STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ A INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ BRNO
Videokamera, základy editace videa Používání zařízení při výuce multimédií
Mgr. David Čížek Brno 2013
Obsah 1.
Úvod..........................................................................................................................................2
2.
Video jako součást multimédií ................................................................................................2
3.
Videokamera, používání zařízení ...........................................................................................4
4.
Jak vybrat vhodnou videokameru ..........................................................................................8
5.
Zpracování videozáznamu – základy editace videa .............................................................8
6.
Videokamera Panasonic HC-V500 ........................................................................................ 11
1
1. Úvod Záznam videa je zcela obvyklým prvkem využívání multimédií a jeho cílem je pořídit obrazovou stopu, standardně obohacenou zvukovým záznamem v určitém časovém úseku. Pro zdokonalení nebo upravení vzniklého záznamu je dále využívána editace videa, která umožňuje úpravu videa dle požadavků uživatele – samozřejmě pokud má pořízené video takové parametry, které takovou úpravu umožňují a má-li uživatel vhodný software pro editaci videa. Následující strany výukového materiálu slouží k přiblížení základních principů záznamu dynamického obrazu (videa) a jeho úpravy (editace) po dobu záznamu a po jeho dokončení. Materiál se rovněž věnuje praktickému využití záznamového zařízení – videokamery (konkrétně Panasonic HC-V500) a střihu videa prostřednictvím vhodného softwaru. Pro pochopení principů pořizování a editace dynamického obrazu je třeba vycházet ze základních znalostí z oblasti světla (odraz, lom, barvy, modely…), multimédií či statického obrazu (fotografie, fotoaparát). Protože dnešní možnosti multimediálních zařízení jsou velmi široké, nejedná se pouze o téma týkající se videokamery, ale uvedené informace jsou použitelné také např. pro oblast dnes velmi rozšířených smartphonů nebo tabletů, jejichž parametry záznamových zařízení a softwarová podpora se přibližují některým parametrům digitálních videokamer jako takových.
2. Video jako součást multimédií Pro pochopení fungování a principu pořizování a zpracování videa je třeba se orientovat v oblasti multimédií. Základem orientace v této oblasti je dělení multimédií: text, statický obraz, dynamický obraz, animace, audio a interaktivita. Budeme-li postupovat krok za krokem, bereme text jako prostředek přenosu informace (zdrojový text a obsahová stránka – např. titulky filmu, text písně, písmeno na obrázku…), statický obraz jako základní prvek videozáznamu na časové ose a audio jako zvukovou stopu videozáznamu.
2
Video je technologie sloužící k zachycením zaznamenávání, přehrávání a přenos dynamického obrazu pomocí elektronických signálů nebo digitálních médií (příp. záznamových prostředků typu magnetické pásky, optických médií apod.) Dělíme jej na dnes již téměř nepoužívané analogové VHS, BetaCam, Quadruplex) a aktuální digitální (MPEG, 3gp, dv, dvi…) způsob pořizování a ukládání videa.
Pro jeho přenos je pak využíváno mnoha
způsobů, jako např. analogové či digitální pozemní vysílání DVB, paměťové karty, HDD, CD/DVD/BluRay, VHS kazety, atd.
Prvky videa jsou určující pro jeho kvalitu; některé z nich jsou sice upřednostňovány, ale pro kvalitní videozáznam je třeba kvalitní celek. Pro přenos videa je třeba nalézt odpovídající poměr mezi kvalitou videa a jeho objemem. Mezi nejdůležitější prvky videa patří: Frame rate - počet snímků za jednotku času („25 snímků za sekundu“). Nejstarší technologie začínaly na 6 až 8 snímcích za sekundu (fps, frames per second), dnes je standardem 25fps nebo 29,97fps. Pro dosáhnutí iluze plynulého pohybu je třeba zobrazit alespoň 10 snímků za sekundu. Datový tok - bit rate je množství digitálních dat přenesené za časovou jednotku (Mbit/s). Rozlišení - Rozlišení videa je udáváno v pixelech pro digitální a v řádcích pro analogové formáty. U digitálního formátu je to typicky např. 1366x768, u analogového formátu obvykle 576p – řádků - (PAL), 720p (HD Ready) nebo 1080p (FullHD). Poměr stran - aspect ratio popisuje poměr vodorovné a svislé strany zobrazovacího zařízení/záznamu. Televize mají poměr typicky 4:3 neboli 1,33:1. HDTV přijímače používají širokoúhlé displeje 16:9, monitory PC a notebooku nejčastěji 16:9, 16:10 nebo zmíněných 4:3. Prokládání - Video může být prokládané nebo progresivní. Je-li video prokládané, každý snímek je rozdělen na dva půlsnímky trvající polovinu doby celého snímku – první obsahuje liché, druhý pak jen sudé řádky. Progresivní video půlsnímky neobsahuje. Prokládání bylo zavedeno pro dosažení lepší vizuální kvality v limitech pásma. Barevná hloubka – počet bitů použitých pro popis určité barvy.
