Содержание к диссертации
Анализ требований к видеокомплексам Структура, классификация и задачи видеокомплексов различного назначения и уровня сложности Структура телецентра Основы технологии телепроизводства Внестудийные средства вещания Форматы видеозаписи Аналоговые форматы видеозаписи Цифровые форматы видеозаписи Классификация форматов видеозаписи Дисковые устройства видеозаписи Классификация дисковых устройств Совместимость и взаимозаменяемость видеоаппаратуры
Преобразование сигналов изображения и звука в
видеокомплексах
Интерфейсы
Многократное копирование и каскадное соединение
устройств со сжатием
Системы автоматизации вещания
Студии виртуальной реальности
Выводы к главе 1
Разработка методологии оптимизации видеокомплексов
Критерии оптимизации, номенклатура оптимизируемых параметров и характеристик Расчет эффективности видеокомплексов монтажа Оценка эффективности видеокомплекса методами обобщенного показателя
Оптимизация видеокомплексов методами нелинейного и линейного программирования Метод интерактивной оптимизации Методы обработки и анализа результатов Выводы к главе II
Оптимизация видеокомплексов различного назначения (монтажные и новостийные студии) Монтажные студии
Проекты монтажных студий с совместным использованием интерфейсов 1^-422 и ЬАЫС Проекты монтажных студий на основе монтажной
Введение к работе
Видеокомплекс - это взаимосвязанная система из телевизионной аппаратуры и оборудования, обеспечивающая все технологические приемы создания телепрограммы. Одно и тоже качество программы может достигаться применением видеокомплексов разной структуры и сложности, а значит их эффективность, т.е. затраты на приобретение и эксплуатацию, производительность работы, требуемая квалификация работников и др. аспекты будут разными. Поэтому важным является вопрос о технической и экономической оправданности того или иного комплекса для выполнения определенных задач.
Цифровые технологии в телевидении возникли далеко не вчера. Однако только в настоящее время есть все основания говорить об эре перехода от аналоговых технологий к цифровым, в том числе от аналоговых форматов видеозаписи к цифровым. Именно появление на мировом рынке новых цифровых форматов видеозаписи, таких как БУСРИ-О, БУСАМ, Б9 (Б1ка1-8), Ве1асаш БХ, сделало процесс перехода от аналоговой техники к цифровой практически необратимым. Цифровая техника не просто улучшает технические показатели телевизионного оборудования - кардинально меняется вся технология производства и распределения телевизионных программ. По существу, речь идет о проникновении цифровых технологий во все сферы технической базы современного телевидения.
Однако вряд ли кто принимает решение о переходе на цифровые методы из «любви к искусству». Причины здесь, прежде всего, экономические. Эксплуатация грамотно построенного цифрового комплекса обходится дешевле, чем традиционного аналогового комплекса с теми же возможностями. Цифровой комплекс надежнее работает, требует меньше технического обслуживания. Поэтому для телекомпаний, желающих оставаться «на плаву», вопрос состоит не столько в том, переходить на цифровые технологии или нет, сколько в том, когда и в каком объеме. Относительно просто этот вопрос решается для компаний, находящихся в начале пути. Это - сплошной переход на цифровые телевизионные технологии. Существенно сложнее тем, кто уже имеет солидную техническую базу, основанную на аналоговом оборудовании. Как правило, здесь требуется очень взвешенная, поэтапная модернизация.
Главная задача телеорганизации - создание конкурентоспособной программы на рынке информационных услуг. Для этого программа должна быть, прежде всего, высокоэффективной, т.е. затрачиваемые на ее создание технические и экономические ресурсы должны сопоставляться с той задачей, которая ставится конкретным вещателем. Для создания «высокоэффективных» программ нужен и «высокоэффективный» видеокомплекс. Видеокомплекс - это основные средства производства телекомпании, поэтому при его разработке нужно учитывать не только текущие, но и перспективные задачи, для решения которых в будущем не потребуется коренной перестройки, а достаточно постепенного наращивания мощностей.
