ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ И ОБРАБОТКИ ВИДЕОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА СОВРЕМЕННЫМИ ДИДАКТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ

В недавнем прошлом слова «видеостудия» и «видеомоптаж» ассоциировались со сложным и дорогостоящим оборудованием, занимающим много места и доступным только крупным предприятиям (кино- и телестудиям).

Сегодня с появлением цифровых видеокамер и соответствующих программ для обработки видеоматериалов появилась возможность оперативно создавать, редактировать и осуществлять видеомонтаж видеоклипов и фильмов для обеспечения учебно-тренировочного процесса современными дидактическими материалами. В данной главе рассматривается ряд таких программ.

Задачи и этапы подготовки видеоматериалов

В организации учебно-тренировочного процесса важное место занимают различные видеоматериалы, позволяющие наиболее наглядно представлять информацию о процессе обучения различным двигательным действиям, проведении спортивно-массовых мероприятий, анализе биомеханических характеристик, тактических действий и т.п. Данные материалы могут использоваться самостоятельно в виде отдельного тематического видеофильма и быть компонентами программно-педагогических средств, таких, как мультимедийные контролирующие и обучающие программы, электронные учебники, презентации, базы данных образовательного назначения, интернет-ресурсы [44]. В связи с этим определенный интерес вызывают технологии создания и обработки видеоматериалов, а также программные средства, обеспечивающие этот процесс [12, 53, 64]. Подготовка и обработка видеоматериалов на компьютере предполагает:

  • • создание необходимых видеозаписей;
  • • ввод видеоинформации в компьютер;
  • • обработку (редактирование) введенной в компьютер видеоинформации;
  • • сохранение обработанной видеоинформации на каком-либо носителе.

Создание видеозаписей

На первом этапе в зависимости от целей дальнейшего использования необходимо подготовить видеозаписи, отвечающие конкретным задачам учеб но-тренировочного процесса, то есть включающие сюжеты, которые в дальнейшем будут использованы в создаваемых программно-педагогических средствах. Для этого можно применить следующие приемы:

  • • выполнить непосредственную видеозапись соответствующих сюжетов (соревнование, урок по физической культуре, тренировочное занятие, показательное выступление и т.п.);
  • • использовать видеозаписи, имеющиеся в архиве (в видеотеке кафедры или в личной видеотеке);
  • • записать на видеомагнитофон или непосредственно в компьютер (при наличии соответствующего оборудования, например, телевизионного тюнера) интересующие сюжеты из спортивных передач по телевидению: Олимпийские игры, чемпионаты мира и Европы по различным видам спорта и т.д.;
  • • скачать видеофайл из интернета, например, с YouTube (Ютьтюба);
  • • использовать несколько из перечисленных приемов.

Съемку видеоматериалов можно осуществить с помощью различных типов видеокамер, которые делятся на три основные категории:

  • бытовые: обладают небольшим весом, компактностью и простым управлением, что позволяет пользоваться ими любому человеку, не обладающему профессиональными навыками съемки;
  • профессиональные: камеры для профессионального использования на телевидении и в цифровом кинематографе, обычно значительного веса, от портативных, до устанавливаемых стационарно;
  • специальные: узкоспециализированные, например, медицинские видеокамеры (используемые в эндоскопии и других областях) или камеры видеонаблюдения. Как правило, имеют предельно упрощенную конструкцию и миниатюрные габариты. Кроме этого, камеры подразделяются на аналоговые и цифровые.

В последние годы значительное распространение получили цифровые видеокамеры, основными достоинствами которых следует считать следующие:

  • • отсутствие потери качества при перезаписи;
  • • больший срок хранения записи;
  • • лучшая помехоустойчивость. Сигнал кодируется с запасом прочности (вводится избыточная информация, позволяющая восстановить сигнал до первозданного вида в случае небольшого физического повреждения носителя). Царапина на грампластинке вызывает щелчки при воспроизведении. Компакт-диск с царапиной воспроизводится без искажений;

• цифровой сигнал может быть записан на любой носитель информации — будь то магнитная лента, оптический диск, жесткий диск, флеш-память и пр.

Совокупность этих факторов, собственно говоря, и стала причиной принципиального отказа производителей от выпуска аналоговых видеокамер и видеомагнитофонов.

