Newsletter
Newsletter
Intensywny kurs technologii zapisu ruchomego obrazu. Podstawowe aspekty techniczne rejestracji materiału wideo
Jeśli miałeś do czynienia jedynie z taśmami wideo, to z pewnością takie wyrażenia jak skanowanie progresywne, skanowanie międzyliniowe, 1080p, 720p - lista ta może ciągnąć się w nieskończoność - są ci zupełnie obce. Zapoznanie się z tymi fachowymi terminami jest ważnym krokiem na drodze do zrozumienia, na czym polega technika nagrywania materiałów wideo.
Film jest niewiarygodnie ekspresyjnym medium i obchodzenie się z nim jako tworzywem bywa trudne. Wiele reguł, podobnie jak i ograniczeń, będzie miało wpływ na twój projekt, dlatego tak ważna jest znajomość terminów technicznych i kryjących się za nimi technologii związanych z rejestracją ruchomego obrazu.
Często porównujemy wideo do grawitacji. Nie musisz rozumieć, na czym ona polega, ale siła jej oddziaływania cały czas wpływa na to, co możesz, a czego nie możesz zrobić. Jeśli zdecydowałbyś się zignorować istnienie przyciągania i skoczyć w przepaść, upadłbyś. Podobnie stanie się, gdy zlekceważysz reguły sztuki filmowej - będziesz musiał pogodzić się z porażką.
Im więcej nagrywasz wideo za pomocą lustrzanki cyfrowej, tym więcej odkrywasz możliwości. Nie zachłystuj się jednak samą technologią wideo i związaną z nią znajomością terminologii; kiedy już poznasz podstawy, będziesz dysponował wiedzą, która pozwoli ci podejmować świadome decyzje o sposobie rejestracji filmu.
Sztukę wideo można porównać do grawitacji. Nie musisz rozumieć, na czym ona polega, ale siła jej oddziaływania cały czas ma wpływ na to, co możesz, a czego nie możesz zrobić.
W tym rozdziale zaznajomisz się z niektórymi specyficznymi aspektami techniki wideo. Dzięki temu będziesz w stanie poprowadzić sensowną konwersację na tematy techniczne ze swoją ekipą i innymi specjalistami z branży. Pomoże ci to także lepiej zrozumieć pozostałe kwestie związane z rejestrowaniem ruchomego obrazu, omawiane w kolejnych rozdziałach książki.
Ten przegląd najważniejszych zagadnień został przygotowany specjalnie dla ciebie - bystrego fotografa, który chciałby dogłębnie zrozumieć, jak działa jego sprzęt, i osiągać profesjonalne rezultaty. Informacje zawarte na kolejnych stronach nie stanowią kompendium wiedzy od A do Z. Mają ci raczej umożliwić poznanie kluczowych pojęć, z jakimi będziesz miał najczęściej do czynienia podczas kręcenia filmów wideo.
_1094526942.jpg)
_1475239688.jpg)
_968856305.jpg)
Rozdzielczość ruchomego obrazu
Rozdzielczość ruchomego obrazu jest tożsama z rozdzielczością lub wielkością fotografii, np. Canon 7D rejestruje obraz w rozdzielczości 18 mln pikseli, czyli 5134 pikseli w poziomie i 3456 pikseli w pionie. Te wymiary określają rozdzielczość i rozmiary obrazu oglądanego w stuprocentowym powiększeniu. Lustrzanki cyfrowe o różnych rozdzielczościach matryc (10 Mpix, 21 Mpix itp.) rejestrują zdjęcia o bardzo zróżnicowanej wielkości.
W porównaniu z fotografią rozdzielczość ruchomego obrazu jest dużo bardziej znormalizowana. Filmy w wysokiej rozdzielczości (HD, ang. high definition) mają dwie standardowe rozdzielczości, dzięki czemu kamery, oprogramowanie i wyświetlacze świetnie ze sobą współpracują: 1920 x 1080 pikseli (znana też jako 1080 lub full HD) albo 1280 x 720 pikseli (określana także jako 720p HD).
Większość lustrzanek cyfrowych rejestruje filmy w rozdzielczościach: wysokiej (HD) i standardowej (SD, ang. standard definition). My radzimy jednak, abyś skupił się na HD. Istnieje niewielkie zapotrzebowanie na materiały SD (zawsze można już po edycji przekonwertować film HD do formatu SD, a nawet obniżyć jakość jego obrazu tak, by można go było opublikować w internecie).
