LIVRO BRANCO: PROCESSAMENTO DE VÍDEO

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1 LIVRO BRANCO: PROCESSAMENTO DE VÍDEO Contextualização das práticas de produção e de pós-produção Este livro branco aborda os requisitos técnicos gerais para projectos de Alta Definição (HD), filme e vídeo ( o pacote ). O pacote inclui uma ampla definição de projectos, desde um pai que pretenda publicar a peça da escola do filho na Internet a um anúncio de 30 segundos, passando por um filme Full HD de 4k destinado a lançamento mundial. Para fundamentar mais detalhadamente a extraordinária procura de dispositivos de armazenamento digital na concepção de um pacote, este documento abordará as câmaras contemporâneas e o respectivo crescimento na utilização de unidades incorporadas ou amovíveis. Na secção respeitante à pós-produção, os tópicos incluem introdução ou transcodificação do formato de produção (HD, filme ou vídeo), software de edição não linear (NLE) e armazenamento. A LaCie oferece um magnífico suporte para a fase de pós-produção incluída no pacote, devido à sua vasta gama de unidades de disco rígido de grande capacidade e elevado desempenho (HDD). Apesar de não ser tratada em grande detalhe nesta secção, deve ser tido em atenção que a pré-produção, uma fase que pode durar entre semanas e meses, requer muitas vezes a utilização exaustiva de software logístico e criativo especializado, com exigências consideráveis de armazenamento. Os planeamentos de pré-visualização e produção são muito comuns, desde pacotes mais simples até aos mais ambiciosos.

2 Livro Branco da LaCie: Processamento de vídeo I. PRODUÇÃO Nos mercados industriais de filme profissional, publicitário e empresarial, a produção consiste no processo de fotografia principal no qual o pacote é gravado em formatos como, por exemplo, HD, filme, película analógica e digital ou directamente no disco rígido. As decisões técnicas tomadas ao nível da produção afectarão o processo de pós-produção, tais como o formato multimédia da câmara, selecção de resolução e frequência de imagens. A opção digital oferece consideráveis vantagens para muitos utilizadores ao permitir uma gravação de mais elevada qualidade, uma edição mais eficaz e facilidade na distribuição de conteúdos. A maioria das câmaras de vídeo mais populares nos actuais mercados de consumidor e profissional filma numa variedade de formatos digitais para película, memória flash, unidades de disco rígido e discos ópticos. Apesar do formato de vídeo digital ser presentemente o formato dominante, alguns sectores, incluindo, realizadores de vídeo de eventos ou empresariais, poderão, eventualmente, utilizar câmaras de vídeo analógicas baseadas em película. A Sony mantém também uma pequena linha de modelos Hi-8 para consumidor. Opções de armazenamento A maioria das câmaras de vídeo digitais inclui armazenamento incorporado ou amovível para captura de transmissões de vídeo à medida que estas são criadas. O suporte amovível é a opção dominante nas novas câmaras de vídeo para consumidor e profissionais, como unidades de disco de elevada capacidade, memória flash (compact flash ou placas digitais série) e discos ópticos (DVD ou Blu-ray). Embora muitas das câmaras de vídeo para consumidor incluam unidades de disco rígido incorporadas ou uma combinação de formatos de armazenamento, os modelos profissionais apresentam uma preferência por bobinas HDD proprietárias. A câmara da RED, extremamente popular, permite a gravação no seu próprio dispositivo de armazenamento amovível ou em compact flash (CF). As câmaras topo de gama, como a de RED, a HD P2 da Panasonic e a SxS da Sony, incluem unidades de estado sólido (SSDs) para uma durabilidade e velocidade máximas. Interfaces de recepção Após concluída a fase de produção, os dados multimédia são transferidos para um ou mais computadores que apresentem inúmeras soluções de hardware e software NLE, especificamente destinados para pós-produção. De um modo geral, durante a preparação de grandes armazenamentos de ficheiros multimédia, o editor ou o técnico irá ligar uma unidade HDD externa de elevado desempenho e grande capacidade às estações de trabalho de edição antes de introduzir suportes e dados (também referido por captura ou digitalização ). Para a respectiva introdução, existem várias interfaces de recepção diferentes, sendo IEEE 1394 a mais comum, amplamente conhecida por duas implementações proprietárias: FireWire 400 e 800 (Apple) ou i.link (Sony). Esta interface fornece taxas de transferência de elevada estabilidade, tornando-a na escolha ideal para edição de vídeo. Consoante o fabricante, as câmaras de vídeo utilizam taxas de dados s100, s200 ou s400, de aproximadamente 12 MB/s, 25 MB/s ou 49 MB/s, respectivamente, através do bus FireWire. O Hi-Speed USB 2.0 é outra interface popular, devido, principalmente, à ubiquidade das portas USB em sistemas centrais. Contudo, testes demonstraram que as taxas de transferência de dados estáveis são superiores para IEEE 1394 do que USB 2.0. Na verdade, as velocidades de transferência poderão funcionar mais lentamente do que em tempo real. Por conseguinte, ao transferir vídeo para o computador através de USB 2.0, os utilizadores podem ejectar o suporte de armazenamento ligado (ou seja, o cartão digital em série ou SD) de modo a evitar que a câmara de vídeo esteja ligada ao computador durante um longo período de tempo. Página 2

