Analogové video aneb cesta tam a zase zpátky... (3) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » Digitální video  

30. července 2003, 00.00 | V další části seriálu o analogovém videu si mimo jiné povíme o kodecích a software pro grabování videa.

Analogové video lze grabovat s řadou freewarových, sharewarových i komerčních programů, stačí si jen vybrat z bohaté nabídky na trhu. V našem kurzu o "domácím" analogovém videu se budeme zabývat takřka výhradně freewarovými nástroji, které ale především v případě video kodeku doplníme o popis práce s komerčním MJPEG kodekem. Nejvíce se tedy budeme z logických důvodů věnovat VirtualDubu, který lze považovat za prakticky geniální freewarový nástroj pro konverze a zpracování videa. Protože ale všechny současné verze VirtualDubu přímo podporují pouze starší a dnes již stále méně často používané VfW (Video for Windows) ovladače, rozšíříme popis grabování videa o rovněž freewarový Virtual VCR využívající modernější WDM (Windows Driver Model) ovladače. VirtualDub i jeho varianta VirtualDubMod jsou k dispozici i v češtině, stejně jako několik dalších video capture balíků. I když samozřejmě lze video grabovat nejen do AVI souboru, ale také rovnou do formátu MPEG-1 nebo též MPEG-2, v našem kurzu se těmito formáty nebudeme příliš zabývat. Pro jejich využití jsou totiž obvykle nutné specializované nebo komerční programy dodávané přímo k jednotlivým video-in kompatibilním grafickým kartám (občas jsou vázané přímo na daný hardware), zatímco VirtualDub i Virtual VCR představují výrazně univerzálnější řešení a jejich "výstupní" AVI formát lze zpracovat prakticky ve všech programech souvisejících s videem.

Nepřebernou zásobárnou všeho co nějak souvisí s videem je například český server TV Freak, kde najdete nejen Virtual Dub lokalizovaný do češtiny, ale také řadu dalších grabovací nástrojů podporujících různé video čipy. Nestorem všech serverů s tématy ohledně analogového a především digitálního videa je pak například zahraniční server Doom9.

V minulé kapitole jsme si názorně demonstrovali, že se u videa v "plném" PALu musí video-in karta a software vypořádat s poměrně velkým datovým tokem, z čehož jasně vyplývá nezbytnost komprimace ukládaného videa. Komprimovat video je nutné nejen vzhledem ke kapacitě pevného disku, ale také právě s ohledem na přenášený datový tok. K některým video-in kompatibilním grafickým kartám a dalším video-in zařízením dodávají jejich výrobci vlastní programy i kodeky pro komprimaci grabovaného videa, patří mezi ně například ASUS. I když by tyto "firemní" kodeky měly být optimalizovány přímo pro hardware, pro který jsou určeny, z vlastních zkušenosti mohou pouze konstatovat, že to není žádným obecným pravidlem. Tyto kodeky totiž zdaleka nepodávají takový výkon jako klasické komerční profesionální video kodeky a na opravdu vážné použití se tedy moc nehodí. Podobně nesmyslné je zatím při grabování videa použití MPEG-4 kodeků, neboť žádný z běžně dostupných MPEG-4 kodeků neukládá každý snímek jako klíčový. Pokud totiž budete chtít video ještě upravit (sestříhat apod.), budete nutně potřebovat pracovat s klíčovými snímky.

Nejen z mých zkušeností, ale také podle mnoha video nadšenců pracujících často s analogovým videem se s jeho komprimací obecně nejlépe vypořádají všechny Motion JPEG kodeky. Všechny klasické Motion JPEG kodeky používají stejnou metodu komprese jako každý jiný JPEG kodek a liší se většinou pouze svým výkonem, cenou a celkovými možnostmi nasazení. Patrně nejlepším běžně dostupným softwarovým MJPEG kodekem je v současné době PICVideo MJPEG Codec společnosti Pegasus Imaging, která je známá i mnoha dalšími produkty na poli JPEG/MJPEG a JPEG 2000 komprese. Jedná se bohužel o komerční produkt s cenou 99 USD, při nekomerčním využití kodeku je ale cena výrazně příznivější - pouhých 18 USD. Mezi další "použitelné" MJPEG kodeky patří třeba Motion JPEG Codec společnosti MainConcept nebo Morgan Multimedia MJPEG Codec (jehož aktuální třetí verze je také poměrně kvalitní). PICVideo MJPEG Codec nabízí nastavení komprimace od v rozsahu 1 až 20, přičemž vyšší stupeň znamená větší kvalitu a nižší stupeň komprese. Subsampling jsem částečně vysvětlil v kapitole o hardwaru pro grabování, u MJPEG kodeků se u běžného TV obrazového signálu obvykle používá 4:2:2 subsampling. S nastavením "hlavní" kvality v PICVideo MJPEG Codecu se současně mění i hodnoty pro luminanci a chrominanci, tím se ale nemusíte vůbec zabývat. Ve zkratce lze říci, že pro běžné PAL video lze pro PICVideo MJPEG Codec doporučit nastavení kvality v rozsahu od cca 16 až po 20 (kvalita 20 vyžaduje už poměrně rychlý procesor i rychlý pevný disk), při nižší kvalitě jsou už (na můj vkus) příliš viditelné artefakty vznikající JPEG kompresí.