3
Pro přenos DIGITÁLNÍHO VIDEA slouží základní a rozšířené formáty videa, příp. při přenosu videa se zvukovou stopou či dalšími doplňky tzv. kontejner (obal datového/multimediálního souboru, který obsahuje více než jednu stopu – video, audio, titulky, seznam stop, informace o obsahu či souboru; k jeho zpracování je třeba speciální software; AVI, mov, mkv, mp4). Nejčastěji jsou pro digitální video používány následující formáty: DivX, Xvid, WMV, MPEG, AVI (kontejner), MP4 (kont.), MKV (kont.)
3. Videokamera, používání zařízení Videokamera je elektronické zařízení, sloužící k zachycení pohyblivého obrazu a synchronního zvuku. Kromě základního dělení na analogové a digitální kamery lze videokamery dále rozdělit dle způsobu a kvality pořízení záznamu a oblasti použití. Dělení: Webkamery, kamera jako součást mobilních a multimediálních zařízení – základní záznamová zařízení využívající nepříliš kvalitní hw (čipy, optika…) s nízkými požadavky uživatele. Amatérské videokamery Základní
videokamery
–
základní
hw
výbava
s rozšířenými funkcemi pro snadnou práci a údržbu zařízení. HD kamery – vyšší stupeň, kamera umožňuje pořizování záznamu v HD kvalitě, často fungující na vysoké úrovni i za zhoršených podmínek záznamu.
4
3D kamery – jako HD, navíc umožňují snímání záznamu 3D technologií (dva posunuté objektivy, vhodná sw výbava). Sportovní kamery – kamery s
nižší
hw
výbavou,
ale
vybaveny některými funkcemi, které umožňují natáčení záznamu za extrémních podmínek.
Profi videokamery Televizní kamery – umožňují záznam ve vysoké kvalitě a záznam obrazu může být přenášen „on-time“ v přímém přenosu do záznamových či zobrazovacích zařízení.
Filmové kamery – zaznamenávají video ve velmi vysoké kvalitě, obvykle je záznam dále zpracováván na vysoce sofistikované videostřižně.
Dělení videokamer vychází vždy z potřeb uživatele a prostředí, v němž je záznam pořizován. Obecně platí, že čím
vyšší
jsou
požadavky
uživatele
na
kvalitu
pořizovaného záznamu, tím vyšší jsou požadavky na hardware záznamového zařízení a jeho možnosti a funkce. S nároky na kvalitu zařízení pak také stoupá jak náročnost ovládání (dnes ovšem není nutností), tak cena zařízení. Čím kvalitnější je záznamové zařízení, tím sofistikovanější sotware bude třeba ke zpracování pořízeného záznamu.
Princip videokamery Světlo odražené od snímaného objektu prochází objektivem přes soustavu zrcadel a dopadá na snímací čip (CCD nebo CMOS). Zde je přeměněn na elektronický signál, který je následně zpracován elektronikou kamery na dynamický obraz – obrazy na časové ose často doplněné zvukovou stopou s určitými prvky (výše uvedené prvky videa). Elektronický signál je zpracován jako: Analogový obraz – VHS, S-VHS, BetaCam, Quadrucam… 5
Digitální obraz – soustava binárního kódu, ukládaná do určitého digitálního formátu. Výsledný obraz je pak ukládán na paměťové médium (videokazeta, paměťová karta, HDD…).
