое преимущество - это компактность. DVD диск, по своим размерам, идентичен обычному CD диску. Даже при близком рассмотрении невозможно заметить разницу между ними.

    Второе - это, конечно, качество изображения. Фильмы на DVD выглядят отлично: четко и чисто, с интенсивным цветом, который, при подключении декодера к телевизору с диагональю и в 29", не "отвалится", подобно сигналу, получаемому через антенну… Что имеется в виду? Например, просматривая футбольный матч на большом экране, обратите внимание на маленькую фигурку одного из футболистов. Вы увидите, что последний бежит отдельно, а майка и трусы либо спереди, либо сзади. Кроме этого, у DVD видео напрочь отсутствуют всевозможные шумы, неизбежно появляющиеся при записи на видеокассету или при телевизионной трансляции.

   Третье - цифровой звук высокого качества.

    Стандарт DVD это результат разработок консорциума из десяти компаний: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner и Toshiba. Первый обобщенный формат DVD был анонсирован в сентябре 1995 года. В мае 1997 года консорциум компаний-разработчиков стандарта DVD был переименован в DVD Forum. При этом Sony и Philips решили пойти своим путем, придумывая собственный стандарт.

Функции интерактивности.

   В виду того, что DVD является дисковым носителем, в отличие от пленки в VHS кассетах, механизма проигрывателя имеет возможность поиска и проигрывания любого места на диске (произвольный доступ). Также имеется возможность сделать паузу, проигрывание с медленной скоростью или наоборот ускоренное, причем все это с более чистым изображением по сравнению с видеомагнитофоном. Также в диск могут быть включены дополнительные данные – например, просмотр биографий снявшихся актёров, музыкальных клипов к фильму или дополнительная дорожка на всём протяжении ленты с комментариями режиссёра.

   Благодаря возможности иметь сразу несколько звуковых дорожек (каждая с многоканальным звуком), фильм может поставляться сразу на восьми языках.

   Проигрыватели DVD поддерживают набор команд, обеспечивающих элементарную интерактивность. Главная функция - это разнообразные меню, которые имеются на всех DVD дисках и обеспечивают доступ к различным частям содержимого диска и доступ к функциям управления. Каждый элемент меню состоит из неподвижного или анимированного изображения: до 36 подсвечиваемых прямоугольных "кнопок" (только 12, если используется режим широкого экрана, letterbox или pan & scan).

                

   Пульты управления имеют четыре кнопки-стрелки для выбора кнопок на экране, а также десять кнопок с цифрами от 0 до 9, кнопку окончательного выбора, кнопку вызова меню и кнопку возврата в предыдущее меню. Дополнительно имеющиеся функциональные кнопки могут обеспечивать "заморозку " изображения, по кадровое воспроизведение, замедленное или ускоренное воспроизведение, поиск, переход к следующему или предыдущему фрагментам, выбор языка субтитров, выбор угла показа камеры, выбор записанной программы, поиск фрагмента программы, поиск по времени и поиск по углу камеры. Любая из этих функций может быть отключена при создании диска.

DVD и телевизионные стандарты.

   DVD видео имеет ту же проблему с NTSC и PAL, как и видеокассеты и LD. DVD видео поддерживает две взаимно-несовместимые системы телевидения: 525/60 (NTSC) и 625/50 (PAL/SECAM), где первая цифра означает количество строк в кадре, а вторая частоту смены полей (один кадр состоит из двух полей). Диски, предназначенные для проигрывания видео в системах NTSC и PAL, имеют три отличия: размер изображения (720x480 против 720x576) и частоту смены кадров (29.97 против 25). Большинство современных DVD-плейеров являются мультисистемными, то есть, могут проигрывать диски, записанные как в NTSC, так и в PAL .

Авторинг DVD.


