Автор заранее приносит извинения за ограниченность обзора, поскольку за время подготовки книги, скорее всего, появились новые интересные изделия и, возможно, программы.
Первая глава данной книги содержит общую характеристику систем видеоввода.
Вторая посвящена телевидению и аналоговому видео.
Третья – цифровому видео, то есть принципам оцифровки и хранения данных и наиболее распространенным форматам.
В четвертой главе приводятся описания компьютерных видеосистем основных типов: внутренних и внешних ТВ тюнеров и плат захвата кадра, устройств линейного и нелинейного монтажа, декодеров MPEG и видеомультиплексоров.
Пятая глава посвящена программному обеспечению для ввода кадров и их последовательностей, а также программным DVD– и MPEG-проигрывателям. Приемы работы по нелинейному монтажу не рассматривались, поскольку представляют собой весьма специфическую тему, достойную отдельной книги. Кроме того, этот материал рассмотрен в книге, посвященной Adobe Premiere, недавно вышедшей в издательстве «ДМК».
В шестой глава рассказывается об использовании компьютерного видео в системах безопасности и контроля
В седьмой главе представлены фирмы, производящие и поставляющие компьютерные видеосистемы и системы безопасности.
Наконец, в восьмой главе содержатся рекомендации по обработке и ретушированию изображений, полученных путем захвата кадров.
Автор приносит глубокую благодарность независимому специалисту Александру Федосееву за участие в тестировании, ведущему конструктору фирмы «Нейроинформатика» Дмитрию Суверину за ценные критические замечания по тексту книги, а также сотрудникам фирм Respect, «Мультимедиа клуб», IP Labs за предоставление оборудования для тестирования.
Глава I Для чего необходим компьютерный видеоввод
• Каким бывает компьютерное видео
• Устройства внешние и внутренние – что выбрать
• Внутренние устройства
Компьютерный видеоввод – это модно. Однако перед тем как приступить к освоению компьютерного видео, стоит выяснить, решает ли оно именно ваши задачи. Для этого необходимо иметь представление о том, какие бывают устройства видеоввода и каковы их возможности. Не вдаваясь в технические детали (им будут посвящены следующие две главы), мы кратко охарактеризуем основные типы систем компьютерного видео и их характеристики без упоминания торговых марок и особенностей конкретного оборудования, поэтому подготовленный читатель может эту главу пропустить.
Каким бывает компьютерное видео
Современные компьютерные видеоустройства могут использоваться для решения трех достаточно несхожих задач:
• захвата отдельного кадра. Для этого применяются платы захвата кадра (фрейм-грабберы) и цифровые фотоаппараты;
• вывода на экран телевизионных изображений. Эту задачу решают ТВ тюнеры различного исполнения;
• видеомонтажа. Этот процесс выполняется с помощью специальных плат или внешних устройств, а также цифровых видеокамер.
Какой набор оборудования следует предпочесть для решения тех или иных задач, мы разберем в этой главе чуть ниже.
Оцифровку и запись в том или ином формате отдельного изображения из видеоряда могут выполнять не только специально предназначенные для этого системы, но практически все устройства видеоввода, например платы линейного и нелинейного монтажа и ТВ тюнеры. Однако обратное утверждение неверно: не все платы захвата кадра являются одновременно ТВ тюнерами, и уж тем более нельзя при помощи простых устройств захвата кадров или ТВ тюнеров осуществлять качественный видеомонтаж. Иногда, впрочем, производители устройства утверждают, что это возможно, но в реальных условиях на обработку видеоролика продолжительностью меньше минуты порой может потребоваться три недели непрерывной работы.
