Вряд ли вы, сидя у телевизора, задумываетесь, как создаются передачи, которые мы смотрим, — будь то новости, авторские программы или телевизионные игры. Разве что количество фамилий в титрах иногда удивляет.

Аппаратная сложного озвучания на базе ProTools
Автор статьи с цифровыми кассетами
Студия компьютерной графики
Передвижная телевизионная станция

Между тем, любая телепередача — результат работы целого коллектива профессионалов, ведь донести до зрителя авторскую мысль, гармонично сочетая звук и образы, не так просто, как кажется на первый взгляд.

В качестве примера вкратце опишем процесс создания авторской телепрограммы. Он начинается задолго до съемок — с формирования сетки вещания телеканала, которая, по сути, представляет собой план создания телепрограмм. Обычно составляются годовые и квартальные планы, в которых определяются тематика программ, их длительность (хронометраж) и сроки выхода в эфир. Когда сетка вещания утверждена, можно приступать к написанию сценария. Как только он готов и одобрен редакцией, начинается подбор видео и аудиоматериалов: заказ архивных записей, компьютерной графики, съемок разной степени сложности (обычных или студийных), аудиосопровождения и т. п. Собранные и подготовленные материалы монтируются в соответствии с режиссерским замыслом, а затем озвучиваются (для этого могут быть дополнительно приглашены актеры). Готовая программа записывается на так называемую мастер-кассету, с которой может быть выдана в эфир. Это всё общие сведения — конкретная же реализация технологического процесса на каждом телеканале своя и зависит от множества факторов.

Мы побывали на ГТРК «Культура». Сотрудники телеканала рассказали нам о новейших стандартах и технологиях, с которыми они сегодня работают, подробно остановившись на некоторых самых интересных этапах — видеомонтаже и организации видеоархива.

Цифровое производство

Сегодняшние искушенные телезрители ожидают, что выбранный канал предоставит им самое качественное изображение, самые оперативные новости и самые интересные программы. Для телепроизводства получить на выходе «самое-самое» означает, что надо обеспечивать сложнейший монтаж с многократной перезаписью, которая не должна ухудшать качество материала. Оказывается, сейчас этим требованиям полностью отвечает цифровое производство, базирующееся на открытом промышленном стандарте сжатия MPEG-2. А ГТРК «Культура» стал первым в России каналом, который полностью перешел на цифровое производство в формате MPEG IMX на основе MPEG-2 — от съемок и монтажа до подготовки к эфиру.

Для начала разберемся в аббревиатурах — что такое MPEG-2, MPEG IMX и почему именно MPEG IMX был выбран в качестве стандарта цифрового производства на телеканале «Культура».

Стандарты

MPEG-2 — это стандарт, разработанный международной организацией MPEG (Motion Picture Expert Group), которая стандартизирует различные способы передачи движущихся изображений. Стандарт MPEG-2 предназначен специально для кодирования телевизионного сигнала и обеспечивает сжатие и восстановление цифрового сигнала с вещательным качеством (в отличие, например, от MPEG-1, который стандартизирует кодирование видеоданных для мультимедии и записи на CD-ROM, соответственно, с более низким по сравнению с MPEG-2 качеством).

Сейчас уже очевидно, что будущее за цифровым телевидением, а это значит, что цифровой сигнал будет использоваться не только в студийно-аппаратных комплексах, но и доставляться непосредственно к нам домой. Причем и обработка, и доставка будут производиться в MPEG-2 (а пользователям спутникового ТВ уже сейчас сигнал приходит в MPEG-2). Поэтому MPEG-2 и совместимые с ним форматы — самые перспективные в сегодняшнем телепроизводстве.

Теперь расскажем о MPEG IMX. Для этого придется немного углубиться в теорию, но это не так страшно, как кажется.

Для компрессии (сжатия) сигнала при MPEG-кодировании, в частности, используется сходство следующих друг за другом изображений. Дело в том, что соседние кадры в видеопоследовательности очень часто практически идентичны, а значит, если передавать только различия между кадрами, можно обеспечить заметное сжатие потока. Как это реализуется? В потоке данных MPEG различают три вида кадров — I, P и Bкадры (Intraframe, Predicted frame, Bidirectional frame). Все кадры объединены в группы (GOP — Group of Pictures), причем группа начинается с I-кадра и заканчивается перед появлением следующего Iкадра. Iкадры называются опорными кадрами и содержат максимально полное кодированное изображение. С ними сравниваются все последующие P и Bкадры, то есть Pкадры и Bкадры содержат только отличия от Iкадра, появившиеся к моменту съемки P или Bкадра. Чем меньше длина GOP, тем выше качество, но тем больше и поток данных. Соответственно, обычно при распределении и доставке сигнала (где критична пропускная способность канала) используются длинные GOP, а при его обработке — короткие.