В качестве «высокоэффективного» видеокомплекса будем рассматривать такой комплекс, в котором оптимально сочетаются технические, творческие, экономические, функциональные, эксплуатационные и другие требования, необходимые для достижения определенной цели вещателя. Организация телевещания с оптимизационным подходом получила название «Системная интеграция телепроизводства» и была впервые в полном объеме разработана автором [1]. Системная интеграция предполагает поиск таких способов использования различной аппаратуры, чтобы создать функционально законченную систему под определенные задачи и эффективную по стоимости. Для этого необходимо исследовать все оборудование, изучить его характеристики, функции, принципы управления элементами системы, интерфейсы, возможности постепенного расширения, возмещения затрат на оборудование с максимальной выгодой. Причем при создании видеокомплекса необходимо учитывать как настоящие, так и будущие требования. Системная интеграция - это такое объединение систем, объектов, в основе которого лежит системный подход. В свою очередь, системный подход - это подход к решению любой сложной задачи с учетом всего многообразия влияющих факторов, всех внутренних связей между системами, объектами.
Сегодня вопросы системной интеграции оборудования становятся вопросами первостепенной важности. И связано это, прежде всего, с появлением новых цифровых компонентных форматов видеозаписи. Это существенное дополнение к уже существующим форматам делает выбор основного формата для своей компании, а тем более выбор мультиформатной студии, задачей не из легких.
Безусловно, никто не запрещает потребителям полупрофессионального и профессионального рынков использовать формат Digital Betacam, так же как и вещательным компаниям использовать DV или S-VHS в случаях, когда стоимость является критическим параметром. При выборе формата записи видеооборудования для конкретной компании осознанно или неосознанно учитывается множество факторов: технических, экономических, организационных и даже политических.
Реализация системной интеграции требует выполнения работ по двум направлениям: создание нормативной базы на элементы видеокомплекса и разработка методов и принципов оптимизации видеокомплексов. Нормативной базой системной интеграции являются международные и государственные стандарты по телевещанию. Благодаря усилиям комитетов по стандартизации ITU и МЭК ( прежде всего это работы М.И. Кривошеева [2, 3, 4] ) достигнуты большие успехи. Приняты стандарты на системы по кодированию, цифровому сжатию, интерфейсам, по форматам цифровой видеозаписи. Работы по отдельным элементам систем производства программ проводились и проводятся такими известными компаниями как Sony, Panasonic и др. Отдельные вопросы системной интеграции в телевидении рассматривались и другими авторами [5, 6, 7,8,9,10,11,12,13].
Данная работа посвящена разработке принципов, методологии, критериев, технологии создания видеокомплексов, обеспечивающих решение конкретных телевещательных задач.
Анализ развития современного телевидения позволяет сформулировать следующие основные принципы построения видеокомплексов: максимально возможное качество программы при заданных условиях; оптимальное сочетание форматов видеозаписи; обеспечение совместимости интерфейсов; обеспечение многофункциональности; интеграция имеющегося оборудования с проектируемым; блочно-модульное проектирование; учет перспективы развития телевизионных технологий; оптимальное соотношение цена/качество.
Каждый видеокомплекс представляет собой довольно большую систему, отдельные элементы которой не всегда одноформатны и создаются различными разработчиками. Поэтому необходимо обеспечить функциональную и электрическую совместимость всех составляющих. Видеокомплекс должен обеспечивать возможность наращивания функциональных возможностей и улучшения характеристик постепенным добавлением новых элементов. Таким требованиям отвечает блочно-модульный принцип проектирования. Разработка конфигурации видеокомплекса с учетом всех перечисленных требований представляет собой сложную научно- техническую проблему. Ее решение с использованием новейших компьютерных технологий в процессе проектирования представляется очень актуальным.
При оптимизации видеокомплекса важным является выбор такой величины (или параметра), которая отражала бы основные свойства системы, была бы достаточно понятной для реализации и позволяла бы проводить процедуру оптимизации. В качестве такой величины введем обобщенное понятие «эффективность видеокомплекса» по отношению к решаемой задаче. Решающими при выборе технологии и структуры комплекса могут быть самые разные, порой совершенно неожиданные факторы, но чаще всего это: качество производимой программы (формат видеозаписи), стоимость, производительность, оперативность, многофункциональность, возможность поэтапного наращивания, взаимозаменяемость, надежность, сложность освоения, эксплуатационные затраты и др.
