Процессы преобразования

Киноформат в 24р. Процесс подобного преобразования чрезвычайно прост - каждый кадр исходного материала преобразуется в кадр готового материала. Небольшие осложнения возникают только, когда в качестве исходного берется фрагмент со скоростью 23,976 кадра в секунду (24000/1001), а не точно 24 кадра в секунду. В этом случае придется учитывать, что в связи с выравниванием скорости до 24 кадров в секунду длительность готового материала по сравнению с исходной увеличится на 0,1%.

Фильмы настолько часто преобразуют в видео, что о присущих этому процессу сложностях просто забыли. А ведь 24 кадра в секунду не могут быть равномерно преобразованы в характерные для NTSC 59,94 (60000/1001) полей в секунду, поэтому здесь приходится применять схему вычитания и прибавления кадров 3:2. Сначала скорость фильма снижают на 0,1 % до значения 23,976 кадра в секунду (24000/1001) с тем, чтобы у 24 кадров фильма и 60 полей была одинаковая временная развертка. Затем фильм копируется на видео таким образом, что первый кадр фильма преобразуется в два полукадра видео, следующий кадр отображается в виде трех полукадров, из следующего - снова два полукадра и так повторяется до бесконечности.

В результате этого преобразования получают поток видеоданных, который будет составлять серии из трех прогрессивных кадров с последующими двумя чересстрочными кадрами (т.е. изображения в полях видеокадра будут составлены из изображений с двух различных кинокадров).

Поскольку в процессе преобразования скорость понижается на 0,1%, алгоритм 3:2 должен строго соблюдаться для всего видео, если что-то пойдет не так, сбой затронет весь полнометражный фильм.

Киноформат в PAL. Это достаточно простое преобразование, хотя и здесь есть несколько интересных моментов. Так как не существует приемлемого способа деления 24 на 25, то фильм-сканер разгоняется до 25 кадров в секунду и происходит преобразование киноформата в прогрессивный PAL со скоростью 25 кадров в секунду. Такой способ значительно проще, чем применяемая в NTSC схема вычитания и прибавления кадров 3:2, но она сокращает время воспроизведения фильма на 4,2 %. В случае двухчасового фильма это составит около пяти минут, правда для большинства европейских фильмов такое сокращение может только приветствоваться. Повышение скорости также приводит к изменению тональности звукового сопровождения -- оно "уходит" в высокие частоты. Поэтому полученный аудиотрек нуждается в повторной обработке с использованием алгоритма, который позволяет сохранить высокие частоты.

NTSC в киноформат. Такое преобразование, особенно видео, которое снималось в формате чересстрочного NTSC со стандартной скоростью 59,94 кадра в секунду, может привести к весьма обескураживающим результатам. Тем не менее, огромное число желающих снять художественный полнометражный фильм на DV, а затем преобразовать его в киноформат привела к тому, что немало толковых инженеров попытались сделать процесс преобразования NTSC в киноформат максимально гладким.

По сути программы проводят обратный процесс записи с преобразователя на исходный носитель, который сопровождается сдвигами в модуляции.

Первый метод заключается в определении видеополей, ближайших по времени к выходному кинокадру. Эти поля затем могут быть выведены из режима чересстрочности и использованы для формирования кадра. Такая операция не обеспечивает идеальной плавности движения, так как 36 из 60 временных видеокадров оригинала были отброшены, а 24 оставшихся -- распределены неравномерно. Но конечный результат получается вполне приемлемым.

В более сложных программах исходный видеокадр может быть выведен из режима чересстрочности таким образом, что неподвижные части изображения остаются чересстрочными и обеспечивают более высокое разрешение. Такой уровень преобразования реализован во многих программных средствах.

В еще более сложных инструментах используются метод отслеживания движения для того, чтобы полнее реализовать те преимущества, которые дает способ адаптивного выведения из режима чересстрочности на участках движущего изображения. Мне кажется, в течение нескольких ближайших лет именно в этой области следует ожидать появления большого количества новых разработок.

