Форматы видеозаписи, особенности форматов видеозаписи. Опции

[Alexei_Sever]

Цифровые форматы

Стремясь к совершенству при разработке цифровых форматов, конструкторы учитывали не только тенденции развития аналоговой видеотехники, но и новые, очень важные требования, связанные с кардинальным изменением технологии съемочного процесса, и появление нелинейных систем видеомонтажа.

Благодаря новым технологиям были созданы высококачественные видеоматрицы ПЗС гораздо меньших размеров: 1/2", 1/3" и даже 1/4", что повлекло за собой изменение общего стандарта на размер видеокамеры ТЖК в сторону уменьшения и появление нового класса миниатюрных репортажных видеокамер. Оборудование новых форматов может быть гораздо компактнее и легче своих аналоговых предшественников. Итак, требования к технике - компактность и малая энергоемкость.

Обработка видеоизображения в видеокамере теперь происходит цифровым способом (DSP - Digital Signal Processing). Это позволяет управлять видеоматрицей при помощи цифровых команд и настроек, что дает оператору богатейшую палитру выразительных средств. Еще одно ребование к технике - взаимодействие с процессором DSP.


DV

Формат DV был разработан совместными усилиями крупнейших производителей видеооборудования: Sony, Panasonic, Philips и др. При разработке формата ставились следующие задачи:

- он должен быть недорогим, компактным и приемлемым для использования в бытовых целях;
- он должен быть базой для профессиональных форматов и обязательно должен совмещаться с ними.

Формат DV не стоит недооценивать только потому, что его назвали "бытовым": его характеристики абсолютно профессиональны. Судите сами:

- компонентная запись видеосигнала на ленту (Y, R-Y, B-Y);
- временной код;
- два или четыре звуковых канала качества CD;
- идеальные характеристики синхроимпульсов и вспышек PAL при воспроизведении;
- идеальный стоп-кадр;
- замедленное воспроизведение без подрывов;
- запись в служебной области даты и времени записи;
- цветовая четкость ниже яркостной в четыре раза (метод 4:2:0);
- малозаметное на глаз проявление выпадений на ленте - полностью отсутствуют свойственные аналоговым форматам выпадения выстреливающего характера, а серьезные повреждения ленты выражаются в виде стоп-кадров или "квадратиков" (артефактов);
- количество перезаписей без существенной потери качества на порядок выше - исчисляется десятками.

Сначала производились только бытовые видеокамеры. Позже для профессиональной тележурналистики Sony, Panasonic и Canon разработали несколько очень удачных видеокамер формата DV так называемой серии VJCam. Их особенности: очень добротная камерная часть, на порядок выше качество кодеров аналогового выхода, высоконадежный, по сравнению с бытовым, лентопротяжный механизм. Обязательным параметром стала также приспособленность видеокамеры для работы в режиме монтажного плеера.

А компания JVC выпустила накамерный видеомагнитофон формата DV, который можно состыковать с профессиональными камерными головками JVC, Sony и Panasonic. Операторы по достоинству оценили так называемый Professional DV, и сейчас десятки тысяч телецентров в самых разных странах мира, включая и нашу страну, используют камеры DV в экспресс-новостях, съемках путешествий, подводных съемках и т.п.

Монтажные видеомагнитофоны формата DV стали появляться в нашей стране с 1998 г. Наличие в этих магнитофонах аналоговых (композитных и Y/C) и цифровых входов/выходов позволяет легко интегрировать эту технику в имеющееся оборудование, а встроенные монтажные контроллеры позволяют вести двухпостовый видеомонтаж режимами сборки и вставок.

Для цифровых форматов был разработан новый цифровой интерфейс Digital DV, известный также под названиями FireWire, i.Link и IEEE 1394. Он позволяет цифровым потоком передавать видео, звук, временной код, команды управления - и все по одному кабелю. Интересно то, что монтажные видеомагнитофоны (например, Panasonic AG-DV2700) могут управлять по данному соединению абсолютно любыми камерами и магнитофонами, имеющими интерфейс Digital DV, обеспечивая при этом точность монтажа ± 1 кадр. К сожалению, кажущееся решением всех проблем, цифровое соединение Digital DV - далеко не идеально. Например, при монтаже невозможен режим "вставка видео и звука одновременно", а при работе с четырехканальным звуком - "вставка двух звуковых каналов без стирания оставшихся двух (Audio Dubbing)". Чтобы выполнить эти операции нужно использовать аналоговые соединения между плеером и видеомагнитофоном. Поэтому соединение Digital DV нельзя использовать так же гибко, как аналоговые. Нельзя делать длинные шнуры, а при прямой записи с видеокамеры на видеомагнитофон посредством Digital DV может изредка пропадать звук - результат несинхронности звукового потока в формате Digital DV. (В форматах DVCAM и DVCPRO эти проблемы решены благодаря доработке принципа передачи данных по Digital DV, тем не менее, для системных коммутаций используются все-таки профессиональные SDI, QSDI).

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, разрешение около 500 линий, компенсация выпадений средняя, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 25 Мбит/с. Цифровое представление 4:2:0.

Видеомагнитофоны DV выполняют базовые монтажные операции по временному коду, замедленное воспроизведение и стоп-кадр. Предусмотрен режим длительной записи LP, позволяющий вместить на видеокассету в 1,5 раза больше материала, чем в обычном режиме, причем практически с тем же качеством. Видеокассеты DV выпускаются с блоками памяти, в которых хранятся индексные метки, титры и служебная информация. Это существенно ускоряет поиск материалов на ленте. Недостатком формата DV является низкая маневренность механизма при поиске с просмотром, неприспособленность к монтажу по RS-422, отсутствие видеомагнитофонов с компонентными аналоговыми и цифровыми входами/выходами SDI.

В видеокассете DV используется лента шириной 0,25". Имеется два типа видеокассет: малые - длительность записи до 60 (90 LP) минут, размер 65x47x12 мм; большие - длительность записи до 180 минут, размер 125x78x14,6 мм. Видеокассеты на 180 минут не рекомендуется применять для монтажа, так как в них используется более тонкая и соответственно менее надежная лента. В этих случаях лучше использовать кассеты длительностью 120 минут. Стоимость ленты из расчета на одну минуту - около 20 центов.

Цена оборудования невысокая, оно довольно надежное, ремонт и обслуживание дешевое.

На сегодняшний день монтаж отснятого на DV материала производят следующим образом:

- несложный черновой или чистовой сборочный монтаж на аппаратуре DV;
- монтаж на профессиональном оборудовании форматов DVCAM и DVCPRO (о них будет рассказано ниже);
- монтаж на нелинейных системах видеомонтажа;
- перегон исходного материала на другой носитель (S-VHS, Betacam SP, Betacam SX, Digital S) и монтаж на имеющейся аналоговой или цифровой аппаратуре.

Последний вариант сейчас используется чаще других, так как хорошо оборудованным телецентрам нелегко сразу произвести смену видеоформатов, причем как по экономическим причинам, так и из-за неуверенности в правильности выбора видеоформата. Однако стоит иметь в виду, что портативная съемочная техника формата DV используется в мировой практике уже пять лет, и опыт показал, что она, как, впрочем, и профессиональные форматы DVCAM и DVCPRO, очень надежная и качественная.


DVCAM (Sony)

При разработке профессионального формата DVCAM специалисты компании Sony поставили перед собой и реализовали следующие задачи:

- он должен быть профессиональным, то есть эксплуатационные параметры должны соответствовать стандартам: интерфейс RS-422, высокая маневренность при поиске, надежность хранения данных;
- метод записи на ленту должен быть такой же, как в DV; формат должен максимально интегрироваться с базовым форматом DV;
- максимальная интеграция с нелинейными системами видеомонтажа и использование чипов памяти на видеокассетах;
- иметь цифровой интерфейс передачи видео и звука, совместимый с Digital DV, но более совершенный, и, кроме того, профессиональные интерфейсы SDI и скоростной QSDI для совместимости с цифровой техникой и нелинейными системами видеомонтажа;
- быть дешевле, чем другие подобные.

