1. Епоха змінилася, і такий носій відеоінформації, як касета, стрімко старіє. У найближчому майбутньому...
2. * * *

Епоха змінилася, і такий носій відеоінформації, як касета, стрімко старіє. У найближчому майбутньому відеомагнітофони просто зникнуть з нашого побуту. І якщо популярні фільми, записи концертів постійно випускаються на нових носіях, то як бути з власними улюбленими зйомками перших кроків своїх дітей, подорожей і спортивних змагань?

Очевидно, їх треба перенести з відеокасет на комп'ютерний диск, або, говорячи технічною мовою, оцифрувати. І ось тут користувачів техніки очікує «засідка».

Справа в тому, що на комп'ютерних і DVD-носіях, які поширені сьогодні, для відео застосовується так зване стиснення з втратами. А саме записується один з кожних 100 кадрів, для інших же 99 зберігається тільки список відмінностей від першого. Щоб видати фільм на DVD або VCD, його спеціально «чистять» в студіях таким чином, щоб кожні 99 з 100 наступних один за одним кадрів (цифра зразкова і орієнтовно) були максимально схожі на перший.

Пояснимо вищесказане. Уявіть сцену, де два героя сидять і розмовляють. Що змінюється? Тільки маленька частина кадру, де рухаються особи людей. Про всю решту зображенні в такому випадку записується тільки те, що вона дорівнює попередній.

Навіть в сценах погонь і катастроф завжди є фрагмент 8x8 точок одного кадру (скажімо, біла пляма на місці яскравого спалаху), який відповідає такому ж місця в іншому кадрі, тільки вище або нижче, ніж в попередньому.

В аматорських же записах присутні дві речі, які згубно впливають на можливість зберегти фільм в цифровому вигляді. По-перше, це перешкоди аналогового носія, тобто відеоплівки. Вони проявляються у вигляді дрібних точок або сіточки (те ж саме буває при запису з телевізійного ефіру). Друга проблема - тремтіння рук знімає. Як би оператор не старався, природних коливань положення камери не уникнути, що призводить до постійних зрушень зображення на одну-дві рядки вліво-вправо і вгору-вниз. Це непомітно при перегляді відеозапису по телевізору, але серйозно заважає оцифрування із стисненням.

Жодного зі згаданих чинників збільшують кількість відмінностей між кадрами, а коли їх занадто багато, це або взагалі не дозволяє скористатися списком відмінностей, або даний список настільки розбухає, що стає майже рівним повного запису всіх кадрів.

Проілюструю теорію практичним прикладом. Візьмемо ту ж сцену з двома співрозмовниками. Через перешкод і рухливості камери при зйомці комп'ютер просто не визнає фон за їх спиною однаковим для сусідніх кадрів!

Тим часом повна оцифровка, із записом всіх кадрів цілком, дозволяє зберегти на DVD-диску (ємністю трохи більше 4 Гбайт) всього лише 2 хв відео. Тому, щоб розмістити на ньому 120 хв (в 60 разів більше), потрібно записати тільки кожен сотий кадр. Ще стільки ж місця займає список відмінностей від інших кадрів, які в процесі відтворення «відновлюються» комп'ютером або процесором стаціонарного плеєра.

Як же бути тоді з аматорськими і ефірними записами?

Фахівці з оцифрування відео вже подбали про це за вас і придумали відеофільтри. Про те, як застосувати їх, щоб якість домашніх зйомок зробити таким же (або майже таким же) хорошим, як у професійних DVD-фільмів, і стиснути оброблений відеоматеріал за допомогою спеціальних алгоритмів для розміщення на DVD- або VCD-диску, і піде мова у статті.

Ми вже розповідали про те, як проводити запис з ТБ або відеомагнітофона на комп'ютер (див. «Світ ПК», №12 / 01, с. 130 ; №3 / 04, с. 153 ). Очевидно, що для застосування фільтрів спочатку треба зберегти відео з максимально можливою швидкістю потоку (bitrate) - щоб уникнути спотворень. Можна, наприклад, використовувати кодек huffuy, при цьому 1 ч фільму зажадає 12 Гбайт. Якщо такого обсягу вільного місця на жорсткому диску немає, то слід записувати відео з розмірами кадру 384x288 точок кодеком DivX 5-05, задавши максимальну швидкість потоку - 4000 кбіт / с (1 ч відео займе близько 2 Гбайт).