Je třeba si uvědomit, že princip zachycení světla v kameře je obdobný, jako u fotoaparátu – tzn. vycházíme zde ze znalosti světlocitných snímacích čipů CCD a CMOS. Těchto snímačů může být ve videokameře od jednoho (základ, amatérské kamery) až po celou soustavu – sadu čipů. Tyto čipy vždy pracují s modelem RGB, kdy nejčastěji využívají principu filtrů, které propouští jednotlivé RGB kanály (viz- princip Bayerovy masky). Ve vyšších zařízeních je princip obdobný, avšak setkáme
se
zde
se
složitějšími
systémy
soustav
polopropustných zrcadel apod. Velmi
oblíbené
videokamer
také
jsou
mezi
tříčipové
uživateli kamery,
digitálních a
to
buď
poloprofesionální a profesionální. Jejich hlavní výhodou je, že každý ze tří čipů si bere na starost jednu barvu ze základního spektra RGB tedy červená, modrá a zelená. Následně pak tyto tři barvy spojí a tím vznikne barevně velmi věrný obraz s dobrou dynamikou. Takové kamery se hodí hlavně pro natáčení venku, kde se potenciál plně využije. Celkově se dá říci, že v dnešní době, stejně jako u fotoaparátů, převládají spíše kamery s CMOS snímačem a vedle nich jsou mezi profesionály velmi rozšířeny také kamery trojčipové. CCD kamery byly překonány zejména díky své potřebě dalších doplňkových součástek (stabilizace, filtry, převodníky atd.), CMOS kamery mají dnes velmi dobrou dynamiku podání barev a zachycení obrazu za udržení nízké hmotnosti a náročnosti, kterou překonávají právě kamery tříčipové. Funkce videokamery Videokamera sama o sobě by dokázala pouze zaznamenávat obraz tak, jak dopadá odražené světlo od snímaného objektu. Proto je kamera doplněna o mnoho dalších funkcí v závislosti na její použití. Takové funkce se dají rozdělit do několika oblastí, avšak pro pro znalost principu funkčnosti kamery stačí znát následující funkce: Záznam zvuku – mikrofon kamery slouží k zaznamenání zvuku snímaného videa. Používá se buď vestavěný, který slouží ke standardnímu záznamu zvuku (základní či průměrná 6
citlivost, pokud není třeba vysoká kvalita zvuku, je dostatečný, a nebo externí, který je na vyšší úrovni (vyšší citlivost, kvalitnější, často směrový nebo doplněn vlastními filtry nebo ochrannými prvky). Zoom – přiblížení obrazu, změna ohniskové vzdálenosti f. Dříve pouze optický s omezenými možnostmi a ztrátou kvality (např. bez stabilizace obrazu) nebo s omezením dosahu. Nyní optický, digitální nebo hybridní. Hodnota zoomu dnes může dosáhnout velmi vysokých hodnot za zachování vysoké kvality snímku. Stabilizace obrazu – stabilizátor obrazu slouží k zachování všech prvků obrazu i při nestabilních podmínkách (otřesy, pohyb…). Při kvalitě dnešních snímačů nutnost. Nejčastěji se setkáváme s optickou a digitální stabilizací a jejich kombinací, dále např. s posunem snímacího senzoru, ortogonálním posuvem nebo se softwarovou poststabilizací. Osvětlení – zaznamenávaná scéna je osvětlena za nedostatečných světelných podmínek, a to buď interním bleskem (světlem), nebo externím zdrojem světla vč. přidaných filtrů, kompedií či clon. Ohnisková vzdálenost – viz. Zoom Záznamové médium – dříve probíhal záznam analogově na pevná paměťová média typu magnetického pásku (8/16 mm, VHS, BetaCam, Hi8) nebo optická (CD/DVD), dnes převážně elektronická média (HDD, paměťové karty či flash paměť) nebo kamery bez přímo záznamu (přímý přenos – TV studio). Kapacita baterie – udávána v mAh, její výdrž je dána využitím kamery, stylem využívání, funkcemi a přídavným zařízením. Baterie je buď interní, nebo častěji externí (většinou je vhodnější). Prvky záznamu – pro posouzení a kvalitu záznamu je třeba posuzovat záznam a jeho zaznamenávání dle následujících prvků:
Typ videokamery (analog/digitál)
Uživatel a z toho plynoucí druh kamery (amatérská, poloprofi, profi, speciální)
Rozlišení kamery/záznamu (MPx)
Poměr stran záznamu (16:9, 4:3)
Kvalita záznamu (Low, Standard, HD, FulHD) – souvisí s rozlišením záznamu
Počet stop, zvuková stopa
Velikost videa
Zpracování videa (videokamera, postprodukce)
Již uvedené Prvky videa (str. 3) 7
Příslušenství videokamery – podle účelu kamery a potřeb autora záznamu
Externí mikrofon
Superzoom
Stativ
Externí osvětlení
Objektivy a filtry
Držáky a pouzdra (např. pro extrémní sporty, voda…)
Fotovozíky
Stabilizační úchyty a držáky, ramena, Flycam…
4. Jak vybrat vhodnou videokameru Při dnešní nabídce digitálních kamer není snadné se zorientovat. Pro lepší orientaci je třeba si předem zodpovědět několik základních otázek:
Typ kamery
Místo natáčení
Možnosti úpravy záznamu
Zobrazení videozáznamu a jeho případný přenos a archivace
Zkušenosti s videokamerami
Finanční náročnost při nákupu kamery, ale také jejího přídavného zařízení
5. Zpracování videozáznamu – základy editace videa Zpracování videozáznamu je nedílnou součástí tvorby videa, vždy je však třeba editaci posuzovat podle dvou faktorů: míra profesionality kameramana a videokamery, a míra sofistikovanosti sw pro editaci konkrétního videa.