В результате работы по этим направлениям появился формат DVCAM в том виде, в каком он сейчас работает на телецентрах нашей страны. Скорость движения видеоленты в нем в полтора раза выше, чем в DV, благодаря этому повысилась надежность воспроизведения и хранения данных. Механизм гораздо маневренней, точность видеомонтажа - 0 кадров. Обеспечивается двусторонняя совместимость DVCAM и DV: Кассеты DV воспроизводятся на DVCAM и, наоборот, кассеты DVCAM полноценно воспроизводятся на видеомагнитофонах DV фирм Sony и Panasonic. Видеооборудование может иметь цифровые соединения Digital DV (синхронный) и SDI.

Концепция DVCAM содержит абсолютно новые понятия и возможности, они произвели буквально переворот в этой области. Формат DVCAM предназначен для молодых, развивающихся структур, где работают ищущие специалисты, владеющие компьютерными технологиями и готовые изучать новейшие технологии видеопроизводства.

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, разрешение около 500 линий, компенсация выпадений высокая, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 25 Мбит/с. Цифровое представление 4:2:0. (7)

На сегодняшний день существует очень широкий спектр видеомагнитофонов DVCAM:

- портативные видеомагнитофоны (DSR-V10, DSR-70P) для полевого просмотра, монтажа и видеозаписи в сложных условиях и корпунктах;
- монтажные плеер и видеомагнитофон (DSR-60, DSR-80) для профессионального видеомонтажа с управлением по интерфейсу RS-422, дополнительно - цифровой интерфейс SDI;
- готовится к производству монтажный видеомагнитофон со встроенным монтажным контроллером по RS-422, системой предварительного воспроизведения (PreRead) (эта функция на сегодняшний день реализована только в форматах D-5 и Digital S), воспроизводящий абсолютно все DV-базированные форматы: DV, DVCAM, DVCPRO (DSR-2000);
- видеомагнитофон для работы как в линейной монтажной системе с управлением по интерфейсу RS-422, так и для приема/передачи видео и звуковых данных по цифровому интерфейсу QSDI с учетверенной скоростью с нелинейной системой монтажа ES-7 или на другой такой же видеомагнитофон (DSR-85).

Видеокассеты DVCAM имеют блок памяти, в котором хранятся: индексные метки с графическим представлением индексного кадра (система Clip Link), отметки хороших или плохих дублей (метка OK/NG), титры и служебная информация. Это существенно ускоряет поиск материалов на ленте или на системе нелинейного видеомонтажа еще до того, как произведена перезапись данных в память.

Видеокамеры формата DVCAM, предназначенные для выполнения самых разных задач, представлены также в очень широком ассортименте:

- суперпортативные видеокамеры (DSR-PD1, DSR-PD100) для съемок в труднодоступных местах, экспедициях, горячих точках;
- камера DSR-200 для традиционных новостей;
- тяжелые камеры (DSR-300, DSR-500, DSR-130), богатые выразительными возможностями.

Камеры DSR-300, DSR-500 автоматически записывают на видеокассету свои настройки во время каждой съемки, что позволяет использовать ранее приготовленные настройки или переносить их на другую камеру (функция SetupLog). Учитывая, что прижим видеоленты к блоку видеоголовок примерно в шесть раз меньше, чем, например, в Betacam, видеоголовки гораздо меньше загрязняются.

Недостатком формата DVCAM является несовместимость с форматом DVCPRO (кроме DSR-2000), отсутствие звука при поиске и перемотке ленты и недостаточно высокая скорость перемотки.

В видеокассете DVCAM используется лента шириной 0,25" с напыленным металлическим рабочим слоем. Такая лента обеспечивает высокую отдачу, но при этом рабочий слой более склонен к осыпанию. Имеется два типа видеокассет: малые - длительность записи до 40 минут, размер 65x47x12 мм; большие - длительность записи до 180 минут, размер 125x78x14,6 мм. Стоимость ленты из расчета на одну минуту: малых кассет - 70 центов, больших - 30 центов.

Цена оборудования умеренная, ремонт и обслуживание недорогое.


DVCPRO (Panasonic, Philips и др.)

Формат DVCPRO был разработан более тщательно, чем DVCAM, а серийное производство оборудования DVCPRO началось на год раньше. Основной задачей, поставленной перед конструкторами DVCPRO, было создание действительно профессионального, с соблюдением существующих стандартов, видеоформата, использующего метод записи на ленту DV. Повторюсь, что качество изображения во всех DV-базированных форматах одинаковое, а индивидуальные особенности проявляются в функциональности, экономичности, надежности и т.п. Хотя метод воспроизведения DV обеспечивает уверенную синхронизацию движения видеоленты только по видеодорожкам, в формате DVCPRO была добавлена продольная дорожка управления (CTL), такая же, как и в любом аналоговом формате. Благодаря этому стала возможна перемотка ленты с большими скоростями без сбоев счетчика ленты и временного кода. Была добавлена и продольная аналоговая дорожка звука, предназначенная для воспроизведения звука при скоростях движения ленты, отличных от нормальной, в том числе при перемотке и поиске. Это значит, что расстановка меток по звуку на DVCPRO происходит точно так же, как и на классических аналоговых моделях Betacam и S-VHS. Видеолента формата DVCPRO производится металлопорошковым методом, который обеспечивает меньшую отдачу, чем ленты с напылением, но большую стойкость к осыпанию. Кстати, металлопорошковые видеоленты используются в цифровых видеоформатах Digital Betacam, D-3, D-5. А поскольку скорость движения видеоленты DVCPRO в 1,8 раз больше, чем в DV, общая отдача достигает необходимого значения. Основная задача разработчиков DVCPRO сводилась к тому, чтобы одним форматом охватить максимальный объем видеопроизводства - от корпоративных видеоматериалов и видеоновостей до художественных работ. Кроме того, если имеется необходимость в производстве продукции вещательного класса, телекомпании могут безболезненно добавлять устройства формата DVCPRO-50, совместимые с DVCPRO. Оборудование DVCPRO наиболее эффективно в комплексной структуре, интегрирующей в себя серверный метод подготовки видеопрограмм, вещания и архивирования.

Оборудование DVCPRO рассчитано на подготовленных работников телевидения, имеющих большой опыт работы и предпочитающих классические, проверенные методы видеопроизводства.

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, разрешение около 500 линий, компенсация выпадений очень высокая, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 25 Мбит/с. Цифровое представление 4:1:1.

Видеоформат имеет дополнительные треки управления и аналогового звука. При перемотке и поиске слышен звук. Благодаря наличию продольной дорожки (CTL) временной код считывается стабильно на любых скоростях, поэтому скорость поиска с просмотром может быть до x100. Все видеомагнитофоны оснащены индикаторами работы каналов компенсации, благодаря которым оператор может обнаружить проблемы с видеолентой или видеоголовками еще до того, как это проявится на изображении. Чистка видеоголовок для правильно функционирующих аппаратов - явление нечастое. Видеомагнитофоны DVCPRO воспроизводят видеокассеты форматов DV и DVCAM всех размеров. А вот видеокамеры воспроизводят только видеокассеты DVCPRO.

Спектр видеомагнитофонов DVCPRO классический:

- компактный видеомагнитофон AJ-D230 для ПТС, просмотров и перегонов;
- монтажные видеомагнитофоны (AJ-D440, AJ-D450, AJ-D640, AJ-D650), управляемые по интерфейсу RS-422, с дистанционным управлением ЦКВИ, с дополнительным цифровым интерфейсом SDI;
- системный монтажный видеомагнитофон AJ-D750 со встроенным двухпостовым монтажным контроллером, управлением ЦКВИ, управляемый по интерфейсу RS-422, с дополнительным цифровым интерфейсом SDI;
- специализированный видеомагнитофон AJ-D780, предназначенный для дублирования или перегона посредством цифрового интерфейса CDTI в сервер или систему нелинейного видеомонтажа видео и звука с четырехкратной скоростью. Этот аппарат невозможно использовать для видеомонтажа или обычной записи.

