Слухо-зрительное восприятие. #3

[kps 22]

ЛЕКЦИЯ №3 ~2001год

1.Форматы видеосигналов, HD,SD.

2.Форматы видеозаписи магнитной и оптической.

Источники сигналов для видеопоказа кинофильмов

Характеристики источника сигнала во многом определяют качество изображения, формируемого видеопроекционной системой, поэтому выбор оптимального источника сигнала для каждого конкретного просмотрового зала чрезвычайно важен.

Источники сигналов для видеопроекционных систем можно разделить на две группы:

-формирующие сигнал в стандарте разложения 625 строк 50 полей/с

-формирующие сигнал более высоких стандартов разложения

Рассмотрим источники сигналов со стандартом разложения 625строк 50 полей/с.

1.1 Система магнитной видеозаписи VHS

Система магнитной видеозаписи VHS (Video Home System) получила широкое распространение во всем мире, как основной источник видеосигнала в системах домашнего видеопоказа.

Основные характеристики системы VHS приведены ниже:

1. Разрешающая способность, твл не более 250

2. Полоса частот, МГц:

-сигнала яркости (на уровне -ЗдБ) 3,2

-сигналов цветности 0,5

3. Отношение сигнал/шум, дБ

-канал изображения 40

-канал звука 50

4. Полоса частот звукового сопровождения, Гц 50-15 000

5. Возможность записи стереозвука есть

Система VHS, созданная для домашнего видеопоказа, может использоваться для проекции только на небольшие экраны с размером не более 2-3 метров по диагонали и совершенно непригодна для проекции на большие кинотеатральные экраны из-за ограниченной разрешающей способности и неудовлетворительного соотношения сигнал/шум в изображении.

1.2. Дальнейшим развитием системы VHS явилась усовершенствованная система S-VHS, в которой благодаря раздельной записи информации о яркости и цветности видеоизображения и применению улучшенных магнитных лент удалось добиться более широкой полосы частот записываемых видеосигналов и, как следствие этого, повышения разрешающей способности изображения.

Характеристики системы S-VHS приведены ниже:

1. Разрешающая способность, ТВЛ 400

2. Полоса частот, МГц

-сигнала яркости 5,0

-сигналов цветности 1,0

3. Отношение сигнал/шум, дБ

-канал изображения 45

-канал звука 40

4. Полоса частот звукового сопровождениями, режим Hi-Fi 20-20 000

5. Полоса частот звукового сопровождения, Гц, нормаль 50-10 000

6. Возможность записи стереозвука есть

Характерной особенностью систем VHS и S-VHS, как впрочем и всех аналоговых систем магнитной видеозаписи является существенное ухудшение всех характеристик при копировании записи. Это ухудшение настолько велико, что уже в 3-ей -4-ой копии качество изображения находится на грани допустимого.

Стоимость видеомагнитофонов формата S-VHS составляет $1 100-1 500 в зависимости от типа и фирмы -изготовителя.

1.3. Следующей рассмотренной системой аналоговой магнитной видеозаписи является разработанная фирмой SONY система студийной видеозаписи формата ВЕТАСАМ и BETACAM-SP.

ВЕТАСАМ - это формат компонентной аналоговой видеозаписи с раздельной записью цветовых составляющих видеосигнала на '/2 " оксидную магнитную ленту

BETACAM-SP отличается использованием в качестве носителя информации металлопорошковой магнитной ленты.

Основные параметры систем ВЕТАСАМ и BETACAM-SP приведены ниже:

Параметр Система

Betacam Betacam - SP

Полоса частот, МГц

-сигнала яркости 4,1 4,1

-сигнала цветности 1,5 1,5

Отношение сигнал/шум,

канала яркости дБ 48 51

Звуковые сигналы:

-динамический диапазон, дБ 50 72

-полоса частот, Гц 50-15 000 50-15 000

Время записи на одну кассету,

мин 30/90 90

Цены на видеоплееры формата BETACAM-SP колеблются в пределах $4 500- $6500.

Носители информации

.Цифровые магнитные носители

Цифровая магнитная видеозапись благодаря усилиям фирм SONY, PANASONIC, AMPEX, JVC и др. развивается довольно быстро.

В настоящее время известно более десяти форматов цифровой магнитной записи:

D1- разработан в 1986г, первый видеомагнитофон выпущен в 1987г.

02-разработан в 1987Г.

D3-разработан в 1990г.

05-разработан в 1993г.

В 1996г. было предложено сразу три новых формата- ВЕТАСАМ SX, DIGITAL S, DVCAM.