3 Configuração profissional em cadeia para edição de vídeo: A câmara de vídeo é ligada a um disco temporário através do FireWire, neste caso o LaCie 4big Quadra, que é ligado ao computador. Configuração ao nível do consumidor para edição de vídeo: Uma câmara de vídeo e uma unidade de disco rígido externa (neste caso, o LaCie Little Big Disk Quadra) são ligadas em separado ao computador através de FireWire. Ligações directas, como a deste exemplo, são igualmente compatíveis com USB 2.0. Página 3

4 Livro Branco da LaCie: Processamento de vídeo Exigências de armazenamento de vídeo do sistema central Apesar de muitas câmaras de vídeo digitais incluírem a capacidade de gravar imagens de elevada qualidade e resolução, estas produzem também ficheiros multimédia de grande dimensão que colocam desafios ao nível da transferência e armazenamento de dados. A resolução gravada pela câmara determina a quantidade de espaço de armazenamento necessário para a pós-produção. Por exemplo, as câmaras de vídeo com gravação Digital Video (DV, Vídeo Digital) utilizam uma definição normal e compressão sem perda para consumo de aproximadamente 13,8 GB por hora quando introduzidas no computador. Apesar de concebido em conformidade com a norma de película DV, o High Definition Video (HDV, Vídeo de Alta Definição), possibilitando um nível de qualidade melhorado devido à utilização eficiente da codificação MPEG-2, consome ligeiramente mais espaço de armazenamento a 14 GB por hora. Ao ser introduzido no computador para edição, os dados necessários podem expandir para 30 GB, ou mais, por hora, dado que muitos programas NLE convertem o formato de origem para um formato intermédio ou proprietário para a fase de edição. O Advanced Video Codec High Definition (AVCHD, Codec Avançado de Vídeo de Alta Definição) utiliza o codec MPEG-4 H.264 que permite a obtenção de imagens de muito boa qualidade apesar da sua elevada taxa de compressão. De um modo geral, o AVCHD consome, de forma aparentemente económica, 8 GB de armazenamento por hora. Em comparação, uma hora de HD descompactado requer até 450 GB de espaço de armazenamento. Tendo em consideração que um documentário com 52 minutos pode iniciar com nove até 20 horas de vídeo RAW, é necessário disponibilizar bastante espaço na unidade de disco rígido para a fase de edição. Além das inúmeras horas de imagens gravadas durante a produção, os elementos constituintes do processo de edição, tais como os efeitos visuais e de áudio, irão exigir mais espaço no HDD. Como resultado, os realizadores e editores que tenham como objectivo produzir um pacote de 60 a 90 minutos, necessitarão de muitos terabytes (TB) de espaço no disco rígido. É evidente que o armazenamento de multimédia numa unidade de disco rígido interna de um sistema central é uma opção inviável devido às restrições de tamanho. Além disso, o tempo de sistema associado à execução do sistema operativo pode atrasar o desempenho do software NLE. Geralmente, a fase de edição funciona de forma mais eficiente quando as imagens estão localizadas num volume em separado ou temporário, como por exemplo, uma unidade de disco rígido externa ou um sistema de armazenamento. II. PÓS-PRODUÇÃO Os objectivos da pós-produção são a eliminação de imagens indesejadas, o isolamento de imagens pretendidas e a disposição atempada de imagens para criar um pacote. No mercado profissional, a fase de pós- -produção de um projecto demora mais tempo do que as fases de pré-produção e produção. Na verdade, demora vários meses a montar uma primeira versão ( offline ), efeitos de transição ( imagens geradas por computador ou CGI), bem como a gravar e combinar os componentes de áudio (diálogo, efeitos sonoros, som ambiente, etc.). Após a aprovação de todos os elementos incluídos no pacote, a fase de pós-produção avança para a conclusão ou versão online. Geralmente, este passo inclui correcção de cor na imagem, combinação de cada elemento de áudio e a introdução do pacote completo numa única estação de trabalho antes da distribuição. Devido à quantidade copiosa de ficheiros multimédia provenientes de todas as fases do pacote durante a pós-produção, os editores e técnicos consideram, geralmente, a ligação de grandes capacidades de armazenamento a uma ou todas as estações de trabalho incluídas no projecto. Embora a fase de pós-produção nos mercados profissional e de consumidor não seja tão complexa, ambos os segmentos necessitam de armazenamento que forneça excelentes taxas de transferência e espaço considerável para pacotes NLE amadores e semiprofissionais. Página 4

5 Resolução, capacidade e taxas de transferência TIPO FORMATO GB/hora MB/segundo SD DV DV NTSC de 8 bits descompactado (720 x 486) NTSC de 10 bits descompactado (720 x 486) HD HDV 720p HDV 1080i DVCPROHD 720p DVCPROHD 1080i ProRes x 720 (24 fps) ProRes x 1080 (24 fps) ProRes (HQ) x 720 (24 fps) ProRes (HQ) x 1080 (24 fps) p30 de 8 bits descompactado i60 de 8 bits descompactado 720p60 de 10 bits descompactado 1080i60 de 10 bits descompactado 1080p24 de 10 bits descompactado k 10 bits 2048 x 1080 (24 fps) bits 2080 x 1556 (24 fps) Página 5

6 designed by neil poulton designed by neil poulton designed by neil poulton designed by neil poulton Livro Branco da LaCie: Processamento de vídeo Introdução e transcodificação O software NLE permite a selecção e introdução de pequenos e grandes grupos multimédia numa linha cronológica, de modo a cumprir as exigências de uma narrativa. Quando as imagens são importadas (por captura ou introdução) na estação de trabalho, são, geralmente, transcodificadas para um formato intermédio, de modo a permitir uma rápida edição e conservar espaço de armazenamento. Esta situação é quase sempre comprovada nos casos de imagens em formatos HD de qualidade superior e descompactados, tais como 2k ou 4k. Após a introdução de dados multimédia, o software NLE converterá as imagens de alta resolução em proxies multimédia de óptima qualidade. Por exemplo, o Final Cut Pro da Apple utiliza o respectivo ProRes 422 proprietário para a edição offline. Os dados multimédia podem ser introduzidos de duas maneiras: por importação ou digitalização. Os dados multimédia digitais são, geralmente, gravados num formato suportado pelo software NLE, permitindo, assim, a conversão por importação directa. No entanto, muitas câmaras exigem que a conversão seja efectuada por reprodução de vídeo, frequentemente denominada por digitalização. Apesar das ligações normais, como FireWire ou USB, serem suficientes, estão disponíveis mais soluções de hardware para transcodificação de vídeo durante a reprodução, incluindo conversores de vídeo autónomos fornecidos por empresas como AJA, Thomson Grass Valley e Blackmagic Design. A captura de dados multimédia para edição requer uma largura de banda extremamente elevada em ligações entre: uma câmara e o computador para introdução, e um ou vários discos temporários e o computador para armazenamento. Apesar de FireWire 400 ou Hi-Speed USB 2.0 serem opções adequadas para a transferência e armazenamento de vídeos de consumidor a partir de uma câmara de vídeo, muitos editores profissionais preferem as larguras de banda superiores disponibilizadas por FireWire 800 e esata 3 Gb/s. Se a largura de banda for insuficiente, o processo de introdução pode provocar a quebra de frames nas imagens, resultando em dados multimédia danificados ou inutilizáveis. Os requisitos de velocidade para funcionamento com HD descompactado podem exceder os 130 MB/s, sendo, deste modo, necessária de uma interface de recepção com taxas de transferência superiores, tais como esata 3 Gb/s. Por exemplo, uma estação de trabalho que administra o LaCie 24TB RAID0 4x4big Quadra Bundle utilizando esata 3 Gb/s (consulte a figura abaixo). As taxas de transferência em rajada nesta configuração têm funcionado a velocidades superiores até 700 MB/s em determinadas configurações distribuídas. A configuração RAID ideal para editores profissionais: Quatro conjuntos LaCie 4big Quadra (8 TB cada) num total de 24 TB de armazenamento disponível durante a utilização de RAID 50. As taxas de transferência em rajada atingem uma velocidade elevada de até 700 MB/s. Página 6

7 Gráfico de comparação de resoluções Factores que afectam os requisitos de largura de banda Captura de resoluções por projecto Número total de faixas de vídeo e de áudio Efeitos e gráficos Estações de trabalho (editor único ou vários NLEs num grupo de trabalho) Num grupo de trabalho, a percentagem da gravação a ser utilizada em simultâneo (Armazenamento em rede) Requisitos normais de largura de banda por resolução DV = ~ 3,1 MB/Seg por faixa de vídeo SD = ~ 26 MB/Seg por faixa de vídeo HD = ~ 156 MB/Seg por faixa de vídeo 2k = ~ 291 MB/Seg por faixa de vídeo Cálculos de capacidade de armazenamento DV = 3,1 MB/Seg x 60 = 186 MB/Min. 10 Horas DV = 600 Min. x 186 MB/Min = MB = 112 GB de armazenamento SD (10 bits) = 26 MB/Seg x 60 = 1560 MB/Min 1 Hora = 1560 MB/Min x 60 Min = MB/H = 93,6 GB de armazenamento HD 1080i60 (10 bits) = 156 MB/Seg x 60 = 9360 MB/Min 1 Hora de HD 1080i60 = 562 GB de armazenamento Para incluir efeitos, transições, áudio e gráficos, adicionar 50 % de armazenamento a cada figura. Exemplos de taxas de compressão de HD proprietário DVCPRO HD (Panasonic 1080i60) ~14 MB/s ~50 GB/h D5 (Sony HD 1080i60) ~38 MB/s ~137 GB/h HDCAM (Sony 1440x1080p24) ~18 MB/s ~65 GB/h HDCAM SR (Sony 1920x1080p24) ~110 MB/s ~396 GB/h Exemplo de um projecto HD de edição não linear HD 1080i60 (10 bits) = 156 MB/Seg x 2 faixas = 312 MB/Seg 50 % para áudio, efeitos, gráficos, etc. = 156 MB/Seg Total por Minuto = 468 MB/Seg x 60 = MB/Min = 28 GB/Min 4 Horas = 240 Min x 28 GB/Min = 6,7 TB Requisitos de configuração: Largura de banda = 468 MB/Seg 4 Horas de Armazenamento (incluindo áudio, efeitos e gráficos) = 6,7 TB Página 7