Но, как мы уже говорили, основа качественного телепроизводства — точный покадровый монтаж. Осуществлять его при наличии P и B-кадров очень сложно, так как требуется быстро и качественно восстанавливать изображение по опорному кадру (ведь прямого доступа к P и B-кадрам нет). Решая эту проблему, фирма Sony на базе стандарта MPEG-2 разработала формат цифрового производства MPEG IMX, в котором как раз предусмотрены только I-кадры с внутрикадровым сжатием. Таким образом, реализуется возможность покадрового монтажа, хотя, конечно, многократно возрастают потоки видеоданных. MPEG IMX полностью совместим с MPEG-2, и на его основе разработана уже целая линейка аппаратных средств — от камкодеров до видеомагнитофонов.

Преимущества нового стандарта будут еще более очевидны, если мы напомним, как осуществляется работа, например, с одним из самых распространенных в телевидении цифровых форматов Digital Betacam, у которого свои собственные стандарты записи и сжатия. Несмотря на то, что информация вроде бы хранится в «цифре», для передачи данных приходится использовать специальные транспортные протоколы. При этом данные можно передавать только между устройствами с интерфейсами для передачи цифрового видеосигнала.

А вот оборудование стандарта MPEG IMX может иметь IP-адреса и работать в сети 1000-Base T Gigabit Ethernet. То есть, не составляет труда объединить в сеть видеомагнитофоны стандарта MPEG IMX и, например, цифровые монтажные станции и эфирные видеосерверы.

Архивы

Организация архива телекомпании — дело весьма непростое. Архивации подлежат практически все материалы, вышедшие в эфир, а также, частично, отснятые, но еще не использованные видеофрагменты, поэтому видеоархив — едва ли не самое ценное, что есть у телекомпаний. Очевидно, что эффективность использования архива зависит от того, насколько просто режиссеру найти в нем нужный сюжет. Так что возможность быстрого и качественного поиска — важнейшая задача, которую решают при создании и ведении архива.

Работа в архиве построена следующим образом. Специальные люди — архивисты отсматривают поступающие кассеты, сортируют материалы по темам и «сгоняют» на пронумерованные архивные кассеты, обычно большие по объему, чем обычные, которые используются в камкодерах при съемках. Для каждого сюжета создается текстовое описание, оно заносится в базу данных вместе с дополнительной информацией (номер кассеты, временной код начала сюжета, дата съемок, место действия, персонажи, ключевые слова и т. п.).

Однако текстовое описание — вещь субъективная, и порой на поиск затрачивается немало времени и сил. Решить эту проблему помогли цифровые технологии. Ведь сегодня ничто не мешает хранить в базе данных собственно видеоматериалы. Причем для поиска и просмотра сюжетов вполне достаточно хранить оцифрованные с низким разрешением копии: они занимают во много раз меньше места, чем оригиналы с эфирным качеством, да и сетевые потоки при обращении к копиям значительно меньше. Именно такая технология ведения архива сейчас внедряется на канале «Культура».

Архивистам, конечно, придется выполнить ряд действий — оцифровать исходные материалы и привязать оцифрованные фрагменты к текстовым данным. Зато режиссер, имея доступ к базе видеоданных, сможет искать и просматривать материалы прямо со своего компьютера, вместо того чтобы идти сначала в архив за кассетами, а потом к видеомагнитофону. К тому же, в современных базах данных нет проблем совместного доступа, в то время как в обычном архиве кассета может оказаться у кого-то на руках!

Монтаж

Смонтировать программу — значит, расположить видеофрагменты в определенном порядке (возможно, некоторым образом обработав их) и добавить звук.

Монтаж обычной видеопленки всегда линейный. Вы должны создавать фильм с начала, постепенно продвигаясь к концу, дописывая поочередно нужные фрагменты. Если вы что-то упустили, вам придется переписать фильм заново — по крайней мере, с того места, в котором вы что-то хотите изменить. Подобные перезаписывания существенно ухудшают качество видеоматериала.

