Цифровое видео:

взгляд на качество или качество взгляда

Нина Шагурина

     Все хотят работать с некомпрессированным видео. Многие с трепетом относятся к словосочетанию «без потерь» и мечтают иметь возможность вводить сигнал в свою систему и осуществлять постпроизводство в среде, которая не создает потерь. Покупая систему, многие спрашивают: «А она без потерь?» Некоторые фирмы специально рекламируют свои системы как не создающие потерь. А спросите у них: «Какой у вас источник?» — «Digital Betacam». — «Вы же знаете, что в нем есть компрессия». — «Нет, нет, нет, я получаю сигнал прямо со спутника». — «Ну, тогда он сжат еще сильнее». — «О нет, это полнокадровый сигнал, с полным разрешением».
     Увы, компрессия проникает в процесс производства в самых разных местах, и идея полного отсутствия потерь имеет очень узкий круг применений. Компрессированное видео — необходимость. Компрессия еще долгое время будет оставаться экономически целесообразной. Достижение идеала — «без
потерь» — стоит дорого, и не каждый может себе это позволить. Даже в медицине, где от качества изображения зависит слишком многое, используется компрессия в тех пределах, пока она не влияет на диагноз.
     И все же — сколько написано и сказано о накоплении ошибок кодировки, но бывает, что изображение — о ужас! — и сжимают, и кодируют, и перекодируют, но уж очень хорошо смотрится результат.
     Не лучше ли говорить о «высоком качестве» и стремиться к достижению именно этой цели вместо достижения некоего абстрактного идеала. Ведь на самом деле всем просто хочется получить хороший результат. И еще, чтобы все работало в реальном времени, потому что никто не любит ждать. Не важно, сжимается результат или нет, главное — качество не должно страдать. Но можно ли сжимать и при этом не ухудшать качества?
     Где истина? Надо же понять в конце концов, сколько и чего мы теряем?
     Можно доверить оценку экспертам. Почему бы и нет, ведь кто в конечном счете судит о качестве изображений? Конечно, тот, кто на них смотрит. Но в наш век торжества точных наук уж очень хочется объективности, точного математического подхода.
     Например, можно оттолкнуться от теории зрительного восприятия, понять, как работает зрительная система человека и учесть это при оценке качества изображения.
     И между прочим тут выясняется, что визуальная система человека игнорирует большую часть зрительной информации при ее анализе. А почему бы видеокодекам не делать то же самое? Многие из них умеют сжимать ту же самую информацию, что отбрасывает мозг без ущерба для восприятия изображения. Поскольку главный судья любого видеоизображения — зритель, то и цель инженеров, создающих камеры, магнитофоны, платы захвата, работающие с компрессированными видеосигналами, — достигнуть компромисса и получить хорошую картинку при заданной скорости передачи.
     Наши глаза и мозг обрабатывают огромную информацию, чтобы сформировать визуальное понимание мира вокруг нас. Некоторые исследователи говорят, что мы обрабатываем информацию со скоростью 160 Мбайт/с, но большая часть этой информации игнорируется. Задача видеоинженеров заключается в том, чтобы их видеокодеки игнорировали ту же самую информацию и оставляли бы ту информацию, которая значима для зрителя. Вот тогда мы получим идеальный кодек!
     Не вся зрительная информация, попадающая на зрительные рецепторы, играет роль при распознавании зрительного образа. Наш мозг применяет множество фильтров, прежде чем примет решение о том, что перед нами находится. Видеоинженеры стремятся понять преимущества фильтров визуальной системы человека при проектировании видеоаппаратуры, и чем ближе это совпадение, тем меньше заметна компрессия.
     Зрительная система человека особенно чувствительна к изменениям некоторых параметров изображения. Например, она лучше замечает перепад яркости, чем перепад цвета. Мы более четко видим погрешности в объектах переднего плана, чем в фоновых. Артефакты на однородной поверхности заметны больше, чем на сложном фоне, ведь сложные изображения и фоны труднее распознаются зрительной системой. Это означает, что трудно в этом случае заметить и артефакты компрессии.
     Имеет значение и то, с какого расстояния будут смотреть на изображение. Телевидение может иметь более низкое разрешение, чем компьютерный экран, потому что на него смотрят с большего расстояния, а значит, телевизионное изображение может быть больше сжато, чем компьютерное.
     Не всякая потеря, таким образом, значима, и грамотные видеоинженеры, создающие видеооборудование, учитывают теорию зрительного восприятия.
     Так как же можно оценить качество компрессированного изображения? Можно просто использовать математическую статистику, сравнив исходное и сжатое изображение — объективно, но неэффективно. Можно привлечь экспертов, которые скажут, что им нравится, а что нет — может это и самое правильное решение, но оно субъективное. Однако существуют и более изощренные объективные методы оценки, о которых вам расскажет Джим Фили на с. 4 этого выпуска.
     Не знаю, многие ли из вас займутся сами подобными измерениями, но результаты оценки качества изображения основных ленточных форматов для видеопроизводства, проведенной журналом Digital Video, — вполне может служить руководством к действию при выборе формата. Правда, однозначного ответа на этот вопрос вы не получите. Как показывают тесты, все форматы хороши по-своему, и вам надо выбрать тот, что подходит для решения ваших конкретных задач в рамках ваших возможностей.
     В этом выпуске мы рассматриваем качество видеоизображения, взяв на вооружение объективные критерии и точные расчеты. Но все ли поддается точному расчету? Боюсь, что нет. Не следует забывать, что при съемке художественного произведения в объектив камеры смотрит оператор, а он в свою очередь подчиняется замыслу режиссера. Получаемый результат не определяется техническими параметрами, но зависит еще и от мастерства оператора, от знания им техники, которой он пользуется, от профессиональных секретов процесса съемки. Тут важны и освещение, и время суток, и даже время года. Художественное изображение в конечном счете зависит от культуры его создателей, подчеркивает в публикуемом нами интервью Наталья Сергеевна Бондарчук.
     Пристально рассматривая качество изображения, не будем забывать, что конечный результат к тому же еще зависит и от качества взгляда сквозь объектив.