Работа с форматом AVCHD Часть 1

1. Введение
Видео высокой четкости (High Definition, HD) в последние годы активно проникает из профессионального в бытовой сектор. На прилавках магазинов все больше телевизоров и плазменных панелей имеют заветные надписи "Full HD" и "HD Ready", а в отделах видеокамер значительную часть полок занимают камеры, способные снимать HD-видео. Даже цифровые фотокамеры-"мыльницы", имеющие функцию видеосъемки, все чаще способны снимать видео с разрешением не 640х480 точек, а 1280х720, а то и полноценное FullHD-видео с разрешением 1920х1080 точек (подробнее о современных видеокамерах можно прочитать в Путеводителе по цифровому видео).
Все это способствует тому, что видеолюбители все чаще отдают предпочтение HD-видеокамерам, даже несмотря на то, что цена их заметно выше, чем у SD-видеокамер (Standard Definition). И для того, чтобы ощутить в полной мере прелести HD-видео, нужен и HD-телевизор, который зачастую стоит не меньше, чем сама видеокамера (а то и больше, в зависимости от диагонали). Многим достаточно один раз в магазине увидеть разницу между тем, как выглядит на HD-телевизоре съемка HD-видеокамерой и SD-видеокамерой, и сомнения по поводу того, какую камеру выбрать, отпадают сами собой — выбор падает на HD. При этом покупателей обычно не смущает новизна видеоформата, и мысли о том, что при работе с ним могут быть проблемы, уходят на второй план, или даже не возникают. Ведь со старой видеокамерой проблем не было, откуда они могут взяться с новой — она же только лучше, да еще и дороже?

В принципе, если достаточно только просмотра видео с видеокамеры, подключенной к HD-телевизору, то проблем обычно не возникает — после правильного подключения кабелей по инструкции видео воспроизводится во всей красе и детальности высокой четкости и радует глаз. Но у многих пользователей постепенно вопросов возникает все больше, а при поиске ответов на них оказывается, что все не так просто и понятно, как казалось при покупке. Начиная с того, как и куда сохранять отснятое видео, когда носитель в камере заполнен полностью, и почему видео, снятое HD-камерой, не воспроизводит бытовой DVD-плеер (да и неясно, как в него это видео "запихать"). И заканчивая тем, что делать, если видео хочется смонтировать, и даже просто просмотреть на компьютере — заминка может возникнуть еще на этапе безуспешных попыток скопировать видео в него.

В данном цикле статей мы постараемся дать ответы на некоторые вопросы, возникающие при работе с HD-видео, и рассказать, как решать наиболее распространенные задачи.

2. Что такое AVCHD?
AVCHD — формат сжатия видеоданных, используемый в большинстве современных бытовых видеокамер высокой четкости. Эта аббревиатура — сокращение от Advanced Video Coding High Definition. С последними двумя буквами все понятно (HD — высокая четкость), но что такое AVC?

AVC (Advanced Video Coding, дословный перевод "Продвинутое кодирование видео") — формат сжатия видеоданных, имеющий также стандартные названия H.264 и MPEG4 part 10. Это разновидность формата MPEG4, разработанная как значительное усовершенствование формата MPEG2 (давно используемого, например, в дисках DVD Video). При качественной реализации кодера формат Advanced Video Coding позволяет сохранить изображение более высокого качества (с меньшими потерями относительно несжатого оригинала), чем MPEG2, причем, даже при меньшей величине потока сжатых данных (битрейте). Это достигается за счет более двух десятков усовершенствований формата (впрочем, подробное их разъяснение содержит достаточно сложные технические подробности, что выходит за рамки данной статьи). Однако, это требует и значительно более сложных вычислений при кодировании и декодировании данных.

Также не следует думать, что сжатие видео в формате AVC автоматически означает, что камера лучше, чем все остальные, не записывающие видео в этом формате. Качество изображения в первую очередь зависит от качества оптики, правильности работы автомата замера экспозиции, малошумности матрицы (об этом см. ниже), реального разрешения матрицы (или матриц, если их 3), алгоритмов обработки изображения процессором камеры, величины потока сжатых данных (битрейта), реализации кодера и других параметров.

AVCHD — аббревиатура, предложенная фирмами Sony и Panasonic, которая означает не просто набор букв. Формат AVCHD накладывает некоторые дополнительные ограничения на форматы данных, а именно:

1.Видео и звук хранятся в контейнере MPEG Transport Stream.
2.Звук в бытовых AVCHD-камерах хранится в формате AC3 (Dolby Digital).
Существует множество видеокамер, умеющих снимать видео высокой четкости в формате AVC, но не соответствующих стандарту AVCHD, например, фотовидеокамеры, сохраняющие видео в контейнерах MP4 и MOV (QuickTime). Технические особенности разных форматов HD-видео в формате AVC будут рассмотрены в следующих частях статьи.