Wybierając rozdzielczość obrazu rejestrowanego filmu, należy zwrócić uwagę na trzy aspekty:
- ograniczenia techniczne sprzętu (niektóre kamery nie pozwalają na swobodny wybór rozdzielczości obrazu)
- wymagania klienta
- rozdzielczość innych materiałów wideo, które muszą być włączone do twojego projektu.
Liczba klatek rejestrowanych na sekundę (klatkarz)
Widzimy ruchome obrazy, ponieważ nasz umysł postrzega serię szybko zmieniających się statycznych ujęć jako płynny ruch (po części związane jest to ze zjawiskiem określanym mianem powidoku). W technice wideo liczba klatek rejestrowanych bądź wyświetlanych na sekundę określa prędkość, z jaką owe pojedyncze zdjęcia są zapisywane lub prezentowane. Częstotliwość rejestrowania/wyświetlania obrazu (klatkarz) wyrażana jest liczbą klatek zapisywanych/pokazywanych w jednej sekundzie filmu (ang. fps - frames per second).
Istnieje wiele różnych standardów określających liczbę klatek rejestrowanych na sekundę i twoja lustrzanka powinna część (lub wszystkie) z nich obsługiwać:
60 kl./s (59,94 kl./s): Standardowy klatkarz dla materiałów 720p HD, wykorzystywany powszechnie w USA i innych krajach nadających sygnał telewizyjny w systemie NTSC (National Television System Committee). NTSC jest rodzajem standardu przemysłowego dla produkcji analogowych materiałów wideo w Stanach Zjednoczonych i kilku innych krajach.
50 kl./s: Standardowy klatkarz dla materiałów 720p HD, stosowany w Europie i innych częściach świata nadających sygnał telewizyjny w systemie PAL (PhaseAlternating Line).
30 kl./s (w rzeczywistości 29,97 kl./s): Najpopularniejszy klatkarz dla materiałów emitowanych przez telewizję w Stanach Zjednoczonych i innych krajach używających standardu NTSC.
25 kl./s: Popularny standard rejestracji materiałów wideo stosowany w Europie i na wielu innych obszarach świata, korzystających ze standardu PAL.
24 kl./s (23,98 kl./s): Klatkarz najbardziej zbliżony do tego, stosowanego przy kręceniu materiału na taśmie filmowej.
Porównanie rozdzielczości filmów rejestrowanych przez lustrzanki cyfrowe. Od lewej do prawej: materiał w rozdzielczości standardowej (SD), 720p HD i full HD.
Zapis ruchomego obrazu polega na rejestrowaniu serii statycznych ujęć z określoną częstotliwością (wyrażaną liczbą kadrów naświetlanych w jednej sekundzie). W ten sposób oszukujemy ludzkie oko, które nie jest w stanie dostrzec pojedynczych klatek, i uzyskujemy wrażenie płynnego ruchu.
Ułamkowa wartość klatkarza 29,97 spotykana jest w krajach, które wykorzystują standard NTSC, np. w USA. Pierwotnie, w Stanach Zjednoczonych liczba klatek rejestrowanych w jednej sekundzie wynosiła 30 (lub 60 w przypadku zapisywania półobrazów). Przyjęcie takiej liczby klatek wynikało z chęci zestrojenia częstotliwości wyświetlania klatek ze stosowaną w Ameryce Północnej częstotliwością napięcia w sieci energetycznej. Kiedy w latach 50. XX wieku pojawiła się telewizja kolorowa, zmienił się również klatkarz. Aby kolorowy obraz mógł być poprawnie wyświetlany przy wykorzystaniu przyjętego standardu emisji sygnału telewizyjnego i istniejącej infrastruktury technicznej, zmniejszono prędkość wyświetlania klatek o 0,1 procenta, uzyskując klatkarz 29,97 kl./s (lub 59,94 kl./s w przypadku wyświetlania półobrazów).
By zapewnić zgodność z rozpowszechnionymi już urządzeniami, takie samo rozwiązanie przyjęto w przypadku wideo HD w krajach wykorzystujących standard NTSC.