   Запись фильма на кассету VHS делалась следующим образом: в видеомагнитофон вставлялась кассета, нажималась кнопка "REC", и оставалось только подождать. Процесс авторинга DVD более сложен. Он состоит из нескольких шагов, описанных ниже:

• Компрессия (кодирование) видео в формат MPEG-2 с использованием процесса, называемого variable bit rate encoding (кодирование с изменяемой степенью сжатия).
• Компрессия звуковых дорожек в формат AC-3.
• Комбинирование сжатых видео и звуковых потоков в один поток данных, это процесс называемый мультиплексирование (multiplexing).
• Просмотр видеопрограммы для определения точек начала эпизодов (сцен).
• Создание пользовательского меню выбора эпизодов (сцен).
• Имитация проигрывания диска в мастеринг системе, процесс называемый эмуляция.
• Запись на цифровую ленту или жёсткий диск "image" (образа) DVD диска.
• Собственно, запись диска.

         

Кодирование видео в MPEG-2.

   В необработанном виде, цифровое видео очень объемисто, настолько, что полнометражный фильм может занять 40 DVD дисков, каждый по 4.7 Гб. К счастью, цифровое видео обладает избыточностью, т.е. имеется много одинаковых или похожих элементов, которые можно идентифицировать и удалить. Этот процесс называется кодированием (encoding) и в результате его применения можно удалить более 97 процентов данных, необходимых для представления видеоизображения без какого-либо заметного ухудшения качества изображения. Для DVD используется стандарт цифрового кодирования MPEG-2.

   Для обеспечения высокого качества изображения DVD при размещении фильма в пространстве размером 4.7 Гб одного слоя DVD, используется процесс кодирования с изменяемой степенью сжатия. Кодирование в формат MPEG-2 представляет собой процесс сжатия видео данных за счет удаления избыточной информации. При этом используются два основных алгоритма компрессии. Избыточность информации видеоданных подразделяется на два вида: пространственную и временную. Например, если машина двигается по шоссе, то шоссе является фоном, который одинаков на протяжении нескольких кадров. Соответственно, все минимальные элементы изображения (pel) которые не изменились в следующем кадре можно хранить в одном экземпляре, восстанавливая их в каждом следующем кадре на основе информации из предыдущего. Этот вид называется временной избыточностью и при компрессии информации об этих pel используется метод inter-frame coding (межкадрового кодирования). При этом внутри одного кадра или в пределах макроблока кадра (macroblock) могут существовать одинаковые pel, т.е. удалив часть из них, восстановить их можно на основе информации о соседних pel внутри этого кадра или макроблока. Этот вид избыточности называется пространственной, а метод их кодирования intra-frame coding (внутрикадровое кодирование). Кадр, закодированный только на основании имеющейся в нем информации, называется I Picture (Intra-coded picture).

   Термин макроблок (Macroblock) обозначает набор pel данных; иногда этот термин обозначает закодированное представление значений pel и других элементов данных, определенных в заголовке макроблока. Макроблок совмещает в себе четыре блока 8х8, содержащие данные о яркости (luminance data) и два (для формата Chroma 4:2:0), четыре (для формата Chroma 4:2:2) или восемь (для формата Chroma 4:4:4) блоков 8х8, содержащие данные о цветности. Блоки 8х8 с данными о цветности получаются из секции 16х16, содержащей информацию о компонентах яркости изображения.

   Декодер должен уметь преобразовывать YUV формат в RGB с учетом преобразования цветовых пространств и масштабировать конечное изображение по вертикали и горизонтали.

   Цветовые пространства YPbPr, YcbCr и YUV представляют собой простую версию, с учетом масштабирования, формата (Y, B-Y, R-Y), которые переводят крайние значения разностных цветовых каналов к более удобным величинам. Разность берется между значением основного цвета и яркости. Например: сигнал (B-Y) достигает своих крайних значений при синем (R=0, G=0, B=1; Y=0.114; B-Y=+0.886) и желтом (R=1, G=1, B=0; Y=0.886; B-Y=-0.886) цветах. Аналогично, крайнее значение (R-Y), +-0.701, получается при красном и голубом (cyan). Эти значения неудобны для использования в аналоговых и цифровых системах.

   Формат Chroma (Chroma format) определяет число блоков цветности (chrominance blocks) в макроблоке.

   Компонент цветности (Chrominance) - это матрица, блок или один pel представляющий один или два разностных цветовых сигнала связанных с основными цветами и таким образом определяемых в потоке данных. Компонент цветности для различных цветовых сигналов обозначается символами Cr и Cb.

