Технология Digital Video (DV)

Цифровые видеокамеры

Сравнительные характеристики аналоговых форматов видеозаписи

Характеристики форматов	VHS	S-VHS	Video 8	Hi 8	D-VHS
Максимальная длительность воспроизведения (стандартная скорость), мин					150–480
Скорость движения ленты, мм/с	23,4	23,4	20,051	20,051	16,67/33,33
Относительная скорость видеоголовки-ленты, м/с	4,867	4,867	3,1	3,1	–
Полоса частот канала изображения, МГц				5,3	–
Разрешающая способность по горизонтали, кол-во линий					1920 пикселей
Отношение сигнал/шум канала изображения, не менее дБ					–
Число каналов продольной звукозаписи	1+1	1+1			1+1
Коэффициент детонации продольной звукозаписи, %	± 0,5	± 0,5	± 0,5	± 0,5	± 0,5
Номинальный диапазон частот продольной звукозаписи, не менее Гц	70–8000	50–10 000	50–10 000	50–10 000	50–10 000
Динамический диапазон продольной звукозаписи, не менее дБ
Число каналов звукозаписи			1*	2*	5+1
Коэффициент детонации звукозаписи, %	± 0,005	± 0,005	± 0,005	± 0,005	–
Номинальный диапазон воспроизводимых звуковых частот звукозаписи, не менее Гц	20–15 000	20–15 000	20–20 000	20–20 000	20–20 000
Динамический диапазон звукозаписи, дБ					более 90

Вскоре после начала триумфального шествия цифровых технологий крупнейшие компании – производители видеоаппаратуры – Sony, Matsushita, JVC, Hitachi, Mitsu­bishi, Toshiba, Sanyo, Sharp, Philips, Thomson и другие – объединили свои усилия для создания единого цифрового формата видеозаписи. Плодом усилий созданного
в 1993 г. консорциума DVC стало регламентирование основных параметров цифрового формата бытовой видеозаписи: параметров сжатия, габаритов носителей, механизма и формата ленты и многого другого.

Суть DV-технологии (Digital Video) заключается в компрессии видеопотока, обеспечивающей минимальные ухудшения цветопередачи и четкости изображения. Результирующий поток данных вмещает 25 Мбит/с видеоданных, 1,5 Мбит/с звука и 3,5 Мбит/с служебной информации (всего около 3,7 Мбайт/с).

Кадру на ленте соответствует 12 наклонных строк-дорожек (10 для NTSC) шириной всего 10 мкм, на каждой из которых записываются аудио- и видеоданные, тайм-код кадра (timecode – час, минута, секунда и порядковый номер кадра) и служебные данные (рис. 190). Предусмотрена также возможность записи расширенной информации о видеосюжете, в том числе даты его создания – редактирование, параметры съемки камеры и прочее.

Рис. 190. Структура записи данных на DV

Видеосигнал записывается в компонентном представлении (Y, С_R, С_В), обеспечивающем разрешение по горизонтали в 500 телевизионных строк. Характеристики формата полностью удовлетворяют профессиональным критериям качества записи видеосигнала.

Но самое главное – это цифровой формат записи, что гарантирует идентичность каждой сделанной копии оригиналу, а также обеспечивает непревзойденные удобства редактирования видео (вплоть до отдельных кадров) без потери качества. Оцифровка осуществляется с разрешением 720×576, согласно схеме 4:2:0 (720×480 4:1:1 для NTSC). Это означает, что каждый кадр содержит 720×576 значений яркости Y и по 360×288 значений цветности С_R и С_В.

Цифровая запись звука производится без компрессии, согласно одной из трех возможных схем: один 16-битный стереоканал с частотой 44,1 кГц (CD-качество), один 16-битный стереоканал с частотой 48 кГц (DAT-качество) или два стереоканала по 12 бит с частотой 32 кГц. Благодаря раздельной записи видео и звука, формат DV позволяет добавлять звуковое сопровождение после завершения записи/редактиро­вания видео, а также перезаписывать звук в режиме «Audio Dub».