Существование многих форматов и стандартов на основные элементы видеопроизводства ставит также задачу системной интеграции как в рамках одного формата, так и в условиях разноформатности. Эти задачи часто усложнены ситуацией, когда нужно проводить оптимизацию с учетом имеющегося в компании оборудования.
Качество программы, создаваемой на видеокомплексе, зависит от принятого базового формата видеозаписи, определенных преобразований сигналов изображения и звука, взаимозаменяемости и совместимости аппаратуры, используемых интерфейсов и др. Компьютерные технологии стали существенным элементом в структуре видеокомплекса. Они могут быть не только отдельными элементами системы, но могут иметь и самостоятельное значение.
Под эффективностью видеокомплекса будем понимать степень его приспособленности к выполнению конкретной задачи. В качестве критерия эффективности введем функцию Е="Е(р1,р2, ...р„), где рп - параметры, характеризующие видеокомплекс. Видеокомплекс может характеризоваться очень многими параметрами, но основными являются следующие: /?/ - техническое качество производимой программы, р2 - общая стоимость, р3 оперативность работы, р4 - многофункциональность, р5- надежность, р6 эксплуатационные затраты, р7 - возможность постепенного развития (ап- 9 грейда). Задача оптимизации видеокомплекса теперь сводится к нахождению максимума функции Е путем подбора ее переменных (параметров). Функция Е многомерная и нелинейная, поэтому нахождение ее максимума представляет собой сложную математическую задачу. В общем случае оптимизацию функции Е можно проводить методами нелинейного программирования [14]. Если в каких-то частных случаях, например, в области оптимальности, ее можно представить в линейном виде, то возможно применение методов линейного программирования. Однако и в том, и в другом случаях требуется знание аналитического вида функции Е(р^, что практически нереально. В диссертации рассматриваются эти случаи для наиболее простых систем - монтажных комплексов.
Как уже указывалось, видеокомплекс создается под определенные задачи, поставленные потребителем. Это означает, что при оптимизации накладываются определенные ограничения. Например, потребитель самостоятельно устанавливает формат видеозаписи, ограничивает стоимость определенным бюджетом, требует использования уже имеющейся аппаратуры и др. Другими словами, он задает значения некоторых параметров p0l. Тогда эффективность данного комплекса может быть представлена в виде Е0 = E(poi,po2, Рок,Рк+1--Рп)', здесь к - число заданных параметров. При заданных ограничениях функция Е может и не иметь максимума, а поиск оптимума будет сводиться к нахождению ее наибольшего значения. Цель диссертационной работы - создание единого методологического подхода для разработки оптимизированных видеокомплексов, обеспечивающих наиболее эффективное проектирование, построение и эксплуатацию, и производство конкурентоспособной видео и аудио продукции; практическая реализация полученных результатов для разработки видеокомплексов с заданными требованиями; повышение качества вещания путем создания воидеокомплексов, наиболее полно реализующих потенциальные возможности аппаратуры.
В соответствии с поставленными целями решались следующие задачи: изучение вопросов совместимости, взаимозаменяемости оборудования одного формата, разных форматов, одного производителя, разных производителей; исследование специфики преобразования сигналов изображения и звука в видеокомплексах; исследование критериев оптимизации видеокомплексов различного назначения и разработка номенклатуры оптимизируемых характеристик; анализ и рекомендации форматов видеозаписи для видеокомплексов, отвечающих требованиям оптимизации; разработка алгоритмов проектирования видеокомплексов для эффективного решения задач по производству программ; разработка принципов создания малобюджетных студий виртуальной реальности.
Структура диссертации определяется поставленными задачами. В первой главе проводится анализ всех факторов, влияющих на эффективность видеокомплекса, исследуется преобразование сигналов изображения и звука. Во второй главе описываются методология оптимизации, критерии оптимизации, номенклатура параметров и характеристик. В третьей главе приведены результаты оптимизации видеокомплексов различного назначения, в частности, новостийных студий, систем линейного и нелинейного монтажа, тележурналистских комплексов. В четвертой главе представлены результаты по разработке студии виртуальной реальности.
Диссертация завершается изложением основных результатов и списком цитируемой литературы.
