Цифровое видео
.jpeg)
Цифровое видео (DV) - это общий термин для стандарта DV, который был введен в 1994 году. Она включает в себя кассетные форматы DV, MiniDV, DVCAM , Digital8 , HDV , DVCPRO , DVCPRO50 и DVCProHD .
Разработка и распространение
Начиная с 1996 года, цифровое видео стало быстро развиваться. Еще в 1999 году это была продукция большого количества производителей, и цены на нее неуклонно падали. Система, изначально предназначенная для потребительского рынка, быстро заняла нишу в (полу) профессиональном секторе благодаря приемлемому качеству и невысокой цене.
Технические характеристики
Изображения записываются в цифровом виде и уменьшаются примерно до 10 процентов несжатого дискового пространства. В стандарте DV отдельные изображения кодируются индивидуально с использованием процесса, подобного JPEG ( внутрикадровое кодирование ). Сначала сигнал RGB, генерируемый датчиком изображения камеры, преобразуется в сигнал YCbCr , в котором три основных цвета света не передаются отдельно, а сигнал яркости («черно-белое изображение») дополняется двумя цветовыми различиями. каналы, по которым можно восстановить цвет. Как и в случае аналогового сигнала , имеет место понижающая дискретизация цветности : уменьшение разрешения цветовой информации, поскольку человеческий глаз имеет более низкую остроту зрения для цветового зрения, чем для различий в яркости. Это выполняется в соотношении 4: 1: 1 ( NTSC ) или 4: 2: 0 ( PAL ), что приводит к уменьшению объема данных вдвое по сравнению с исходным сигналом (4: 4: 4). Это соотношение означает, что каждый из двух сигналов цветовых компонентов сохраняется с четвертью разрешения сигнала яркости: поэтому четыре пикселя всегда имеют одинаковое значение цвета и отличаются только своей яркостью. Обозначение 4: 2: 0 не означает уменьшение наполовину компонентного сигнала и полное отсутствие другого, а только служит для различения 4: 1: 1. В последнем случае четыре соседних пикселя всегда группируются по цвету в одну строку, в то время как при 4: 2: 0 только два соседних пикселя имеют одинаковый цвет, но также пиксели строки ниже (следующее поле ) находятся в том же месте. Четыре цветных пикселя расположены здесь в виде квадрата 2x2, а не в горизонтальном ряду. За субдискретизацией цветности следует сжатие цифрового изображения с потерями на основе дискретного косинусного преобразования (DCT) с последующим квантованием и энтропийным кодированием , которое снова снижает скорость передачи данных примерно до одной пятой, но за счет образования артефактов сжатия . Таким образом, процесс аналогичен MJPEG и, в отличие от MPEG, предлагает преимущество, заключающееся в возможности вырезать видео в любой момент без предварительного вычисления промежуточных изображений. Обратное воспроизведение также возможно без проблем; В случае межкадрового кодирования (например, используемого в кодеках MPEG) это связано с большими вычислительными затратами и требует значительно большего объема рабочей памяти . Однако, поскольку DV работает с разрешением SD, которое является низким по сегодняшним стандартам , это преимущество стало в значительной степени бессмысленным на современном ПК с современным процессором и несколькими гигабайтами оперативной памяти .
Скорость передачи данных DV-потока составляет 3,125 МБ / с (25 мегабит в секунду), то есть около 1 ГБ за 5 минут. Качество изображения обусловлено отсутствием шума и нарушениями аналогового изображения, а также немного более высоким разрешением по сравнению со старыми Hi8 - или SVHS - камерами субъективно лучше, но может - особенно на лентах MiniDV - цифровые артефакты (блоки), вызванные неисправной лентой. запись, похожая на то, что вы знаете по нарушению приема цифрового телевидения. С Digital8 проблема встречается гораздо реже из-за более широких лент и кассет более высокого качества. Это также относится к профессиональным форматам DV (DVCAM, DVCPro), которые работают с более высокой скоростью ленты вместо более широких лент. Цифровая запись обеспечивает передачу или захват без потерь (импорт видео на компьютер, например, для вырезания или дальнейшего редактирования), особенно в связи с интерфейсом iLink . По сравнению с профессиональными цифровыми видеоформатами, такими как D-1 или Digibeta , DV имеет значительно более низкое качество изображения и более высокую подверженность помехам, но это гораздо более экономичная альтернатива с более компактными и легкими кассетами (и, следовательно, также устройств), которые обычно на одну ленту имеют более продолжительное время воспроизведения. Это привело к растущему признанию формата и в секторе вещания , особенно для электронных репортажей .