Далі необхідно відкрити відеозапис в редакторі відео Virtual Dub 1.5.1 і застосовувати фільтри.

У наведених нижче описах деяких фільтрів вказано «вбудований». Це означає, що ви отримуєте їх відразу, завантаживши з Інтернету безкоштовний відеоредактор Virtual Dub. Решта розроблені різними людьми - любителями відео, ці фільтри доведеться шукати в Мережі окремо.

Перше знайомство

2: 1 Reduction (High Quality) (вбудований). Зменшує вдвічі розмір зображення по вертикалі і горизонталі. При цьому використовується матриця 3x3 точки, що перекриває кілька сусідніх пікселів. Діє помітно швидше, ніж фільтр Resize. Однак оскільки в 2: 1 Reduction (High Quality) застосовується різновид білінійної перетворення, а в фільтрі Resize може бути задіяно і Бікубічеський перетворення, то для збереження прийнятної якості при зміні розміру кадру все ж рекомендується фільтр Resize.

2: 1 Reduction (вбудований). Зменшує вдвічі розмір кадру по вертикалі і горизонталі. При цьому використовується проста матриця 2x2 точки з пікселів, що перекривають один одного. Працює значно швидше, ніж фільтр Resize. Однак для збереження прийнятної якості при зміні розміру кадру все ж рекомендується фільтр Resize з тих же причин, що і в попередньому випадку.

2: 1 Vertical Reduction. Зменшує розмір кожного кадру вдвічі тільки по вертикалі. При цьому використовується проста матриця 1x2 точки.

2D Cleaner 0.6 beta. Замінює кожен піксель крапкою із середнім значенням кольору в заданому радіусі (від 0 до 10 пікселів). Обчислення значення не може відрізнятися від вихідного більш, ніж на вказаний поріг (від 0 до 255). Має відповідні повзунки - регулятори радіусу і порога.

3x3 Average (вбудований). Замінює кожен піксель точкою, з середнім значенням кольору сусідніх пікселів, при цьому використовується матриця 3x3 точки. Так як значення кольору пікселів різні (центрального - 32/256, кожного з оточуючих - 28/256), то це не в точності середнє число. Фільтр непогано обробляє великі зображення (384x288 пікселів або більше), які зашумлені або мають інші небажані артефакти. Був вбудований в ранні версії редактора Virtual Dub.

ACDSee Filter. Автоматично регулює рівні зображення. Даний фільтр заснований на функції AutoLevels ( «автоуровні») програми ACDSee. Однак кожен кадр обробляється окремо, і, як результат, в готовому фільмі можливо миготіння відеоряду.

AddFrameNumber / AddTimestamp 0.4. Вставляє в зображення лічильник кадрів і мітку часу в нижню частину кадру.

Alidator. Вставляє поточну дату і час в лівий нижній кут кадру.

AnamorphicResize 0.10. Зменшує вертикальний розмір зображення на 25%, використовує такий же принцип, що і DVD-плеєри.

Area Smoother 0.1. Замінює щодо однакові ділянки кадру областями, з середнім значенням кольору.

Bit Drop 0.9 beta. Надає можливість побітового управління кольором.

Blur More (вбудований). Застосовує гауссово розмиття з подвоєним радіусом. Не годиться для зменшення шуму, оскільки змащує зображення занадто сильно.

Blur (вбудований). Теж використовує гауссово розмиття кадру. В результаті дає краще зображення, ніж фільтр 3x3 Average.

Border Smear 1.0 beta. Розмиває верх і низ зображення. Може виявитися корисним при введенні відео для Video-CD. Якщо відрізати краю кадру, щоб видалити нечіткі рядки, одержувані після оцифровки VHS, то знадобиться привести розміри картинки до тих, що придатні для кодера. Ця зміна іноді викликає проблеми, які вирішуються застосуванням даного фільтра.

