Марк Сушко

Съемка с ускорением движения,или Как я сохранял для вечности корову из сливочного масла

Готовя к публикации эту статью, мы столкнулись с рядом проблем. Оказалось, что дать точный перевод названия рассматриваемой технологии (Time Lapse Video) очень сложно. Мы получили ряд вариантов перевода от наших научный консультантов. Один из них - Владимир Соколов - предложил следующее: "Долго ломал голову и пришел к однозначному трактованию технологии, о которой идет речь в статье: это цейтраферная съемка. Цейтраферная киносъемка (от нем. Zeit - время и raffen - подбирать) - прерывистая киносъемка одиночными кадрами с равными, заранее заданными интервалами времени. Пуск киносъемочной аппаратуры или включение осветительных приборов осуществляется устройством, называемым цейтрафером. Применяется для съемки медленно протекающих процессов (например, распускания цветка).Советую заменить именно на цейтрафер и цейтраферную съемку все, что называется "интервалометром". Мы все-таки оставили в статье, используемые автором термины, но надеемся, что приведенное выше пояснение поможет вам разобраться в несомненно очень интересной технологии, описанной в данной статье.

Долгое время съемка с ускорением движения оставалась прерогативой кино, но теперь тех же результатов можно легко добиться на видео при помощи цифровой техники.

Кроме захватывающего чувства власти над временем, съемка с ускорением движения открывает перед нами удивительные перспективы и дает новое ощущение масштаба процессов, которые мы часто воспринимаем как данность, - именно этого ощущения мы и стараемся добиться, создавая видео. Надеюсь, что приведенные в статье примеры и описанные методы вы сможете использовать в своих видеопутешествиях во времени (см. также сайт www.dv.com).

Интервалометры

Долгие годы кинокамерами и интервалометрами* задавались стандарты качества для съемок с ускорением движения. Камеру можно установить так, чтобы она длительное время работала автоматически. Однако у пленки есть свои минусы - главный из них для начинающего состоит в том, что вы не знаете результаты до тех пор, пока не получите готовую пленку. Если у вас достаточно терпения и опыта, а также денег на оплату услуг лаборатории, то сможете добиться лучшего; но мы сейчас поговорим не об этом, а о цифровых средствах. Съемка с ускорением движения в цифровом видео дает прекрасный эффект при меньших затратах, обеспечивает немедленную обратную связь, а чтобы попробовать ее, не требуется особых знаний. Возможно, у вас уже есть все необходимое для этого. Многие современные любительские и полупрофессиональные цифровые видеокамеры снабжены функцией "time-lapse" (временной интервал), однако ее использование приводит к износу ленты и головок, да и сами результаты порой сильно разочаровывают. Для камер Betacam фирма Bexel (США) предлагает напрокат интервалометр за $175 в сутки. В отличие от профессиональных кинокамер, управляемых интервалометром, любительские снимают несколько секунд видео в реальном времени, а затем останавливают ленту и затормаживают головки до следующей съемки. В итоге получается "пульсирующее" видео плохого качества, малопригодное для воспроизведения. Если у вас ничего нет кроме такой цифровой камеры, то можно воспользоваться обходным приемом, предложенным Биллом Барретом из Studio One: "Наша камера Sony VX1000 снимает видеофрагменты, минимальная длительность которых соответствует четырем кадрам, а потом действительно "засыпает" и "просыпается" через заданный интервал времени. Если он равен минуте, съемка ведется не отдельными кадрами, а рывками. Выглядит это ужасно. Мы берем такую ленту и в программе нелинейного монтажа или в After Effects ускоряем ее ровно в четыре раза. В таком случае из каждой порции берется ровно один кадр. При начальных расчетах времени съемки и времени показа надо учитывать этот коэффициент, равный четырем. Как показал нашему опыт, ускорять движение подобным методом можно и сильнее, если выбирать коэффициент ускорения, кратный четырем". "Мы считаем, - продолжает Билл, - что по степени ускорения варианты использования съемки с ускорением движения можно разделить на два класса. Я называю их съемкой с "умеренным" и "с неумеренным" ускорением. В первом случае вы снимаете видео в реальном времени и все ускорение производится в After Effects или в программе нелинейного монтажа. After Effects здесь действует достаточно хорошо. Этим методом вполне разумно обрабатывать фрагменты длительностью до 15 мин. Если не использовать Frame Blending и если анимация согласована с полями, время рендеринга будет составлять не более одного часа. При использовании же Frame Blending в After Effects получается эффект расплывчатого, смазанного движения, который зачастую смотрится удачно, но время рендеринга при этом возрастает катастрофически - до нескольких часов. Motion Blur не оказывает видимого эффекта (хотя это и противоречит интуиции), поскольку действует только на движущиеся элементы, а не на целые кадры с движением. Поэтому обычно мы не используем ни Frame Blending, ни Motion Blur, не снимаем быстро движущихся людей, уличное движение, небо с облаками и т. п. К базовому варианту съемки с ускорением движения Frame Blending и Motion Blur ничего существенного не добавляют". Вы можете спросить, отчего бы не выполнять любую съемку с ускорением движения, просто ускоряя воспроизведение в системе NLE. Такой прием и вправду работает, но при этом расходуется чрезвычайно много места на диске, поскольку сначала необходимо выполнить захват всего материала в реальном времени. Съемку длительностью в три часа реального времени ускорять таким способом просто непрактично. В меню оцифровки Adobe Premiere есть полезное средство -захват с ленты или при непосредственной съемке, или через выбранные интервалы. При таком методе записываются только отдельные кадры и можно создать на диске фрагмент, охватывающий действительно долгий период.