   Компонент яркости (Luminance) - это матрица, блок или один pel отображающий монохромное представление сигнала связанного с основными цветами и таким образом определяемых в потоке данных. Для обозначения компонента яркости используется символ Y.

   Для компрессии внутрикадровой избыточности применяется алгоритм преобразования Фурье (DCT, Discrete Cosine Transform). Понятно, что если сцена очень сложная, то эффективность алгоритма DCT может существенно снизиться. При декодировании внутрикадровой компрессии используется обратное преобразование Фурье (iDCT).

   Заметим, что между соседними кадрами, как правило, не происходит резких изменений, поэтому межкадровое сжатие применяется весьма эффективно. Алгоритм для компрессии временной избыточности называется DPCM (Differential Pulse Code Modulation), т.е. схема кодирования с запоминанием параметров кодируемого источника. Достоинством этого метода является то, что ошибки при декодировании предсказуемы и мало влияют на восстановление исходного источника кодирования.

   Кроме того, если объект движется, то в процессе кодирования используется алгоритм оценки движения (Motion Estimation), в процессе работы которого происходит оценка векторов движения (Motion Vectors). Для компенсации произошедших изменений между кадрами используется алгоритм Motion compensation (компенсация движения). Вектор движения представляет собой двумерный вектор, показывающий смещение координат восстанавливаемого pel в текущем кадре, по сравнению с координатами pel в предыдущем кадре.

    Кадр, закодированный с применением метода компенсации движения, называется P-Picture (Predictive-coded picture, т.е. кодирование с предсказанием на основе предыдущих кадров).

   Если же кодирование происходит с предсказанием на основе данных из предыдущих и/или следующих кадров, то закодированный кадр называется B-Picture (Bidirectionally predictive-coded picture).

   При декодировании межкадрового сжатия тоже применяется метод компенсации движения (Motion Compensation), который использует векторы движения для увеличения эффективности предсказания значений pel. Для предсказания используются векторы движения, которые определяют смещение координат декодированного значения pel в текущем кадре относительно координат в предыдущем и следующем кадрах. Значение декодированного pel используется для формирования предсказания ошибочного сигнала.

   Если изображение очень сложное - например, изображение лиственного дерева - оно не имеет такой же избыточности, как, например, безоблачное небо. На картинке ниже представлен график объема данных используемых для представления фильма на всем его продолжении. На графике хорошо видно, как при кодировании DVD используется больше данных для представления сложных сцен и меньше для простых, т.е. в процессе кодирования постоянно изменяется объем данных, необходимых для представления видео. Средний уровень используемых данных для видео на DVD примерно равен 3.7 миллионам бит в секунду.

              

Кодирование звуковой дорожки в формат AC-3.

   Сведённая звуковая дорожка фильма в формате PCM (некомпрессированный звук) занимает большой объём на диске. Поток некомпрессированного звука берёт 1536 килобит за секунду на два канала. Чтобы увеличить продолжительность видеопрограммы, записанноё на диск, звук компрессируют в формат AC-3 (Dolby Digital). Типичный размер потока звука в формате Dolby Digital – 192 килобита в секунду.

DVD может содержать несколько звуковых дорожек, одну из которых зритель выбирает во время просмотра фильма. Это может быть звуковое сопровождение на разных языках либо оригинальный звук исходного материала и сведённая фонограмма, оформленная музыкой.

Создание меню выбора эпизодов.

   Прямой доступ к точкам начала эпизодов (сцен) – это новая, по сравнению с кассетой VHS, возможность диска DVD. Для реализации этой возможности сначала надо определить эпизоды путём определения точек (меток) их начал. Далее создаётся пользовательское меню выбора эпизодов. Меню должно быть интуитивно понятным, удобным, наконец, просто красивым. Оно может быть многостраничным или состоять из единственной страницы. Меню может содержать неподвижную графику, видео, анимацию. В общем , создание меню является отдельной творческой задачей, а разработка DVD в целом – это переработка аудиовизуального произведения, а не просто перезапись с одного носителя на другой.

По материалам сайтов ixbt.com и svcd.ru

 
  К списку статей :: На главную страницу                                       Саязь с администратором сайта