Фирмой PANASONIC в 1996г. предложен формат DVC-PRO-25, в 1998г. разработана новая разновидность этого формата DVC-PRO-50 с улучшенными параметрами записанного сигнала, а в 1999г. разработан формат DVC-PRO-100 для записи и воспроизведения видеосигналов высокой четкости HDTV.

Быстрое развитие цифровой видеозаписи обусловлено общим прогрессом теории информации и кодирования, достижениями микроэлектроники, компьютерной техники, а также стремлением фирм-производителей улучшить технические и эксплуатационные характеристики цифровых видеомагнитофонов, расширить сферу их применения и снизить стоимость.

Аппаратура рассмотренных выше форматов обеспечивает высокие качественные показатели и широкий спектр функциональных возможностей, однако она в настоящее время имеет высокую стоимость и для многих категорий потребителей недоступна.

В связи с этим в последние годы усилия многих фирм-производителей видеооборудования были направлены на снижение стоимости аппаратуры при сохранении высокого качества записи.

Эти усилия привели к созданию принципиально новой системы цифровой магнитной видеозаписи формата DV , базирующейся на эффективном методе сжатия видеоинформации, новых видеолентах и технологии компонентной видеозаписи.

Важнейшим параметром является длительность записи на одной кассете - в системе DV она составляет более 4 часов при размерах кассеты практически аналогичных обычной аудиокассете.

Аппараты формата DV выпускаются фирмой PANASONIC для записи компонентных цифровых сигналов стандарта 4:1:1 или 4:2:0 с внутрикадровой компрессией с коэффициентом 5:1.

На базе формата DV фирма PANASONIC разработала формат DVC PRO профессионального и вещательного назначения. В этом формате, как и в DV, применено внутрикадровое сжатие видеоинформации, не зависящее от межкадрового предсказания, что позволяет избежать появления искажений (артефактов) в движущихся объектах.

В системе DV и DVC PRO применяется металлизированная магнитная лента шириной 6,35мм при скорости движения 18 мм/с.

На 11 исследовательской комиссии по телевидению Международного союза электросвязи (МСЭ-Р) был принят единый стандарт производства телевизионных программ, который одновременно учитывает интересы киноиндустрии и компьютерной промышленности - рекомендация ITU-R ВТ. 709-3.

Эта рекомендация определяет значения параметров в стандарте ТВЧ для производства и международного обмена программами.

Все предлагаемые стандарты (1080/24/1:1, 1080/25/1:1, 1080/30/1:1, 1080/50/1:1, 1080/60/1:1, 1080/50/2:1 и 1080/60/2:1) основаны на «едином формате изображения» (HD-CiF) предусматривающем 1080 активных строк в кадре с 1920 отчетами в активной части строки.

До принятия единого стандарта в видеопроизводстве допускались только два значения частоты полей 50 и 60 Гц, хотя значительная часть телепрограмм обязана своим происхождением 35-мм и 16-мм кинофильмам, снятым с частотой 24 кадра/с.

Теперь задача преобразования стандартного фильма в электронный эквивалент существенно упрощается.

Операции монтажа программы, включая видеоэффекты, могут выполняться с использованием полученного видеосигнала без искажений изображения. Это очень важно, поскольку примерно половина всех новых фильмов содержит фрагменты, созданные с помощью компьютера. Более того, полностью электронное производство фильмов предоставит кинорежиссерам недоступную до сих пор свободу творчества.

В области кинопроката влияние нового международного стандарта киновидеопроизводства будет поистине революционным.

Кинопрокатные организации мира, еще использующие кинопленку, будут получать по каналам связи электронные «фильмы» и при необходимости изготавливать копии высочайшего технического качества.

Перспективной возможностью следует считать организацию киновидеопроката в мировом масштабе с показом HD изображений на больших кинотеатральных экранах.

Стандартом 1080р/24 уже заинтересовались кинопродюсеры-новаторы, планирующие снимать картины электронными методами. Они хотели бы не только монтировать киноматериал, преобразованный в видеосигнал стандарта 1080р/24, но и смешивать кино- и видеоматериалы этого единого стандарта для получения либо смонтированного фильма, либо видеооригинала. Именно такая принципиально возможная технология производства визуальной продукции дает основание назвать стандарт 1080р/24 стандартом киновидеопроизводства

Следует отметить, что фирмы SONY и PANASONIC уже разработали линейки аппаратуры для киновидеопроизводства в стандарте 1080р/24.