Фрейм-грабберы

Информационный центр штата Иллинойс: с помо- щью двух Web-камер заснят процесс работы над скульптурой коровы, выполненной в натураль- ную величину из сливочного масла

Хорошее приближение к интервалометру кинокамеры можно получить при помощи фрейм-граббера - устройства для покадрового захвата видео. При этом годится и дешевый аппарат типа Snappy фирмы Play, и более дорогой Video Lunchbox (www.animationtoolworks.com). Video Lunchbox приобрел популярность в Will Vinton Studios и в других студиях, где используются методы анимации из неподвижных кадров. Съемка с ускорением движения - не главная его функция, но это устройство можно запрограммировать на захват и запись изображения длительностью до шести минут. Программировать его легко, вот только цены Video Lunchbox высоковаты: $3000 за минимальную конфигурацию. Предвижу вопрос: а почему бы не взять устройство записи типа тех, которые применяются для охраны? Ответ прост: потому (я не хочу здесь вдаваться в технические подробности), что это им не по зубам. Для охранной видеозаписи ради длительности работы приходится жертвовать качеством изображения. Чаще всего захватываются не целые кадры, а отдельные видеополя. При этом разрешения, как правило, не хватает даже для того, чтобы в записи опознать преступника, так что надеяться получить с их помощью красивые съемки заката или распускающихся цветов по меньшей мере наивно. Но постепенно появляются новые цифровые устройства, способные вести запись с достаточно хорошим качеством, однако и их цены пока выходят за пределы досягаемости многих видеографов. Зато можно выполнить съемку с ускорением движения при помощи иного многофункционального оборудования, и это обойдется вам намного дешевле.