Видеокамеры DVCPRO бывают только полноразмерного (5,3 кг и более) исполнения, используют цифровую обработку сигнала (AJ-D200, AJ-D215, AJ-D400, AJ-D700, AJ-D800). В видеокамерах AJ-D400 и AJ-D700 применены видеоматрицы со строчно-кадровым переносом заряда (FIT) - метод, объединяющий преимущества видеоматриц со строчным переносом зарядов (IT, как в Sony) и с кадровым (FT). В камерах AJ-D700 и AJ-D800 можно запомнить и перенести с камеры на камеру значения настроек с помощью картриджа PCMCIA. В качестве портативных малогабаритных камер Panasonic предлагает использовать видеокамеры формата DV, что, кстати говоря, весьма разумно, учитывая небольшую стоимость, высокую емкость и экономичность профессиональных камер DV.

К недостаткам формата DVCPRO можно отнести то, что DVCPRO имеет всего два цифровых звуковых канала; съемочная видеокассета DVCPRO имеет больший размер, чем в DVCAM/DV; в DVCPRO совсем не реализуется идея использования встроенного чипа памяти - эти функции появились только в оборудовании DVCPRO 50 (Picture Link)

В видеокассете DVCPRO используется лента шириной 0,25". Имеется два типа видеокассет: малые - длительность записи до 63 минут, размер 97,5x64,5x14,6 мм, большие - длительность записи до 180 минут, размер 125x78x14,6 мм. Стоимость ленты из расчета на одну минуту 35-40 центов.

Цена оборудования довольно высокая, оно надежное, ремонт и обслуживание дорогое.

Цветовая четкость в DV/DVCAM/DVCPRO в четыре раза меньше яркостной, то есть, образно говоря, одним цветом окрашены четыре рядом стоящих пиксела. И DV и DVCAM используют метод 4:2:0 (для PAL), а DVCPRO - 4:1:1. Ученые не могут дать однозначного ответа, что лучше выглядит, однако, в любом случае, визуальная разница - незначительная. Теория цифрового телевидения доказывает, что для абсолютно нормального восприятия видеоизображений достаточно цветовой четкости в четыре раза ниже яркостной, так как рядомстоящие пикселы реального видеоизображения не могут сильно различаться по цвету. Однако качество рирпроекции по цвету такого изображения - неудовлетворительное. Для видеопроизводства, использующего рирпроекцию по цвету, нужно применять видеоформаты, имеющие цветовую четкость не более чем в два раза ниже яркостной (4:2:2). Рассмотрим один из самых популярных цифровых видеоформатов, использующих метод 4:2:2, - формат Digital S.


Digital S (JVC)

Этот видеоформат базируется на видеокассетах, размером и конструкцией идентичных S-VHS. Скорость движения ленты довольно высокая - 57,7 мм/с, что позволило разработчикам реализовать надежную запись цифрового потока интенсивностью 50 Мбит/с. Видеоизображение при этом имеет цветовую четкость в два раза ниже яркостной - 4:2:2. Удивительно, однако, что при таких данных Digital S имел только два звуковых канала и только год назад появились видеомагнитофон и плеер с четырьмя каналами звука. Один из видеомагнитофонов формата позволяет реализовать уникальную функцию предварительного воспроизведения, что дает возможность эмулировать традиционную трехпостовую монтажную аппаратную, используя всего два видеомагнитофона Digital S, видеомикшер и двухпостовый монтажный контроллер.

Формат Digital S предназначен прежде всего для художественного видеопроизводства. Высокая устойчивость к выпадениям и высокая цветовая четкость - основные его достоинства. Формат безусловно лидирует, если возникает необходимость в съемке в сложных условиях освещенности, где каждая деталь существенна, и особенно - при последующей обработке отснятых изображений на мощных станциях многослойного видеомонтажа.

Существует широко распространенное мнение, что оборудование формата Digital S полностью совместимо с форматом S-VHS, то есть видеомагнитофоны могут записывать и воспроизводить как видеокассеты Digital S, так и S-VHS. Но это ошибочное мнение, так как совместимость форматов ограничена: имеется лишь один монтажный плеер BR-D51, который может воспроизводить видеокассеты предыдущих форматов JVC - Professional S и S-VHS.

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, компенсация выпадений очень высокая, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 50 Мбит/с. Цифровое представление 4:2:2.

Видеоформат имеет дополнительные дорожки управления и аналогового звука. При перемотке и поиске слышен звук. Благодаря наличию продольной дорожки (CTL), временной код считывается стабильно на любых скоростях. Все видеомагнитофоны оснащены индикаторами работы каналов компенсации, которые позволяют операторам обнаруживать проблемы с видеолентой или видеоголовками еще до того, как это проявится на изображении. Все видеомагнитофоны Digital S имеют возможность работать в монтажном режиме с управлением по интерфейсу RS-422:

- монтажный плеер BR-D50;
- монтажный плеер BR-D51, воспроизводящий видеокассеты S-VHS;
- монтажный видеомагнитофон BR-D80;
- монтажный видеомагнитофон BR-D85 с функцией предварительного воспроизведения;
- монтажный видеомагнитофон BR-D92 и плеер BR-D52 с четырьмя каналами звука.

Видеокамеры Digital S отличаются очень высоким качеством изображения, но и большим весом. Модель DY-D700, благодаря технологии микролинз на элементах видеоматрицы, имеет высокую чувствительность - 1,5 люкс. В нашей стране довольно часто используют накамерный видеомагнитофон Digital S вместе с камерными головками JVC серии KY. К недостаткам формата Digital S можно отнести небольшую скорость перемотки с просмотром (x32). Отсутствие компактных видеокамер ограничивает применение формата в новостях. Видеотехника имеет большой вес и размер. Не предусмотрено никаких методов индексации видеоматериала.

В видеокассете Digital S используется лента шириной 0,5". Видеокассета: длительность записи 104 минуты, размер 190x100x25 мм, как S-VHS. Стоимость ленты из расчета на одну минуту - 50-95 центов.

Цена оборудования высокая, ремонт и обслуживание дорогое.


HDV

30 сентября 2003 года компаниями Canon, Sharp Corporation, Sony Corporation и Victor Company of Japan (JVC) в Токио был впервые представлен формат записи на видеопленку под названием HDV (High Definition Video). Некоторые источники утверждают, что аббревиатура HDV появилась в результате слияния двух сокращений: HD и DV. Основной задачей разработчиков было создание недорогой технологии на основе доступных по цене носителей видеоаудиоданных, отвечающих стандарту High Definition. Результат был ошеломляющим — в формате HDV для записи и воспроизведения используются привычные и недорогие видеокассеты MiniDV и DV c лентой шириной 0,25". Имеется два типа видеокассет: малые — с длительностью записи до 60 мин, размером 65?47?12 мм; большие — с длительностью до 180 мин, размером 125?78?14,6 мм. Качество изображения при этом было более чем приемлемым для бытового использования и достаточным для более обширной области применения, включая даже профессиональные задачи, такие как телевещание и кинематограф.


Первая видеокамера HDV GR-HD1 была представлена компанией JVC в 2004 году. Разработанная для японско-американского рынка, она поддерживала стандарты HDV 720p30 и SD 480p60 и 480i. Эта камера заинтересовала специалистов киноиндустрии, так как прогрессивный формат сканирования кадра позволял использовать ее в киносъемках.

Вслед за ней роявилась очень хорошо известная видеокамера Sony HDR-FX1. Она поддерживала очень популярный стандарт телевидения HD 1080i. С этого момента и по сегодняшний день производится ряд видеокамер и видеомагнитофонов формата HDV. Несмотря на то что HDV сам по себе, в общем-то, считается бытовым форматом, уже появились устройства, которые по ряду признаков можно классифицировать как профессиональные. К таким признакам можно, например, отнести наличие интерфейсов HD-SDI, входы сигналов внешней синхронизации, формирование «Зебры» и тестовых сигналов, глубокую регулировку настроек процессора DSP камеры, включая такие исключительно профессиональные функции, как Skin Tone, Gamma Correction, Matrix adjust и т. д.