8
V procesu pořízení záznamu, jeho zpracování, archivace, přenosu a prezentace je mnoho možností, jak dosáhnout co nejkvalitnějšího či nejatraktivnějšího záznamu. Vycházíme-li ze zmíněných dvou faktorů, míra znalostí a profesionality autora je stěžejní v etapě pořízení videozáznamu, kdy se záznam videa odvíjí ze znalostí a zkušeností kameramana (způsob natáčení, využívání možností videokamery, přístup k natáčení a celé tvorbě) a videokamery (typ kamery, kvalita kamery, použité technologie, využívané funkce, možnost zpracování přímo v kameře automaticky nebo autorem). Po pořízení záznamu videokamerou klasickou technologickou „cestou“ (objektiv -> snímač -> A/D převodník > procesor -> záznamové zařízení) je pak záznam dle jeho dalšího využití možné (vhodné) video zpracovat (tzv. postprodukce) prostřednictvím vhodného editačního softwaru (Pinnacle, Adobe Premiere, Sony Vegas, Adobe Aftereffects…). Takovýto software v případě základního zpracování videa obvykle nevyžaduje žádné speciální znalosti, ani speciální hardware. Sofistikovanější přístup „editora“ a jeho hw vybavení je vhodný v případě zpracování většího objemu dat (zkušenost a trpělivost autora, nároky na PC – výkon, místo na HDD…) nebo potřebě využití speciálního hardwaru (hw střižna, tablet…).
Celkově shrnuto, o editaci videa lze říci, že:
Tvorba videa probíhá pomocí zařízení k tomu určeného – primárně jde kameru (videokamera, webkamera, fotoaparát s možností nahrávat videosekvence…).
Záznam obrazu v podobě analogového a digitálního signálu je závislý na systému zachytávání signálu a jeho následného zpracování.
Tvorba videa je možná editací již vytvořeného videa, střihem, propojování videí či přidáváním různých obrazových a zvukových efektů. 9
Editace videa probíhá použitím specializovaného sw. Ten může být univerzální pro všechny druhy záznamu, nebo určen přímo jako software pro jednotlivá snímací zařízení.
Každé zařízení pro tvorbu videa má svůj vlastní provozní a záznamový sw (např. firmware videokamery).
Obecný princip editace videa: Editační software vychází většinou z jednotlivého schématu napříč tvůrci tohoto softwaru.
Základem
je
časová
osa
a
střihové
okno
pro
zobrazení
právě
přehrávaného/editovaného záznamu. Dále je obvykle zobrazovaná stopa zvuková, struktura snímku(ů), body časové osy a video/zvukové stopy, možnosti přehrávání, editace a zpracování záznamu, stejně jako uložení a exportu. Dále je dle typu softwaru možné využívat různé filtry, efekty či vkládání a tvorbu vlastních efektů videa. Nejčastější možnosti výstupu jsou po zpracování převody do obecně užívaných a univerzálních formátů: wmv, avi, mpg, mp4, mov, H.261 a H.263 (formáty typu H.* jsou ale spíše formáty vstupní). Obvykle využívané možnosti editace videa:
Střih video a zvukové stopy
Synchronizace stop
Editace, úprava obrazu, jeho barev, kvality, zvuku, atd.
