Видео магнитная запись

4.Форматы видеозаписи:  

VHS (англ. Video Home System) — кассетный аналоговый формат наклонно-строчной  видеозаписи, разработанный корпорацией JVC  и представленный на японском рынке в 1976 году. Один из первых бытовых форматов, использующих видеокассету. С 1980-х годов занял лидирующую позицию в войне форматов с «Бетамаксом» от Sony и Video 2000 от компаний «Grundig» и «Philips».Формат VHS основан на механизме «М-образной» заправки магнитной ленты в лентопротяжный тракт, более простом и надёжном, чем «U-образная» заправка формата «Бетамакс». Широкое распространение формат получил в СССР, с появлением первых советских и зарубежных видеомагнитофонов. О событиях тех лет и сопротивлении японского министерства торговли снят документальный фильм «Рассвет нового дня: человек и VHS» . На 2002 год, по оценкам JVC, в мире было продано свыше 900 млн видеоустройств этого формата и ещё больше видеокассет. С середины 2000-х уступил лидирующую позицию оптическим видеодискам DVD.

Техническая спецификация формата:

В формате впервые применена азимутальная запись, при которой две видеоголовки, каждая из которых записывает одно телевизионное поле, имеют рабочие зазоры, отклонённые от перпендикулярного направления на одинаковый угол в разные стороны. Это уменьшает перекрёстные помехи между соседними видеодорожками, и позволяет сузить промежуток между ними. Формат VHS записывает на магнитную ленту профессионального использования.

• Ширина ленты: 12,70 мм (½ дюйма);
• Номинальная скорость ленты (режим SP — англ. standard play, «стандартное воспроизведение»): 3,335 см/с для стандарта 525/60 (NTSC, PAL-M), и 2,339 см/с для 625/50 (PAL, SECAM);
• Максимальное время записи с номинальной скоростью в европейском стандарте разложения  625/50: до 6 часов, и до 4 часов в американском стандарте 525/60. Наибольшее распространение получили кассеты с временем записи до 3 часов;
• Полоса пропускания видеосигнала: приблизительно 3 MHz;
• Разрешение: около 240 твл (вертикальных телевизионных линий), что в терминологии цифрового видео примерно соответствует 320 × 576 (PAL/SECAM) или 320 × 480 (NTSC) точек. Это примерно соответствует половинному разрешению DVD - 352 x 576 и 352 x 480 соответственно.

S-VHS (Super VHS) — полупрофессиональный стандарт аналоговой видеозаписи, разработанный фирмой JVC в качестве дальнейшего развития формата VHS позволяющий получить цветное изображение более высокого качества. Представлен в Японии в апреле 1987 года с первым магнитофоном HR-S7000. Особенностью формата являлась раздельная запись яркостного «Y» и цветового «С» сигналов вместо одного композитного. Это позволило значительно повысить четкость и улучшить детализацию изображения. Для передачи раздельного яркостного и цветового видеосигналов JVC также представила стандарт S-Video, который предусматривал новый разъем и раздельную передачу составляющих видеосигнала.

Техническая спецификация формата:

В видеокассете S-VHS используется лента шириной 1/2 дюйма (аналогичная  ленте VHS, только более высокого качества — в рабочем слое используется кобальтированный  оксид железа или диоксид хрома( CrO₂), разрешение около 400 твл, сигнал/шум около 45 дБ.

• Ширина ленты: 12,70 мм (½ дюйма);
• Номинальная скорость ленты: 23,39 мм/с;
• Скорость лента-головка — 4,85 м/с
• Каждый кадр записывается на 2 дорожки, ширина наклонных дорожек — 49 мкм
• Полоса пропускания видеосигнала: приблизительно 5.4 МГц;
• Угол наклона дорожек — 5,96 градусов.
• Разрешение: 400—420 ТВЛ (вертикальных телевизионных линий)
• Запись Hi-Fi  стереозвука вращающимися (в составе БВГ) видеоголовками

Betacam — семейство форматов профессиональной видеозаписи, разрабатываемых фирмой Sony. Основано на наклонно-строчной  магнитной записи на 1/2 дюймовую ленту в кассете. Широко распространён в телекомпаниях, многие годы «де факто» является стандартным профессиональным видеоносителем. Среди профессионалов телевизионной индустрии «Betacam» зачастую используется для обозначения видеокамер, видеокассет или видеомагнитофонов стандарта Betacam.

Семейство форматов профессиональной видеозаписи Betacam по мере развития включало в себя устройства и носители как для аналоговой видеозаписи  Betacam (1982 год) и Betacam SP (1986 год), так и для цифровой видеозаписи   Digital Betacam (1993 год),  Betacam SX (1996 год),  HDCAM (1997 год),   MPEG IMX (D-10) (2001 год) и HDCAM SR (2003 год).

Во всех устройствах формата Betacaм применяются видеокассеты  одинаковой формы, что предполагает, при обновлении аппаратуры и переходе на новый формат, отсутствие необходимости заменять стеллажи и другое оборудование для хранения кассет.