Устройства захвата кадра и ТВ тюнеры на сегодняшний день достаточно дешевы. Наименьшую цену имеют платы, осуществляющие только захват кадра. Отпускная цена этих устройств у некоторых тайваньских фирм – менее 20 долларов. Качество их работы вполне удовлетворительное, поскольку во всех этих устройствах используется та же микросхема, что и в более дорогих платах. Если вас, дорогие читатели, интересуют именно такие устройства, поищите информацию о них в Internet, и наверняка не пройдет и получаса, как вы найдете что-нибудь интересное. Естественно, приведенная выше цена соответствует мелкому опту. Большинству российских фирм не очень выгодно торговать столь дешевым «железом», поэтому эти платы можно найти в основном в составе наборов оборудования (комплектов для Internet-конференций) вместе с малогабаритной ТВ камерой и микрофоном, причем в очень красивой, большой и дорогой коробке и по цене в 3–5 раз дороже. Но в любом случае устройство может обойтись вам в сумму менее 80 долларов.
ТВ тюнер будет стоить несколько дороже, но все равно его цена вряд ли перевалит за 100 долларов.
Цена устройств нелинейного монтажа может колебаться от (примерно) восьмисот до нескольких десятков тысяч долларов.
Захват кадра
Для захвата кадра используются как внутренние устройства – платы, называемые фрейм-грабберами, – так и цифровые фотоаппараты. Почти все существующие на сегодняшний день платы сходны по качеству получаемого изображения, поскольку используют одну и ту же микросхему производства компании Brooktree. Подробный обзор плат и их характеристик вы найдете в главе 4. Цифровые фотоаппараты, напротив, весьма значительно различаются и по качеству, и по цене.
В данной главе мы лишь кратко остановимся на общих особенностях работы систем захвата кадров.
Чтобы получить отдельное оцифрованное изображение, совсем не обязательно иметь дело с видео, ведь изображение может быть получено и более привычным способом (съемка на слайд или фотобумагу и последующее сканирование). Что же предпочесть? Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, какой объект вы хотите «увековечить», а также от требуемого размера кадра.
Даже на самых «продвинутых» устройствах видеоввода (цифровых фотоаппаратах профессионального качества) на сегодняшний день невозможно получить кадр размером более 2–3 тысяч пикселов по горизонтали. То есть при типографской печати с разрешением 300 dpi (точек на дюйм) линейный размер картинки (3000/300) равняется 10 дюймам, или примерно 25 см. И это для самых дорогих аппаратов ценой в несколько тысяч долларов. Для наиболее распространенных на сегодняшний день и доступных по цене устройств размер картинки составляет 768x512 пикселов. Широко распространенное значение в 768 пикселов обусловлено существующими стандартами в обычном вещательном телевидении, которые подробно рассматриваются в следующей главе. Изображение, полученное подобным образом, имеет разрешение 72 dpi; следовательно, размер по горизонтали равняется 10,6 дюйма (768/72), а по вертикали – около 7 дюймов. Но для печати нужно более высокое разрешение. При печати с разрешением 300 dpi ширина кадра с таким числом точек окажется равной примерно 2,5 дюймам, или 6,4 см. Конечно, в любой растровой графической программе можно увеличить число точек картинки, однако при этом качество изображения непременно ухудшится, примерно так, как это происходит при сильном увеличении фотоснимка.
Недорогие современные сканеры обеспечивают возможность ввода листа размером А4 с разрешением 1200 dpi. Понятно, что итоговый размер картинки получается несопоставимо большим, чем при использовании любых устройств видеоввода. Эти принципиальные отличия связаны с тем, что сканер может вводить изображение сколь угодно долго. Чем медленнее изображение обрабатывается, тем больше мелких деталей можно получить. Отсюда вывод – хороший сканер всегда работает медленно. Время же для ввода кадра ограничено (1/30 или 1/25 секунды в обычном видео и до 1–2 секунд в системах видеоконтроля). Дело в том, что увеличение продолжительности съемки (как и увеличение выдержки у фотоаппарата) требует неподвижности объекта съемки или предполагает потерю части информации. Возможность получить изображение быстро движущегося объекта и является основным преимуществом систем видеоввода.