DV использует разрешение изображения 720 × 576 пикселей ( PAL ) или 720 × 480 пикселей ( NTSC ). В формате PAL записывается 50 полей в секунду (50i), в NTSC - 59,94 (60i). Некоторые DV-камеры также допускают полнокадровую запись с частотой кадров 24p или 25p (также известную как прогрессивная развертка ), в результате чего по техническим причинам каждый кадр разделяется на два поля, которые записываются последовательно (при 25p, только на камерах PAL), или в чередующихся 3 и 2 полях ( 3: 2 раскрывающегося списка ) на камерах NTSC.
Аудиоформат, используемый в DV, представляет собой несжатый звук PCM с частотой дискретизации 48 кГц и разрешением 16 бит, как и в случае с современными звуковыми форматами цифрового кино (такими как Dolby Digital или DTS ), но который (для включения нескольких канальный звук с допустимой скоростью передачи данных) сжатие с потерями ( алгоритм AC-3 ). С DV доступны два канала (стерео). За счет качества звука также можно было использовать 32 кГц с 12-битной дискретизацией по четырем каналам. Последний вариант ограничен потребительскими устройствами и обычно не встречается с полупрофессиональными DV-камерами или с DVCAM и DVCPro . Предположительно он был предназначен для обеспечения двуязычного стереозвука для фильмов, выпущенных на кассетах DV для розничной продажи. Поскольку DVD, а не (как надеялась Sony) DV заменили кассету VHS в качестве стандарта в этой области применения , этого не произошло. В формате DVCAM изображение и звук синхронизированы (заблокированный звук); В бытовом формате DV допускается смещение звукового изображения ± 1/3 кадра (13,33 мс) (разблокированный звук).
Ширина материала ленты - 6,35 мм для всех вариантов (кроме Digital8).
MiniDV
В любительской области зарекомендовал себя MiniDV, который записывает в том же формате данных, что и DV, на меньшие кассеты. Кассеты MiniDV предлагаются емкостью 60/90 (60 минут стандартного воспроизведения / 90 минут длительного воспроизведения) и 80/120 (80 минут стандартного воспроизведения / 120 минут длительного воспроизведения), хотя последний обычно используется из-за более тонкого и, следовательно, большего количества не рекомендуется использовать чувствительную ленту. Кассеты намного дешевле (в том числе по времени воспроизведения), чем стандартные кассеты DV, которые примерно в два раза больше и используются только в полупрофессиональном и профессиональном секторе.
Совместимость с DVCAM
Кассету MiniDV также можно записать в профессиональном формате DVCAM с помощью соответствующего оборудования . Однако, поскольку эти устройства перемещают ленту быстрее при записи, время записи, указанное на кассете, сокращается на 1/3. Тем не менее, для записи в формате DVCAM рекомендуется использовать ленты, сертифицированные DVCAM, так как i. d. Обычно имеют более качественную ленту.
Длинная игра
Большинство бытовых DV-видеокамер, а также некоторые полупрофессиональные устройства имеют режим длительного воспроизведения, который увеличивает время работы каждой кассеты на 50%. 90 минут помещаются на кассету DV при обычном времени воспроизведения 60 минут. Особенностью этого является то, что использование режима длительного воспроизведения с DV не приводит к какой-либо потере качества изображения или звука в отличие от большинства других видеосистем. Этот факт приводит многих пользователей к частому, если не постоянному, использованию лонгплея, поскольку это экономит ленту и деньги без каких-либо неудобств, которые непосредственно очевидны для пользователя. На самом деле у лонг-плей есть ряд недостатков и опасностей.
Режим длительного воспроизведения DV не соответствует никаким установленным стандартам. Это означает, что практически каждый производитель оборудования DV может создавать режим LP по своему усмотрению. На практике, однако, производители согласовали определенные допуски для достижения хотя бы части совместимости. Однако обмен кассетами DV, записанными в режиме длительного воспроизведения, крайне проблематичен. Часто безошибочное воспроизведение возможно только на том устройстве, на котором была записана лента. Могут возникнуть трудности с воспроизведением даже на других моделях того же производителя.
В режиме DV точно такие же данные сохраняются на ленте в режиме длительного воспроизведения, что и в режиме SP (следовательно, такое же качество). Однако лента движется со скоростью, сниженной на 33%, что приводит к уменьшению ширины колеи. Однако из-за значительного увеличения плотности данных практически невозможно компенсировать возможные ошибки ленты, что приводит к частым сбоям . Сила сигнала на ленте также значительно ниже по сравнению с режимом SP и лишь немного превышает предел читаемости даже с новой записанной лентой. Все это означает, что пленки DV, записанные в режиме LP, обычно имеют очень короткий срок службы и часто становятся нечитаемыми через несколько лет.
Связанные форматы
Обычно только форматы кассет DV и MiniDV, записанные с помощью обычного кодека DV, обозначаются термином DV в более узком смысле. Кроме того, уже существует кодек HDV , который позволяет записывать данные HD на эти два формата кассет.
В профессиональных форматах DVCAM (Sony) и DVCPro (Panasonic) используется аналогичная технология , благодаря которой лента транспортируется быстрее, что означает меньшую потерю данных. DVCPRO50 работает даже с удвоенной скоростью передачи данных (50 Мбит / с), для того , чтобы достичь более высокого качества. Существует также формат DVCProHD , также от Panasonic, который используется, например, в системе камер VariCam . Этот формат имеет более высокое разрешение, чем обычный формат DV, и используется для записи с разрешением HD. В будущем видео с высоким разрешением будут записываться в формате AVCHD , который, в частности, поддерживается Panasonic , Sony , Samsung и Canon .
Digital8 - это дальнейшее развитие линейки продуктов Video 8 / Hi8 , использующее тот же формат кассет, что и его аналоговые предшественники, но с использованием обычного кодека DV.
коробка передач
Устройства DV имеют, помимо прочего, те же аналоговые интерфейсы ( композитный , S-Video ), что и видеоустройства в формате VHS или Hi8. Таким образом, вам не нужен компьютер для отображения данных на экране телевизора. Чтобы иметь возможность копировать их в цифровом виде и, таким образом, без потерь, используется интерфейс FireWire, разработанный параллельно с DV . Это соединение, обычно называемое DV-Out, также используется для передачи данных с ПК и обратно. Поскольку пакеты данных передаются без потерь и без преобразования, нагрузка на процессор очень мала.
В дополнение к выходу DV некоторые видеокамеры также имеют вход, так называемый DV-In. Помимо копий 1: 1 с одной видеокамеры на другую, на устройствах, оборудованных таким образом, также возможно без потерь воспроизводить видео, отредактированные на ПК, на MiniDV. С чисто технической точки зрения все DV-видеокамеры будут иметь DV-In (что также имеет место, например, в США или Японии), поскольку видеокамеры с DV-входом считаются видеомагнитофонами для целей налогообложения в Европе, Это означает, что взимаются более высокие импортные пошлины, DV-In был намеренно отключен производителем на многих моделях. Часто также существуют две версии одной и той же модели, которые отличаются только DV-In и, как следствие, более высокой ценой. В дополнение к DV-In некоторые видеокамеры также имеют аналоговый вход. B. Видеокассеты можно перезаписывать на MiniDV.
В старых видеокамерах MiniDV вход DV-In был заблокирован исключительно на программном уровне, и поэтому его часто можно было повторно активировать без особых усилий. Инструкции для этого, а также необходимые кабели и программное обеспечение до сих пор можно найти на многих веб-сайтах. Юридически «разблокировка» DV-In не запрещалась, но на устройства, модифицированные таким образом, гарантия часто терялась. Производители постепенно отреагировали аппаратной деактивацией входа DV, так что последующая активация DV-In более невозможна с текущими моделями. Профессиональные видеокамеры и видеомагнитофоны DV / DVCAM имеют i. d. Обычно через вход DV в стандартной комплектации.