Как известно одним из основных параметров графических и видеофайлов является разрешение, связанное с общим числом точек (пикселей) с помощью которых изображение формируется на экранах компьютеров и телевизоров. Считается, что чем больше пикселей создают изображение, тем естественнее оно воспринимается человеческим глазом. Поэтому при работе с видеоматериалами немаловажное значение приобретает знание ряда значений разрешений, соответствующих различным видам видеокамер, которые можно подразделить на две группы:

  • • стандартной четкости (SD. Standard Definition): для аналоговых видеокамер: 576 строк при 25fps (PAL) или 480 строк при 30fps (NTSC); для цифровых видеокамер: 720x576 точек при 25 fps и 640x480 точек при 30 fps.
  • • высокой четкости (HD, High Definition): HD Ready: 720 строк (1280x720 точек); Full HD: 1080 строк (1920x1080 точек).

Одним из самых важных параметров видеокамеры является формат носителя данных. Именно он определяет объем информации, который может быть записан на носитель, алгоритм сжатия, который экономит место на носителе (иногда в ущерб качеству), и способ просмотра записанного видеоматериала.

Самый емкий из носителей на сегодняшний день — жесткий диск (HDD). На него можно записать самый большой объем информации — 160 Гб и выше, что позволяет без проблем снимать очень большие сюжеты. К сожалению, сам по себе HDD достаточно хрупкий, поэтому механические встряски и неосторожное обращение с ним могут вывести его из строя. Применяемый алгоритм сжатия — MPEG2.

Вслед за жестким диском по предпочтению идут форматы MiniDV (Digital Video) и HDV (High Definition Video). И в том, и в другом случае носителем информации выступает сменная миникассета емкостью 12 Гб, размером 65x47x12 мм.

В MiniDV-камерах видеосигнал записывается на магнитную ленту в цифровом формате DV покадрово со сжатием, которое осуществляется по алгоритму MJPEG. В формате HDV применяется алгоритм сжатия MPEG2, эффективность которого существенно выше, чем у MJPEG, поэтому при той же емкости кассеты можно записать более длинный клип или фильм. Следует заметить, что в силу особенностей алгоритма MPEG2 компьютерная обработка видеозаписи требует больших ресурсов компьютера, а при монтаже (декодировании) несколько снижается качество.

Восьмидесятимиллиметровые DVD-мини-диски — единственный (из пяти существующих) формат, который позволяет сразу после записи на внутренний носитель просматривать отснятое видео на DVD-плеере, не прибегая к помощи компьютера.

Карты памяти SSD (Solid State Disk), или флэш-карты, тоже известные носители информации, которые интересны прежде всего своей бесшумностью за счет полного отсутствия механических узлов. Кроме того, именно отсутствие «механики» делает видеокамеру чрезвычайно надежным и низкоэнергопотреб-ляемым инструментом. При условии поддержки камерой карт большой емкости (16 Гб) время записи может быть увеличено в несколько раз (к примеру, для DVD-камсры более чем в 10 раз!). Используемый алгоритм сжатия MPEG2. Современные достижения в области электроники позволяют создавать флэш-карты емкостью в десятки гигабайт.

Кроме формата носителя можно выделить еще и формат записи, то есть как будет записываться видеосигнал на конкретный носитель. Здесь можно выделить следующие форматы:

  • • DV (серия форматов на аналоговых носителях);
  • • MPEG-2 (для flash-памяти, HDD и DVD дисков);
  • • Формат AVCHD (кодек Н.264 / AVC / MPEG-4 Pail 10 для носителей данных HD DVD и Blu-ray Disc).

Чтобы уменьшить размеры файлов, хранящих видео, применяются специальные программы, называемые компрессорами, или кодеками (codec — от англ. Compressor / decompressor). Процедуру уменьшения размера медиафайла называют компрессией, или сжатием. Как правило, при сжатии некоторая часть информации теряется, и качество, соответственно, понижается. Многие компрессоры позволяют регулировать качество с помощью указания степени сжатия, которое измеряется в процентах или чаще битрейтом (поток данных за 1 сек.) в килобитах в секунду (Кбит/с) или в мегабигах в секунду (Мбит/с).

Как правило, эффективность сжатия существенно зависит от правильного подбора кодека. Необходимо выбирать те кодеки и так регулировать их параметры, чтобы, с одной стороны, обеспечить хорошее качество изображения, а с другой — скорость расчетов (как сжатия, так и воспроизведения) и приемлемый физический размер медиа-файла.

В целом можно выделить два основных подхода к сжатию видеоинформации: покадровое и межкадровое (их также иногда называют поперечным и продольным сжатием). При покадровом сжатии кодирование каждого кадра производится независимо от других кадров. Мсжкадровос сжатие основывается на выделении ключевых кадров в начале отдельных сцен и формировании на их основе последовательности промежуточных кадров, каждый из которых представляет собой модификацию предыдущего кадра. Очевидно, что первый подход легче реализуется и менее требователен к вычислительным ресурсам при кодировании и декодировании. Второй подход более ресурсоемок, но позволяет достичь высоких степеней сжатия.

