D-1 (Sony) - D-1 (Sony)

D1 (также известный как 4: 2: 2 компонентный цифровой)
Sony DVR-2000 20070525.jpg
Видеомагнитофон Sony DVR-2000 D1
Тип СМИ Магнитная лента
Кодирование NTSC , PAL
 Механизм чтения Спиральное сканирование
Написать  механизм Спиральное сканирование
Стандарт Чересстрочное видео
Разработано  на Sony
использование Видео производство
Панель управления видеомагнитофоном Sony D-1
BTS D1 VTR DCR500

D-1 или 4: 2: 2 Component Digital - это стандарт цифровой записи видео SMPTE , представленный в 1986 году усилиями технических комитетов SMPTE . Он начинался как продукт Sony и Bosch - BTS и был первым крупным профессиональным цифровым видеоформатом. SMPTE стандартизировал формат в рамках ITU-R 601 (исходный CCIR-601), также известный как Rec. 601 , который был основан на стандартах SMPTE 125M и EBU 3246-E.

Формат

D-1 или 4: 2: 2 D-1 (1986) был большим достижением в области цифровой видеозаписи в реальном времени и вещательного качества. Он хранит несжатое оцифрованное компонентное видео , закодированное в формате Y'CbCr 4: 2: 2 с использованием 8-битного растрового формата CCIR 601, а также аудиодорожки PCM, а также тайм-код на видеокассете 3/4 дюйма (19 мм) (хотя не путать с вездесущей 3/4-дюймовой кассетой U-Matic / U-Matic SP).

Несжатое компонентное видео использовало огромную для своего времени пропускную способность: 173 Мбит / с (битрейт). Максимальное время записи на ленту Д-1 составляет 94 минуты.

Благодаря бескомпромиссному качеству изображения - обработка компонентов и несжатая запись - D-1 был наиболее популярен в производстве высококачественной графики и анимации, где ранее наложение нескольких слоев выполнялось за короткое время с помощью жестких дисков ( Quantel Harry, Henry, Harriet, Hal или Abekas DDR) или через несколько аналоговых машин, работающих одновременно. Жесткие диски 1980-х годов, на которых хранилось видео вещательного качества, обычно занимали от 30 секунд до нескольких минут, однако системы, которые заставляли их работать, могли стоить 500 000 долларов. В отличие от этого, машина D-1 позволяла записывать 94 минуты на кассету за 200 долларов.

Разрешение D-1 составляет 720 (по горизонтали) × 486 (по вертикали) для систем NTSC и 720 × 576 для систем PAL ; эти резолюции взяты из Рек. 601 .

Небольшая вариация, удаляющая верхние 6 строк для экономии места, была позже представлена ​​и стала популярной в форматах 1/4 дюйма DV / DVCAM / DVCPro и для цифрового вещания, которые имеют 720 x 480 пикселей для NTSC; и также используется в DVD-Video и телевидении стандартной четкости .

Устройства D1 можно переключать между NTSC и PAL. Яркость дискретизируется на 13,5 МГц, а цветность - на 6,75 МГц с общей скоростью передачи данных 27 МГц. Использовалась частота дискретизации 13,5 МГц, поскольку это кратное линейной скорости NTSC / PAL (6x 2,5 МГц). Первым интерфейсом ввода / вывода был 25-контактный параллельный кабель (SMPTE 125M), позже обновленный до последовательного цифрового интерфейса на коаксиальном кабеле (SDI, SMPTE 259M, коаксиальный кабель 75 Ом, 270 МГц). Вспомогательные данные могут быть помещены в интервалы гашения H / V. Цветовое пространство для Y 'B'-Y' R'-Y 'также определено в Рекомендации МСЭ. 601 или Рек. 709 цветовое пространство.

Panasonic «ы Д-5 формат имеет аналогичные характеристики, но выборка в 10-бит , в отличие от D-1 по 8 бит. У него было преимущество в сроках разработки, поскольку он был представлен намного позже, чем Sony D-1, и через два года после того, как был представлен формат Sony Digital Betacam .