Доступны два размера видеокассет: S (156x96x25 мм) и L (245x145x25 мм). В видеокамерах  Betacam используются видеокассеты S размера, в то же время студийные телевизионные видеомагнитофоны , применяемые для видеозаписи и монтажа, могут воспроизводить кассеты обоих размеров S и L. Кассеты разных форматов семейства имеют различную цветовую маркировку для упрощения визуальной идентификации. Также в видеомагнитофонах и видеокассетах используется механический ключ, позволяющий определить, кассета какого формата находится внутри магнитофона.

Модификации Betacam.

7 августа 1982 года компания Sony представила оригинальный формат Betacam. Аналоговый компонентный формат видеозаписи позволял сохранять сигналы яркости «Y» на одну дорожку, а цветоразностные сигналы «R-Y» и «B-Y» поочередно сегментами на другую дорожку с применением системы временного уплотнения со сжатием CTDM (англ.  Compressed Time Division Multiplex). Разделение каналов позволило получить видеозапись вещательного качества с горизонтальным разрешением сигнала яркости 300 твл и цветности - 120 твл. Формат был создан на основе полудюймовой магнитной ленты формата Betamax(1975).

Профессиональный формат Betacam SP («SP» от англ. «Superior Performance» - высшее качество) вышел в 1986 году с небольшими техническими улучшениями, такими как повышение разрешающей способности, улучшение характеристик магнитной ленты и внедрение новой увеличенной 90-минутной кассеты. С появлением формата записи Betacam SP (BVW-75 и др.), резко уменьшился размер видеоносителей, что вызвало настоящий переворот в видеопроизводстве. Кассетная конструкция позволила оперативно менять видеоленты, а новейшая технология "быстрого старта" дала возможность воспроизводить любые ленты с различными магнитными характеристиками практически сразу, без каких-либо предварительных настроек и ручной заправки ленты в тракт - достаточно было просто вставить кассету, как говорилось в рекламе.Благодаря удобству, наличию множества монтажных функций, высокому качеству изображения и четырехканальному звуку формат стал промышленным стандартом большинства телевизионных станций до конца 1990-х, а в России использовался и в начале 2000-х.

В 1993 году Sony выпустила цифровой формат Digital Betacam (Digibeta). Формат позволяет записывать компонентный видеосигнал разрядностью 10-бит и представлением YUV 4:2:2 с внутрикадровой компрессией изображения без потерь со скоростью 90 Мбит/с с применением (ДКП). Размер кадра в NTSC - 720×486, в PAL - 720×576, также допускается запись четырех цифровых звуковых каналов с параметрами записи 48 кГц / 20 бит (ИКМ) и дополнительно линейный тайм код.

В 1996 году появился формат Betacam SX полностью совместимый с кассетами Betacam SP со сжатием MPEG-2 4:2:2 Profile@ML (цифровой поток 18 Мбит/с) и улучшенными возможностями для копирования и оцифровки. ФорматBetacam SX дешевле формата Digital Betacam. Кассеты S типа вмещают до 62 минут записи, а L-типа - до 194 минут.

Как дальнейший шаг в усовершенствовании Digital Betacam в 2001 году на профессиональном рынке появляется формат MPEG IMX. Формат имел более высокие значения цифрового потока, чем Betacam SX: 30 Мбит/с (степень сжатия 6:1 ), 40 Мбит/с (степень сжатия 4:1) или 50 Мбит/с (степень сжатия 3.3:1). В отличие от большинства других вариантов применения MPEG-2, в IMX используется только внутрикадровое кодирование.

В 1997 году Sony выпускает на рынок комплекс для производства телепередач и кинофильмов для телевидения высокой чёткости (HDTV) с видеоформатом HDCAM. Комплекс, который включает в себя цифровые кинокамеры, мониторы, видоискатели, средства для записи и трансляции. Он существует в двух видах HDCAM SR и HDCAM (в области кинематографии система HDCAM применяется под торговой маркой CineAlta и позиционируется как альтернатива 35-мм киноплёнки). HDCAM использует 8-битную (3:1:1)цифровую видеозапись с компрессией (ДКП), с размером кадра 1440×1080 пикселей и поддержкой форматов 1080/50i, 59,94i, 25p, 29,97p, 23,98p, 24p. Поток данных 144 Мбит/с. HDCAM SR, представленный в 2003 году, имеет полное разрешение высокой четкости 1920×1080, возможность записи видео очень высокого качества 10 бит 4:2:2 или 4:4:4 RGB, используется компрессия MPEG-4 Part 2 Simple Studio Profile. В видеомагнитофонах HDCAM SR применяются несколько режимов записи SQ - 440 Мбит/с и HQ - 880 Мбит/с, SR Lite - 220 Мбит/с для 60i и 183 Мбит/с для 50i.

