Форматы цифровой видеозаписи
За 15 лет после появления первого формата цифровой видеозаписи появились более 20 самых различных форматов. В последнее время они появляются по несколько форматов в год. Причина простая - конкуренция, ведь рынок устройств магнитной цифровой видеозаписи еще не стабилизировался, для этого необходимо значительное время. Среди многочисленных форматов есть и профессиональные, и бытовые, с компонентной и композитной записью, а также с различным разрешением по горизонтали и по вертикали телеэкрана.
Формат D1
Первый
формат цифровой видеозаписи D1
появился в 1986 году и был разработан
японской фирмой Sony.
Запись осуществлялась на магнитную
ленту шириной 19,01 мм в варианте 4:2:2.
Записи подвергался композитный
видеосигнал. Одно телевизионное поле
записывалось на 12 наклонных дорожках,
следовательно, запись сегментная. Даже
при наличии на диске четырех головок
для записи одного телевизионного поля
диск вращающихся головок должен совершить
3 оборота, что за секунду дает 150 оборотов.
Магнитные строчки видеозаписи наклонены
относительно края ленты на угол 5о24.
На Рис. 3.1 показан вид магнитограммы
формата D1.
Чтобы не загружать рисунок, показана
лишь одна наклонная магнитная строчка.
Кроме наклонных строчек записи имеются
еще три продольных дорожки - монтажная
звуковая дорожка, дорожка управления
и дорожка временного кода. Как видно из
рисунка, наклонная дорожка состоит из
6 секторов, из которых 2 крайних несут
видеоинформацию, а 4 средних - 4 канала
звука очень высокого качества. Длина
всей строчки записи составляет 170 мм,
длина каждого из двух видео секторов -
по 77,7мм, а каждого звукового сектора -
по 2,55мм. Сигналы изображения кодируются
8-разрядным кодом, при этом скорость
цифрового потока составляет 216 Мбит/с.
Сигналы звука кодируются 16-разрядным
кодом, скорость цифрового потока при
этом составляет 3,072 Мбит/с. С учетом
сигналов помехоустойчивого кодирования
полная скорость цифрового потока
составляет 227 Мбит/с.
Магнитная лента размещается в кассетах трех размеров. Время записи на кассету малого размера при толщине ленты 16 мкм составляет 11 минут, средней - 34 минуты, а самой большой - 76 минут. При более тонкой ленте 13 мкм время записи соответственно увеличивается и при использовании максимальной кассеты достигает 94 минут. Магнитная лента используется с металлопорошковым покрытием с продольной ориентацией частиц.
Скорость движения ленты составляет 24 см/с при скорости движения головок относительно ленты около 36 м/с. Угол охвата лентой видеодиска составляет 260 градусов.
Данные, записываемые в каждый из 6 секторов магнитной дорожки, имеют определенную организацию. Информация, содержащаяся в секторах, состоит из трех блоков - преамбулы, данных фиксированной длины с коррекцией ошибок и постпмбулы. Каждая телевизионная строка кодируется посредством 1440 байт, из которых 720 байт соответствуют отсчетам сигнала яркости, а каждый из двух цветоразностных сигналов кодируется посредством 360 байт. В начале строки пишется синхросигнал протяженностью 4 байта. На ленту записывается информация, принадлежащая только активной части строк, причем в четных полях записываются строки 11…310, а в нечетных - 324…623.
Формат D2
Этот формат был предложен фирмами Ampex и Sony для записи композитного сигнала. Основные данные магнитной ленты и магнитных строчек напоминают формат D1, но, поскольку цветоразностные сигналы отдельно не квантуются, скорость цифрового потока существенно ниже -154 Мбит/с, а полное телевизионное поле пишется на 8 наклонных дорожках. Этому формату присущи все недостатки композитного телевизионного сигнала изображения, но зато звук более высокого качества, так как квантуется 20 битами при частоте дискретизации 48 кГц. Этот формат характеризуется более низкой стоимостью оборудования по сравнению с форматом D1, а также позволяет вести ускоренный просмотр в цвете при 60-кратном превыщении номинальной скорости воспроизведения.
Среди форматов более поздних разработок большой интерес представляет формат Digital Betacam. Интерес к разработке этого формата был вызван тем, что в настоящее время самым распространенным и популярным форматом полупрофессиональной аналоговой компонентной записи является формат Betacam и его модификация Betacam SP, и накоплено огромное количество записанных в этих форматах телевизионных программ. Разработчики нового цифрового формата решили, что его ввод в эксплуатацию не должен привести к значительным затратам и замене архивов ТВ-программ. Поэтому возможность их воспроизведения на аппаратах нового формата является его большим достоинством. Кроме того, это гарантирует использование комплексов видеожурналистики Betacam SP для съемок в течение их естественного срока службы. Этими соображениями руководствовалась фирма Sony при разработке нового формата компонентной цифровой видеозаписи для телевизионного вещания под названием Digital Betacam.
Каждое телевизионное поле в формата Digital Betacam записывается на 6 наклонных дорожках. Соседние дорожки записываются с азимутальным разворотом головок на 15 при ширине каждой дорожки всего 24 мкм, что обеспечивает скорость протяжки ленты даже немного меньше, чем в формате Betacam SP. В результате длительность записи на большую кассету достигает 124 минут. Продольные дорожки сигналов временного кода и управления идентичны в двух форматах, а монтажная звуковая дорожка в формате Digital Betacam совпадает с дорожкой второго звукового канала в формате Betacam SP. В формате Digital Betacam записывается четыре канала звука, причем звуковые секторы расположены в середине магнитной дорожки, что обеспечивает их лучшую защиту при возможных повреждениях края ленты.
В формате Digital Betacam используется лента с металлопорошковым покрытием шириной 0,5 дюйма, аналогичная ленте формата Betacam SP.
Скорость вращения барабана вращающихся головок составляет 75 оборотов в секунду, что вдвое меньше скорости в формате D1. На барабане кроме четырех записывающих головок имеются 4 головки опережающего воспроизведения с динамическим трекингом, 4 головки сквозного воспроизведения и 2 головки стирания. Запись видеосигнала ведется с временной компрессией 2:1. В канале видеосигнала используется 10-разрядное квантование при частоте дискретизации 13,5 мГц, а цветоразностных - 6,75 мГц. В четырех звуковых каналах при частоте дискретизации 48 кГц применяется 20-битовое квантование, обеспечивающее очень высокое соотношение сигнал-шум.