Захват в реальном времени

Если сравнивать с использованием ленты, то гораздо лучшим решением, особенно для краткосрочных проектов, является такое: выполнить захват в реальном времени, а затем ускорить движение при постобработке. Ваш контроллер линейного монтажа может послужить вам в качестве интервалометра. Этот прием хорошо работает как при непосредственной съемке, так и при воспроизведении ленты, и именно он помог мне снять эпизод подготовки карнавала, который вы можете видеть под заголовком "movie #1" на сайте www.dv.com. Съемку вели камерой Sony M7, было отснято 72 часа видео. Нам удалось найти окно, из которого открывался нужный вид, так что камера была защищена. Баланс белого выставлялся при луне, был выбран фильтр 1/8 ND, коэффициент +8db обеспечил съемку на рассвете и в сумерках, а автоматическая диафрагма и автоматическая коррекция насыщенности - съемку при ярком полуденном солнце. Сигнал от камеры подобно сигналу от любого другого устройства передавался по оптоволокну на расстояние в несколько миль в нашу монтажную студию, где шел прямо на основное устройство записи. У нас тогда был старый контроллер EECO EMME в комплекте с U-Matic/1 дюйм. Не так давно я смог повторить то же самое на более современном контроллере Grass Valley Group 141. Правда, модель здесь не имеет особого значения: метод остался тем же и сегодня. Основной целью было создать цикл команд, которые велели бы устройству записи зафиксировать на ленте два кадра, сделать паузу, а затем повторить все сначала. В EECO этот процесс назывался e-key. В Grass 141 и большинстве прочих контроллеров он назван Macro. Системы слегка различаются, но вот как я делал это на Grass 141. Я уже записал двухкадровый видеофрагмент с переходом к черному (прямо с камеры, так что контроллер не использовался) на размеченную ленту. Опция Auto-tag была включена. После этого я выбрал Learn Macro Zero, затем нажал те же клавиши, что нажимал бы для записи следующих двух кадров с переходом к черному (Duration - Enter - Record), и ввел команду Save Macro. Функция Learn Macro записывает каждое нажатие клавиши; остается вызвать эту макрокоманду и создать цикл, который будет повторяться, пока не кончится лента. Здесь есть еще один важный момент. Интервал между периодами захвата (время между снимками) можно задавать двумя способами: по длине предварительной перемотки ленты или же (если вы хотите остаться в хороших отношениях с человеком, отвечающим за вашу технику) сократив время предварительной перемотки и добавив время задержки в последовательность команд перед повторением цикла. Для Grass Valley 141 допустимы оба способа, но метод со временем задержки снижает износ оборудования. Старый EECO мог обработать только 9999 команд EDL; для меня это означало, что после двух ночей успешной работы переустанавливать его надо было в четыре утра. Если бы я подумал получше, я спланировал бы работу так, чтобы делать это днем. А поразмыслив еще немного, я понял бы, что ночью камера снимает одну темноту, и мог бы спать спокойно. На ночных кадрах видно очень мало, зато они завершаются интереснейшими съемками рассвета. Для съемок с ускорением движения я использовал непосредственный сигнал от камеры, но вполне можно было бы запустить на воспроизведение несколько видеомагнитофонов и уйти, оставив контроллеру выбирать кадры из потока. Один из способов захвата с лент такого проекта - соединение камеры с рядом недорогих видеомагнитофонов VHS таким образом, что каждый будет начинать работу тогда, когда у другого кончится лента. Использование длинной ленты и правильная скорость записи могут обеспечить нужное вам качество. В любом случае получится лучше, чем с устройством записи, применяемым охранными службами. Я же предпочитаю этот способ еще и потому, что материал всегда находится под рукой. Если при первой пробе скорость окажется слишком велика либо слишком мала, то отснятый закат, гряда облаков или сцена строительства все равно останется у вас. Вы потеряете только некоторое время на повтор захвата с ленты, но можно и скорость на видеомагнитофоне или в системе нелинейного монтажа настраивать динамически. Ну а для таких съемок, которые нельзя повторить или переделать, я рекомендовал бы запись на ленту в реальном времени либо любой метод, позволяющий создать архив для постоянного хранения. Эти методы надежны, но на сегодня самый, видимо, лучший эффект при съемке с ускорением движения обеспечивают Web-камеры. В 2000 г. мы использовали их для съемки выставки-ярмарки в штате Иллинойс (см. www.state.il.us/fair/webcam/cow.ram или "movie #2" на www.dv.com).

(* сноска - Так автор называет автоматическое устройство, позволяющее установить, сколько кадров камера должна снять за определенный период времени, т. е. какие временные интервалы требуются при съемке. - Прим. ред.)