Import videozáznamu nebo jeho stop
Import efektů
Tvorba vlastních efektů
Používání implicitních efektů (od prolínání snímků po sofistikované profi efekty)
Tvorba a nastavení výstupu (nastavení prvků videa)
Příklady nejčastěji užívaných sw video editorů: Adobe Premiere, Adobe After Effects, Avidemux, AVS Video Editor, Cyberlink PowerDirector, Final Cut (Apple), Pinnacle, Sony Vegas
10
Pro pokročilý střih videa, zejm. v oblasti profesionálního střihu, se používají hardwarové střižny, které jsou nejčastěji součástí vnitřního vybavení PC jako dedikované karty, nebo jako externí zařízení počítače připojené např. přes USB konektor (vzhledem připomínají TV USB kartu nebo Flash USB klíč). Dle jejich použití se u nich setkáme s různými hw vstupy a výstupy, jako jsou 3,5 mm jack, TV cinch, koaxiální vstupy, standardizované vstupy pro kamery, optický vstup i výstup, USB a HDMI konektory
a kompozitní
konektory.
Jejich hlavní devizou jsou zejména vlastní výpočetní výkon pro zpracování videa vč. vlastní operační paměti, efektivnější chlazení, vlastní konektory a konkrétní zaměření pro danou oblast editace videa. Dalším hw prostředkem
může
být
např.
trackball, touchpad, speciální myš či grafické tablety. Toto vybavení se ale využívá pouze v profesionální oblasti, a to zejm. pro svou velkou finanční náročnost. Ceny hw střižen se pohybují od řádů tisíců až po statisíce, speciální profesionální periferie se mohou dostat řádově stropově až na ca. 100 tisíc Kč.
Pozn.: V dnešní době rozšíření mobilních zařízení typu mobilních telefonů, smartphonů a tabletů je součástí těchto zařízení jejich vlastní sw výbava obsahující také jednoduché aplikace pro střih videa. Tato zařízení mají ovládání většinou ulehčené (dle velikosti úhlopříčky a rozlišení displeje) svou plně dotykovou plochou, příp. také s použitím tzv. stylu (stylus, např. S-Pen).
6. Videokamera Panasonic HC-V500 Technické parametry videokamery: FullHD videokamera s podporou softwarového 3D záznamu určená pro pořizování videozáznamu ve špičkové kvalitě i za obtížných podmínek, což zajišťuje mj. jeden snímač typu MOS (organický BSI-CMOS), hybridní stabilizátor obrazu HYBRID O.I.S.+, 38x optický zoom a 50x digitální zoom doplněný inteligentním softwarovým převodníkem pro dopočítávání a ostření obrazových bodů. Videokamera je také osazena technologií pro převod pořízeného záznamu přímo nebo „ex-post“ do 3D obrazu. 11
Typ snímače: 1MOS Optický zoom (x): 38 Stabilizátor obrazu: optický/hybridní Paměťové médium: SD karta SDHC, SDXC Úhlopříčka displeje (palce) ("): 3 Záznam v AVCHD, FullHD, 3D. Formát záznamu H.261/H.263 bez možnosti přímého uložení do jiných formátů. Specifikace technologií: AVCHD 1MOS SYSTEM kamera. 32.4mm širokoúhlý objektiv Panasonic se světelností F1.8. LCD displej. 3.0“. dotykový s rozlišením 230K. 38x optický zoom. 50 x inteligentní zoom. 2 kanálový zoom mikrofon. Full HD záznam 1920x1080/50p. Přehrávaní 2D záznamu ve 3D (2D->3D konverze). Stabilizace HYBRID O.I.S.+. Statické snímky 3 Mpx. iA – inteligentní automatika. Záznam na SD kartu.
12
Zdroje informací: Živě.cz: 7 nejlepších programů pro domácí střih. [online] 2013; http://www.zive.cz/clanky/7nejlepsich-programu-pro-domaci-strih-videa/sc-3-a-168246/default.aspx Tvfreak.cz: Střih videa.[online] 2013; http://www.tvfreak.cz/strih-videa/ Wikipedie: Videokamera. [online] 2013; http://cs.wikipedia.org/wiki/Videokamera Wikipedie: Videotechnika. [online] 2013; http://cs.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Videotechnika Videokamera.cz: Třísnímačové kamery. [online] 2013; http://www.videokamery.cz/clanky/jelibo-tri-snimace-nabidka-neni-velka Netcam.cz: Obrazové snímače videokamer. [online] 2013; http://www.netcam.cz/encyklopedie-ip-zabezpeceni/obrazove-snimace-ccd-cmos.php
13