Развитие формата HDV в наше время во многом аналогично процессу, который происходил лет 10 назад с появлением формата DV. Ведь оборудование формата DV в свое время тоже ошеломило профессионалов и любителей телевидения своими невероятно качественными характеристиками изображения (субъективно не уступающими профессиональному формату Betacam), и при этом имело «неприлично» малые (по тем временам) размеры, массу и стоимость. Таким же образом вошел в сегодняшний день формат HDV, становясь рядом со своими более «могучими» собратьями из вещательного класса HDCAM и DVCPRO HD.

На текущий момент очень многие компании начали производство изделий, поддерживающих HDV-стандарт, причем список этих компаний, состоящий из 59 имен, продолжает расти.

Видеокамеры HDV стали очень популярны в производстве видео- и кинопродукции в формате высокой четкости и используются в кинопроизводстве в качестве основных и дополнительных камер. Легкость и малый размер дают большую свободу при съемке сложных композиций, трюков, подводных сцен.

Очень удобно использовать видеокамеры HDV в новостной сфере и при производстве иных программ в HD-формате. На сегодняшний день практически все профессиональные станции нелинейного видеомонтажа поддерживают исходный формат HDV. Многие производители вещательных видеосерверов также обеспечили поддержку воспроизведения файлов в формате HDV. Это означает, что в безленточном варианте вещания видеоматериал в исходном HDV-качестве может пройти свой путь вплоть до воспроизведения в эфир без преобразования.

Интеграция техники формата HDV в профессиональные системы происходит также и на аппаратном уровне. Например, существуют устройства, имеющие профессиональный интерфейс передачи сигнала высокой четкости HD-SDI, рядом компаний разработаны конвертеры — преобразователи сигналов, которые позволяют использовать HDV-оборудование совместно с вещательными HD-системами.

Однако нужно понимать, что HDV присущи все недостатки, свойственные компрессии MPEG-2 с большим коэффициентом сжатия.

Технические характеристики

Благодаря применению компрессии MPEG-2 и представлению 4:2:0, скорость цифрового потока не превышает обычных для формата DV 25 Мбит/с.

В формате HDV используются те же скорость ленты и шаг дорожек, что и в формате DV, поэтому возможно использование механических лентопротяжных механизмов от DV-формата. Это упрощает производителям оборудования разработку техники, совместимой с форматом DV.

Формат HDV включает в себя две разные спецификации: прогрессивную 720p и чересстрочную 1080i.

Формат 720p с прогрессивной разверткой прекрасно подходит для кинопроизводства вплоть до последующего переноса на кинопленку. Однако при просмотре на обычном видеомониторе сильно заметен характерный строб. В отличие от прогрессивного, чересстрочный формат 1080i выглядит на видеомониторах совершенно «гладко», так как передает в два раза больше фаз движения, и при этом количество отображаемых пикселов выше, чем и объясняется большая популярность 1080i. Чересстрочность, изобретенная на заре телевидения, неплохо работает и в XXI веке.

Спецификации формата довольно существенно различаются между собой.

Спецификация 720p:

- поддерживаемые стандарты High Definition: 720/60p, 720/30p, 720/50p, 720/25p, дополнительно описан 720/24p;
- разрешение — 1280?720;
- тип компрессии видеосигнала — MPEG-2 MP@H-14 (в стандартах 50p и 60p применяется версия MP@HL);
- оцифровка видеосигнала — 8-разрядная, частота дискретизации 74,25 МГц;
- цифровое представление — 4:2:0;
- скорость цифрового потока — около 19 Мбит/с, постоянная;
- тип компрессии аудиосигнала — MPEG-1 Audio Layer II;
- оцифровка аудиосигнала — 16-разрядная, частота дискретизации 48 кГц;
- скорость цифрового потока компрессированного звука — 384 кбит/с;
- аудиорежим — 2 канала. Дополнительные каналы звука (практически не поддерживается современными камерами) — PCM, 2 или 4 канала, которые записываются одновременно с основными;
- интерфейс — IEEE-1394, MPEG-2 TS.

Спецификация 1080i:

- поддерживаемые стандарты High Definition: 1080/60i, 1080/50i, 1080/30p, 1080/25p, 1080/24p;
- разрешение — 1440?1080;
- компрессия видеосигнала — MPEG-2 MP@H-14;
- оцифровка видеосигнала — 8-разрядная, частота дискретизации 55,7 МГц;
- цифровое представление 4:2:0;
- скорость цифрового потока компрессированного сигнала — 25 Мбит/с, постоянный;
- тип компрессии аудиосигнала — MPEG-1 Audio Layer II;
- оцифровка видеосигнала — 16-разрядная, частота дискретизации 48 кГц;
- скорость цифрового потока компрессированного аудио — 384 кбит/с;
- аудиорежим — 2 канала MPEG-1 Audio Layer II. Альтернативный — 4 канала MPEG-2 Audio Layer II;
- тип потока данных — пакетированный элементарный поток (Packetized Elementary Stream);
- интерфейс — IEEE 1394, MPEG- 2 TS.

Оборудование, соответствующее этим двум спецификациям, выпускается параллельно. Фирмы Canon и Sony производят видеокамеры и магнитофоны, работающие в стандарте 1080, в то время как видеокамеры производства JVC работают в стандарте 720p. К сожалению, между этими двумя группами оборудования на текущий момент нет совместимости. Весьма распространенная проблема пользователей HDV-оборудования — невозможность воспроизвести видеокассету «не родного» производителя. Типичные примеры несовместимости:

- видеозаписи HDV, сделанные на видеокамерах JVC (720p), невозможно воспроизвести на оборудовании Sony и Canon;
- записи с камер Sony и Canon (1080i) невозможно воспроизвести на оборудовании JVC;
- режим 1080/25p на текущий момент реализуется у Sony и JVC по-разному, в результате чего видеозаписи в этом режиме несовместимы по воспроизведению;
- не все оборудование HDV может работать в режимах 30p и 60i, так как некоторые производители исключают их из европейских версий.

Разрешение и формат кадра

В HDV принят широкоформатный кадр 16:9 для обеих спецификаций — 720p и 1080i.

В спецификации 720p разрешение составляет 1280?720 квадратных пикселов. То есть высота и ширина пиксела в режиме 720p одинаковы. Спецификация 1080i предполагает разрешение 1440?1080 пикселов. Оно не кратно 16:9, поэтому для того, чтобы обеспечить в этом режиме истинное соотношение 16:9, применяется увеличение ширины пиксела в 1,33 раза, благодаря чему получается реальное HD 1080 (1920?1080). Таким же образом это делается и в других, «старших» форматах видеозаписи HD-сигнала — HDCAM, DVCPRO HD, XDCAM HD. В них используется такое же или меньшее горизонтальное разрешение.

Сравнивая разрешение HDV со стандартным чересстрочным разрешением, можно заметить, что горизонтальная четкость выше вдвое. Каждый кадр HDV 1080i содержит 1555200 пикселов, в то время как кадр DV PAL содержит 414720 пикселов, а кадр DV NTSC еще меньше — 345600 пикселов. Так что общее количество пикселов в кадре HDV в 3,75…4,5 раза выше, чем в телевидении стандартной четкости.

Особенности компрессии HDV

В от личие от формата DV, в котором коррекция ошибок при чтении с ленты происходит в пределах одной дорожки, в формате HDV применена коррекция сразу по нескольким дорожкам. Благодаря этому в формате HDV устойчивость системы к выпадениям гораздо выше.

Принцип компрессии MPEG как таковой не позволяет «видеть» изображение при быстрой перемотке видеопленки. Для этого формат HDV предусматривает добавление в записываемый поток дополнительных данных, благодаря которым становится возможен просмотр изображения в режимах ускоренной перемотки и замедленного воспроизведения.

t;line-height:100%">Автор: Юрий Михайловский

[Alexei_Sever]

Цифровые форматы

Стремясь к совершенству при разработке цифровых форматов, конструкторы учитывали не только тенденции развития аналоговой видеотехники, но и новые, очень важные требования, связанные с кардинальным изменением технологии съемочного процесса, и появление нелинейных систем видеомонтажа.

Благодаря новым технологиям были созданы высококачественные видеоматрицы ПЗС гораздо меньших размеров: 1/2", 1/3" и даже 1/4", что повлекло за собой изменение общего стандарта на размер видеокамеры ТЖК в сторону уменьшения и появление нового класса миниатюрных репортажных видеокамер. Оборудование новых форматов может быть гораздо компактнее и легче своих аналоговых предшественников. Итак, требования к технике - компактность и малая энергоемкость.

Обработка видеоизображения в видеокамере теперь происходит цифровым способом (DSP - Digital Signal Processing). Это позволяет управлять видеоматрицей при помощи цифровых команд и настроек, что дает оператору богатейшую палитру выразительных средств. Еще одно ребование к технике - взаимодействие с процессором DSP.


DV

Формат DV был разработан совместными усилиями крупнейших производителей видеооборудования: Sony, Panasonic, Philips и др. При разработке формата ставились следующие задачи:

- он должен быть недорогим, компактным и приемлемым для использования в бытовых целях;
- он должен быть базой для профессиональных форматов и обязательно должен совмещаться с ними.

Формат DV не стоит недооценивать только потому, что его назвали "бытовым": его характеристики абсолютно профессиональны. Судите сами:

- компонентная запись видеосигнала на ленту (Y, R-Y, B-Y);
- временной код;
- два или четыре звуковых канала качества CD;
- идеальные характеристики синхроимпульсов и вспышек PAL при воспроизведении;
- идеальный стоп-кадр;
- замедленное воспроизведение без подрывов;
- запись в служебной области даты и времени записи;
- цветовая четкость ниже яркостной в четыре раза (метод 4:2:0);
- малозаметное на глаз проявление выпадений на ленте - полностью отсутствуют свойственные аналоговым форматам выпадения выстреливающего характера, а серьезные повреждения ленты выражаются в виде стоп-кадров или "квадратиков" (артефактов);
- количество перезаписей без существенной потери качества на порядок выше - исчисляется десятками.

Сначала производились только бытовые видеокамеры. Позже для профессиональной тележурналистики Sony, Panasonic и Canon разработали несколько очень удачных видеокамер формата DV так называемой серии VJCam. Их особенности: очень добротная камерная часть, на порядок выше качество кодеров аналогового выхода, высоконадежный, по сравнению с бытовым, лентопротяжный механизм. Обязательным параметром стала также приспособленность видеокамеры для работы в режиме монтажного плеера.

А компания JVC выпустила накамерный видеомагнитофон формата DV, который можно состыковать с профессиональными камерными головками JVC, Sony и Panasonic. Операторы по достоинству оценили так называемый Professional DV, и сейчас десятки тысяч телецентров в самых разных странах мира, включая и нашу страну, используют камеры DV в экспресс-новостях, съемках путешествий, подводных съемках и т.п.

Монтажные видеомагнитофоны формата DV стали появляться в нашей стране с 1998 г. Наличие в этих магнитофонах аналоговых (композитных и Y/C) и цифровых входов/выходов позволяет легко интегрировать эту технику в имеющееся оборудование, а встроенные монтажные контроллеры позволяют вести двухпостовый видеомонтаж режимами сборки и вставок.

Для цифровых форматов был разработан новый цифровой интерфейс Digital DV, известный также под названиями FireWire, i.Link и IEEE 1394. Он позволяет цифровым потоком передавать видео, звук, временной код, команды управления - и все по одному кабелю. Интересно то, что монтажные видеомагнитофоны (например, Panasonic AG-DV2700) могут управлять по данному соединению абсолютно любыми камерами и магнитофонами, имеющими интерфейс Digital DV, обеспечивая при этом точность монтажа ± 1 кадр. К сожалению, кажущееся решением всех проблем, цифровое соединение Digital DV - далеко не идеально. Например, при монтаже невозможен режим "вставка видео и звука одновременно", а при работе с четырехканальным звуком - "вставка двух звуковых каналов без стирания оставшихся двух (Audio Dubbing)". Чтобы выполнить эти операции нужно использовать аналоговые соединения между плеером и видеомагнитофоном. Поэтому соединение Digital DV нельзя использовать так же гибко, как аналоговые. Нельзя делать длинные шнуры, а при прямой записи с видеокамеры на видеомагнитофон посредством Digital DV может изредка пропадать звук - результат несинхронности звукового потока в формате Digital DV. (В форматах DVCAM и DVCPRO эти проблемы решены благодаря доработке принципа передачи данных по Digital DV, тем не менее, для системных коммутаций используются все-таки профессиональные SDI, QSDI).

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, разрешение около 500 линий, компенсация выпадений средняя, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 25 Мбит/с. Цифровое представление 4:2:0.

Видеомагнитофоны DV выполняют базовые монтажные операции по временному коду, замедленное воспроизведение и стоп-кадр. Предусмотрен режим длительной записи LP, позволяющий вместить на видеокассету в 1,5 раза больше материала, чем в обычном режиме, причем практически с тем же качеством. Видеокассеты DV выпускаются с блоками памяти, в которых хранятся индексные метки, титры и служебная информация. Это существенно ускоряет поиск материалов на ленте. Недостатком формата DV является низкая маневренность механизма при поиске с просмотром, неприспособленность к монтажу по RS-422, отсутствие видеомагнитофонов с компонентными аналоговыми и цифровыми входами/выходами SDI.

В видеокассете DV используется лента шириной 0,25". Имеется два типа видеокассет: малые - длительность записи до 60 (90 LP) минут, размер 65x47x12 мм; большие - длительность записи до 180 минут, размер 125x78x14,6 мм. Видеокассеты на 180 минут не рекомендуется применять для монтажа, так как в них используется более тонкая и соответственно менее надежная лента. В этих случаях лучше использовать кассеты длительностью 120 минут. Стоимость ленты из расчета на одну минуту - около 20 центов.

Цена оборудования невысокая, оно довольно надежное, ремонт и обслуживание дешевое.

На сегодняшний день монтаж отснятого на DV материала производят следующим образом:

- несложный черновой или чистовой сборочный монтаж на аппаратуре DV;
- монтаж на профессиональном оборудовании форматов DVCAM и DVCPRO (о них будет рассказано ниже);
- монтаж на нелинейных системах видеомонтажа;
- перегон исходного материала на другой носитель (S-VHS, Betacam SP, Betacam SX, Digital S) и монтаж на имеющейся аналоговой или цифровой аппаратуре.

Последний вариант сейчас используется чаще других, так как хорошо оборудованным телецентрам нелегко сразу произвести смену видеоформатов, причем как по экономическим причинам, так и из-за неуверенности в правильности выбора видеоформата. Однако стоит иметь в виду, что портативная съемочная техника формата DV используется в мировой практике уже пять лет, и опыт показал, что она, как, впрочем, и профессиональные форматы DVCAM и DVCPRO, очень надежная и качественная.


DVCAM (Sony)

При разработке профессионального формата DVCAM специалисты компании Sony поставили перед собой и реализовали следующие задачи:

- он должен быть профессиональным, то есть эксплуатационные параметры должны соответствовать стандартам: интерфейс RS-422, высокая маневренность при поиске, надежность хранения данных;
- метод записи на ленту должен быть такой же, как в DV; формат должен максимально интегрироваться с базовым форматом DV;
- максимальная интеграция с нелинейными системами видеомонтажа и использование чипов памяти на видеокассетах;
- иметь цифровой интерфейс передачи видео и звука, совместимый с Digital DV, но более совершенный, и, кроме того, профессиональные интерфейсы SDI и скоростной QSDI для совместимости с цифровой техникой и нелинейными системами видеомонтажа;
- быть дешевле, чем другие подобные.

В результате работы по этим направлениям появился формат DVCAM в том виде, в каком он сейчас работает на телецентрах нашей страны. Скорость движения видеоленты в нем в полтора раза выше, чем в DV, благодаря этому повысилась надежность воспроизведения и хранения данных. Механизм гораздо маневренней, точность видеомонтажа - 0 кадров. Обеспечивается двусторонняя совместимость DVCAM и DV: Кассеты DV воспроизводятся на DVCAM и, наоборот, кассеты DVCAM полноценно воспроизводятся на видеомагнитофонах DV фирм Sony и Panasonic. Видеооборудование может иметь цифровые соединения Digital DV (синхронный) и SDI.

Концепция DVCAM содержит абсолютно новые понятия и возможности, они произвели буквально переворот в этой области. Формат DVCAM предназначен для молодых, развивающихся структур, где работают ищущие специалисты, владеющие компьютерными технологиями и готовые изучать новейшие технологии видеопроизводства.

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, разрешение около 500 линий, компенсация выпадений высокая, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 25 Мбит/с. Цифровое представление 4:2:0. (7)

На сегодняшний день существует очень широкий спектр видеомагнитофонов DVCAM:

- портативные видеомагнитофоны (DSR-V10, DSR-70P) для полевого просмотра, монтажа и видеозаписи в сложных условиях и корпунктах;
- монтажные плеер и видеомагнитофон (DSR-60, DSR-80) для профессионального видеомонтажа с управлением по интерфейсу RS-422, дополнительно - цифровой интерфейс SDI;
- готовится к производству монтажный видеомагнитофон со встроенным монтажным контроллером по RS-422, системой предварительного воспроизведения (PreRead) (эта функция на сегодняшний день реализована только в форматах D-5 и Digital S), воспроизводящий абсолютно все DV-базированные форматы: DV, DVCAM, DVCPRO (DSR-2000);
- видеомагнитофон для работы как в линейной монтажной системе с управлением по интерфейсу RS-422, так и для приема/передачи видео и звуковых данных по цифровому интерфейсу QSDI с учетверенной скоростью с нелинейной системой монтажа ES-7 или на другой такой же видеомагнитофон (DSR-85).

Видеокассеты DVCAM имеют блок памяти, в котором хранятся: индексные метки с графическим представлением индексного кадра (система Clip Link), отметки хороших или плохих дублей (метка OK/NG), титры и служебная информация. Это существенно ускоряет поиск материалов на ленте или на системе нелинейного видеомонтажа еще до того, как произведена перезапись данных в память.

Видеокамеры формата DVCAM, предназначенные для выполнения самых разных задач, представлены также в очень широком ассортименте:

- суперпортативные видеокамеры (DSR-PD1, DSR-PD100) для съемок в труднодоступных местах, экспедициях, горячих точках;
- камера DSR-200 для традиционных новостей;
- тяжелые камеры (DSR-300, DSR-500, DSR-130), богатые выразительными возможностями.

Камеры DSR-300, DSR-500 автоматически записывают на видеокассету свои настройки во время каждой съемки, что позволяет использовать ранее приготовленные настройки или переносить их на другую камеру (функция SetupLog). Учитывая, что прижим видеоленты к блоку видеоголовок примерно в шесть раз меньше, чем, например, в Betacam, видеоголовки гораздо меньше загрязняются.

Недостатком формата DVCAM является несовместимость с форматом DVCPRO (кроме DSR-2000), отсутствие звука при поиске и перемотке ленты и недостаточно высокая скорость перемотки.

В видеокассете DVCAM используется лента шириной 0,25" с напыленным металлическим рабочим слоем. Такая лента обеспечивает высокую отдачу, но при этом рабочий слой более склонен к осыпанию. Имеется два типа видеокассет: малые - длительность записи до 40 минут, размер 65x47x12 мм; большие - длительность записи до 180 минут, размер 125x78x14,6 мм. Стоимость ленты из расчета на одну минуту: малых кассет - 70 центов, больших - 30 центов.

Цена оборудования умеренная, ремонт и обслуживание недорогое.


DVCPRO (Panasonic, Philips и др.)

Формат DVCPRO был разработан более тщательно, чем DVCAM, а серийное производство оборудования DVCPRO началось на год раньше. Основной задачей, поставленной перед конструкторами DVCPRO, было создание действительно профессионального, с соблюдением существующих стандартов, видеоформата, использующего метод записи на ленту DV. Повторюсь, что качество изображения во всех DV-базированных форматах одинаковое, а индивидуальные особенности проявляются в функциональности, экономичности, надежности и т.п. Хотя метод воспроизведения DV обеспечивает уверенную синхронизацию движения видеоленты только по видеодорожкам, в формате DVCPRO была добавлена продольная дорожка управления (CTL), такая же, как и в любом аналоговом формате. Благодаря этому стала возможна перемотка ленты с большими скоростями без сбоев счетчика ленты и временного кода. Была добавлена и продольная аналоговая дорожка звука, предназначенная для воспроизведения звука при скоростях движения ленты, отличных от нормальной, в том числе при перемотке и поиске. Это значит, что расстановка меток по звуку на DVCPRO происходит точно так же, как и на классических аналоговых моделях Betacam и S-VHS. Видеолента формата DVCPRO производится металлопорошковым методом, который обеспечивает меньшую отдачу, чем ленты с напылением, но большую стойкость к осыпанию. Кстати, металлопорошковые видеоленты используются в цифровых видеоформатах Digital Betacam, D-3, D-5. А поскольку скорость движения видеоленты DVCPRO в 1,8 раз больше, чем в DV, общая отдача достигает необходимого значения. Основная задача разработчиков DVCPRO сводилась к тому, чтобы одним форматом охватить максимальный объем видеопроизводства - от корпоративных видеоматериалов и видеоновостей до художественных работ. Кроме того, если имеется необходимость в производстве продукции вещательного класса, телекомпании могут безболезненно добавлять устройства формата DVCPRO-50, совместимые с DVCPRO. Оборудование DVCPRO наиболее эффективно в комплексной структуре, интегрирующей в себя серверный метод подготовки видеопрограмм, вещания и архивирования.

Оборудование DVCPRO рассчитано на подготовленных работников телевидения, имеющих большой опыт работы и предпочитающих классические, проверенные методы видеопроизводства.

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, разрешение около 500 линий, компенсация выпадений очень высокая, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 25 Мбит/с. Цифровое представление 4:1:1.

Видеоформат имеет дополнительные треки управления и аналогового звука. При перемотке и поиске слышен звук. Благодаря наличию продольной дорожки (CTL) временной код считывается стабильно на любых скоростях, поэтому скорость поиска с просмотром может быть до x100. Все видеомагнитофоны оснащены индикаторами работы каналов компенсации, благодаря которым оператор может обнаружить проблемы с видеолентой или видеоголовками еще до того, как это проявится на изображении. Чистка видеоголовок для правильно функционирующих аппаратов - явление нечастое. Видеомагнитофоны DVCPRO воспроизводят видеокассеты форматов DV и DVCAM всех размеров. А вот видеокамеры воспроизводят только видеокассеты DVCPRO.

Спектр видеомагнитофонов DVCPRO классический:

- компактный видеомагнитофон AJ-D230 для ПТС, просмотров и перегонов;
- монтажные видеомагнитофоны (AJ-D440, AJ-D450, AJ-D640, AJ-D650), управляемые по интерфейсу RS-422, с дистанционным управлением ЦКВИ, с дополнительным цифровым интерфейсом SDI;
- системный монтажный видеомагнитофон AJ-D750 со встроенным двухпостовым монтажным контроллером, управлением ЦКВИ, управляемый по интерфейсу RS-422, с дополнительным цифровым интерфейсом SDI;
- специализированный видеомагнитофон AJ-D780, предназначенный для дублирования или перегона посредством цифрового интерфейса CDTI в сервер или систему нелинейного видеомонтажа видео и звука с четырехкратной скоростью. Этот аппарат невозможно использовать для видеомонтажа или обычной записи.

Видеокамеры DVCPRO бывают только полноразмерного (5,3 кг и более) исполнения, используют цифровую обработку сигнала (AJ-D200, AJ-D215, AJ-D400, AJ-D700, AJ-D800). В видеокамерах AJ-D400 и AJ-D700 применены видеоматрицы со строчно-кадровым переносом заряда (FIT) - метод, объединяющий преимущества видеоматриц со строчным переносом зарядов (IT, как в Sony) и с кадровым (FT). В камерах AJ-D700 и AJ-D800 можно запомнить и перенести с камеры на камеру значения настроек с помощью картриджа PCMCIA. В качестве портативных малогабаритных камер Panasonic предлагает использовать видеокамеры формата DV, что, кстати говоря, весьма разумно, учитывая небольшую стоимость, высокую емкость и экономичность профессиональных камер DV.

К недостаткам формата DVCPRO можно отнести то, что DVCPRO имеет всего два цифровых звуковых канала; съемочная видеокассета DVCPRO имеет больший размер, чем в DVCAM/DV; в DVCPRO совсем не реализуется идея использования встроенного чипа памяти - эти функции появились только в оборудовании DVCPRO 50 (Picture Link)

В видеокассете DVCPRO используется лента шириной 0,25". Имеется два типа видеокассет: малые - длительность записи до 63 минут, размер 97,5x64,5x14,6 мм, большие - длительность записи до 180 минут, размер 125x78x14,6 мм. Стоимость ленты из расчета на одну минуту 35-40 центов.

Цена оборудования довольно высокая, оно надежное, ремонт и обслуживание дорогое.

Цветовая четкость в DV/DVCAM/DVCPRO в четыре раза меньше яркостной, то есть, образно говоря, одним цветом окрашены четыре рядом стоящих пиксела. И DV и DVCAM используют метод 4:2:0 (для PAL), а DVCPRO - 4:1:1. Ученые не могут дать однозначного ответа, что лучше выглядит, однако, в любом случае, визуальная разница - незначительная. Теория цифрового телевидения доказывает, что для абсолютно нормального восприятия видеоизображений достаточно цветовой четкости в четыре раза ниже яркостной, так как рядомстоящие пикселы реального видеоизображения не могут сильно различаться по цвету. Однако качество рирпроекции по цвету такого изображения - неудовлетворительное. Для видеопроизводства, использующего рирпроекцию по цвету, нужно применять видеоформаты, имеющие цветовую четкость не более чем в два раза ниже яркостной (4:2:2). Рассмотрим один из самых популярных цифровых видеоформатов, использующих метод 4:2:2, - формат Digital S.


Digital S (JVC)

Этот видеоформат базируется на видеокассетах, размером и конструкцией идентичных S-VHS. Скорость движения ленты довольно высокая - 57,7 мм/с, что позволило разработчикам реализовать надежную запись цифрового потока интенсивностью 50 Мбит/с. Видеоизображение при этом имеет цветовую четкость в два раза ниже яркостной - 4:2:2. Удивительно, однако, что при таких данных Digital S имел только два звуковых канала и только год назад появились видеомагнитофон и плеер с четырьмя каналами звука. Один из видеомагнитофонов формата позволяет реализовать уникальную функцию предварительного воспроизведения, что дает возможность эмулировать традиционную трехпостовую монтажную аппаратную, используя всего два видеомагнитофона Digital S, видеомикшер и двухпостовый монтажный контроллер.

Формат Digital S предназначен прежде всего для художественного видеопроизводства. Высокая устойчивость к выпадениям и высокая цветовая четкость - основные его достоинства. Формат безусловно лидирует, если возникает необходимость в съемке в сложных условиях освещенности, где каждая деталь существенна, и особенно - при последующей обработке отснятых изображений на мощных станциях многослойного видеомонтажа.

Существует широко распространенное мнение, что оборудование формата Digital S полностью совместимо с форматом S-VHS, то есть видеомагнитофоны могут записывать и воспроизводить как видеокассеты Digital S, так и S-VHS. Но это ошибочное мнение, так как совместимость форматов ограничена: имеется лишь один монтажный плеер BR-D51, который может воспроизводить видеокассеты предыдущих форматов JVC - Professional S и S-VHS.

Характеристики формата:

Качество изображения высокое, компенсация выпадений очень высокая, метод записи - цифровой компонентный (раздельно оцифрованы яркостная и две цветоразностные компоненты) с укладкой на ленту информации потоком 50 Мбит/с. Цифровое представление 4:2:2.

Видеоформат имеет дополнительные дорожки управления и аналогового звука. При перемотке и поиске слышен звук. Благодаря наличию продольной дорожки (CTL), временной код считывается стабильно на любых скоростях. Все видеомагнитофоны оснащены индикаторами работы каналов компенсации, которые позволяют операторам обнаруживать проблемы с видеолентой или видеоголовками еще до того, как это проявится на изображении. Все видеомагнитофоны Digital S имеют возможность работать в монтажном режиме с управлением по интерфейсу RS-422:

- монтажный плеер BR-D50;
- монтажный плеер BR-D51, воспроизводящий видеокассеты S-VHS;
- монтажный видеомагнитофон BR-D80;
- монтажный видеомагнитофон BR-D85 с функцией предварительного воспроизведения;
- монтажный видеомагнитофон BR-D92 и плеер BR-D52 с четырьмя каналами звука.

Видеокамеры Digital S отличаются очень высоким качеством изображения, но и большим весом. Модель DY-D700, благодаря технологии микролинз на элементах видеоматрицы, имеет высокую чувствительность - 1,5 люкс. В нашей стране довольно часто используют накамерный видеомагнитофон Digital S вместе с камерными головками JVC серии KY. К недостаткам формата Digital S можно отнести небольшую скорость перемотки с просмотром (x32). Отсутствие компактных видеокамер ограничивает применение формата в новостях. Видеотехника имеет большой вес и размер. Не предусмотрено никаких методов индексации видеоматериала.

В видеокассете Digital S используется лента шириной 0,5". Видеокассета: длительность записи 104 минуты, размер 190x100x25 мм, как S-VHS. Стоимость ленты из расчета на одну минуту - 50-95 центов.

Цена оборудования высокая, ремонт и обслуживание дорогое.


HDV

30 сентября 2003 года компаниями Canon, Sharp Corporation, Sony Corporation и Victor Company of Japan (JVC) в Токио был впервые представлен формат записи на видеопленку под названием HDV (High Definition Video). Некоторые источники утверждают, что аббревиатура HDV появилась в результате слияния двух сокращений: HD и DV. Основной задачей разработчиков было создание недорогой технологии на основе доступных по цене носителей видеоаудиоданных, отвечающих стандарту High Definition. Результат был ошеломляющим — в формате HDV для записи и воспроизведения используются привычные и недорогие видеокассеты MiniDV и DV c лентой шириной 0,25". Имеется два типа видеокассет: малые — с длительностью записи до 60 мин, размером 65?47?12 мм; большие — с длительностью до 180 мин, размером 125?78?14,6 мм. Качество изображения при этом было более чем приемлемым для бытового использования и достаточным для более обширной области применения, включая даже профессиональные задачи, такие как телевещание и кинематограф.


Первая видеокамера HDV GR-HD1 была представлена компанией JVC в 2004 году. Разработанная для японско-американского рынка, она поддерживала стандарты HDV 720p30 и SD 480p60 и 480i. Эта камера заинтересовала специалистов киноиндустрии, так как прогрессивный формат сканирования кадра позволял использовать ее в киносъемках.

Вслед за ней роявилась очень хорошо известная видеокамера Sony HDR-FX1. Она поддерживала очень популярный стандарт телевидения HD 1080i. С этого момента и по сегодняшний день производится ряд видеокамер и видеомагнитофонов формата HDV. Несмотря на то что HDV сам по себе, в общем-то, считается бытовым форматом, уже появились устройства, которые по ряду признаков можно классифицировать как профессиональные. К таким признакам можно, например, отнести наличие интерфейсов HD-SDI, входы сигналов внешней синхронизации, формирование «Зебры» и тестовых сигналов, глубокую регулировку настроек процессора DSP камеры, включая такие исключительно профессиональные функции, как Skin Tone, Gamma Correction, Matrix adjust и т. д.