Вот в кино дело всегда обстояло по‑другому, киномонтаж — процесс нелинейный. Монтировать было очень просто при помощи клея и ножниц: в одном месте разрезать и вклеить кусок, в другом — наоборот, вырезать и склеить.

Когда же появилось цифровое видео, стало возможным склеивать нужные куски в произвольном порядке на компьютере. Первые такие компьютеры, или так называемые станции нелинейного монтажа (например, Quantel), имитировали именно процесс работы с кинопленкой. Они сочетали аппаратные и программные средства, были очень дорогостоящими и, к тому же, использовали свои собственные форматы данных, что усложняло обмен видеоинформацией. Однако выбора не было. Ведь десять лет назад мощности обычных компьютеров было недостаточно даже просто для качественной оцифровки видео.

Сегодня же станцией нелинейного монтажа легко может стать компьютер с несколькими мощными процессорами и высокоскоростными жесткими дисками большого объема — стоит лишь установить на нем специальное программное обеспечение.

Современные программы для нелинейного монтажа позволяют формировать до ста и более слоев видео (и звука), которые могут произвольным образом обрабатываться и пересекаться. Можно регулировать прозрачность слоев, создавать плавные переходы, шторки, эффекты типа «картинка в картинке», накладывать титры, вырезать изображение из одного фона и накладывать его на другой, применять корректирующие фильтры для редактирования изображений и фильтры эффектов, количество и вычурность которых увеличиваются буквально с каждым днем.

Интерфейс таких программ стандартен: все фрагменты, а точнее — ссылки на них, размещаются нужным образом на временной шкале (timeline), образуя монтажную последовательность, которая записывается в файл инструкций. Таким образом, сам монтаж осуществляется в реальном времени. В некоторых программах (например, Adobe After Effects) после завершения монтажа необходимо осуществить просчет (rendering), чтобы представить готовый материал в виде самостоятельного медиафайла, а не просто набора ссылок на исходные видеофрагменты. При работе с большинством профессиональных монтажных станций создание отдельного медиафайла не требуется и необходимость просчета определяется только количеством слоев и сложностью применяемых спецэффектов. На канале «Культура» используются распространенные «монтажки» Avid Media Composer и Avid X-press.

Кстати, и ваш домашний компьютер вполне может стать станцией нелинейного монтажа. Купите современный процессор, побольше памяти, жесткий диск, например, от 120 ГБ и установите Adobe After Effects.

Сети

Цифровое видео представляет собой обычные данные. И с ними можно оперировать как с любыми другими — копировать, архивировать, удалять, пересылать по сети (в том числе, по интернету) или записывать на любой компьютерный носитель. Это позволяет организовать единую сетевую инфраструктуру, которая будет обслуживать все необходимые приложения телевизионного комплекса — начиная от бухгалтерских программ и заканчивая монтажными станциями.

Правда, нельзя забывать про огромные размеры видеофайлов. Например, MPEG IMX устанавливает скорость цифрового потока 50 Мб/с, и одна минута такого видео будет занимать порядка 400 МБ.

Для быстрой передачи таких больших объемов данных на телеканале «Культура» построена современная сеть 1000-Base T Gigabit Ethernet.

Очень важно, что при телепроизводстве передача больших потоков видеоинформации должна обеспечиваться очень высоким уровнем качества. Кому же захочется работать с дергающимся изображением, в котором не хватает кадров! Поэтому в сети поддерживается качество обслуживания QoS (Quality of Service) — это система правил, которая позволяет маркировать пакеты от разных приложений, присваивая им разные классы обслуживания, выбирающиеся таким образом, чтобы видеоинформация доставлялась до места назначения со скоростью не ниже заданной (то есть максимально быстро).

Технологии в действии

Вам кажется, что цифровое производство — это слишком сложно? Это впечатление обманчиво. Наоборот, с новыми технологиями все упростилось. Во‑первых, отпала необходимость в организации специальных интерфейсов и транспортных протоколов для обмена видео и аудиоданными между устройствами. Во‑вторых, больше не нужны перекодирующие устройства. В-третьих, все данные телекомпании теперь объединены единой сетью. При этом качество эфирной продукции возросло.

Мало того, у компании теперь есть задел на будущее: не надо бояться появления новых стандартов сжатия и новых форматов видео, ведь в любом случае данные так и останутся данными.

О том, что происходит дальше с готовой программой и какое сложное дело — эфир государственного телеканала, мы расскажем в следующем номере.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2003).