Ještě pár slov k prokládání obrazu alias interlacingu. Rozhodně nebuďte zaskočeni náhledovým systémem VirtualDubu ani žádného jiného software pro video capturing zobrazujícím u klasického TV zdroje prokládané snímky (tzn. že obraz je skládán z půlsnímků). Na dvou ukázkách je náhled TV obrazu i stav proložení jednotlivých řádek (časově posunuté půlsnímky), obojí včetně zvětšených detailů prokladu. Nastavení prokladu ovlivňuje přímo při grabování videa také volba "2 Fields If More Than" udávající počet řádek, při jehož překročení budou jednotlivé půlsnímky ukládány odděleně. Defaultní hodnota je 240 řádek, pro jiné zdroje v obrazové normě PAL můžete zkusit nastavit 288 řádek nebo tuto volbu zkusit vypnout (při kvalitě 19 nebo 20, k tomu ale budete potřebovat rychlý procesor).

Prokládaný TV obraz v náhledovém systému Virtual Dubu

Detail prokládání jednotlivých půlsnímků v PALu

Jako velmi stručnou ukázku alternativních kodeků uvedu například ztrátový a bohužel velmi drahý PICVideo Wavelet2000 Codec určený typicky pro streamingové video s nízkým datovým tokem (například video konference apod.). Stejně jako PICVideo MJPEG Codec, také Wavelet2000 Codec se skládá z Video for Windows kompatibilního kodeku a Microsoft DirectShow Transform filtru pro dekomprimaci videa ve Windows Media Playeru a dalších aplikacích schopných využívat DirectShow filtry.


Poměrně zajímavý a velmi rychlý je i další freewarový HuffYUV kodek, který používá bezeztrátovou kompresi pracující na obdobném principu jako u ZIP kompatibilních archivačních nástrojů. HuffYUV kodek je schopen i na výkonnostně slabším počítači zkomprimovat za jednu sekundu zkomprimovat až 38 MB videa (v ideálním případě komprese až cca 30-40 % původní velikosti videa) a hodí se pro všechny uživatele, kteří nehodlají investovat do žádného komerčního MJPEG kodeku. Výběr kompresní metody je u HuffYUV kodeku stejně jako u MJPEG kodeků už přímo dán použitými algoritmy. Volit můžete mezi třemi stupni komprese od nejrychlejší komprimace až po nejlepší kvalitu, podporována je i RGB komprese (není-li u vaší video-in karty jiná volba dostupná) a samozřejmě i YUV barevný formát. Ostatní volby kodeku nejsou pro nás příliš důležité a týkající se opět hlavně práce s RGB formátem a logováním celé práce samotného kodeku.


Neméně důležitý je správný výběr audio kodeku. Při grabování běžného analogového videa z TV či videa (opět s ohledem na postprocessing) zpravidla nemá žádný smysl používat větší kvalitu samplovaného zvuku než 44 KHz stereo s bezeztrátovým PCM kodekem (pulzní kódová modulace, zvuk se ukládá nekomprimovaný), neboť běžná TV či VHS/S-VHS video používané jako zdroj zvuku stejně nejsou větší kvalitu schopny poskytnout. Chcete-li ale současně s videem samplovat zvuk z jiného zdroje, můžete použít libovolnou kompresi i kvalitu. Použití ztrátových komprimačních metod (MP3, WMA apod.) ztrácí smysl u videa, které budete chtít později upravit a přepočítat do jiného formátu.


Základní věci ohledně kodeků známe a příště se můžeme pustit do samotného video capturingu.