Развитие формата HDV в наше время во многом аналогично процессу, который происходил лет 10 назад с появлением формата DV. Ведь оборудование формата DV в свое время тоже ошеломило профессионалов и любителей телевидения своими невероятно качественными характеристиками изображения (субъективно не уступающими профессиональному формату Betacam), и при этом имело «неприлично» малые (по тем временам) размеры, массу и стоимость. Таким же образом вошел в сегодняшний день формат HDV, становясь рядом со своими более «могучими» собратьями из вещательного класса HDCAM и DVCPRO HD.

На текущий момент очень многие компании начали производство изделий, поддерживающих HDV-стандарт, причем список этих компаний, состоящий из 59 имен, продолжает расти.

Видеокамеры HDV стали очень популярны в производстве видео- и кинопродукции в формате высокой четкости и используются в кинопроизводстве в качестве основных и дополнительных камер. Легкость и малый размер дают большую свободу при съемке сложных композиций, трюков, подводных сцен.

Очень удобно использовать видеокамеры HDV в новостной сфере и при производстве иных программ в HD-формате. На сегодняшний день практически все профессиональные станции нелинейного видеомонтажа поддерживают исходный формат HDV. Многие производители вещательных видеосерверов также обеспечили поддержку воспроизведения файлов в формате HDV. Это означает, что в безленточном варианте вещания видеоматериал в исходном HDV-качестве может пройти свой путь вплоть до воспроизведения в эфир без преобразования.

Интеграция техники формата HDV в профессиональные системы происходит также и на аппаратном уровне. Например, существуют устройства, имеющие профессиональный интерфейс передачи сигнала высокой четкости HD-SDI, рядом компаний разработаны конвертеры — преобразователи сигналов, которые позволяют использовать HDV-оборудование совместно с вещательными HD-системами.

Однако нужно понимать, что HDV присущи все недостатки, свойственные компрессии MPEG-2 с большим коэффициентом сжатия.

Технические характеристики

Благодаря применению компрессии MPEG-2 и представлению 4:2:0, скорость цифрового потока не превышает обычных для формата DV 25 Мбит/с.

В формате HDV используются те же скорость ленты и шаг дорожек, что и в формате DV, поэтому возможно использование механических лентопротяжных механизмов от DV-формата. Это упрощает производителям оборудования разработку техники, совместимой с форматом DV.

Формат HDV включает в себя две разные спецификации: прогрессивную 720p и чересстрочную 1080i.

Формат 720p с прогрессивной разверткой прекрасно подходит для кинопроизводства вплоть до последующего переноса на кинопленку. Однако при просмотре на обычном видеомониторе сильно заметен характерный строб. В отличие от прогрессивного, чересстрочный формат 1080i выглядит на видеомониторах совершенно «гладко», так как передает в два раза больше фаз движения, и при этом количество отображаемых пикселов выше, чем и объясняется большая популярность 1080i. Чересстрочность, изобретенная на заре телевидения, неплохо работает и в XXI веке.

Спецификации формата довольно существенно различаются между собой.

Спецификация 720p:

- поддерживаемые стандарты High Definition: 720/60p, 720/30p, 720/50p, 720/25p, дополнительно описан 720/24p;
- разрешение — 1280?720;
- тип компрессии видеосигнала — MPEG-2 MP@H-14 (в стандартах 50p и 60p применяется версия MP@HL);
- оцифровка видеосигнала — 8-разрядная, частота дискретизации 74,25 МГц;
- цифровое представление — 4:2:0;
- скорость цифрового потока — около 19 Мбит/с, постоянная;
- тип компрессии аудиосигнала — MPEG-1 Audio Layer II;
- оцифровка аудиосигнала — 16-разрядная, частота дискретизации 48 кГц;
- скорость цифрового потока компрессированного звука — 384 кбит/с;
- аудиорежим — 2 канала. Дополнительные каналы звука (практически не поддерживается современными камерами) — PCM, 2 или 4 канала, которые записываются одновременно с основными;
- интерфейс — IEEE-1394, MPEG-2 TS.

Спецификация 1080i:

- поддерживаемые стандарты High Definition: 1080/60i, 1080/50i, 1080/30p, 1080/25p, 1080/24p;
- разрешение — 1440?1080;
- компрессия видеосигнала — MPEG-2 MP@H-14;
- оцифровка видеосигнала — 8-разрядная, частота дискретизации 55,7 МГц;
- цифровое представление 4:2:0;
- скорость цифрового потока компрессированного сигнала — 25 Мбит/с, постоянный;
- тип компрессии аудиосигнала — MPEG-1 Audio Layer II;
- оцифровка видеосигнала — 16-разрядная, частота дискретизации 48 кГц;
- скорость цифрового потока компрессированного аудио — 384 кбит/с;
- аудиорежим — 2 канала MPEG-1 Audio Layer II. Альтернативный — 4 канала MPEG-2 Audio Layer II;
- тип потока данных — пакетированный элементарный поток (Packetized Elementary Stream);
- интерфейс — IEEE 1394, MPEG- 2 TS.

Оборудование, соответствующее этим двум спецификациям, выпускается параллельно. Фирмы Canon и Sony производят видеокамеры и магнитофоны, работающие в стандарте 1080, в то время как видеокамеры производства JVC работают в стандарте 720p. К сожалению, между этими двумя группами оборудования на текущий момент нет совместимости. Весьма распространенная проблема пользователей HDV-оборудования — невозможность воспроизвести видеокассету «не родного» производителя. Типичные примеры несовместимости:

- видеозаписи HDV, сделанные на видеокамерах JVC (720p), невозможно воспроизвести на оборудовании Sony и Canon;
- записи с камер Sony и Canon (1080i) невозможно воспроизвести на оборудовании JVC;
- режим 1080/25p на текущий момент реализуется у Sony и JVC по-разному, в результате чего видеозаписи в этом режиме несовместимы по воспроизведению;
- не все оборудование HDV может работать в режимах 30p и 60i, так как некоторые производители исключают их из европейских версий.

Разрешение и формат кадра

В HDV принят широкоформатный кадр 16:9 для обеих спецификаций — 720p и 1080i.

В спецификации 720p разрешение составляет 1280?720 квадратных пикселов. То есть высота и ширина пиксела в режиме 720p одинаковы. Спецификация 1080i предполагает разрешение 1440?1080 пикселов. Оно не кратно 16:9, поэтому для того, чтобы обеспечить в этом режиме истинное соотношение 16:9, применяется увеличение ширины пиксела в 1,33 раза, благодаря чему получается реальное HD 1080 (1920?1080). Таким же образом это делается и в других, «старших» форматах видеозаписи HD-сигнала — HDCAM, DVCPRO HD, XDCAM HD. В них используется такое же или меньшее горизонтальное разрешение.

Сравнивая разрешение HDV со стандартным чересстрочным разрешением, можно заметить, что горизонтальная четкость выше вдвое. Каждый кадр HDV 1080i содержит 1555200 пикселов, в то время как кадр DV PAL содержит 414720 пикселов, а кадр DV NTSC еще меньше — 345600 пикселов. Так что общее количество пикселов в кадре HDV в 3,75…4,5 раза выше, чем в телевидении стандартной четкости.

Особенности компрессии HDV

В от личие от формата DV, в котором коррекция ошибок при чтении с ленты происходит в пределах одной дорожки, в формате HDV применена коррекция сразу по нескольким дорожкам. Благодаря этому в формате HDV устойчивость системы к выпадениям гораздо выше.

Принцип компрессии MPEG как таковой не позволяет «видеть» изображение при быстрой перемотке видеопленки. Для этого формат HDV предусматривает добавление в записываемый поток дополнительных данных, благодаря которым становится возможен просмотр изображения в режимах ускоренной перемотки и замедленного воспроизведения.

t;line-height:100%">Автор: Юрий Михайловский