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Matrox Hardware

 

Matrox RT.X100 —
The Power of X

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"The Power of X""The Power of X" – so beschreibt Matrox die Fähigkeit ihrer neuen Produktgeneration das skalierbare Leistungspotential heutiger CPUs mit dedizierter Hardware zu optimieren. Erleben Sie auf diese Weise ultimatives Echtzeit-Video-Editing!

Hier erfahren Sie, wie Sie davon profitieren...

Bis vor kurzem war als Grundlage eines jeden nicht-linearen Echtzeit-Editing-Systems dedizierte Hardware erforderlich, da CPUs nicht in der Lage waren, Video in Echtzeit umzusetzen. Seit Gigahertz-CPUs auf dem Markt sind kann die Editing-Software einige dieser Vorgänge in Echtzeit durchführen, allein durch die CPU und ohne Hardware-Unterstützung.

Software-basierte Editing-Produkte sind insofern vielversprechend, da sie flexibler und skalierbarer sind - nimmt die CPU-Geschwindigkeit zu, wird auch die Editing-Performance beschleunigt. Andererseits ist dedizierte Hardware bei einer Reihe von zeitintensiven Funktionen überlegen, wie beispielsweise beim DV- und MPEG-2-Encoding sowie bei 3D-Effekten, da sie diese Funktionen äußerst effizient ausführen kann.

The Power of X kombiniert die Vorzüge beider Methoden und ermöglicht auf diese Weise eine maximale Video-Editing-Performance zu einem äußerst günstigen Preis und ohne Qualitätseinbußen. Um die Vorzüge von CPU-basierter Verarbeitung und von dedizierter Hardware besser zu verstehen, analysiert Matrox sieben der wichtigsten Aspekte eines Editings-Systems:

  1. Analoge Ein- und Ausgabe
  2. Layer-Flexibilität
  3. Effektvielfalt
  4. Effektqualität
  5. Effekt-Rendering
  6. Export in DV-, MPEG-2-, Multimedia- und Web-Formate
  7. Reaktionszeit bei Benutzereingabe

 

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1. Analoge Eingaben und Ausgaben

Um Analog-Video und -Audio auf einem Computer zu speichern, ist eine Add-On-Hardware erforderlich. Die Wichtigkeit der Qualität des analogen Inputs sollte nicht unterschätzt werden. Viele Einrichtungen verwenden Stock Footage und Archive in einem analogen Format, und viele Kunden möchten gerne VHS, S-VHS und Hi-8-Material in ihren Projekten verwenden.

Um die Timeline in ein analoges Bandformat zu speichern, ist eine analoge Ausgabe erforderlich. Die analoge Ausgabe ermöglicht außerdem das sofortige Feedback auf einem NTSC- oder PAL-Monitor, so daß der Editor Title-Safe-Areas und etwaige Interlacing-Artefacts sehen kann. Sie können die genaue Farbtemperatur des Videos sehen, was die Voraussetzung für eine korrekte Farbkorrektur ist.

Aufgrund der Art ihrer Implementierung ist bei rein Software-basierten Produkten das Video-Playback häufig nur über den Computer-Monitor möglich. Das Video-Playback funktioniert nicht einmal vollkommen reibungslos mit einem Display-Adapter, der eine TV-Ausgabe des VGA-Displays ermöglicht: dies liegt daran, daß die Ausgabe nur eine Scan-konvertierte Kopie dessen darstellt, was auf VGA ausgegeben wird, nicht aber echtes NTSC- oder PAL-Video.

The Power of X bietet Vielseitigkeit für die Ein- und Ausgabe sowie genaues Editing mit Hilfe von dedizierter Hardware.

2. Layer-Flexibilität

Idealerweise haben Cutter bei der Bearbeitung von Clips und Effekten die absolute Freiheit, was deren Reihenfolge und die Zahl der Layer angeht. Leider gibt es sowohl bei Hardware- als auch bei CPU-basierten Plattformen Beschränkungen. Sobald die Echtzeit-Ressourcen des Systems überschritten werden, ist ein Rendering erforderlich.

Hardware-basierte Echtzeit-Engines beruhen in der Regel auf einer Streamzentrierten, Pipeline-gestützten Architektur mit einem fixen und vordefinierten Datenstrom. Der Anwender arbeitet mit einem starren Set von Effekten und muß bestimmte Regeln einhalten, um sie anzuwenden; alle Echtzeiteffekte werden jedoch garantiert in allen Situationen wiedergegeben.

CPU-basierte Echtzeit-Editing-Engines sind flexibler, da sie die Möglichkeit zulassen, mehrere Effekte zu einer unbegrenzten Anzahl von Layern zuzuordnen, so lange CPU-Ressourcen zur Verfügung stehen. Leider kann man es praktisch nicht vorhersagen, ob ein Segment in Echtzeit wiedergegeben wird oder ob es zu Frame-Verlusten kommt. Dies kann man nur durch Ausprobieren feststellen. Die meisten Editoren sind sich darüber einig, daß es nichts Schlimmeres gibt als Frame- Verluste während eines Print-to-Tape.

The Power of X beruht auf einem Set von einfachen Echtzeit-Regeln, die stets vorhersehbare Ergebnisse liefern, die Echtzeit-Performance maximieren und das Rendering minimieren und dabei Frame-Verluste vermeiden.

3. Effektvielfalt

Für Algorithmen, die für die Verarbeitung von Video verwendet werden, bestehen unterschiedliche Verarbeitungsvoraussetzungen. Ein einfacher Dissolve-Effekt ist beispielsweise wesentlich leichter zu verarbeiten als ein Gauss-Blur. Während bei der Echtzeit-Editing-Hardware in der Regel eine gute Auswahl von Effekten und ein günstiger Preis im Vordergrund steht, können bei Software-basierten Produkten zwar mehr Effekte implementiert werden - es ist jedoch eine enorme CPU-Leistung erforderlich, um komplexere Effekte in Echtzeit darzustellen.

Heute können einfache Effekte in voller Auflösung in Echtzeit allein über die CPU-Leistung dargestellt werden. Eine vollständig optimierte Anwendung kann die Verwendung von anspruchsvolleren Effekten unterstützen, aber auf begrenzte Art und Weise.

Die folgende Tabelle zeigt die Effekte, die in der Regel beim Video-Editing verwendet werden sowie deren Verarbeitungsvoraussetzungen.

Niedrige Verarbeitungsvoraussetzungen:

  • Text-Overlay
  • Dissolve
  • Wipes
  • Slow-Motion
  • Einfache Farbkorrektur
  • Grundlegende 2D-DVE wie Cropping, Scaling und Positioning
  • Einfache Filter wie Emboss und Posterization

Mittlere Verarbeitungsvoraussetzungen:

  • Slide-Transitions
  • Text-Rolls und -Crawls
  • Einfaches Chroma/Luma-Keying
  • Erweiterte Farbkorrektur
  • Erweiterte 2D-DVE mit Drop Shadows und Soft Borders
  • Komplexe Filter wie Blur und Lens Flare
  • "Simuliertes" 3D (optische Illusionen, die nicht auf echter 3D-Geometrie beruhen)
  • "Vorgefertigtes" 3D (Polygone werden vorausberechnet und können nur eingeschränkt angepaßt werden)

Hohe Verarbeitungsvoraussetzungen:

  • Erweitertes Chroma-Keying mit Schattenfunktion und Noise-Reduction
  • Qualitativ hochwertiges Bikubisch-und Anisotropic-Effects-Filtering, um die Pixelierung während der Skalierung und der Rotation zu verhindern
  • Echte 3D-DVE (Rotation und Zoom mit Sub-Pixel-Motion und Antialiasing)
  • Spezialeffekte wie Page Curls, Particles, Ripples und 3D-Geometrie

The Power of X verwendet eine Kombination aus CPU-basierter Verarbeitung und dedizierter Hardware, um die größte Vielfalt an qualitativ hochwertigen Echtzeiteffekten zu erreichen. CPU-Verarbeitung wird für Effekte verwendet, bei denen eine individuelle Pixel-Manipulation erforderlich ist, wie beispielsweise bei der erweiterten Farbkorrektur und dem Chroma/Luma-Keying. Dedizierte Hardware wird für das Compositing und echte 3D-Geometrieeffekte mit qualitativ hochwertigem Bikubisch- und Anisotropic Filtering wie Transitions, PiPs, Blur und allen Matrox Flex 3D-Effekten verwendet.

4. Effektqualität

Hardware-basierte Echtzeit-Engines werden in der Regel entwickelt, um ein bestimmtes Set von Effekten darzustellen, bei voller Auflösung und voller Frame-Rate. Mit gut funktionierender Hardware arbeitet das System stets mit voller Qualität, damit der Editor genau sehen kann, wie die fertige Produktion aussehen wird.

Die heutigen CPUs sind nicht leistungsstark genug, als daß Software-basierte Echtzeit-Engines alle typischen Echtzeitoperationen, die Editoren vornehmen, ohne Qualitätseinbußen ausführen könnten. Diese Qualitätseinbußen sind notwendig, um die wichtige Echtzeit-Funktionalität zu gewährleisten. Sie sind auch in einer Produktionsumgebung leicht zu erkennen, bei einer schnellen Demo fallen sie jedoch möglicherweise nicht auf.

Meistens wird in einer Software-basierten Umgebung die Qualität insofern eingeschränkt, als mit einer Vorschauqualität bei einer auf die Hälfte oder auf ein Viertel reduzierten Bildschirmauflösung gearbeitet wird. Ein weiterer gängiger Kompromiß ist die Verringerung der Frame-Rate. In beiden Fällen bedeutet die Reduzierung der Pixelanzahl, dass eine Vorschau für mehr Effekte mit derselben CPU-Leistung möglich ist. Schließlich wird auf das verarbeitungsaufwendige Filtering und Antialising verzichtet, das zu einwandfreien, qualitativ hochwertigen Ergebnissen führt. Nach der letzten Bearbeitung muß der Benutzer die Zeit für das Rendering des ganzen Projekts investieren, um das tatsächliche Ergebnis zu sehen.

The Power of X setzt kosteneffiziente dedizierte Hardware ein, um viele Echtzeiteffekte bei voller Qualität zu verarbeiten. Dies setzt CPU-Bandbreite frei, die dann für die Verarbeitung von CPU-basierten Effekten bei voller Qualität zur Verfügung steht. Dadurch ist sichergestellt, daß der Editor stets bei voller Qualität arbeitet und endgültige Bearbeitungsentscheidungen während jeder Stufe des Bearbeitungsprozesses vornehmen kann. Das Projekt muß nicht gerendert werden, um das Endergebnis zu sehen.

5. Effekt-Rendering

Wenn eine Hardware-basierte Editing-Plattform verwendet wird, ist ein Rendering nur dann erforderlich, wenn durch ein Projekt die verfügbaren Echtzeit-Ressourcen überlastet werden. Sogar dann kann eine gute Hardware-Engine äußerst komplexe Segmente bei voller Auflösung und voller Qualität schnell rendern.

Wenn ein rein Software-basiertes Editing-Produkt verwendet wird, ist ein Rendering stets erforderlich, um die Ausgabe des Projekts ohne Qualitätsverlust zu erzielen. Sogar bei sehr schnellen CPUs kann es ziemlich lange dauern, bis komplexe Effekte gerendert sind; besonders dann, wenn alle anspruchsvollen Optionen wie Filtering und Antialiasing aktiviert sind.

The Power of X macht das Rendering bei Echtzeitprojekten überflüssig und reduziert die Rendering-Zeit ganz erheblich bei Projekten, die die Echtzeit-Ressourcen des Systems überschreiten.

6. Export in DV-, MPEG-2-, Multimedia- und Web-Formate

Hardware kann kosteneffizient ein fertiges Projekt kodieren, direkt von der Timeline, um eine Echtzeit-DV-Ausgabe und Echtzeit-MPEG-2- Encoding für das DVD-Authoring zu ermöglichen.

Software-basierte Systeme, die Proxies für das Echtzeit-Editing einsetzen, machen einen zweistufigen DV-Exportprozeß erforderlich. Zunächst muß das Projekt mit der endgültigen Qualität gerendert werden. Nur dann kann es auf DV-Tape aufgenommen werden. Heutige CPUs können qualitativ hochwertiges MPEG-2-Encoding durchführen, wenn Zeit keine Rolle spielt. Qualität wird jedoch häufig der Geschwindigkeit untergeordnet, um ein Encoding in Echtzeit oder fast in Echtzeit zu erreichen.

The Power of X setzt dedizierte Hardware für das Echtzeit DV- und MPEG-2-Encoding ein und entlastet die CPU, so daß komplexe Segmente in Echtzeit ausgegeben werden können. Außerdem unterstützt es die CPU während des Multimedia- oder des Web-Encodings, indem es YUV-RGB-Konvertierungen, Video-Filtering und Video-Skalierung durchführt.

7. Reaktionszeit bei Benutzereingabe

Die Reaktionszeit bei Benutzereingaben hängt vom Umfang der Zwischenspeicherung ab, die in das Editing-System integriert ist. Durch die Zwischenspeicherung wird das einwandfreie Playback von der Timeline gewährleistet - je mehr zwischengespeichert wird, desto länger ist die Verzögerung, wenn der Anwender die Play- oder Stop-Tasten drückt oder die Timeline scrubbt.

Bei einer Hardware-Implementierung basiert die Zwischenspeicherung auf einer Reihe von Stufen in der Codec- und Effekt-Pipeline. Hardware-Codecs können 30 verzögerte Frames hervorrufen. Jede Effekt-Stufe ruft zusätzliche verzögerte Frames hervor. Die Zahl der verzögerten Frames wird eher durch die Anzahl der aufeinanderfolgenden Effekte als durch deren Komplexität bestimmt.

In einer Software-Implementierung basiert die Zwischenspeicherung auf der Zahl der Frames, die vorab berechnet werden müssen. In diesem Fall wird die Zahl der verzögerten Frames durch die Anzahl der Effekte und deren Komplexität bestimmt. Software-Codecs führen zu einer kaum wahrnehmbaren Verzögerung von weniger als einem Frame.

The Power of X verwendet einen maximal optimierten Software-Codec und verteilt das Verarbeiten der Effekte zwischen der CPU und der dedizierten Hardware. Jede Zwischenspeicherung verkürzt sich somit. Da beide parallel arbeiten, ist die gesamte Systemverzögerung sehr kurz; das Ergebnis ist ein Editing- System mit kurzen Reaktionszeiten.

Schlußfolgerung

Sowohl die dedizierte Hardware als auch die CPU-basierten Lösungen für das Echtzeit-Editing haben große Vorteile. Anstatt sich für ein System zu entscheiden, hat Matrox die Vorzüge eines jeden in der neuen Generation von Produkten kombiniert; und das zum gleichen oder günstigeren Preis wie rein Software-basierte Editing-Anwendungen.

The Power of X nutzt die volle Power der CPU für:

  • Ultraschnelles DV-Decoding ohne Qualitätseinbußen
  • Problemlose Slow- und Fast-Motion-Steuerung
  • Erweiterte 18-Parameter-Farbkorrektur
  • Erweitertes Chroma-Keying mit Schattenfunktion, Spill Removal und Noise-Reduction

The Power of X nutzt die volle Power dedizierter Hardware für:

  • DV-Ausgabe in Echtzeit
  • MPEG-2-Encoding in Echtzeit
  • Analoge Eingabe und Ausgabe
  • Compositing und echte 3D-Geometrieeffekte
  • Qualitativ hochwertiges Bikubisch-und Anisotropic-Effects-Filtering

Durch The Power of X wird das Editing jetzt für Anwender erheblich verbessert. Während Computer künftig immer schneller werden, können Anwender nicht nur von der skalierbaren Leistung der CPU profitieren, sondern auch von der zusätzlichen Beschleunigung über die vollständig optimierte Hardware.

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