При передаче видеопотока с видеокамеры на ПК материал DV обычно сохраняется на жестком диске в формате контейнера AVI . Тогда видеофайл будет иметь расширение ".avi". Mac Apple в основном использует QuickTime Movie как формат контейнера и расширение файла «.mov». DV - это стандартный формат для редактирования видео в Apple (например, iMovie , Final Cut Pro ).
Размер файла
Требуемое пространство для хранения на картридж
Хотя большинство видеокамер DV имеют кодек сжатия (в основном аппаратный), в результате все равно остаются довольно высокие скорости передачи данных и связанные с ними большие объемы данных. Кодек DV, который идентичен для MiniDV, DV и Digital8 (в отличие от кассет), обеспечивает скорость передачи данных около 28 000 кбит / с со стереозвуком. Это соответствует примерно 0,2 ГБ на DV-минуту со стереозвуком. Из этого следует:
- 60 минут DV: 13 гигабайт
- 80 минут DV: 17 гигабайт
Автоматическое распознавание сцены
Однако это не обязательно должно быть идентично размеру отдельных файлов, полученных таким образом; так что вы можете z. Например, во многих программах захвата автоматическое распознавание сцены на основе записанного кода данных, который содержит информацию о различных настройках камеры, а также дату и точное время записи, при условии, что время камеры было установлено до записи, поэтому что эти данные можно использовать каждый раз, когда камера прерывается. Коды не менее одной секунды для запуска нового файла. Некоторые программы редактирования также поддерживают автоматическую хронологическую сортировку записей, даже если они находятся на разных лентах или даже были записаны разными камерами. В некоторых устройствах потребительского сектора дата и время хранятся только в энергозависимой памяти, поэтому их необходимо сбросить, если батарея удалена или батарея полностью разряжена.
Код данных не следует путать с временным кодом , который также записывается всеми устройствами DV.
Системные ограничения на возможный размер файла
Однако, как правило, очень большие файлы создаются, когда содержимое кассеты DV передается в соотношении 1: 1 на ПК. Поэтому вы должны убедиться, что файловая система жесткого диска поддерживает это,
- z. B. NTFS, используемая Windows , которая имеет верхний предел на файл 16 ТиБ .
- FAT16 , с другой стороны, имеет максимальный размер файла всего 2 гигабайта (то есть всего около 10 минут данных DV), FAT32 4 гигабайта.
- Стандартная файловая система HFS + на компьютерах Apple также поддерживает большие файлы размером до 16 терабайт.
- Файловых систем Linux и Unix не имеют также здесь каких - либо существенных ограничений (например, Ext3 : 2 терабайт, ReiserFS : 1 Exabyte , ext4 : 4 Exbibyte , XFS : 8 Exabyte, Btrfs : 16 Exabyte).
Кроме того, раньше имел значение формат файла. Размер файла AVI был ограничен 4 ГиБ из-за его внутренней структуры. Это ограничение снято. Для файлов MOV в этом отношении не было и не существует значительных ограничений.
Чтобы обойти эту проблему, практически все программы захвата поддерживают автоматическое разделение файлов, так что новый файл автоматически запускается после достижения максимального размера, разрешенного соответствующей файловой системой.
Некоторые производители, например B. Canopus , также поддерживает так называемый эталонный AVI. Создается виртуальный файл .avi, который содержит только информацию о том, где фактические видеоданные находятся на жестком диске - разделенные на небольшие отдельные файлы (часто с такими расширениями, как .001, .002 и т. Д.). Программы редактирования затем обрабатывают этот эталонный AVI как большой видеофайл неограниченной длины.
DV-камера против DVD-камеры
В отличие от видеокамер со встроенным записывающим устройством DVD, DV-камеры по-прежнему имеют решающее преимущество в качестве, поскольку исходный материал лишь слегка сжимается и сохраняется на ленте, что особенно важно во время постобработки (редактирования и т. Д.). Однако в случае «видеокамеры DVD» интегрированный кодек MPEG2 реального времени обеспечивает сжатие; в зависимости от типа камеры и набора качества, это может привести к большим потерям, в результате чего MPEG-2 обычно страдает от более высоких потерь качества, чем DV.
Еще одним преимуществом устройств MiniDV является то, что записи на ленте MiniDV - насколько нам известно сегодня - сохраняются в исходном качестве значительно дольше, чем на DVD; с другой стороны, были и видеокамеры, записывающие на DVD-RAM .