Корова из сливочного масла

Главным объектом нашей съемки был символ ярмарки - корова, вылепленная в натуральную величину из сливочного масла. Вот уже многие десятилетия такое животное делают за несколько дней до начала ярмарки, и посетители видят уже результат. Мы надеялись, что съемка с ускорением этого процесса привлечет зрителей: ведь если бы мы снимали Web-камерой готовую скульптору, то с тем же успехом можно было бы показывать неподвижное изображение. Нам же надо было заснять процесс создания, так что мы установили Web-камеру Axis у холодильника со стеклянной стеной, где должны были трудиться скульптуры. Планировалось снимать кадры с интервалами в 1 минуту в течение 72 часов, записать их на CD, а потом диск использовать в качестве архива, материал же импортировать в программу нелинейного монтажа для сборки и прочих манипуляций. Система edit фирмы Discreet выполняет такой перенос и сборку почти автоматически. Для решения этой задачи подошли бы даже недорогие Web-камеры. Например, от камеры и модемного звена не требуется ширины полосы для передачи движения в реальном времени. Камера Axis 200+, которую мы использовали для съемки, пересылала один кадр 704x576 JPEG примерно за 18 секунд; но так как до следующего снимка надо было ждать три минуты, ничего не терялось. Подобным образом Axis и некоторые другие камеры позволяют повышать чувствительность к свету, а иногда и разрешение за счет длительной выдержки, благодаря чему Web-камеры могут работать при недостаточном освещении. Во встроенном буфере хранится до 200 снимков в зависимости от их размера, а оттуда они по протоколу FTP передаются в архив. Установка камеры, как и любая "времянка", была несложной. Холодильник - это большое здание, куда публику не пускают. Поискав правильный угол и нужное положение, мы сошлись на том, чтобы камеру закрепить на верхней площадке лестницы. Вторая (не используемая для съемки с ускорением движения) Web-камера была установлена на одной стороне ящика. Установка, наведение и фокусировка камеры Axis заняли меньше получаса. Axis 200+ с 40-миллиметровым объективом - это обычная Web-камера, но она лучше, чем Sony M7, которую мы использовали до этого. Устройство содержало встроенные сервер и модем. Программировать его можно было на месте при помощи портативного компьютера, обеспечивающего наведение и фокусировку, однако Axis возможно и дистанционное управление с базы, откуда изображения выводили на Web-страницу выставки нашего штата. Местная пресса, как мы и предполагали, широко освещала проводимую нами работу. Наша камера попала в список Earthcam - десяти наиболее интересных Web-камер недели, и за те 72 часа, когда создавалась скульптура, к материалам было более 600 обращений. Файл с ускоренным процессом построения к моменту написания этой статьи вызывали более 1500 раз.

Катастрофа с коровой

Сводку погоды кабельной телекомпании WGN-TV (г. Чикаго) дополняет ежедневная съемка с замедлением движения, полученная с помощью Web-камеры

Однако кое-что мы не учли, и это был урок, которого, я надеюсь, вы сумеете избежать в своей работе. Как я уже сказал, Axis - очень удачное решение для Web-камеры. Мы смогли запрограммировать ее на захват одного кадра JPEG в минуту и хранение кадров на встроенном сервере. Но при этом мы забыли, что и сервер в офисе нужно настроить на последовательное сохранение этих изображений. Рассказывает Кертис Ховард из подразделения интерактивных служб Illinois Information Service: "В первый день, примерно после семи часов работы кто-то вырубил питание. В этот момент последовательность кадров камеры была нарушена. Она начала новый отсчет, и следующий кадр получил название 0001.jpg. Затем камера стала все ранее сохраненные изображения заменять новыми. Когда мы пришли утром, оказалось, что семь часов съемок потеряны". Итак, запомните: если процесс идет автоматически, необходим бесперебойный источник питания. Ховард продолжает: "Еще один возможный источник проблем - операции обслуживания на принимающем сетевом сервере. У некоторых сетей автоматически выполняется "холодный" рестарт, что может привести к перерыву в работе и даже к сбою числовой последовательности имен файлов JPEG. Как это ни прискорбно, но в сетевой среде, особенно при управлении этими камерами с удаленных точек, трудно предусмотреть все возможные отказы". К счастью, среди прочих славных традиций, связанных с выставочной коровой, была традиция записывать дневную работу на маленькую видеокамеру: руководитель уже несколько лет вел нечто вроде дневника. Кроме того, нам повезло, что он поставил свою треногу на лестнице непосредственно под нашей камерой, и его снимки были практически соосны нашим. Используя описанный выше метод, я смог выполнить захват отснятого им в первый день материала при помощи макрокоманды в Grass 141 и заменить им снимки, потерянные нашей Web-камерой. В системе нелинейного монтажа Discreet edit мы склеили две версии вместе. В какой-то момент вы можете заметить небольшое изменение угла зрения на клипе, но в любом случае это была удача. На следующий год мы, возможно, будем снимать корову с нескольких точек, а может быть, заснимем и карусели, построение фигур из песка и пешеходов на выставке. В перспективе - съемка с ускорением движения вылупляющихся цыплят в инкубаторе (что в меньших масштабах могут повторить кружки юных натуралистов в 4-Her*). Так что все это реально, и если совсем нет денег, то есть несколько способов выполнить съемку с ускорением движения. Естественно, не в каждом видеопроекте такую съемку уместно использовать, однако зачастую этот вариант может принести успех. Вы можете всю работу сделать сами, используя те средства и то оборудование, какие вам доступны.

* Молодежная организация, действующая под эгидой Министерства сельского хозяйства США. - Прим. ред.