Можно выделить следующие часто используемые видеокодеки:

  • • Uncompressed (без сжатия) — подходит только для промежуточного сжатия коротких роликов без потери качества при переносе видео из одной программы в другую;
  • • HuffYUV — кодек, выполняющий быстрое покадровое сжатие без потери качества, также подходит только для промежуточного хранения;
  • • MJPEG (Motion JPEG) — кодек, выполняющий покадровое сжатие в стандарт JPEG, раньше часто применялся платами захвата видео с аппаратным компрессором. Используется при вводе видеоматериалов, легко декодируется видсорсдакторами;
  • • DV (Digital Video) — кодек, применяемый при вводе данных с кассетных цифровых видеокамер miniDV с максимальным качеством. Используется покадровое сжатие с фиксированным коэффициентом 1:5;
  • • Indco video — относительно старый кодек, неплохо подходит для сжатия в разрешении до 384x288, нетребователен к аппаратному обеспечению;
  • • MPEG-1 (Motion Pictures Experts Group) — старый, но достаточно эффективный алгоритм, при котором примснястсяй мсжкадровос сжатие в разрешении до 384x288;
  • • MPEG-2 — стандарт высококачественного сжатия, используемый в DVD с разрешением до 720x576, а также в спутниковом TV;
  • • MPEG-4 ASP (Advanced Simple Profile) — группа кодеков, объединенных общими принципами сжатия, — DivX, XviD, 3ivX, ffDShow и др. В настоящее время они обеспечивают оптимальное сочетание качества, размеров файла и времени кодирования;
  • • MPEG-4 AVC (Advanced Video Compression, он же Н.264) — постепенно набирающий популярность формат сжатия, который позволяет обеспечить существенно более высокий уровень качества при той же степени сжатия, чем традиционный MPEG-4 ASP. При кодировании и воспроизведении этот метод сжатия требует примерно вдвое больше вычислительных ресурсов. Он является одним из самых современных и технически совершенных форматов кодирования видео. Н.264 появился в 2003 году в результате совместной работы групп специалистов MPEG и VCEG (Video Coding Experts Group). Co стороны MPEG стандарт называется MPEG-4 Part 10 (AVC), a co стороны VCEG — Н.264. Отсюда это его «двойное» название. Н.264 используется в AVCHD (Advanced Video Codec High Definition) — формат высокого разрешения, представленный Sony и Panasonic в середине 2006 года. Он может использоваться с различными носителями, включая DVD и Blue-ray диски, HDD, флэш-карты. Формат конкурирует с HDV (вариант MPEG-2).

Видеоряд, сжатый любым кодеком, необходимо разместить в одном из контейнеров видеофайлов. Тип контейнера определяется расширением файла видеоролика.

Самыми распространенными контейнерами являются:

AVI (Audio and Video Interleave) — самый первый для Windows и наиболее распространенный контейнер. Его понимает большинство программ видеомонтажа, однако он является наименее функциональным;

MPG (Motion Pictures Experts Group) — еще один достаточно старый формат видео. В файлах данного типа применяются только стандарты сжатия MPEG-1 и MPEG-2. Его понимают большинство DVD-проигрывателей;

MP4 (MPEG-4) — контейнер, предусмотренный стандартом MPEG-4. Этот контейнер предполагает использование MPEG-4 ASP/AVC для кодирования видео и формат AAC (Advanced Audio Coding) для аудио. Следует разграничивать формат сжатия видео MPEG-4 и тип контейнера MP4. MPEG-4 видео может находиться в контейнерах MP4, MOV или AVI, в то время как контейнер MP4 предусматривает только MPEG-4 видео;

  • • MOV — контейнер, связанный историческими корнями с программой QuickTime. В контейнере MOV может быть и Motion JPEG, и MPEG-4 видео, а также множество других форматов. Данный контейнер очень редко поддерживается программами видеомонтажа и требует перекодирования;
  • • WMV (Windows Media Video) — контейнер и кодек, предложенные фирмой Microsoft, обеспечивают высокое качество при небольшом размере файлов, имеют возможность потоковой трансляции через интернет.

Наиболее часто используемым контейнером является AVI (совместим с кодеками MJPEG, HuffYUV, DV. Indeo, DivX, XviD, ffDShow и др.). MPG (кодеки MPEG-1, MPEG-2). А также WMV.

Большинство цифровых камер подключаются к компьютеру с помощью интерфейса IEEE-1394, который называется FireWire.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >