| Скачать .docx |
Реферат: Аудио и видеозапись
Содержание
1 Звукозапись: аналоговая и цифровая. 4
2 Телевидение и видеозапись. 10
Введение
В настоящее время осуществляется на студиях звукозаписи, под управлением персональных компьютеров и другой дорогостоящей и качественной аппаратуры.
Принцип цифровой звукозаписи достаточно прост:
· вначале нужно преобразовать высококачественный аналоговый сигнал в цифровой, это осуществляет устройство — аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
· для того чтобы прослушать сделанную запись, необходимо обратное преобразование из цифрового сигнала в аналоговый, с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Основными параметрами, влияющими на качество цифровой звукозаписи, являются: разрядность АЦП и ЦАП. частота дискретизации АЦП и ЦАП.
Принцип действия АЦП — тоже достаточно прост:
· аналоговый высококачественный сигнал, полученный от высококачественных микрофонов, электро-музыкальных инструментов, акустических инструментов, духовых, ударных и проч., нужно преобразовать в цифровой.
Делается это следующим образом
· непрерывный аналоговый сигнал «режется» на участки, с частотой дискретизации, получается цифровой дискретный сигнал, при полосе частот высококачественной звукозаписи 20-20 000 Гц, требуется частота дискретизации от 44,1 до 96 кГц, и разрядность 24 (реже 32) бита[1] , хотя в настоящее время появились АЦП и ЦАП c частотой дискретизации 192 и даже 384 кГц.
На студиях звукозаписи применяются звуковые карты в составе компьютеров, которые производят обработку в своих АЦП и ЦАП — чаще всего в 24 битах и 96 кГц, дальнейшее повышение битности и частоты дискретизации, практически не увеличивает качества записи.
1 Звукозапись: аналоговая и цифровая
В идеале процесс записи звука от входа записывающего устройства до выхода устройства воспроизведения должен быть «прозрачным», т.е. ничто не должно изменяться, кроме времени воспроизведения. Многие годы эта цель казалась недостижимой. Системы звукозаписи были ограничены в диапазоне и неизбежно вносили те или иные искажения. Но исследования привели к огромным улучшениям, и, наконец, с появлением цифровой звукозаписи достигнут почти идеальный результат.
Цифровая звукозапись. При цифровой звукозаписи аналоговый звуковой сигнал преобразуется в код из последовательностей импульсов, которые соответствуют двоичным числам (0 и 1) и характеризуют амплитуду волны в каждый момент времени. Цифровые аудиосистемы обладают огромными преимуществами перед аналоговыми системами в отношении динамического диапазона, робастности (информационной надежности) и сохранения качества при записи и копировании, передаче на расстояние и мультиплексировании и т.п.
Аналого-цифровое преобразование. Процесс преобразования из аналоговой формы в цифровую состоит из нескольких шагов.
Дискретизация. Периодически с фиксированной частотой повторения делаются дискретные отсчеты мгновенных значений волнового процесса. Чем выше частота отсчетов, тем лучше. По теореме Найквиста, частота дискретизации должна не менее чем вдвое превышать наивысшую частоту в спектре обрабатываемого сигнала. Чтобы не допустить искажений, связанных с дискретизацией, на входе преобразователя необходимо установить фильтр нижних частот с очень крутой характеристикой и частотой отсечки, равной половине частоты дискретизации. К сожалению, идеальных фильтров нижних частот не существует, и фильтр с очень крутой характеристикой будет вносить искажения, которые могут свести на нет преимущества цифровой техники. Дискретизацию обычно проводят с частотой 44,1 кГц, которая позволяет применять практически приемлемый фильтр для защиты от искажений. Частота 44,1 кГц была выбрана потому, что она совместима с частотой строчной развертки телевидения, а все ранние цифровые записи производились на видеомагнитофонах.
Эта же частота 44,1 кГц является стандартной частотой дискретизации для проигрывателей компакт-дисков и большей части бытовой аппаратуры, за исключением устройств записи на цифровую аудиоленту (DAT), в которых используется частота 48 кГц. Такая частота выбрана специально для того, чтобы воспрепятствовать нелегальному переписыванию компакт-дисков на цифровую магнитную ленту. В профессиональном оборудовании используется главным образом частота 48 кГц. В цифровых системах, применяемых для целей вещания, обычно работают с частотой 32 кГц; при таком выборе полезный диапазон частот ограничивается величиной 15 кГц (из-за предела дискретизации), но частота 15 кГц считается достаточной для целей вещания.
Квантование. Следующий шаг состоит в том, чтобы преобразовать дискретные отсчеты в код. Это преобразование выполняется путем измерения амплитуды каждого отсчета и сравнения ее со шкалой дискретных уровней, называемых уровнями квантования, величина каждого из которых представлена числом. Амплитуда отсчета и уровень квантования редко в точности совпадают друг с другом. Чем больше уровней квантования, тем выше точность измерений. Различия между амплитудами отсчетов и квантования проявляются в воспроизводимом звуке как шум.
Кодирование. Уровни квантования считаются в виде единиц и нулей. 16-разрядный двоичный код (такой же, как используемый для компакт-дисков) дает 65536 уровней квантования, что позволяет иметь отношение сигнал/шум квантования выше 90 дБ. Получаемый сигнал отличается высокой робастностью, так как от воспроизводящего оборудования требуется лишь распознать два состояния сигнала, т.е. определять, превышает ли он половину максимально возможного значения. Поэтому цифровые сигналы можно многократно записывать и усиливать, не опасаясь ухудшения их качества.
Цифро-аналоговое преобразование. Чтобы цифровой сигнал преобразовать в звуковой, его нужно сначала преобразовать в аналоговую форму. Такое преобразование обратно аналого-цифровому преобразованию. Цифровой код преобразуется в последовательность уровней (соответствующих исходным уровням дискретизации), которые сохраняются и считываются с использованием исходной частоты дискретизации.
Передискретизация. Аналоговый выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя непосредственно использовать нельзя. Его нужно сначала пропустить через фильтр нижних частот, чтобы не допустить искажений, связанных с гармониками частоты дискретизации. Один из способов устранения этой трудности – передискретизация: частота дискретизации повышается путем интерполяции, что дает дополнительные отсчеты.
Коррекция ошибок. Одно из основных преимуществ цифровых систем состоит в возможности исправлять или маскировать ошибки и дефектные места, причиной которых могут быть грязь или недостаточное количество магнитных частиц при записи, что вызывает щелчки и пропуски звука, к которым человеческое ухо особенно чувствительно. Для исправления ошибок предусматривается проверка на четность, для чего к каждому двоичному числу добавляется бит проверки на четность, чтобы число единиц было четным (или нечетным). Если из-за ошибки произошла инверсия, то число единиц не будет четным (или нечетным). Проверка на четность обнаружит это, и либо будет повторен предыдущий отсчет, либо будет выдано значение, промежуточное между предыдущим и следующим отсчетами. Такая процедура называется маскировкой ошибок.
Компакт-диск (CD). Компакт-диск оказался первой общедоступной цифровой аудиосистемой. Это миниатюрная грампластинка диаметром 120 мм с цифровой записью на одной стороне, воспроизводимой на лазерном проигрывателе.
Полностью записанный диск звучит 74 мин. Он дает почти идеальное воспроизведение с частотной характеристикой от 20 Гц до 20 кГц и с превышающими 90 дБ динамическим диапазоном, отношением сигнал/шум и разделением между каналами. Проблема детонационного искажения звука для него не существует, так же как и проблема износа. Диски прочны, не требуют особой осторожности в обращении, не боятся пыли (в небольших количествах) и даже царапин, так как все это не наносит ущерба качеству воспроизведения.
Первый оригинал компакт-диска (мастер-диск) изготавливают методом фотолитографии, используя лазер для выжигания питов (микроуглублений) на поверхности фоторезиста, нанесенного на стеклянный диск. В процессе производства питы становятся выступами отражающей нижней поверхности пластиковых дисков, на которую затем наносится слой прозрачного пластика толщиной 1,2 мм.
Длина питов и расстояние между ними несут цифровую информацию. Питы идут по спирали длиной 5,7 км, которая начинается в центральной части диска, закручивается по часовой стрелке и доходит до края. Шаг спирали равен 1,6 мкм (примерно 1/40 диаметра человеческого волоса и около 1/60 среднего шага канавок записи на долгоиграющей пластинке). Информация в цифровом коде считывается лазерным лучом. Там, где луч попадает в промежутки между выступами, он отражается обратно и светоделительной призмой направляется на фотоприемник. Когда же считывающий лазерный луч попадает на выступ, он при отражении диффузно рассеивается. Поскольку компакт-диск представляет собой цифровую систему, выходной сигнал фотоприемника имеет лишь два значения: 0 и 1.
Принцип действия компакт-диска требует предельной точности фокусировки лазерного луча и трекинга (отслеживания дорожки). Обе функции осуществляются оптическими средствами. Сервомеханизмы фокусировки и трекинга должны очень быстро действовать, чтобы компенсировать деформацию диска, его эксцентриситет и другие физические дефекты. В одном из конструктивных решений используется двухкоординатное устройство с двумя катушками, установленными под прямым углом в магнитном поле. Они обеспечивают перемещение объектива по вертикали для фокусировки и по горизонтали для трекинга.
Специальная система кодирования преобразует 8-разрядный звуковой сигнал в 14-разрядный. Такое преобразование, уменьшая требуемую полосу, облегчает выполнение операций записи и воспроизведения, вводя при этом дополнительную информацию, необходимую для синхронизации. Здесь же проводится исправление ошибок, благодаря чему компакт-диск еще менее восприимчив к мелким дефектам. В большинстве проигрывателей для улучшения цифро-аналогового преобразования предусматривается передискретизация.
В начале музыкальной программы на компакт-диск записывается сообщение о содержании диска, точках начала отдельных отрывков, а также о их числе и длительности звучания каждого отрывка. Между отрывками размещаются метки начала музыки, которые могут быть пронумерованы от 1 до 99. Длительность воспроизведения, выраженная в минутах, секундах и 1/75 долях секунды, закодирована на диске и считывается в обратном порядке перед каждым отрывком. Присваивание имен и автоматический выбор дорожек выполняются с помощью двух субкодов, указываемых в сообщении. Сообщение выдается при вставлении диска в проигрыватель.
Компакт-диск легко тиражировать. Как только сделан первый оригинал записи, копии можно штамповать в больших количествах.
В 1997 появилась и к концу века получила распространение оптическая технология хранения информации на многослойных двусторонних цифровых универсальных дисках DVD. Это, по-существу, более емкий (до 4Гб) и более быстрый компакт-диск, который может содержать аудио, видео и компьютерные данные. DVD-ROM читается соответствующим дисководом, подключенным к компьютеру.
Устройства цифровой магнитной записи звука. Большой прогресс был достигнут и в области устройств цифровой магнитной записи. Диапазон частот (ширина полосы), требуемый для цифровой записи, намного выше, чем для аналоговой. Для цифровой записи/воспроизведения необходима полоса пропускания шириной от 1 до 2 МГц, что намного шире диапазона обычных магнитофонов.
Запись без магнитной ленты. Легкодоступные компьютеры с большим объемом памяти и дисковые накопители, позволяющие выполнять монтаж фонограммы в цифровой форме, дают возможность осуществлять звукозапись без использования магнитной ленты. Одно из преимуществ такого метода – легкость синхронизации записей для отдельных дорожек в многодорожечной записи. Компьютеры управляют звуком во многом так же, как текстовые процессоры словами, обеспечивая практически мгновенный вызов фрагментов в режиме произвольного доступа. Они позволяют также регулировать длительность аудиоматериала в некоторых случаях в пределах 50% без изменения высоты тона или, наоборот, изменять высоту тона без изменения длительности.