Betacam SX формат цифровой профессиональной видеозаписи семейства форматов Betacam, представленный корпорацией Sony в 1996 году и позиционируемый как более дешевая альтернатива Digital Betacam.

Betacam SX использует стандарт дискретизации видеосигнала 4:2:2, что по сравнению с другими аналогичными системами, которые используют кодирование 4:1:1 или 4:2:0, дает лучшее цветовое разрешение и позволяет применять различную пост-продакшн обработку, например, такую как хромакей.

Формат Betacam SX является приложением основного уровня студийного профиля MPEG-2 422P@ML, ориентированным на область телевизионной журналистики и производства программ новостей. В формате используются группы изображений из двух кадров: кадра типа I и кадра типа B. В кадре типа I используется только внутрикадровое кодирование, он независим от остальных изображений последовательности кадров. Но кадр типа B кодируется с использованием двунаправленного предсказания, поэтому для его декодирования нужны данные и из предыдущего, и из последующего видеокадров. Для линейного монтажа потоков видеоданных без процедуры декомпрессии и последующей повторной компрессии смонтированных сигналов спецификация MPEG-2 предусматривает B_U-кадры с использованием однонаправленного предсказания. Для предсказания может использоваться любой соседний I-кадр. Если в соответствии с выбранной точкой монтажного перехода B-кадр должен потерять какой-либо из опорных кадров, то этот B-кадр должен быть перекодирован и заново записан на ленту как кадр типа B_U. Таким образом, перекодированию подвергается только один B-кадр на стыке двух монтируемых сюжетов, что и обеспечивает практическое отсутствие эффекта накопления искажений при последовательных монтажных операциях.

Техническую возможность  такого способа обеспечивает наличие  головок опережающего воспроизведения. Компрессированные данные, несущие  информацию об изображениях окрестности  точки монтажного перехода, могут  быть считаны головкой опережающего воспроизведения и декодированы. После этого видеокадры окрестности монтажного перехода могут быть вновь закодированы и записаны на прежнее место с помощью головки записи.

Скорость потока компрессированных  видеоданных 18 Мбит/с. Однако полный поток записываемых на ленту данных составляет около 40 Мбит/с. Эта величина помимо видеоданных, с проверочными данными для защиты от ошибок (42%), также включают данные четырех некомпрессированных каналов звука (16 бит / 48 кГц) с защитой (159%). Отличительной особенностью формата Betacam SX является значительный объем проверочных данных, общий усредненный их объем превышает 80%, обеспечивая защиту как от флуктуационных шумов, так и от ошибок, обусловленных выпадениями, царапинами на ленте и загрязнением головок.

Технические характеристики:

Видео

• Частота дискретизации, МГц:
• 13,5 (Y)
• 6,75 (R-Y/B-Y)
• Число записываемых отсчетов в строке:
• 720 (Y)
• 360 (R-Y/B-Y)
• Число записываемых строк в кадре:
• 608 (625/50)
• 507 (525/60)
• Глубина цвета — 8 бит;
• Частота выборки (дискретизации) — 4:2:2;
• Компрессия - MPEG-2 4:2:2 Profile@ML
• Поток данных - 18 Мбит/с
• Общая скорость потока данных - 40 Мбит/с

Звук

• Частота дискретизации, кГц - 48
• Квантование, бит/отсчет - 16
• Число каналов - 4

Параметры носителя

• Ширина ленты, мм - 12,65
• Рабочий слой - Металлопорошковый (1450 Э)
• Размеры кассет, мм:
• S - 156 х 96 х 25
• L - 245 х 145 х 25
• Толщина ленты, мкм - 14,5
• Скорость ленты, мм/с:
• 59,575 (625/50)
• 59,515 (525/60)
• Частота вращения барабана головки, Гц:
• 75 (625/50)
• 74,925 (525/60)
• Диаметр барабана, мм - 81,4
• Число строчек/группу
• 12 (625/50)
• 10 (525/60)
• Ширина строчек, мкм - 32
• Шаг пар строчек, мкм - 64
• Угол наклона строчки, град - 4,62
• Азимут, град - 15,26
• Минимальная длина волны, мкм - 0,744
• Продольные дорожки - дорожки временного кода, управления, дополнительная
• Время записи на кассеты, мин.:
• S - 62
• L - 194

D-9 или Digital-S профессиональный формат цифровой видеозаписи созданный JVC в 1995 году. Прямой конкурент Digital Betacam. В 1999 году SMPTE был утвержден под названием D-9.

Технические характеристики формата Digital-S

Видео

• Частота дискретизации, МГц
• 13,5 (Y)
• 6,75 (R-Y/B-Y)
• Стандарт кодирования — 4:2:2
• Записываемый видеосигнал — компонентный
• Компрессия — внутрикадровая на базе ДКП, 3.3:1
• Поток видеоданных, Мбит/с - 50
• Квантование, бит/отсчет — 8
• Поток инфомации (полный), Мбит/с — 99