Фирма PANASONIC BROADCAST & TELEVISION SYSTEM COMPANY (США) продемонстрировала на международной выставке NAB 99 образец специализированного студийного видеомагнитофона AG-HD3000 для киновидеопроизводства. Этот аппарат универсален, он способен записывать и воспроизводить не только сигналы стандарта 1080р/24, но и сигналы стандартов 601, 50i, 25i и 30i.

Фирма JVC PROFESSIONAL PRODUCTS COMPANY экспонировала образец студийного видеомагнитофона D9-HD, предназначенного для записи .сигналов ТВЧ (10801/60) или ТПЧ (720р/60) с потоком 100 Мбит/с. В этой модели предусмотрена возможность воспроизведения цифровых видеофонограмм стандарта D9(DIGITAL-S), записанных с потоком 50 Мбит/с.

В 90-х годах наметился определенный интерес потребителя к системам видеозаписи, имеющим качественные характеристики, значительно более высокие, чем у существующих систем магнитной видеозаписи,

Это привело к появлению на рынке 12-дюймовых лазерных видеодисков LD.

Несмотря на значительные размеры этих дисков, они достаточно прижились на рынках, так как давали потребителю некоторый выигрыш в качестве видеоизображения.

Фильм, записанный на диске LD, воспроизводился с разрешением 400-425 телевизионных линий.

Однако диск LD не мог дать существенного скачка в качестве воспроизводимого с него видеосигнала, так как в нем использовалась технология записи аналоговой видеоинформации.

Дальнейшим развитием технологий оптической дисковой видеозаписи стал формат DVD.

2.5.2 DVD- оптический цифровой дисковый носитель информации

DVD формат, рассчитанный на широкое применение в новом тысячелетие, начал создаваться в 1992г. Для завершения его разработки и внедрения потребовалось около пяти лет. Внедрение DVD-дисков в США произошло в марте 1997г. и в настоящее время они почти полностью захватили потребительский рынок, быстро вытеснив диски LD.

Основные общие требования к дискам DVD.

Ввиду того, что диск DVD разрабатывался как универсальный способ хранения как видео- и аудио, а также и компьютерной информации, совместные требования к этому носителю информации, выработанные медиа и компьютерными фирмами выглядят следующим образом:

1 .Совместимость по старшинству с существующими CD дисками. Единый интерактивный стандарт для компьютерной и видеоинформации.

3.Совместимость с будущими записываемыми DVD дисками.

4.Единая файловая система для всех приложений.

5.Невысокая цена.

6. Отсутствие необходимости в жестком корпусе или футляре.

7. Надежность хранения данных и их последующего считывания

8.Большая информационная емкость

9.Высокая скорость записи/считывания, как при последовательном доступе (медиа - данные), так и при произвольном (компьютерные данные).

8 декабря 1995г. десять гигантских компаний-разработчиков пришли к взаимному соглашению и объявили о создании единого унифицированного стандарта - DVD, что в окончательной версии означает DIGITAL VERSATILE DISC- цифровой многофункциональный диск.

Как носитель информации для видеозаписей этот стандарт полностью отвечает требованиям SAC (STUDIO ADVISORY СОММ1ТЕЕ)-Союза кино промышленников, а в качестве устройства хранения данных для компьютерной индустрии требованиям TWG (TEHNICAL WORKING GROUP).

Конструктивные особенности диска DVD

Внешне DVD-диск выглядит так же, как обыкновенный компакт-диск:

диаметр 120 мм (4,75 дюйма), толщина-1,2 мм.

DVD - диск может быть как односторонним, так и двухсторонним. Рабочих слоев на каждой стороне может быть один или два. Различают следующие типы DVD-дисков:

1. DVD-5 -односторонний однослойный диск 4,7 Гбайт

2. DVD-9-односторонний двухслойный диск 8,5 Гбайт.

3. DVD-10-двухсторонний однослойный диск 8,5 Гбайт

4. DVD-18-двухсторонний двухслойный диск 17,0 Гбайт. Конструктивно двухсторонний DVD - диск выглядит как два CD -диска, склеенные между собой.

Полное отсутствие механического контакта элементов воспроизводящего устройства с поверхностью диска исключают его износ в процессе эксплуатации.

Система кодирования MPEG-2 работает с потоком информации 3-5 Мбайт/с, что обеспечивает получение высококачественного изображения (применяемая в видеодисках CD система кодирования MPEG-1 может обеспечить поток информации только 300 Кбайт/с.)

Продолжительность воспроизведения самого дешевого, одностороннего диска DVD-133 минуты позволяет поместить на него почти любой фильм (лишь 5% фильмов архива Голливуда имеют большую продолжительность), причем это могут быть и новые фильмы, в которых применяется система DOLBY со стереофоническим звучанием.