8 Livro Branco da LaCie: Processamento de vídeo RAID Existem várias maneiras de configurar discos temporários para obter níveis ideais de velocidade e segurança. Apesar das taxas de transferência elevadas serem um factor importante, um editor a trabalhar com uma extensa biblioteca de dados multimédia introduzidos não quer perder imagens devido a uma anomalia do HDD. Antes de iniciar a introdução, a equipa de pós-produção tem de considerar os vários níveis de RAID (random array of independent or inexpensive disks (conjunto aleatório de discos autónomos ou económicos)) ideais às necessidades do pacote. Apesar de o RAID 0 oferecer a melhor velocidade, não fornece qualquer protecção, o que significa que se perdem todos os dados em caso de avaria do disco. Embora impliquem abdicar das taxas de transferência, os níveis RAID 3, 5 e 6 conferem velocidade e segurança. (Leia com atenção o Livro Branco sobre a Tecnologia RAID da LaCie, para obter mais informações sobre RAID.) Geralmente, uma configuração RAID requer: várias unidades de disco rígido externas, um controlador de hardware, e o utilitário de unidade do sistema operativo ou software proprietário fornecido pelo fabricante do controlador. No entanto, alguns dispositivos de armazenamento libertam o computador de processos penosos exigidos pelo controlador RAID. Um exemplo de tal produto é o LaCie 4big Quadra que suporta RAID 0 ou RAID 5 através de um simples interruptor. A utilização de uma interface esata 3 Gb/s num 4big Quadra autónomo, proporciona notáveis velocidades de transferência em rajada a 230 MB/s com velocidades estáveis de aproximadamente 160 MB/s. Edição de software O software NLE profissional e semiprofissional inclui: Media Composer e Symphony da Avid; Final Cut Pro e Final Cut Studio da Apple; Vegas Pro da Sony e Adobe Premiere Pro. Existem também inúmeras opções para NLE profissional e de consumidor. Alguns exemplos são Pinnacle Studio da Avid, Premier Express da Adobe, PowerDirector da CyberLink e Vegas Movie Studio da Sony. Por outro lado, o software NLE, simples mas limitado, é fornecido em conjunto com o Windows (Movie Maker) e OS X (imovie). Preparação de dados multimédia para envio Após a conclusão da fase de pós-produção, o entusiasta de vídeo amador ou o editor veterano deve considerar o envio do pacote. A popularidade da distribuição online sofreu oscilações devido ao baixo processamento inicial e facilidade de distribuição. Neste caso, o software de edição pode exportar um ficheiro de vídeo altamente compactado, que será publicado num servidor da Web para efeitos de transmissão ou transferência. No entanto, a distribuição online apresenta desvantagens para o utilizador amador, tais como os custos elevados de alojamento em servidor e ter de abdicar da qualidade de imagem devido a restrições na largura de banda. A distribuição por suporte óptico continua a ser extremamente popular, especialmente para vídeo publicitário e situações em que o elevado tempo de sistema, associado a replicação e envio, seja um factor menos relevante do que a qualidade do vídeo. O DVD é o formato de distribuição de vídeo digital mais comum, com uma capacidade de armazenamento multimédia MPEG-2 a uma resolução e taxa de dados elevadas. Devido à redução nos preços de hardware, a replicação por DVD ao nível do consumidor tornou-se trivial. Geralmente, a criação de um DVD implica a exportação da versão final ou online a partir do programa de edição para um formato de ficheiro reconhecido pelo software de gravação de DVDs, como por exemplo, o DVD Studio Pro da Apple e o Toast Titanium da Roxio. O software NLE contemporâneo inclui predefinições de exportação que simplificam a criação de pacotes destinados à distribuição por DVD. As definições de exportação normais exigem vídeo em MPEG-2 com opções de resolução de (NTSC) ou (PAL) a 29,97, 25, ou 23,976 frames por segundo (FPS). Os discos Blu-ray apresentam uma capacidade de até 50 GB, que facilita a distribuição de HD. Oferecendo actualizações consideráveis ao nível de resolução e taxa de dados, o Blu-ray constitui uma grande melhoria em comparação com o formato de DVD. Infelizmente, os gravadores Blu-ray continuam a ser um investimento dispendioso para a maioria dos consumidores e, assim, a replicação é geralmente gerida por um serviço profissional. Tal como no caso dos DVDs, o software NLE exporta um formato de ficheiro compatível com o software de gravação Blu-ray, tais como o Roxio Toast Titanium ou Easy Media Creator 10. O software de criação Blu-ray grava discos nos formatos de ficheiro MPEG-2 H.264, MPEG-4 AVC ou VC-1. Página 8

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