To, jaki wybierzesz klatkarz, zależy od kilku czynników. Dwa z nich wiążą się z wyglądem obrazu, jaki chcesz uzyskać, oraz liczbą klatek wyświetlanych na sekundę, wymaganą dla finalnego produktu, co z kolei wynikać będzie ze standardów przyjętych przez nadawcę lub klienta albo z formatu obrazu określonego w założeniach do projektu. My zalecamy:
- Dla materiałów wideo mających przypominać wyglądem obraz znany z kina najlepiej jest rejestrować zdjęcia z prędkością 24 (23,98) kl./s.
- Filmy, które będą emitowane w telewizji, powinny mieć klatkarz 30 (29,97) kl./s, co jest z kolei najlepszym rozwiązaniem dla nadawców emitujących sygnał z przeplotem o rozdzielczości 1920 x 1080 w systemie NTSC.
- Jeśli pracujesz w standardzie PAL, wybierz 25 kl./s.
- Dla materiałów rejestrowanych w rozdzielczości 1280 x 720 najlepszym wyborem, w przypadku emisji w telewizji, jest 60 (59,94) kl./s w krajach wykorzystujących system NTSC i 50 kl./s w regionach, gdzie stosowany jest system PAL.
Metody skanowania obrazu
Jak już wspomnieliśmy wcześniej, wideo polega na szybkim wyświetlaniu następujących po sobie statycznych fotografii. Ale to, w jaki sposób są one przysyłane, może się zmieniać. Dwie najpopularniejsze metody wyświetlania sygnału wideo to skanowanie międzyliniowe i progresywne.
Skanowanie międzyliniowe (z przeplotem)
Technika skanowania międzyliniowego wprowadzona została jako standard emisji sygnału na początku istnienia telewizji. Miała ona zapobiegać wypalaniu się lub spadkowi jasności świecenia fosforu, na który oddziaływało promieniowanie elektromagnetyczne pochodzące z lampy katodowej, używanej w tamtych czasach w monitorach kineskopowych (CRT, ang. cathode ray tube). Dzięki stosowaniu skanowania międzyliniowego udawało się zachować względnie stałą jasność obrazu. Poziome linie skanowanego obrazu lub pikseli (których zbiór nazywamy półobrazami) są rejestrowane lub wyświetlane na zmianę w postaci sygnału z przeplotem.
To, który zestaw linii zostanie załadowany jako pierwszy, zależy od formatu zapisu, ale w przypadku sygnału SD przesyłanego w systemie NTSC linie parzyste (nazywane też polem dolnym) są skanowane lub wyświetlane jako pierwsze. W przypadku formatu HD i SD w systemie PAL kolejność przeplotu jest odwrotna, najpierw skanowane lub wyświetlane są linie nieparzyste (określane również mianem pola górnego).
Każda linia skanowana jest bardzo szybko. Na przykład, większość nadawców telewizyjnych w USA emituje sygnał wideo o częstotliwości 29,97 kl./s, w związku z czym każdy półobraz wyświetlany jest przez 1/59,94 s. Połączenie ze sobą obu pól daje kompletną ramkę. Większość nadawców emitujących programy w rozdzielczości 1920 x 1080 pikseli używa skanowania międzyliniowego lub specjalnego rodzaju skanowania progresywnego o nazwie progressive segmented frame (PsF; zajrzyj do następnej części książki, by dowiedzieć się więcej na ten temat).
Mimo że lustrzanki cyfrowe wykorzystują skanowanie progresywne (więcej na ten temat w następnej części), w pewnych sytuacjach konieczne okazuje się przekodowanie materiału do formatu zgodnego z techniką wyświetlania obrazu z przeplotem.
Skanowanie progresywne
Skanowanie progresywne polega na zapisywaniu lub wyświetlaniu wszystkich linii jednocześnie, poczynając od tej znajdującej się na samej górze kadru, a kończąc na najniższej. Technikę tę stosują niektóre telewizje, wykorzystuje ją większość monitorów komputerowych, projektorów filmowych, a nawet wyświetlaczy LCD w lustrzankach cyfrowych. Nadawcy telewizyjni emitujący programy w rozdzielczości 1280 x 720 też posługują się takim skanowaniem. O ile jednak materiały rejestrowane w formacie 1920 x 1080 pikseli można zapisywać przy użyciu techniki zarówno skanowania progresywnego, jak i międzyliniowego, o tyle filmy o rozdzielczości 1280 x 720 rejestruje się jedynie przy użyciu skanowania progresywnego.