Box Blur (вбудований). Виконує досить швидке білінійної, трикутні або кубічну розмиття - в залежності від кількості проходів при кодуванні відео (одного, двох або трьох відповідно). Білінійної розмиття працює дуже швидко, але якість результату низька через одержуваних артефактів (квадратів).

Brightness / Contrast (UI-enhanced) 1.0. Змінює яскравість і контрастність фрагмента, передбачена можливість попереднього перегляду.

Brightness / Contrast (вбудований). Регулює яскравість і контрастність всього відеоролика.

Chroma Noise Reduction 1.1. Зменшує шум в передачі кольору, не змінюючи чорно-білу складову сигналу.

CmYUV DEbug Dev. Перетворює кодування кольору зі стандарту YUV в стандарт RGB.

Colorize 1.1 beta 1. Змінює поточний колір відеоролика на вказаний монохромний (НЕ напівтоновий) колір.

Conditional 0.3b. У минулому був популярний. В даний час може стати в нагоді для використання в комплексі з деякими іншими фільтрами.

Coring 1.0. Змінює колір пікселя на чорний або зелений, якщо його поточне значення нижче вказаного рівня.

Decimate 1.1 beta 2. Зазвичай застосовується після фільтра Telecide (або будь-якого іншого, що продукує потік кадрів, що складаються з двох полів) і створює файл з продубльованими кадрами. Їх слід, як правило, видаляти, якщо тільки ми не ставимо задачу зміни частоти кадрів.

Deflicker 1.0. Видаляє тимчасові фрагментарні зміни мерехтіння. Рекомендується для відео, перезняті з аматорської плівки з частотою не 25 кадр. / С, в результаті чого деякі кадри виходять помітно яскравіше.

Deinterlace - area based 1.2. Видаляє «гребінець» - результат примітивного об'єднання полукадров, що передаються при чергуванням розгортці, - тільки там, де вона помітна. Кожен кадр обробляється індивідуально. Коли фільтр виявляє «гребінець», він видаляє її, використовуючи або змішування, або інтерполяцію - в залежності від установок.

Deinterlace - PAL movie 1.1. Виправляє «гребінець» в відео, але при цьому показує чергуються рядки.

Deinterlace - PAL / Interpolate 1.0b1. Виправляє «гребінець» в відео. При цьому перше поле (полукадр) подвоюється, друге - подвоюється і зсувається вниз на рядок, третє знову подвоюється, четверте подвоюється і зсувається вниз на рядок і т.д.

Deinterlace (вбудований). Нерівні вертикальні лінії в кадрі, отриманому під час запису руху в відео, що складається з послідовності полукадров, замінює рівними.

Deinterlace - Auto PAL movie 2.0b. Коректно переводить відео в стандарт PAL.

DeLogo 1.0. Видаляє напівпрозорі і непрозорі статичні логотипи (написи).

DiGiStudio Video Stabilizer 1.2C. Цифровий стабілізатор відео. Призначений для правильного кодування матеріалу, знятого за допомогою ручної камери.

Dynamic Noise Reduction 2.1. Зменшує шум в зображенні, не використовуючи розмиття.

Emboss (вбудований). Здійснює крайове градиентное перетворення зображення, що створює ефект 3D-гравірування. Операція виконується над кожним з трьох каналів окремо, тому можлива поява незначних відмінностей. Якщо такий результат для даного відеоролика неприйнятний, то спочатку слід застосувати фільтр Greyscale.

Exorcist. Видаляє «примари» (залишкове зображення з попереднього кадру, що з'являється за рухомими фрагментами) з сигналу.

ExYUVDv. Змінює значення параметрів колірного кодування (див. Фільтр CmYUV DEbug Dev).

Field Bob (вбудований). Компенсує вертикальні коливання зображення. Рекомендується для стабілізації кадрів відео, знятого з рук, з помітним тремтінням по вертикалі.

Field Shift v1.0. Подвоює висоту кадру і зрушує кожен другий полукадр вниз на один рядок.

Field Swap (вбудований). Призначений для заміни сусідніх ліній відеозображення (є регулятор «додати / прибрати чергування рядків»).

Fill (вбудований). Деякий прямокутник (його розміри і положення в кадрі задає користувач) на зображенні заповнюється зазначеним кольором.

Blender 1.1. Один з варіантів розмиття зображення.

Flip Horizontally (вбудований). Перевертає зображення зліва направо.

Flip Vertically (вбудований). Перевертає зображення зверху вниз.

Frame Tweaker 1.1. Виконує певний (написаний користувачем) сценарій (невелику програму). Допустимі команди: black, copy, paste, shift, fadein | out.

General Convolution 3d 1.1. Застосовує так звані матриці згорток 5Ё5 точок до трьох послідовним кадрам. Якщо зображення тремтить, то цей фільтр дозволяє стабілізувати картинку.

General Convolution (вбудований). Застосовує до пикселу так звану «матрицю згортки» 3x3 точки, тобто замінює кожен піксель лінійною функцією цього пікселя і восьми сусідніх з ним. Автори фільтра дають наступний опис. Це різносторонній фільтр, яким можна замінити інші (наприклад, 3x3 Average, Emboss, Sharpen, Brightness / Contrast), однак специфічні фільтри значно краще оптимізовані для своїх завдань. Фільтр згортки просто дозволяє додавати до значення центрального пікселя дробові значення восьми навколишніх сусідів. Підстава дробу одно 256.

Наведу приклади. Просто копія: 0,0,0 / 0,256,0 / 0,0,0. 3x3 Average: 28,28,28 / 28,32,28 / 28,28,28. Sharpen: -16, -16, -16 / -16,384, -16 / -16, -16, -16. Подвоєна контрастність: 0,0,0 / 0,512,0 / 0,0,0. Emboss from top-left, not rounded: -32,0,0 / 0,0,0 / 0,0,32.

Grayscale (вбудований). Робить з кольорового зображення сіре, півтонове. При цьому використовується рекомендований для сучасних моніторів рівняння: Y = 0,213R + 0,715G + 0,072B (воно відрізняється від традиційного рівняння NTSC: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B).

Histogram equalize 1.1. Виконує глобальне кольорове вирівнювання гістограми. Може використовуватися для корекції відеоматеріалів, які мають стислий діапазон інтенсивності пікселів. Корисний тільки для корекції вихідного сигналу, введеного з поганою якістю.

Hue / Saturation / Intensity 1.0. Змінює колір, насиченість і інтенсивність зображення.

Invert (вбудований). Інвертує кольору зображення, перетворюючи його в «негатив».

Levels (вбудований). Дозволяє управляти вхідним і вихідним рівнями яскравості зображення. Автори описують фільтр так: «Коли зображення слабоконтрастні, проведіть верхні лівий і правий покажчики так, щоб звузити вхідний діапазон. Все, що залишиться зліва від чорної стрілки, стане чорним, то, що праворуч від білої стрілки, - білим. Сіра стрілка в середині регулює гаму, вказуючи на значення 50% в вихідному діапазоні. Для того щоб використовувати цей фільтр, бажано отримати гистограмму зразка відео. А потім перемістити вхідні кордону всередину так, щоб темні частини зображення стали чорними, а яскраві - білими ».

Liquid. Застосовується для створення ефекту переливається рідини.

Logo 1.3 beta 4. Вставляє в зображення на протязі всього ролика статичний або анімований логотип.

logoаway 3.5. Видаляє логотип з зображення протягом усього ролика.

Motion blur (вбудований). Змащує сусідні кадри. Якщо 3x3 Average працює тільки з одним кадром, то даний фільтр підсумовує сусідні, що дозволяє прибрати шум. Однак при цьому за рухомими фрагментами з'являються «примари». Крім того, зображення стає більш темним, тому рекомендується після застосування Motion blur включати фільтр Level з параметрами [0-1]> 1,5> [0-1].

Null Transform (вбудований). Відрізає краю кадру з усіх чотирьох сторін.

Pan 1.0 beta 2. Дозволяє переглядати частина відеопотоку через вікно меншого (зазначеного) розміру. При цьому дане вікно можна переміщати в межах вихідного кадру. Фільтр рекомендується швидше для створення спецефектів під час монтажу, ніж для будь-якого виправлення помилок запису.

Picfix 1.04. Стабілізує зображення для кращого стиснення. Рекомендується застосовувати для зйомок, зроблених за допомогою ручної камери, де має місце деякий тремтіння по вертикалі і горизонталі.

Red / Green / Blue 1.1. Дозволяє змінювати рівні квітів RGB (кожного окремо) в потоці.

Red / Green / Blue Adjustment 1.0. Дозволяє змінювати рівні квітів RGB в потоці. Відрізняється від попереднього фільтра можливістю попереднього перегляду зображення.

Resize (вбудований). Дозволяє змінювати розмір вихідного відеопотоку. Автори описують фільтр так. Є п'ять способів зміни розмірів зображення, причому кожний наступний складніше попереднього. Зі збільшенням часу обробки картинки зростає якість результату.

Найшвидший, але найгірший за якістю - Nearest neighbor (найближчий сусід), коли в оригінальному документі вибирається найближчий піксель.

Другий за швидкістю білінійну (Bilinear) спосіб, що дає дуже хороші результати, застосовує лінійну апроксимацію в обох напрямках, використовуючи зерно 2x2 точки. Забезпечує можливість зменшення (що досягає 66%) і збільшення (у вісім разів) відеопотоку без видимих ​​дефектів.

Бікубічеський спосіб (Bicubic) - найкращий для збільшення зображення. Він значно повільніше, ніж білінійну, але вихідна якість картинки при більшому збільшенні виявляється набагато вище. Тим часом, оскільки бікубічеськая фільтрація обробляє деталі ретельніше, ніж билинейная, якість сильно зашумленного відео може погіршитися.

Точний білінійну спосіб (precise bilinear) використовує повну білінійну фільтрацію зерна, а не ділянки розміром 2x2 точки. Цей фільтр більш кращий за вихідним якістю, ніж 2: 1 Reduction, але працює повільніше.

Точний Бікубічеський спосіб (precise bicubic) використовує повну Бікубічеський фільтрацію зерна, а не ділянки розміром 4x4 точки. Він працює подібно до попереднього, але створює більш чітке зображення. Цей фільтр найповільніший з усіх.

Rotate (вбудований). Поворот зображення на 90, 180, або 270о. Цей фільтр призначений для відео, знятого з камери, що стоїть боком або вгору ногами.

Rotate2 (вбудований). На відміну від попереднього фільтра, повертає зображення на довільний кут.

Sharpen (вбудований). Збільшує контрастність між сусідніми пікселями. Не рекомендується застосовувати на зображенні, що має шуми (точки і сітку).

Smart Bob 1.1 beta 2. Діє аналогічно фільтру Smart Deinterlacer (див. Нижче), за винятком того, що створює вихідний файл з подвоєною частотою. Наприклад, якщо вхідний сигнал має частоту 30 кадр. / С з двома полями в кожному кадрі, то на виході вийде 60 полукадров в секунду.

Smart Deinterlacer 2.7. Ліквідує виникає при склеюванні кадрів «гребінець» тільки в умовах, що змінюються областях зображення. У статичних же ділянках артефакти чергування не виявляються, так що для відображення використовуються дані обох ліній.

Smart Resize 1.1. Змінює розміри зображення. Заснований на вбудованому фільтрі Avery Lee і діє аналогічно йому, проте дозволяє задавати зміна розмірів кадру не тільки в пікселах, а й у відсотках.

Smart Smoother 1.1. Розгладжує / змащує картинку, зберігаючи її структуру (різкі кордону). Стане в нагоді для згладжування записи, що має сильні перешкоди.

Smoother (вбудований). Видаляє з зображення високочастотні шуми. Особливо цінний для роботи з відео, оцифрованого з VHS-відеокасет, оскільки не впливає на гострі краї. Дуже добре підходить для мультиплікації, але може знищити дрібні деталі в кіно. Дуже ефективний для зменшення розміру кінцевих файлів.

Spatial Smoother 1.0. Ще один фільтр для ліквідації шуму, перешкод. Діє тільки на пікселі з приблизно однаковим кольором.

Static Noise Reduction 1.2. Прибирає точкові перешкоди, шум у зображенні, зберігаючи контрастність.

Subtitler 2.2. Дозволяє накладати на зображення субтитри (текстові вставки).

Telecide 1.2 beta 4. Усуває деякі небажані наслідки дії фільтрів, що змінюють частоту кадрів.

Temporal Cleaner. Зменшує шум, не залишаючи слідів від попереднього кадру ( «привидів»).

Temporal Smoother (вбудований). Зменшує перешкоди і сітку в зображенні.

Threshold (вбудований). Перетворює зображення в чорно-біле, без півтонів.

TV. Коригує або маскує шум в аналогових відеозаписах, в основному в телесигналів, а також на відеокасетах VHS. Згладжує кольоровість зображення, не змінюючи яскравість.

Unsharp Mask 1.3. Автор описує фільтр так: «Підвищує контрастність, використовуючи негострий маску. Основна ідея полягає в тому, що змащена версія зображення віднімається з оригіналу. Результуюча картинка буде мати підвищену контрастність ».

VHS. Створено спеціально для чищення та корекції записів на відеокасетах VHS.

Video DeNoise 1.2. За словами розробників, фільтр призначений для очищення відео від шуму при роботі з редактором Virtual Dub. Аналізує кожен кадр незалежно від інших, завдяки чому не вносить додаткових спотворень в порівнянні з динамічними фільтрами (практично не відбувається втрати чіткості в порівнянні з операцією blur). А якщо врахувати ще й високу точність визначення шумів, то можна сказати, що даний фільтр - лідер серед собі подібних для Virtual Dub. Особливо зручний при конвертації відео в формат MPEG-4 або DivX, оскільки навіть після видалення незначного шуму розмір кінцевого файлу зменшується. Прибирає ефект «драбинки».

Warp Sharp 1.1. Підсилює контрастність країв зображення.

Windowed Histogram Equalize 1.0. Вирівнює гистограмму зображення.

Xsharpen 1.0 beta 2. Збільшує різкість. Не рекомендується застосовувати після фільтрів, що очищають зображення від перешкод, бо підвищення різкості їх відновить.

Zoom 1.1. Масштабує зображення.

* * *

Отже, ми познайомилися з інструментами, необхідними для поліпшення оцифрованого з касет відео. Тепер справа за вами. Вдалих експеріментів!

Приклад 1. Візьмемо початковий запис з величезною кількістю перешкод (рис. 1).

Застосовуємо послідовно фільтри TV, CNR, DNR, Smart Smoother, Temporal Smoother і отримуємо очищене зображення (рис. 2).

Багато фільтри мають повзунки для установки різних значень параметрів. Але початківцям користувачам бажано залишити всі налаштування за замовчуванням.

Приклад 2. Маємо запис, зроблений з малим значенням швидкості потоку, в результаті чого всі зображення покрито квадратами (рис. 3).

Застосовуємо фільтри Video DeNoise, Blur, Motion Blur, Smart Smoother, Temporal Smoother, Resize і отримуємо цілком прийнятну картинку (рис. 4).

Приклад 3. Запис зроблено відеокамерою, повернутою боком (рис. 5).

Обробляємо відзнятий матеріал фільтрами Video DeNoise, Rotate і Resize. В останньому застосовуємо заповнення країв чорними полями (рис. 6) або відрізаємо верх і низ кадру (рис. 7) або збільшуємо центр (рис. 8).

Приклад 4. Вихідний відеосигнал з інтерлейсом (результатом простого склеювання двох полів одного кадру), що проявляється як гребінка на зображенні (рис. 9), і великими розмірами кадру, які повинні бути зменшені з метою економії дискового простору.

Застосовуємо фільтр Deinterlace, потім Resize. В останньому вибираємо Бікубічеський перетворення і отримуємо правильне зображення (рис. 10).

Приклад 5. На частині зображення є сторонні дані (рис. 11).

Застосовуємо фільтр Fill і зафарбовує дані одним кольором (рис. 12).

Приклад 6. Зроблена будинку запис занадто темна (рис. 13).

Застосовуємо фільтри Brightness / Contrast, VHS, Temporal Smoother (рис. 14).