Д-2 формата система от Sony и Ampex вскоре последовала спустя два года, с использованием композитного видео , чтобы снизить пропускную способность , необходимую. Это снизило цену D-2 вдвое по сравнению с D-1. Поскольку D-2 был композитным цифровым, а не компонентным, его можно было легко использовать в пространстве и инфраструктуре композитных аналоговых машин, используемых в то время (2-дюймовый Quadruplex, 1-дюймовый Type C и 3/4-дюймовый U- Матич). Поскольку на D-2 было записано меньше информации, чем на D-1, скорость ленты можно было уменьшить и удерживать максимум 208 минут по сравнению с 94 минутами D-1. Однако D-2 все же был компромиссом, будучи композитным видео.

По мере того как вещатели позже переходили с аналоговой проводки на цифровую, стала возможной компонентная цифровая инфраструктура. Популярный компонент Sony Digital Betacam возвестит о переходе, заключающемся в разделении цветов в компонентном цифровом пространстве (D1 / D5), а не в комбинированном пространстве (D2 / D3). Digital Betacam могла воспроизводить предыдущие аналоговые ленты Betacam / Betacam SP, которые к настоящему времени создали библиотечный архив для вещателей, использующих его 1/2-дюймовый формат ленты (в отличие от более громоздких 19-миллиметровых кассет D1 / D2). Таким образом, 1/2-дюймовый Digital Betacam стал де-факто стандартом для редактирования, доставки и архивирования вещания стандартной четкости.

Несмотря на то, что после 2008–2010 гг. Вещание и доставка в формате HD стали более обычным явлением в США, сетям часто требовались копии в стандартном разрешении на Digital Betacam. Телевизионные шоу, такие как шоу Рэйчел Рэй на канале CBS, все еще записывались и заархивировались на Digital Betacam еще в 2012 году.

Использовать

D-1 был общеизвестно дорогим, и оборудование требовало очень больших изменений инфраструктуры в помещениях, которые были модернизированы до этого формата цифровой записи , потому что машины, бескомпромиссные по качеству, вернулись к обработке компонентов (где яркость или черно-белая информация изображения) и его основные цвета красный, зеленый и синий (RGB) были разделены в алгоритме выборки, известном как 4: 2: 2, поэтому многие машины имеют значок «4: 2: 2» вместо «D-1». "

Ранние операции D-1 были сопряжены с трудностями, хотя формат быстро стабилизировался и до сих пор славится своим превосходным качеством изображения стандартной четкости.

D-1 был самым первым форматом ленты цифрового вещательного качества в реальном времени. Оригинальный Sony DVR-1000, представленный в 1986 году, имел рекомендованную производителем розничную цену в США в размере 160 000 долларов. Несколькими годами позже инженеры Sony смогли резко уменьшить размер машины, сократив объем электронной обработки до основного шасси кассетного привода, получившего название DVR-2000, что снизило стоимость в США до 120 000 долларов.

Внешний одностоечный блок позволит машине записывать дополнительный ключевой (матовый) канал (4: 2: 2: 4) или удвоить разрешение по горизонтали (8: 4: 4) за счет объединения двух одновременно работающих видеомагнитофонов.

Более поздние модели «SP» и «OS» использовали O ff- S Peed, что делало их технически удобными для передачи 24-кадрового телесина фильма на ленту D1 - и позволяя на одной ленте передавать как NTSC (525 вертикальных строк), так и PAL (625 строк). ) мастеров в свое время.

D-1 сохранял записанные данные без сжатия на 100%, в отличие от сегодняшнего дня, когда сжатие требуется для экономии места и времени для практической доставки домой, но при этом жертвует качеством изображения и звука. Однако пуристы называют алгоритм 4: 2: 2 формой сжатия на этапе выборки, поскольку записывается половина информации о цвете по сравнению с полной информацией о яркости / черно-белом изображении.

Отношение к другим лентам

В то время как ранние эксперименты по цветному телевидению проводились в компонентной области RGB, большая часть цветного телевизионного вещания и постпродакшн была скомпрометирована в 1960-х и 1970-х годах, чтобы упростить инфраструктуру и передачу за счет сочетания цвета и яркости (композит). Однако, как только информация о цвете и яркости была объединена, она никогда не могла быть действительно отделена так чисто, как изначально.