Skanowanie międzyliniowe (z lewej) może powodować, że kontury obiektów będą poszarpane, ponieważ każda ramka dzielona jest na dwa półobrazy. Przy zastosowaniu techniki skanowania progresywnego (z prawej) problem ten nie występuje.
Nigdy więcej NTSC?
Od momentu zakończenia w USA emisji sygnału telewizyjnego w postaci analogowej, programy nadawane są najczęściej w standardzie ASTC (Advanced Television Systems Committee). Jednak standard NTSC wciąż jest wykorzystywany przez niektórych nadawców przy przygotowywaniu relacji telewizyjnych.
Nieporozumienia dotyczące oznaczeń i klatkarza formatów wideo
Być może widziałeś oznaczenia, takie jak 1080i60 lub 720p60, będące skróconą formą zapisu nazw formatów określających rozdzielczość nagrywanego obrazu, metodę skanowania i liczbę klatek rejestrowanych w ciągu sekundy. W zapisie 1080i60 liczba 1080 oznacza, że materiał ma rozdzielczość 1080 pikseli w pionie; "i" informuje o tym, że format ten wykorzystuje skanowanie międzyliniowe (ang. interlaced scanning; skanowanie progresywne oznaczane jest literą "p" - ang. progressive scanning); ostatnie cyfry określają natomiast częstotliwość zapisu pełnych ramek lub półobrazów, co właśnie może być nieco mylące. Jednak w rzeczywistości zrozumienie znaczenia tych ostatnich liczb jest stosunkowo łatwe:
- Jeśli mamy do czynienia ze skanowaniem progresywnym, liczba ta oznacza ramki rejestrowane w jednej sekundzie. Na przykład 720p60 to oznaczenie materiału o rozdzielczości 720 pikseli w pionie, zarejestrowanego metodą skanowania progresywnego i z częstotliwością 60 obrazów na sekundę.
- W przypadku skanowania międzyliniowego, liczba ta oznacza półobrazy rejestrowane w jednej sekundzie. Na przykład 1080i60 to oznaczenie materiału o rozdzielczości 1080 pikseli w pionie, zarejestrowanego metodą skanowania międzyliniowego i z częstotliwością 60 pół-obrazów na sekundę. Pamiętaj jednak, że każda pojedyncza ramka składa się z dwóch półobrazów, więc aby uzyskać liczbę klatek wyświetlanych w jednej sekundzie odtwarzanego obrazu, należy liczbę półobrazów podzielić przez dwa: 60 obrazów podzielone przez 2 daje 30 klatek na sekundę, co w krajach wykorzystujących standard NTSC (np. w USA) daje nam rzeczywistą częstotliwość 29,97 klatki na sekundę.
Proporcje boków kadru
Proporcje boków kadru określają stosunek szerokości do długości boków obrazu. zazwyczaj proporcje te określa się na dwa sposoby: używając liczb całkowitych, np. 16 x 9 lub w postaci ułamka dziesiętnego, np. 1,78:1.
Większość lustrzanek cyfrowych rejestruje fotografie w formacie 3 x 2 (1,5:1), który przypomina nieco kwadrat. Pomimo to proporcje boków w nagrywanych przez nie filmach HD wynoszą 16 x 9 lub 1,78:1, a obraz ma kształt prostokąta. Dobrze jest mieć świadomość tego, że podczas rejestrowania wideo wyświetlacz aparatu będzie wyświetlał obraz o proporcjach 16 x 9 lub zostanie na niego nałożona półprzezroczysta kaszeta. Te odcięte obszary nie będą częścią rejestrowanego obrazu, dlatego konieczna będzie zmiana kompozycji kadru.
Lustrzanki cyfrowe z funkcją nagrywania filmów wideo rejestrują obraz o proporcji boków 16 x 9, a nie jak w przypadku fotografii 3 x 2.