Система «Синклавир» и устройство прямой записи на диск могут выполнить почти все функции студии многодорожечной звукозаписи без использования магнитной ленты. Компьютерная система такого типа предоставляет память с оперативным доступом. Жесткие диски обеспечивают оперативный доступ к библиотекам звукозаписей. Для хранения отдельных коллекций редакционных материалов, библиотек звукозаписей и материалов для обновления программных средств используются гибкие диски высокой плотности. Оптические диски служат для массового хранения записей звуковой информации с возможностью оперативного доступа к ним. Оперативная память (ОЗУ) используется для записи, редактирования и воспроизведения коротких инструментальных звучаний или звуковых эффектов; для этих задач имеется достаточный объем памяти, а дополнительная система оперативной памяти позволяет работать с многодорожечными фонограммами (до 200 дорожек). Система «Синклавир» управляется компьютерным терминалом с 76-нотной клавиатурой, чувствительной к скорости и давлению. В другом варианте управления используется мышь, которая вместе с монитором позволяет оператору точно выбирать точку фонограммы для проведения модификации, монтажа или стирания.
Устройство прямой записи на диск может быть выполнено в виде автономных 4-, 8- и 16-дорожечных установок. В такой установке для записи звука используется комплект связанных жестких дисков. 16-дорожечная установка подобного типа позволяет осуществить запись длительностью до 3 ч при частоте дискретизации 50 кГц
2 Телевидение и видеозапись
История развития форматов видеозаписи началась сравнительно недавно. Для оптимизации работы телевидения инженеры были вынуждены заняться разработкой методов консервации телевизионных программ, руководствуясь следующими требованиями:
1. В отличие от киноформатов должна осуществляться возможность воспроизведения только что записанного изображения и звука.
2. Носитель и звукозаписывающая аппаратура должны иметь характеристики, позволяющие записать телевизионный сигнал в неискаженном виде.
Оптическая или фотографическая запись этим параметрам не соответствовала, так как процесс получения записи изображения был длительным и многоступенчатым. Поэтому инженеры-разработчики остановили свой выбор на магнитном носителе, представляющем собой ленту из полимерных материалов, покрытую рабочим слоем - магнитным порошком в связующем веществе. Но для реализации задуманного им было необходимо решить несколько трудностей, связанных с такими факторами, как:
1. Малая скорость транспортировки ленты. Для записи высокочастотных компонент телевизионного сигнала, занимающего широкий диапазон частот, потребовалась бы малая длина волны записи, которую можно достичь либо уменьшением рабочего зазора магнитной головки, что технологически невозможно, либо увеличением скорости транспортировки ленты. Последнее было достигнуто путем создания блока вращающихся головок (БВГ). Таким образом была увеличена скорость магнитного носителя относительно головок.
2. Широкий частотный диапазон телевизионного сигнала, не позволяющий без искажений зафиксировать запись в связи с характеристиками магнитного носителя. Для устранения этой трудности была реализована идея смещения спектра видеосигнала в высокочастотную область путем частотной модуляции. Перечисленные выше проблемы были основными, но кроме них существовал целый ряд определенных трудностей, которые пришлось решать разработчикам видеоаппаратуры. Каждому решению можно посвятить целую или даже несколько статей, но в рамках данной мы ограничимся лишь описанием основных аналоговых и цифровых форматов.
Самое краткое, исчерпывающее и понятное определение этого термина дается в учебнике для вузов «Телевидение» под редакцией профессора В. Е. Джакония: «Формат записи - это упорядоченное расположение на поверхности ленты строчек и дорожек, намагниченных под действием разнообразных сигналов. Описание формата и его параметров дает однозначное указание, каким образом производится запись или воспроизведение информации».
Первый аналоговый формат, который получил название Q, был построен на принципе поперечно-строчной записи на 2-дюймовую ленту с помощью четырех вращающихся видеоголовок. Скорость каждой головки относительно ленты составляла 41,27 м/с. Звук писался на одну из трех продольных дорожек обычной магнитной головкой, остальные две служили для записи контрольных сигналов управления и режиссерских меток.
Время шло, техника совершенствовалась, и в телевидение стала внедряться наклонно-строчная видеозапись. Благодаря спиралеобразному обхвату блока вращающихся головок лентой, записанные дорожки получались с наклоном, что позволило существенно увеличить информационную емкость носителя. Одним из форматов, использующих этот принцип, был аналоговый формат В, разработанный фирмой Bosh. В отличие от предыдущего, этот формат позволял запись двух звуковых дорожек вдоль носителя, помимо обычной режиссерской и управляющей. На блоке вращающихся головок располагались 2 записывающие и 2 стирающие головки. Скорость головок относительно ленты составляла уже 24 м/с. Впервые была применена кассетная конструкция носителя, вместо более ранней - катушечной.
Видеомагнитофоны формата C, разработанные фирмами Ampex и Sony, использовали 1-головочную запись или 1,5-головочную на однодюймовую ленту. Скорость движения ленты относительно головки составляла 21,39 м/с. На барабане располагались головка записи/воспроизведения телевизионного сигнала и головка записи/воспроизведения кадрового синхроимпульса, 2 головки контрольного воспроизведения и 2 стирающие головки. В отличие от других форматов, запись была несегментной, то есть записывалась вся активная часть поля, а гасящий импульс дописывался второй головкой - головкой записи кадрового синхроимпульса. В 1971 году фирма Sony создала 19.01-миллиметровый формат U-matic, в котором сигнал цветности записывался по частоте ниже, чем сигнал яркости. Видеосигнал записывался двумя вращающимися видеоголовками. В формате были предусмотрены: продольная дорожка для записи управляющего сигнала, 2 дорожки для записи звукового сигнала и дорожка временного кода. Именно тогда впервые заговорили о «прорыве» на рынке видеотехники.
Настоящий прорыв конечно же случился чуть позже, с появлением формата VHS в 1976 году, который уже в 80-х годах стал де-факто стандартом бытовой видеозаписи. Но в рамках данной статьи нас интересует больше то значение, которое имело для телевидения и тележурналистики создание форматов Betacam. Их развитие можно проследить по названиям: Betacam, Betacam SP, Betacam SP 2000PRO, Betacam SP 1000PRO. По данному стандарту на полудюймовые ленты со скоростью 101,5 мм/с производится запись компонентного сигнала, состоящая из сигналов яркости и цветности. За каждую из составляющих отвечает отдельная видеоголовка, пишущая на свою дорожку. Кроме того, формат предусматривает запись двух продольных звуковых дорожек, а также дорожек управления и адресно-временного кода.
Благодаря ряду преимуществ техники, работающей с форматом Betacam, таких как малые габариты и высокое качество полученного изображения, этот стандарт прочно вошел в историю тележурналистики и в течение десятилетий являлся для этой сферы телевидения основным. Была реализована моноблочная конструкция видеокамеры, в которой камерная головка и рекордер находились в одном корпусе. После его внедрения стало возможным готовить репортажи к эфиру за считаные часы. Betacam SP является своего рода потомком формата Betacam и отличается от своего предшественника тем, что в нем используется металлопорошковая лента, а также имеются 2 дополнительные звуковые дорожки, записанные вращающимися головками рядом с сигналами яркости. Цветоразностные сигналы сдвинуты в область высоких частот, что дало возможность расширить диапазон сигнала яркости. Этот аналоговый формат долгое время был одним из популярнейших. До сих пор он используется при создании репортажей во многих региональных телевизионных компаниях.
Та же фирма Sony в 1984 году разработала формат Video-8 для записи изображения на 8-мм ленту. Техника, созданная для работы с этим форматом, соперничала с Betacam по массогабаритным показателям, но уступала по качественным.
В конце 80-х и в начале 90-х в телевидение, как и во многие другие области техники, стали проникать цифровые устройства. Формат D-1 - первый формат цифровой видеозаписи - предусматривает запись сигналов цифрового телевидения 625- или 525-строчных стандартов разложения и формируемых в соответствии со стандартом цифрового кодирования МККР 601. В соответствии с этим стандартом осуществляется запись яркостного и цветоразностных сигналов на 3/4-дюймовую магнитную ленту (на основе порошков двуокиси кобальта или гамма-окиси железа, легированных кобальтом), перемещающуюся со скоростью 286,87 мм/сек. При цифровом кодировании компонентного сигнала формируется поток с частотой дискретизации яркостного сигнала 13,5 МГц, а цветоразностных - 6,75 МГц. Квантование по уровню 8-разрядное. Звук записывается на 4 дорожки с разрядностью 20 бит и частотой дискретизации 48 кГц. Полный цифровой поток сигналов звукового сопровождения около 4 Мбит/с. Кроме этого, стандарт предусматривает три продольные дорожки: управления, монтажа и временного кода. Магнитная лента размещена в кассете трех возможных размеров: малая (172х109х33 мм), средняя (254х150х33 мм) и большая (366х206х33 мм). При толщине ленты 16 мкм кассеты обеспечивают соответственно 11,34 и 76 минут непрерывной записи. Данный формат очень удобен для осуществления монтажа и цифровых видеоэффектов.
Формат D-2 во многом схож с форматом D-1. Запись сигнала тоже производится на 3/4-дюймовую, но уже металлопорошковую ленту, упакованную в кассеты трех видов: малые, средние и большие. Запись производится без межстрочных промежутков, а для устранения помех от соседних строчек применяется канальное кодирование, обеспечивающее малый уровень низкочастотных компонент записываемого сигнала. В системе используется азимутальный разворот рабочих зазоров головок на углы около 15°, вследствие этого плотность записи по сравнению с D-1 повышена, и, следовательно, более чем в 2 раза возросло время записи на одну кассету. Оборудование, работающее с форматом D2, стоит дешевле аппаратуры формата D-1, кроме того оно примечательно возможностью многократной перезаписи с минимальными потерями качества.
Формат D-3 был разработан мощной вещательной корпорацией NHK в 1991 году, но немалую роль в его продвижении на рынок сыграла фирма Panasonic. Оборудование D-3 работает с композитными 8-битовыми видеосигналами стандартов PAL и NTSC. Видеомагнитофоны D-3 во многом подобны аппаратам формата D-2. Но количественные отличия параметров формата D-3 от D-2 весьма значительны. Ширина ленты равна половине дюйма, что делает возможным создание цифровой видеокамеры. Ширина наклонных дорожек и шаг строчек записи значительно меньше, чем в предшествующих цифровых форматах D-1 и D-2, а именно 18 мкм (угол наклона составляет 4,9°). Поверхностная плотность записи данных намного больше, а расход ленты - намного меньше, за счет применения усовершенствованных носителей, головок и более мощной и совершенной системы обработки и кодирования. Длительность записи на одну кассету D-3 составляет от 50 до 245 минут. Создание форматов D-3 и D-5 (DX-10) происходило почти одновременно, но более важным является то, что их разработка осуществлялась с использованием общей технической платформы.
Видеомагнитофон формата D-5 осуществляет цифровую запись телевизионного видеосигнала в компонентной форме, соответствующей рекомендации CCIR601 (частота дискретизации сигнала Y - 13,5 МГц, число разрядов - 10), и четырех звуковых каналов (48 кГц, 20 бит). В видеоканале возможно переключение на частоту дискретизации яркостного сигнала 18 МГц при числе разрядов равном 8. D-5 предлагает более высокое качество, достигаемое благодаря увеличению числа разрядов цифрового представления видеосигнала с 8 до 10. При этом ширина ленты уменьшена с трех четвертей до половины дюйма. D-3 и D-5 имеют одни и те же форматы: шаг строчек записи, минимальную длину волны записи, канальный код, спаривание звуковых секторов, диаметр и частоту вращения барабана. Несмотря на то, что поверхностная плотность записи у обоих форматов одинакова - 13 Мбит/смІ, скорость потока увеличена за счет перехода к 4-канальному принципу построения видеоканала - запись осуществляется сразу четырьмя вращающимися видеоголовками при удвоенной скорости транспортирования магнитной ленты. Естественно, это приводит к двукратному уменьшению длительности записи на одну кассету. Она составляет 32, 62 и 123 минуты в кассетах S, M и L соответственно. Лента имеет 2 значения толщины: 11 мкм, которая применяется для получения максимального времени записи, и 14 мкм.
Фирмами Toshiba и BTS в 1993 году был разработан формат D6, предназначенный для записи цифровых сигналов ТВЧ с соотношением сторон изображения 16:9, а в 1994 году был выпущен первый видеомагнитофон этого формата. Стандарт рассчитан на высокую пропускную способность до 1,2 Гбит/с и обладает мощной системой коррекции ошибок. Он позволяет записывать цифровые сигналы ТВЧ обоих стандартов - 1250/50/2:1 и 1125/60/2:1 на кассету с 3/4-дюймовой лентой наклонно-строчным способом с шагом дорожек 21 мкм (угол наклона дорожки - 15°) в виде блоков цифровых данных, в каждом из которых находятся данные о видеосигнале и звуке, вспомогательной и служебной информации, а также содержится запись монтажных меток. Продолжительность записи, в зависимости от величины кассеты, составляет 8, 28, 64 минуты.
В настоящее время в мире используется очень большое число аппаратов Betacam и Betacam SP и накоплено огромное количество записанных в этих форматах записей, поэтому возможность их воспроизведения на аппаратах нового формата определило то направление, в котором двигалась фирма Sony при разработке нового формата компонентной цифровой видеозаписи для телевизионного вещания под названием Digital Betacam. Как и в аппаратах Betacam SP, при записи используется полудюймовая лента, на которую фиксируется телевизионное поле в виде 6 наклонных дорожек (азимутальный разворот рабочих видеоголовок - 15°), продольные дорожки управления, режиссерская и временного кода.
В Digital Betacam компонентный цифровой сигнал пишется с разрядностью 10 бит и с соотношением частот дискретизации 4:2:2 для сигналов яркости и цветности. Поддерживаются 4 канала звукового сопровождения, частота дискретизации аудиосигнала - 48 кГц при 20-битном квантовании. В итоге получаемый цифровой поток составляет 125,58 Мбит/с. Мини-кассеты Digital Betacam обеспечивают 40 минут цифровой записи, а большие - более 2-х часов.
Еще один из форматов фирмы Sony - Betacam SX. По этому стандарту запись компонентного цифрового сигнала производится с разрядностью 8 бит и с соотношением частот дискретизации 4:2:2 для сигналов яркости и цветности на полудюймовую металлопорошковую ленту. В итоге цветовая информация сохраняется с детальностью, необходимой для выполнения монтажа и введения специальных эффектов на уровне, соответствующем требованиям производства и разработки программ . Поддерживает 4 канала цифрового звука (16 бит/48 кГц). Таким образом, поток видеоданных составляет 18 Мбит/с. Максимальное время записи - 184 мин. на кассету типа L и 60 мин. на кассету типа S.
Формат Digital S, разработанный фирмой JVC, предусматривает дискретизацию изображения в компонентном формате 4:2:2. Запись каждого видеокадра производится на 12 наклонных дорожек шириной 20 мкм (угол наклона - 5,96°) на металлопорошковую ленту шириной 12,65 мм в кассете типа S-VHS, время записи может достигать 2 часов. При этом получается маленький коэффициент компрессии 3.3:1. В итоге максимально сохраняется вся информация. Достоинства формата состоят в способности многократной перезаписи и ускоренном просмотре без потери качества, а также в точности монтажных операций.
Записи стандарта Digital S совместимы с записями формата S-VHS. Каждый видеокадр записывается на 12 наклонных дорожках (PAL) шириной 20 мкм и углом наклона 5,96°.
Крупнейшие компании мира - Sony, Matsushita (Panasonic), JVC, Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, Sanyo, Sharp, Philips, Thomson и другие - создали консорциум Digital Video Cassette (Цифровая видеокассета) или DVC. Таким образом, был создан формат DV. При ширине ленты 6,35 мм наклонные дорожки занимают полосу шириной 5,24 мм. Скорость движения ленты - 18,8 мм/с. Один кадр записывается на 12 дорожках. Запись состоит из служебных данных, сигналов звука, видео и субкода. Между этими частями сигналограммы на каждой из дорожек предусмотрены защитные или монтажные интервалы, а часть области субкода используется для записи вспомогательных данных и сигналов временных кодов: линейного LTC и полевого VITC. Формат DV разрабатывался и используется как бытовой, но стал базой рассматриваемых ниже профессиональных версий. Одна из этих версий - DVCPRO 50 - была разработана фирмой Panasonic. Характеризуется скоростью передачи данных 50 Мбит/с, обработкой сигнал кодируется по стандарту 4:2:2 с четырьмя несжатыми каналами звука с разрядностью 16 бит и частотой дискретизации 48 кГц, в результате получается цифровой поток размером 50 Мбит/c. Сигналограмма состоит из 24 наклонных дорожек, записанных с шагом 18 мкм на четвертьдюймовую ленту и содержащих один кадр, а также режиссерской и управляющей продольных дорожек. Как и в DV, коэффициент компрессии составляет 3.3:1. Время записи на 1/4» кассеты DVCPRO 50 - 61.5 и 31.5 мин. Фирма Sony тоже не отставала. Ее разработкой явился формат DVCAM, разработанный для записи компонентного цифрового сигнала на металлопорошковую ленту шириной 6,25 мм по стандартам 4:2:0 (PAL) и 4:1:1 (NTSC). Впервые он был представлен в 1996 году. На наклонных дорожках записывается видео/аудиосигнал (один кадр на 12 наклонных дорожках шириной 15 мкм), субкод, служебные данные (ITI). Благодаря последним удается достичь высокой точности в процессе монтажа. Частота квантования в каждом из четырех звуковых каналов - 32 кГц, разрядность уровневого кодирования - 12 бит. Итоговая скорость потока представляет собой небольшую величину - 25 Мбит/с.
Кроме того, в кассеты этого формата встроены специальные микросхемы, на которые записываются необходимые в дальнейшем справочные данные: информация о временных кодах начала и конца каждого видеосюжета и всей произведенной записи, монтажные метки, номера сцен и дублей, показатели качества произведенной съемки.
Такова вкратце история появления и краткое описание основных аналоговых и цифровых профессиональных форматов видеозаписи.
Заключение
Телевизионная видеотехника, в которой используются цифровые методы записи на ленту, поставляется в Россию уже несколько лет. Однако большинство работников телевидения нашей страны все еще не имеют достаточно ясного представления о том, что такое «цифра», зачем она нужна и стоит ли на ней работать. Средства массовой информации, специализирующиеся на телевизионной технике, сконцентрировались на качестве изображения, сравнении качества цифровых форматов, цифровой компрессии, артефактах и т.п. Общение с телевизионными инженерами показывает, что отрицательное мнение чаще всего складывается из опыта работы на неправильно сконфигурированном, неисправном оборудовании или из-за незнания особенностей и тонкостей новейшей техники. Именно поэтому те, кто сейчас занимается телевидением, продолжают путаться в новых понятиях и предпочитают использовать старый добрый Betacam SP или плохонький, но привычный S-VHS. А некоторые руководители телевизионных структур, желая идти в ногу со временем и пытаясь разобраться в новом оборудовании, приобретают ложные представления из-за недостатка информации и концентрируют свое внимание на несущественных мелочах, упуская при этом очень выгодные возможности. А тем временем, цифровые форматы стремительно развиваются, расширяется ассортимент соответствующего оборудования, расширяются сферы его применения.
Список литературы
1. Кинг Г. Руководство по звукотехнике. Л., 1980
2. Бугров В.А. Теория фонограмм. М., 1984
3. Щербина В.И. Цифровая звукозапись. М., 1989
4. Колесников В.М. Лазерная звукозапись и цифровое радиовещание. М., 1991
5. Оптические дисковые системы. М., 1991
6. Бродский М.А. Аудио- и видеомагнитофоны. Минск, 1995