DV и IEEE-1394

Вместе с первыми цифровыми видеокамерами появились и новые возможности цифрового монтажа. Видеосигналы сразу записываются не в аналоговом, а в цифровом виде (со сжатием), в результате чего обеспечивается профессиональное качество изображения при ценах чуть выше бытовой, но ниже профессиональной (традиционной аналоговой) аппаратуры.

Компания Sony — первая из производителей, которая установила на свои цифровые видеомагнитофоны и камеры цифровой интерфейс IEEE 1394 (он же — FireWire) для последовательной передачи цифрового сигнала DV-формата, проложив тем самым путь к реальной цифровой обработке данных — прямо с ПЗС-матрицы, через процесс монтажа, до записи обратно на ленту.

Кодирование видео/аудиоданных в формате DV

В формате DV используется запись сжатых цифровых видеосигналов. Оцифровка ведется в компонентном формате YUV 4:2:0/50 полей (PAL) или YUV 4:1:1/60 полей (NTSC). Различие в кодировании связано с разным числом строк в телевизионном сигнале по формату PAL и NTSC (625 и 525 строк соответственно). В стандарте DV отображается 500 телевизионных линий как для PAL, так и для NTSC (что, например, на 25% больше, чем дает формат Hi8).

Аудиоданные в стандарте DV записываются в несжатом виде вместе с видеоданными.

Сжатие

С целью уменьшения необходимого потока передачи данных на дальнейших этапах видеопроизводства сжатие цифрового видеосигнала осуществляется непосредственно в камере. В формате DV, как и в Motion-JPEG, используется только внутрикадровое сжатие (intra-frame). Это означает, что пользователь имеет доступ к произвольному кадру — фактор очень существенный для последующего монтажа, который будет производиться с точностью до кадра. Оцифрованные аудиоданные передаются для записи на ленту сразу в цифровой форме и без какой бы то ни было дальнейшей компрессии. DV-формат определяет непрерывный поток видеоданных (называемый иногда в терминах интерфейса IEEE-1394 «потоком изохронных данных») со скоростью передачи 25 Мбит/с. В противоположность другим системам сжатия — таким, например, как Motion-JPEG, коэффициент компрессии не может изменяться «динамически» или «масштабироваться» для удовлетворения каким-то определенным требованиям. Запись на магнитную видеоленту в формате DV обусловливает фиксированный коэффициент компрессии, который диктуется постоянной скоростью движения ленты. При этом при сжатии 5:1 DV-видео визуально выглядит лучше, чем видео Motion-JPEG с таким же коэффициентом компрессии (это обусловливается не столько алгоритмом, сколько тем, что компрессия осуществляется прямо «со стекла», то есть при наивысшем качестве исходного изображения).

Запись на ленту в формате DV

Как и в обычных видеосистемах, сигнал считывается и записывается барабаном вращающихся головок, но только уже в DV-формате. Запись ведется на наклонные дорожки ленты с металлическим напылением. Кроме аудио- и видеосигналов, на ленту записывается и дополнительная информация для управления, и временной код (time-code).

При записи в формате DV каждый кадр располагается на 10 (NTSC) или 12 (PAL) дорожках. В противоположность аналоговой магнитной записи информация об изображении не записывается линейным образом, а распределяется по всем этим дорожкам. Преимущество подобного метода состоит в том, что возможные ошибки записи на ленту (что в аналоговых системах приводит к выпадениям сигнала) оказываются равномерно распределенными по всему изображению и, таким образом, становятся неразличимыми для глаз. Более того, большая часть цифровых видеокамер имеет схемы исправления ошибок, дающие возможность полностью восстановить изображение после некоторой потери информации при записи. Данные по пропущенным в кадре пикселам вычисляются на основе информации, взятой из двух ближайших кадров: до и после анализируемого. Если ошибок записи слишком много, то производится интерполяция, то есть усреднение между соседними пикселами в одном кадре.

Аудиосигналы записываются на наклонные дорожки примерно так же, как это делается в формате Hi8, но в противоположность аналоговым технологиям звук здесь может стираться и перезаписываться независимо от видео. Цифровая аудиозапись осуществляется без компрессии.

Еще одна часть наклонных дорожек отводится под ITI-область (Insert and Track Information — вставки и информации по дорожкам — трекам). Аналогично рабочей дорожке CTL в аналоговых кассетах эта область используется для синхронизации скорости воспроизведения и трекинга. И еще одна часть дорожек отводится под субкод. Она используется для записи дополнительных данных, таких как временной код, данные по монтажу и т.д.

Для записи могут использоваться кассеты либо стандартного DV-формата (240 мин), либо mini-DV (60 мин).

Запись цифрового видео в компьютер

Итак, для передачи сигнала в DV-формате (YUV 4:2:0/50 полей с компрессией 5:1) требуется поток 25 Мбит/с, а для DVCPRO50 (YUV 4:2:2/50 полей с компрессией 3,3:1), — уже порядка 50 Мбит/с. Поэтому для записи цифрового видео вам потребуется быстрый диск (Ultra DMA EIDE или SCSI) с гарантированной скоростью записи порядка 3,5 Мбайт/с и выше. SCSI-диски не обязательны — это может быть и специально выделенный под видео IDE-диск: IBM, Maxtor или Quantum из новых серий. А вот для DVCPRO уже придется ставить быстрые SCSI A/V-диски (Seagate Barracuda или Chitah) или организовывать дисковый массив (RAID).

Не покупайте готовый компьютер, особенно brand name (они, как правило, собираются с расчетом на высокую эффективность в среднем и плохо поддаются покомпонентной оптимизации). Для более быстрого просчета эффектов вам потребуется по возможности самый мощный процессор. Ни в коем случае не берите Pentium Pro, потому что чипсеты материнских плат для этого процессора часто конфликтуют с DV-картами. По той же причине, к сожалению, не рекомендуется применять DV-карты и в системах с процессорами AMD или Cyrix. Лучше взять Pentium II или Pentium III, причем обязательно с материнской платой на базе чипсета BX (с быстрой шиной 100 МГц). Для спокойной работы ставьте не менее 128 Мбайт оперативной памяти (причем выбирайте быструю и надежную). Графическую карту лучше выбрать с шиной AGP (не менее 16 Мбайт памяти). Очень хороши карты ATI Mach (только не All-In-Wonder), которые не берут прерываний, или nVidia Riva TNT. Не рекомендуется использовать в такой системе и ресурсоемкие Voodoo или Banshee. По той же причине желательно не применять и звуковых плат, использующих по два прерывания (типа Creative AWE32). А локальную сеть на время записи видео лучше отключать.

В статье использовались материалы из газеты фирмы «ЭРА» (www.era.ru).