Kompresja
Kompresowanie ma tak naprawdę jeden cel: zmniejszyć wielkość strumienia danych przesyłanych w jednostce czasu, a tym samym objętość pliku. Wykorzystuje się je przy zapisie zarówno statycznych, jak i ruchomych obrazów. Chodzi o to, aby zmniejszyć wielkość pliku i jednocześnie zachować akceptowalną jakość obrazu lub dźwięku (współczesne algorytmy kompresji potrafią być niezwykle skuteczne, jeśli chodzi o zachowanie właściwej równowagi pomiędzy tymi dwoma potrzebami). Poniżej znajdziesz kilka pojęć i terminów związanych z kompresją danych wideo.
Kodek: Algorytm kompresji wykorzystywany do zapisywania fotografii, filmu lub dźwięku nazywamy kodekiem. Jest to akronim od słów kompresor/dekompresor lub kompresować/dekompresować. Kodekami wideo zajmiemy się w dalszych częściach książki. Korzysta z nich bowiem i twój sprzęt, i program do montażu (ale nie są one takie same).
Współczynnik kompresji: Jest to wyrażona liczbą wielkość, o jaką algorytm kompresji może zredukować strumień danych/objętość fotografii, pliku wideo lub nagrania dźwiękowego w porównaniu z wielkością strumienia danych/objętością materiału źródłowego. Dla przykładu, klip o objętości 1 GB możemy zmniejszyć do rozmiaru 100 MB, jeśli użyjemy określonego kodeka. W tym wypadku współczynnik kompresji danych wyniesie 10:1.zazwyczaj mamy do czynienia z dwoma metodami kompresji: bezstratną i stratną.
Kompresja bezstratna: Idea kompresji bezstratnej polega na tym, by po dekompresji otrzymać dokładnie to samo, co zostało skompresowane. Oznacza to, że oryginalny materiał (w tym wypadku obraz wideo) nie został w żaden sposób zmodyfikowany przez algorytm kompresji. Najczęściej spotykana metoda kompresji bezstratnej polega na wykorzystaniu algorytmów charakteryzujących się bardzo długim czasem kodowania. Bezstratne kodeki wideo, np. Animation codec (używany zazwyczaj do archiwizacji lub transferu danych), mają niski współczynnik kompresji. Zwykle jego wartość nie jest większa niż 2:1.
Kompresja stratna: Jak wskazuje sama nazwa, kompresja stratna oznacza, że tracisz część danych zawartych w oryginalnych plikach ze zdjęciami, filmami lub nagraniami dźwiękowymi. Kompresowanie stratne to prawdziwa sztuka, ponieważ dobry algorytm musi stanowić kompromis pomiędzy jakością, szybkością transmisji/objętością danych, głębią koloru i płynnością odtwarzania. Większość algorytmów kompresji wideo polega na stratnej kompresji danych. Stratne algorytmy kompresji, np. H.264 (wykorzystywany w lustrzankach cyfrowych Canona), mogą mieć współczynnik kompresji większy niż 100:1.
Najprawdopodobniej wiesz już co nieco o kompresji. Masz z nią cały czas do czynienia, robiąc zdjęcia i zapisując je w formacie JPEG. Kompresja JPEG, wykorzystująca różne techniki kodowania, pozwala znacząco zmniejszyć objętość pojedynczego pliku ze zdjęciem, lecz jednocześnie wyraźnie obniża jakość obrazu.
Z drugiej strony, korzystasz także z algorytmów kompresji bezstratnej (albo w ogóle ich nie stosujesz), kiedy zapisujesz fotografie w formacie RAW. Ten sposób rejestracji zdjęć umożliwia dużo wierniejsze odwzorowanie kolorów i tonalności przy niewielkim lub całkowitym braku redukcji objętości zbiorów. Uprzedzając twoje pytanie: choć istnieje możliwość zapisywania ruchomego obrazu w postaci surowych plików (takich jak fotografie w formacie RAW), to swoimi rozmiarami przypominają słonia, a ich rejestrowanie i archiwizacja kosztuje fortunę. Poza tym, jak dotąd lustrzanki cyfrowe nie mogą zapisywać plików wideo w tej postaci.
W świecie wideo o kompresji można mówić w dwóch aspektach. Po pierwsze, w odniesieniu do algorytmu kompresji (kodeka) wykorzystywanego do zapisywania obrazu i dźwięku podczas rejestrowania materiału. Na przykład, lustrzanka cyfrowa Canon 7D zapisuje wideo, stosując kodek H.264, podczas gdy Nikon D300s korzysta z algorytmu Motion JPEG.
Po drugie, kompresja w przypadku wideo odnosi się do tego, w jakiej postaci materiał jest importowany i kompresowany przez program do montażu. Możliwe jest takie rozwiązanie, w którym do zaimportowania filmu do programu do edycji wideo wykorzystywany jest jeden kodek, a w trakcie pracy (montażu filmu) używany jest zupełnie inny. Robi się tak zazwyczaj po to, aby zoptymalizować pliki źródłowe w celu ich szybszej edycji w programie do montażu i płynniejszego odtwarzania ich na komputerze - proces ten nosi nazwę trans-kodowanie.
Jak metoda prezentacji wpływa na sposób produkcji?
Powszechnie mówi się, że należy znać cel, aby wybrać drogę, pozwalającą do niego dojść. Jednak co to tak naprawdę oznacza w odniesieniu do technologii wideo?
Ujmując rzecz najprościej - musisz wiedzieć, do czego twój materiał zostanie wykorzystany lub w jaki sposób będzie wyświetlany (i wreszcie która z tych rzeczy jest ważniejsza). Będziesz mógł podjąć wtedy właściwe decyzje dotyczące sprzętu i sposobu kodowania.
Czy gotowy film zostanie opublikowany w internecie lub będzie oglądany na urządzeniach przenośnych? Internet i urządzenia mobilne, ze względu na niewielkie wyświetlacze i możliwość odtwarzania filmów praktycznie o dowolnym klatkarzu, dają olbrzymią swobodę, jeśli chodzi o wybór formatu. Jako podstawową zasadę można przyjąć, że materiały przeznaczone do internetu należy rejestrować przy wykorzystaniu metody skanowania progresywnego. Powinno się także korzystać z najniższej częstotliwości klat-karza (np. 24 kl./s), ponieważ przede wszystkim dzięki temu można zmniejszyć objętość pliku i skrócić czas potrzebny na przesłanie danych. Również sam obraz powinien być nieco węższy, aby można go było wygodniej oglądać na mniejszych ekranach.
Czy gotowy film będzie pokazywany w telewizji emitującej sygnał w formacie SD lub HD? Jeśli realizujesz swój materiał dla telewizji, bardzo często będziesz miał do czynienia z wyraźnie określonymi wymaganiami technicznymi i specyficznym klatkarzem. Najpierw należy podjąć decyzję odnośnie rozdzielczości, w jakiej rejestrowany będzie obraz (zazwyczaj będzie to 1080 lub 720 pikseli w pionie). Metodę skanowania, klatkarz oraz kodek wybiera zazwyczaj klient lub stacja telewizyjna. Niestety, większość nadawców nie ma jeszcze zebranych w postaci jednego dokumentu informacji dotyczących sposobu przygotowania materiałów rejestrowanych za pomocą lustrzanek cyfrowych i dopiero powoli opracowuje wytyczne w związku z tym, że coraz większa liczba producentów chce wykorzystywać tego typu urządzenia.
Czy gotowy film znajdzie się w dystrybucji kinowej? Obecnie filmy nakręcone za pomocą lustrzanek cyfrowych mogą być wyświetlane w kinach. Aby mieć taką szansę, powinieneś bardzo ściśle współpracować z laboratorium filmowym, które dostarczy ci odpowiednią specyfikację. Niezbędne bowiem mogą się okazać: filmowanie z częstotliwością 24 kl./s, by dopasować klatkarz do częstotliwości, z jaką naświetla się taśmę filmową; bardzo precyzyjny dobór parametrów ekspozycji, by w maksymalnym stopniu wykorzystać dynamikę tonalną błony; a także rejestrowanie ujęć z dwukrotnie wyższą częstotliwością (dwa raz większą liczbą klatek na sekundę) w celu uniknięcia efektu migotania obrazu.
Filmowanie lustrzanką cyfrową
James Ball, Robbie Carman, Matt Gottshalk, Richard Harrington
Liczba stron: 336
Format: 204 x 232
Oprawa: miękka
Cena: 79,90zł
![Fujifilm X-M5 - pierwsze wrażenia i zdjęcia przykładowe [RAW]](/i/images/4/4/9/d2FjPTEyMngx_src_235449-Fujifilm-X-m5-lead-maly.jpg)