Существует еще один интересный вид преобразования NTSC в киноформат, он используется для тех проектов, которые первоначально снимались как фильм, затем преобразовывались в видеоформат NTSC, а позже, когда возникала необходимость из видео опять сделать фильм, проводили обратное преобразование. В таких случаях используется специальный инверсивный конвертер, который весьма эффективно преобразовывает NTSC в формат 24р. Но, если монтаж исходного материала проводился без сохранения заложенной схемы преобразования, для работы инверсивного конвертора могут потребоваться очень мощные алгоритмы.

NTSC в 24р. Этот процесс в очень напоминает преобразование в киноформат, здесь приходится сталкиваться с теми же проблемами и пользоваться теми же методами для их решения. Скорость 29,97 кадра в секунду невозможно преобразовать в 25 кадров в секунду, поэтому для преобразования NTSC в PAL нельзя использовать вычитание и добавление кадров по схеме 3:2. Но в этом случае возможна синхронизация по полям, а не по кадрам, т. е. конвертация 59,94 в 50 полей в секунду, при которой по сравнению с процессом простого сравнения кадров количество временных искажений уменьшается на 50%. Кстати говоря, именно поэтому чересстрочный формат NTSC, легче поддается преобразованию со стандартным разрешением (в том числе, в кино- и 24р форматы, чем формат 30р).

NTSC в PAL. При этом преобразовании берется полукадр NTSC, ближайший по времени к каждому полукадру PAL на выходе, а все оставшиеся полукадры просто игнорируются.

Разрешение формата PAL составляет 576 строк, а NTSC -- 486 строк. Если вы работаете с видео формата NTSC, 486 строк преобразовать его в PAL на системе монтажа, поддерживающей этот формат, несложно. Но, если в качестве исходного используется материал 480-строчных форматов, таких, как DV или MPEG-2, то перед масштабированием на 576 строк, следует добавить к каждому кадру четыре строки вверх и по две вниз. Если порядок полукадров необходимо изменить на противоположный, то нужно добавлять по три строки вверх и вниз.

Хотя в PAL минимальное значение черного составляет 0 IRE, а в NTSC - 7,5, для цифровых сигналов обоих форматов черный определяется, как Y=16, поэтому при преобразовании NTSC в PAL различия яркости не вызывают никаких проблем.

PAL в форматы кино- или 24р. Это преобразование, как правило, включает снижение скорости с 25 (PAL) до 24 кадров в секунду и последующего создания одного кинокадра из каждого кадра PAL. Естественно это приведет к увеличению длительности на 4,2%.

Так как любой инверсивный фильм-принтер PAL поддерживает соотношение 1:1 между исходным и выходным кадрами, то хороших результатов позволяет добиться простой адаптивный способ выведения из режима чересстрочности. Рассчитанное с помощью этого процесса предполагаемое движение может оказаться даже немного лучше, чем в исходном материале. Конечно, в случае прогрессивного PAL выводить из режима чересстрочности не нужно.

Источник, снятый в прогрессивном PAL с соотношением сторон кадра 16:9, лучше преобразуется в киноформат или формат 24р, чем материал формата NTSC. Именно благодаря этому раньше этот формат широко использовали в проектах, которые выпускали по схеме DV-фильм. Хотя, вполне вероятно, что вскоре его заменит формат 24р.

PAL в NTSC. Этот процесс подразумевает конвертацию из 576-строчного формата PAL в NTSC-изображение, состоящее из 486 строк. Если конечной целью является преобразование в формат NTSC с 480 строками (DV или MPEG-2), но предварительно источник нужно пересчитать на 486 строк, а затем обрезать четыре верхних и две нижних строки. Для изменения порядка расположения полукадров на противоположный, к 480-строчному изображению следует добавить по три строки вверх и вниз.

Для преобразования прогрессивного формата PAL нужно сначала уменьшить скорость кадров 24 в секунду, а затем применить алгоритм вычитания и прибавления кадров 3:2. Для преобразования чересстрочного PAL используют другой подход, при котором длительность фрагментов сохраняется, а интерполяцию полукадров проводят во время рендеринга видео.