Отличительной чертой формата DV является специальная схема исправления и маскирования ошибок, позволяющая воспроизводить чистую картинку даже в случае полной потери двух из 12 дорожек. Дело в том, что в DV информация о последовательных участках изображения равномерно распределяется (причем с некоторой избыточностью) между различными дорожками кадра. В случае более существенной потери информации изображение может быть аппроксимировано с высокой достоверностью.

Что касается используемых носителей, то для формата DV решено было использовать магнитную ленту шириной в четверть дюйма (6,35 мм), скорость движения которой составляет 18,831 мм/с. Таким образом, плотность записи информации очень высока – более 0,4 Мбайт/мм². Имеется два различных типа видеокассет: малые – с длительностью записи до 60 минут (90 минут в режиме LP) и размером 66×48×12 мм; большие – до 180 минут и размером 125×78×14,6 мм. Даже самая большая из предусмотренных стандартом кассет почти не отличается по размерам от компакт-кассеты.

Digital 8. Цифровой формат, созданный и поддерживаемый фирмой Sony, является переходным, позволяющим владельцам видеокамер форматов Video 8 и Hi 8 перейти к цифровым технологиям. Формат позволяет воспроизводить аналоговое видео, записанное на кассетах Video 8 и Hi 8, а также производить цифровую запись на этих же кассетах. Правда, в последнем случае из-за большей скорости протягивания ленты время записи/воспроизведения кассет уменьшается на треть (до 120 мин в SP и до 240 – в LP). Камеры обеспечивают четкость цифрового изображения до 500 линий по горизонтали (в зависимости от типа ленты). Цифровой звук может быть записан в двух режимах: 4 канала по 12 бит/32 кГц или 2 канала по 16 бит/48 кГц. Предусмотрены DV-интерфейс, позволяющий копировать записи на DV-камеры и магнитофоны или выводить на компьютер, а также возможность оцифровки аналоговых записей через аналоговые входы. Данный формат не приобрел должной популярности, не выдержав конкуренции с форматом MiniDV.

Преимущества:

– цифровая запись звука и изображения с разрешением 500 линий по горизонтали;

– оцифровка звука возможна в 2 вариантах: 2 канала по 16 бит/48 кГц или 4 канала по 12 бит/32 кГц. Первый вариант позволяет достичь максимального качества звучания, второй – резервирует 2 канала для наложения звукового и голосового сопровождения при редактировании;

– возможность использования кассет Hi 8, Video 8 и воспроизведения записей этих аналоговых форматов, а также оцифровка аналоговых записей через аналоговые входы.

Недостатки:

– небольшое время записи на одну кассету 60–80 мин в обычном режиме и 90–120 мин в режиме Long Play.

MiniDV (Mini Digital Video) – одна из разновидностей формата DV, которую отличают компактность, увеличенное время записи, а также улучшенное качество. В этом цифровом формате используются, пожалуй, самые маленькие видеокассеты, имеющие размеры 66×48×12 мм. Отсюда малые габариты и вес самих камер. Время записи/воспроизведения в режиме SP – до 80 мин, LP – до 120 мин. Формат обеспечивает хранение данных на специальных цифровых кассетах, вмещающих около 14,7 Гбайт. MiniDV характеризуется горизонтальным разрешением в 520 телевизионных строк, которое позволяет воспроизводить мельчайшие детали. Полоса частот цветности шириной в 1,5 МГц позволяет записывать в три раза больше данных о цвете, чем в аналоговых форматах, что обеспечивает более резкие и естественные неразмытые цвета. Кроме того, в MiniDV предусмотрен оптимизирующий алгоритм под названием «корректор временных ошибок», который устраняет дрожание изображения, наиболее заметное в вертикальных границах, из-за чего те становятся похожими на прерывистую линию.

Качество звука в MiniDV (РСМ-стерео, 16 бит, 48 кГц) выше обеспечиваемого обычными аудио CD; возможность осуществления 12-битного DV-аудиокопирования позволяет добавлять собственное звуковое сопровождение к уже отснятому материалу.

В качестве воспроизводящего устройства используют чаще всего саму видеокамеру.

Преимущества:

– запись изображения и звука в цифровом виде;

– отсутствие потерь качества при перезаписи;

– возможность прямой передачи сигнала на компьютер;

– наличие разъемов S-Video, RCA, DV-вход/выход;

– миниатюрные размеры самих видеокамер и кассет;

– для увеличения плотности записи используется компрессия со средним коэффициентом 5:1, что позволяет достичь качества записи, мало уступающего профессиональному Betacam;

– разрешение практически соответствует телевизионному (500 линий по горизонтали);

– цифровая запись практически лишена шумов цветности, свойственной аналоговой записи;

– высокое качество ленты позволяет долго хранить записи;

– наличие видеокассет с памятью (только для видеокамер фирмы Sony) для дальнейшего монтажа записи, простановка титров, сохранение перечня записей на кассете с последующим быстрым доступом к выбранному отрезку или фотокадру;

– оцифровка звука возможна в 2 вариантах: 2 канала по 16 бит/48 кГц или 4 канала по 12 бит/32 кГц. Первый вариант позволяет достичь максимального качества звучания, второй – резервирует 2 канала для наложения звукового и голосового сопровождения при редактировании.

Недостатки:

– невозможность воспроизведения записей на обычных видеомагнитофонах (только при подключении самой видеокамеры к TV или использовании очень дорогих DV-видеомагнитофонов);

– небольшое время записи на одну кассету 60–80 мин в обычном режиме и 90–120 мин в режиме Long Play;

MicroMV. Формат MicroMV разработан компанией Sony. MicroMV ориентирован на использование с компьютером; это первый формат записи для любительских видеокамер, использующий стандарт сжатия MPEG-2. MicroMV-кассета в три раза меньше MiniDV-кассеты; при этом носитель обеспечивает надежную защиту поверхности пленки, равномерную и плавную ее подачу при записи и воспроизведении.

Интересным новшеством MicroMV является встраиваемый в кассету 64-кило­битный блок памяти, который обеспечивает доступ к информации о видеозаписи, хранимой на пленке. В числе предоставляемых данных – дата окончания записи последних кадров, сведения о продолжительности последнего сеанса видеозаписи, информация о наличии места на кассете и прочее. Создав MicroMV, компания Sony разработала также специальные функции и средства интеграции видеокамеры с персональным компьютером, основанные на методе сжатия видеосигнала MPEG-2. При скорости передачи 12 Мбит/с MicroMV имеет почти в два раза меньший поток данных, чем у DV, что обеспечивает значительную экономию места на жестком диске персонального компьютера без потери качества изображения.

DVD-видеокамеры. Одним из новых направлений в области видеосъемки стало использование формата DVD для записи снимаемого камерой материала. Запись ведется на MiniDVD-диск диаметром 80 мм. Преимущество использования этого формата в том, что отснятый материал можно немедленно просмотреть на бытовом DVD-плеере. Это своеобразная аналогия с удобством аналогового формата VHS, позволяющего достать кассету из камеры и сразу же воспроизвести ее в видеомагнитофоне. У данной реализации есть и слабые стороны: так, на одну сторону диска можно записать всего лишь около 20 мин видео с приличным качеством. Кроме того, приступить к просмотру диска можно лишь предварительно его финализировав.

DVD-камеры выполняют съемку с разрешением 720×576, однако сохраняют данные не в формате DV, а в MPEG-2. Несмотря на высокую степень сжатия, 20-минутный видеоролик занимает всего 1,4 Гбайт. Качество изображения этих моделей вполне сопоставимо с качеством картинки DV-камер.

И все же при панорамировании и слабом освещении заметны артефакты. Так как DVD-плееры не могут читать непосредственно формат MPEG, диски «финализируются» камерой. При этом создаются VOB-файлы, на которые ориентируется плеер. За счет использования DVD фактически отпадает необходимость в компьютерной обработке.

Конечно, DVD-записи можно редактировать. По крайней мере, видеозаписи, записанные на перезаписываемые болванки, можно укорачивать и менять их порядок в плейлисте. Если дефинализировать диск, на него можно снова записывать информацию.

Больше проблем возникает в случае компьютерной обработки. Во-первых, выпадает большая нагрузка на компьютер, особенно при проведении декодирования и кодирования. Во-вторых, стандартное программное обеспечение не всегда способно обеспечить безошибочный монтаж. Зачастую возникают проблемы совместимости видеокамеры и программного обеспечения DVD-плеера.

Дата добавления: 2014-01-03