3. Почему AVCHD?
Первые HD-видеокамеры, появившиеся в бытовом секторе (самой первой была Sony HC1), снимали видео в формате HDV. Фактически, это уже давно существующий и хорошо зарекомендовавший себя формат сжатия видео MPEG2, сохраняемый на также давно известный и широко распространенный носитель — кассету miniDV. Сохранили даже величину потока данных — около 25 мегабит в секунду на видео и звук, что позволило не изменять скорость движения ленты, плотность записи и механику лентопротяжных механизмов камер. Это позволило сократить расходы и не увеличивать дополнительно стоимость камер за счет стоимости разработки новой механики.

Формат MPEG2 за счет междукадрового сжатия более эффективен по коэффициенту компрессии, чем DV, но за счет того, что площадь полного HD-кадра больше, чем SD, в 5-6 раз (для PAL и NTSC соответственно), требует большого потока данных для получения высокого качества результата. Поэтому для уменьшения заметности артефактов сжатия пришлось пойти на хитрость. На ленте сохраняется изображение, сжатое по горизонтали до разрешения 1440х1080 точек, а при воспроизведении оно растягивается до полного разрешения 1920х1080. Такой подход называется анаморфированием изображения, и пиксель в видео получается неквадратным. Это позволило достичь некого компромисса между качеством видео и потоком данных.
Однако, на динамичных сценах с большим количеством мелких деталей (колышущаяся на ветру листва, мелкие брызги воды у фонтана, сплав по горной реке) потока MPEG2-данных в 25 мегабит в секунду бывает недостаточно, и HDV-изображение иногда рассыпается на мелкие квадраты (хотя заметность этого обычно невысока). Ситуация усугубляется тем, что из-за высокого разрешения пиксели у матриц HD-видеокамер обычно мельче (имеют меньшую площадь), чем у хороших DV-видеокамер обычной четкости, в результате шумы имеют более высокий уровень, и изображение компрессируется с меньшей эффективностью.

Как известно, шумы являются высокочастотными компонентами изображения, и при большом их количестве значительная часть сжатого потока данных расходуется на сохранение шумов вместо "полезной", основной части изображения. Поэтому эффективность сжатия видео тем выше, чем меньше в нем шумов исходно. Некоторый выигрыш в качестве дает предварительное подавление шумов в изображении, но слишком агрессивное шумоподавление вносит искажения и ухудшение детализации изображения.

Не лишен недостатков и носитель данных. DV-кассета при своей относительной дешевизне и довольно высокой надежности, тем не менее, иногда допускает единичные сбои и выпадения кадров. В формате MPEG2 с междукадровой зависимостью это может привести к выпадению целой группы кадров (GOP). Другой недостаток, раздражающий многих пользователей — низкая скорость копирования данных в компьютер: только в реальном времени, т.е. данные копируются в компьютер столько же времени, какова их длительность (одночасовая кассета вводится в компьютер ровно час).

Поэтому в современных бытовых видеокамерах производители переходят как на другие носители данных (записываемый DVD-диск, Flash, жесткий диск), так и на более современный формат сжатия видео — AVCHD. Помимо преимуществ (улучшение качества записи при меньшем объеме данных), этот формат не лишен и недостатков (в основном они связаны со сложностью его декодирования). О некоторых из них, и способах борьбы с ними мы расскажем ниже.

4. Копирование AVCHD-видео с камеры в компьютер
В зависимости от носителя данных, процесс копирования данных с AVCHD-камер в компьютер несколько отличается от простого копирования с HDD или флэш-носителя. В случае, если камера сохраняет видео на записываемый DVD-диск, обязательно прочтите инструкцию к камере, а именно раздел, относящийся к копированию данных с камеры или снятого ей DVD-диска в компьютер. Возможны разные способы копирования — как с камеры, подключенной к компьютеру, так и просто с диска, вставленного в DVD-привод компьютера. Это можно осуществить как с помощью программного обеспечения, прилагающегося к камере, так и с помощью некоторых видеоредакторов. Также можно просто скопировать файлы с диска с помощью Проводника Windows. Если скопировать видео с диска не удается (компьютер рапортует о том, что диск якобы пуст или неисправен), то необходимо диск финализировать (закрыть, см. инструкцию к видеокамере) перед тем, как переносить с него данные в компьютер. Некоторые камеры при этом требуют, чтобы было подключено питание от сети, а не аккумулятора.

Но и после финализации диск может по-прежнему не распознаваться компьютером. Причина этого обычно в том, что на AVCHD-дисках используется файловая система UDF 2.5, а в системе Windows XP по умолчанию нет поддержки этой файловой системы. Чтобы она появилась, необходимо установить соответствующий драйвер. В частности, для этого достаточно установить программу Nero InCD (более подробно об этом можно прочитать в FAQ по цифровому видео). После установки драйвера файлы на DVD-диске будут доступны через DVD-привод компьютера.

AVCHD-видеокамеры с другими носителями данных (Flash, жесткий диск) обычно подключаются к компьютеру по интерфейсу USB 2.0 кабелем, имеющимся в комплекте, и после подключения доступны в компьютере как съемный диск. Flash-носитель можно поместить во Flash Drive и копировать данные с него в компьютер вообще без участия видеокамеры, что имеет определенные удобства (например, можно иметь несколько Flash-карт, одна из которых находится в камере и используется для съемки видео, а данные с другой в это время копируются в компьютер).

Независимо от носителя данных AVCHD-видеокамеры, видео на носителе хранится в файлах с расширением mts или m2ts. Это сокращение от MPEG2 Transport Stream — название контейнера, в котором хранится AVCHD-видео. Контейнер — это "оболочка" для хранения данных, которая "не знает" о том, какие форматы данных (видео, звук) хранятся внутри. В частности, в контейнере MPEG2 TS может храниться видео в форматах MPEG2 или MPEG4, и звук в самых разных форматах (MPEG Audio, несжатый Linear PCM, AC3/Dolby Digital, и другие).

После того, как DVD-диск с AVCHD-видео успешно открыт в компьютере, либо видеокамера обнаружена компьютером как съемный диск, достаточно найти все файлы с расширением mts или m2ts на подключенном диске (они могут находиться не в корневой папке диска, а по адресу типа AVCHD\BDMV\STREAM), и перенести их в компьютер — это и есть отснятое видео. Расширение файлов может быть другим (например, tod — в случае с MPEG-2 видеокамерами производства JVC), но найти файлы с видео можно по простому принципу — они имеют наибольший объем по сравнению со всеми другими файлами (обычно это служебные файлы) на носителе информации. Далее видеофайлы можно просмотреть с помощью программного плеера, открыть в монтажной программе и т.д.

Некоторые монтажные программы и плееры могут "не понимать" нестандартные расширения файлов, поэтому может понадобиться сменить расширение видеофайлов на .mpg.

Если копирование видеофайлов вручную представляет определенную трудность или неудобство, нелишним будет обратиться к компакт-диску, который обычно имеется в комплекте с AVCHD-видеокамерой. На нем обычно имеется программа, позволяющая перенести видео с видеокамеры в компьютер, и даже осуществить несложный монтаж. Причем, она может представлять интерес и для "продвинутых" пользователей, которые умеют копировать видео с камеры вручную.

5. Просмотр AVCHD-видео
После того, как видео скопировано в компьютер, возникает очевидное желание его просмотреть. По умолчанию в системе Windows, скорее всего, нет нужных декодеров, поэтому просмотреть видео с помощью Windows Media Player не удается.
Как уже было сказано выше, в комплекте с видеокамерами обычно имеется некоторое программное обеспечение (ПО), позволяющее скопировать видео с камеры в компьютер. Зачастую оно же может выполнять и функции плеера. Поэтому, первым делом можно попробовать установить ПО с прилагающегося диска, скопировать видео с камеры с его помощью, и попробовать просмотреть видео в нем же.

Конечно, прилагающееся к камере ПО удовлетворяет не всех. По разным причинам: непривычность или неудобство пользовательского интерфейса, недостаточное количество нужных функций, либо слишком медленная работа, из-за чего видео не успевает показываться в реальном времени, происходят пропуски кадров, видео выглядит "как слайд-шоу" и т.п. AVCHD — достаточно "тяжелый" формат даже для декодирования, поэтому такая ситуация вполне вероятна (подробнее об этом см. ниже).

Поэтому многим наверняка захочется установить какой-либо альтернативный декодер или плеер для формата AVCHD.

Хотим предостеречь вас от желания сразу устанавливать различные наборы кодеков, или кодек-паки (Codec packs) вроде K-Lite. О причинах этого уже рассказывалось в "Вопросах и ответах по цифровому видео": многие кодеки и прочие модули в кодек-паках могут конфликтовать между собой, и это может пагубно повлиять даже на простое воспроизведение некоторых видеофайлов — что уж говорить о монтаже.

В частности, по отзывам некоторых участников форума "Цифровое видео", проблемы возникают при использовании Picture Motion Browser, который может не работать, если в системе установлены кодек-паки. А при необходимости осуществить монтаж видео проблемы могут быть еще серьезнее: хотя в плеерах видео может успешно открываться, монтажные программы могут сбоить и даже выходить из строя при попытке открыть в них те же видеофайлы, или в процессе их монтажа. Могут возникать прочие странности: например, по непонятным причинам в открытом файле монтажная программа может не обнаружить звук.

Что еще хуже, проблемы могут возникнуть в самом конце, на этапе вывода результата монтажа в результирующий файл. Локализовать причины этих проблем, и тем более решить их, обычно крайне сложно, а то и не представляется возможным. Даже после удаления кодек-паков в системе может остаться "мусор", и помогает в таком случае только полная переустановка системы "с нуля".

Декодер CoreAVC
Для воспроизведения AVCHD-видео можно установить отдельный декодер, не входящий в состав кодек-паков. Одним из лучших таких декодеров является CoreAVC.


После его установки видео может быть воспроизведено практически любым плеером — например, системным Windows Media Player.

CoreAVC — один из самых быстрых (производительных) декодеров, что является очень даже не лишним качеством. На момент написания статьи далеко не все компьютеры обладают производительностью, достаточной даже для просто воспроизведения AVCHD.

Чтобы комфортно смотреть видео в этом формате, необходим достаточно мощный процессор — настоятельно рекомендуется 2-ядерный с быстрой шиной памяти и не самым маленьким объемом кэша. Поэтому не удивляйтесь, если на вашем ноутбуке с одноядерным процессором вроде Intel Celeron видео в плеере "подтормаживает" или вовсе напоминает "слайд-шоу", а звук "заикается".

Проверить, виноват ли в этом процессор, просто — достаточно запустить системный диспетчер задач (Task Manager) во время воспроизведения видео и посмотреть, какова загрузка процессора. Если хотя бы одно ядро процессора занято на 100%, это верный признак того, что он и является "узким местом". В таком случае почти наверняка требуется апгрейд процессора на более мощный (что зачастую также требует замены материнской платы и оперативной памяти). Иногда может помочь использование мощной видеокарты — некоторые программные плееры умеют задействовать графический ускоритель для ускорения декодирования видео (о таких плеерах будет рассказано ниже).

Возникает справедливый вопрос: почему такой мощный процессор компьютера, как например, Pentium 4 с частотой 3 ГГц, может не справляться с плавным воспроизведением видео, а встроенный в маленькую видеокамеру процессор справляется не только с декодированием, но даже с кодированием видео в реальном времени? Неужели там установлен еще более мощный процессор?

Ответ на этот вопрос — и да, и нет.

Встроенный в видеокамеру процессор является специализированным, специально "заточенным" и оптимизированным под две конкретные задачи — кодирование и декодирование видео в определенном формате сжатия. С точки зрения этих задач данный процессор, безусловно, более мощный, чем центральный процессор компьютера. Но последний является универсальным процессором, умеющим исполнять во много раз больше задач, и не оптимизированным конкретно под сжатие или декодирование видео. У этих процессоров совершенно разные назначения, поэтому напрямую сравнивать их по производительности некорректно (как некорректно сравнивать возможности гоночного авто и тяжёлого грузовика: при одинаковой мощности двигателей у них совсем разная грузоподъёмность и скорость).

Однако, вернемся к теме воспроизведения AVCHD-видео. Чтобы не иметь проблем с кодеками, лучше всего попробовать воспроизвести видео с помощью плееров, которые содержат все необходимые декодеры "на борту". Одним из таких плееров является Media Player Classic и его новый вариант Media Player Classic Home Cinema.

Media Player Classic
Этот плеер не имеет скинов и прочих "красивостей" (дизайн его пользовательского интерфейса похож на Windows Media Player 6-й версии), но совершенно незаслуженно многие обходят его вниманием. Главные достоинства плеера, помимо бесплатности — небольшой объем, нетребовательность к ресурсам компьютера и быстрая работа. Кроме того, что немаловажно ввиду описанных выше причин, для большинства видеоформатов (в том числе DivX/XviD и MPEG2/DVD) имеет встроенные декодеры, не требуя наличия каких-либо кодеков в системе. Тем не менее, для желающих использовать внешние декодеры, имеет возможность в своих настройках отключить встроенные декодеры для каждого из форматов.


DB на Воскресенье 04 Сентябрь 2011 - 05:58:45
комментарии:0