Компонентное видео редко обрабатывалось с помощью видеооборудования как RGB, как в компьютерных дисплеях. Сохранение черно-белых сигналов имело историческое наследие. Кроме того, поскольку человеческий глаз более чувствителен к информации о черно-белом изображении, чем к цветному, инженеры подсчитали, что с размером экрана самого большого домашнего телевизора нет необходимости отбирать цветные видеостроки для каждого преобразованного цифрового пикселя.

Получивший в 1982 году сборник новостей 1/2-дюймовый видеоформат Sony Betacam - первая комбинация видеокамер - пришел к компромиссу, известному как YUV. «Y» - это яркость или детализация видеоизображения в черно-белом режиме. Он содержал синхронизирующую «рамку», необходимую для получения стабильного изображения. Если подключить только Y-образный кабель, можно увидеть черно-белое изображение, но не при подключении только двух других цветных информационных каналов.

«UV» был математическим алгоритмом RY (красный минус яркость) и BY (синий минус яркость). Информация о зеленом цвете была получена по разнице (таким образом, YUV называется обработкой разности цветов). Например, если в коробке пять черно-белых плюшевых мишек панды (Y); плюс восемь красных яблок (RY) и две черники (BY); и общее количество элементов должно быть равно 20, можно легко подсчитать, сколько осталось зеленых яблок, так как 20 минус 15 оставят разницу в пять.

Когда инженеры стремились обработать и записать в режиме реального времени огромный объем цифровых данных, необходимых для создания первого формата цифровой видеоленты, сохранение алгоритма Y, RY, BY или YUV было ключом к упрощению и сокращению исходной информации об изображении, отбираемой с целью экономии ценных бумаг. Космос.

4: 2: 2 - это Y, RY и BY; не RGB; 4: 2: 2 часто ошибочно цитируется как 4, что означает красный цвет, а оставшиеся 2 - это зеленый и синий. Если бы это было правдой, это привело бы к неравномерной записи зеленых и синих данных по сравнению с красными.

В данном небольшом образце видеоизображения - например, первые четыре пикселя, проходящие по горизонтали в верхнем левом углу экрана, первая цифра «4» означает, что были выбраны более важные детали яркости / черно-белого изображения. в каждом пикселе в этом 4-образном образце.

Следующие две цифры 2 означают, что RY и BY были выбраны в каждом втором пикселе, пропуская промежуточный. Глаз не должен видеть два промежуточных пикселя, не имеющих фактической информации о цвете, записанной исходной камерой - предыдущий цветной пиксель просто копируется. Таким образом, с соотношением сторон 4: 2: 2 весь цвет, красный, зеленый и синий, дискретизируется с половинной скоростью детализации черно-белого (яркости) изображения. Можно сказать, что на самом деле записывается 50% цвета - потому что для экрана телевизора этого было достаточно для человеческого глаза.

Популярный формат 1/4 дюйма DV / DVCAM / DVCPro 1995/96 года имел компонентную цифровую выборку YUV 4: 1: 1, что означает, что фактически записывается только 1 из 4 пикселей или 25% цвета, поэтому цвет выглядит «мутным» и не таким ярким по сравнению с любой записью 4: 2: 2. Это также сделало невозможным идеальное матирование зеленого экрана на этом формате. Формат DV дополнительно сжимал цифровые данные в соотношении 5: 1, что означает компрометацию информации изображения на 80%, чтобы получить 25 миллионов бит в секунду на небольшой ленте, движущейся с медленной скоростью. Сравните качество DV с качеством D1 1986 года с 4: 2: 2, без сжатия и сохранением данных 173 ~ 226 миллионов бит в секунду.

Современные видеомагнитофоны высокой четкости, такие как формат Sony HDCAM-SR (SR означает превосходное разрешение), имеют возможность переключаться между 4: 2: 2 и полной RGB-записью для работы с движущимися изображениями на гигантском экране, поэтому RGB дискретизируется в каждом пикселе и фирменный 4: 4: 4.

Модели

Sony

  • DVR-1000
  • DVR-2000
  • DVR-2100

BTS

  • DCR-100
  • DCR-300
  • DCR-500

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки