Технология перехода с ленточных носителей, используемых в телевизионных камерах, на современные твердотельные носители

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: "Технология перехода с ленточных носителей, используемых в телевизионных камерах, на современные твердотельные носители"

Выпускник Алиматов.А.

Научный руководитель Муратов Н.П.

Рецензент Мирзохидов М.М.

Консультант по БЖД

?одиров Ф.М.

Ташкент - 2013 г.

ЗАДАНИЕ на выпускную квалификационную работу

Алиматов Абдурахмон Валиевич

(фамилия, имя, отчество)

1. Тема работы "Технология перехода с ленточных носителей, используемых в телевизионных камерах, на современные твердотельные носители".

2.Утверждена приказом по университету от __ 4. 02.2013 Б№109___________

3.Срок сдачи законченной работы __01.06.2013________________________

4. Исходные данные к работе _по плану научного руководителя выбрать оптимальный комплект обородования по переходу на твердотильный носител. Камкордеры, кассеты и их характеристики телевизионные форматы и стандарты._________________________________________________________

5. Содержание расчётно - пояснительной записи (перечень подлежащих разработке вопросов) 1. Решение проблемы продления жизни цифровых камкодеров с записью на аналоговые видеомагнитафоны._ 2. Выбор дополнительного оборудования по переходу на твердотельный цифровой формат видеозаписи._ 3.Технико-экономические премушества новой технологии видеозаписи.

6. Перечень графического материала. Слайды презентации дипломного проекта.

История видеокамер;форматы видеокамер и видеокассет; интеграция твердотельного накопителя в аналоговые камеры; твердотельные носители NinjaиSamurai;таблицыэкономического сравнения видеокассет и твердотельных носителей, камер нового поколения Р2 и твердотельных носителей.

7. Дата выдачи задания ____10.02.2013__________________________

Руководитель ____________________

Задание принял __________________

8. Консультанты по отдельным разделам выпускной работы

Раздел	Ф.И.О. руководителя	Подпись дата
		Задание выдал	Задание получил
Введение	Муратов Н.П	10.02.13	10.02.13
1. Решение проблемы продления жизни цифровых камкодеров с записью на аналоговые видеомагнитафоны.	Муратов Н.П	22.02.13	22.02.13
2. Выбор дополнительного оборудования по переходу на твердотельный цифровой формат видеозаписи.	Муратов Н.П	09.03.13	09.03.13
3.Технико-экономические премушества новой технологии видеозаписи.	Муратов Н.П	23.03.13	23.04.13
4. БЖД	?одиров Ф.М.	08.04.13	08.04.13
5. Заключение	Муратов Н.П	15.05.13.	15.05.13.

9. График выполнения работы

№	Наименование раздела работы	Срок выполнения	Отметка руководителя о выполнении
1.	Введение	10.02.13-21.02.13
2.	Решение проблемы продления жизни цифровых камкодеров с записью на аналоговые видеомагнитафоны.	22.02.13-07.03.13
3.	Выбор дополнительного оборудования по переходу на твердотельный цифровой формат видеозаписи	9.03.13-22.03.13
4.	Технико-экономические премушества новой технологии видеозаписи.	23.03.13.-08.04.13
5.	БЖД	08.04.13-15.04.13
6.	Заключение	16.04.13-08.05.13

Выпускник ________________ "______" ________________ 2013 г.

Руководитель ________________ "______" ________________ 2013 г.

АННОТАЦИЯ

В данной выпускной квалификационной работе автор решает вопрос продления жизни цифровых камкордеров и камкордеров оснащенные аналоговыми видеомагнитофонами, осуществляющими запись на видеокассеты. Описаны параметры дополнительного оборудования, его характеристики и способы его подключения к видеокамерам. Показаны основные форматы видеозаписи. Целью данной выпускной квалификационной работы является решение вопроса подключения дополнительного оборудования для цифровой записи на твердотельный носитель и продление жизни аналоговых видеокамер используемых в телецентрах.

АННОТАЦИЯ

Ушбу берилган битирув малакавий ишида муаллиф видеокассетага ёзувчи аналог магнитофонлар билан жихозланган видеокамераларни умрини узайтириш масаласи ечимини хал ?илади. Шунингдек ?ўшимча жихозларни характеристикалари ва параметрлари, уларни камерага улаш усуллари ёритилган, видеоёзувнинг асосий форматлари кўрсатилган.

Хозирги кунда телемарказларда ишлатилаётган, кассетага ёзувчи аналог ва ра?амли форматдаги видеокамераларга ?ўшимча техник анжомлар улаш ёрдамида ра?амли видеосигнални ?атти? жисмли ташувчиларга ёзиш масаласини хал ?илиш ва уларни ишлаш умрини узайтириш ушбу битирув малакавий ишининг асосий ма?сади ?илиб олинган.

SUMMARY

In this graduate work the author solves the problem of prolongation an exploitation period of camcorders with analog video tape recorders.

There is an explanation of characteristics of additional equipment and methods of their connection to camcorders in this work. The author describes main formats of video tape recordings. Main purpose of this graduate work is solving the problem of connection to camcorders additional equipment, which enables digital recording to solid state devices. Such upgrade will extend life period of analog camcorders used nowadays in television centers.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОДЛЕНИЯ ЦИФРОВЫХ КАМКОРДЕРОВ С ЗАПИСЬЮ НА АНАЛОГОВЫЕ ВИДЕОМАГНИТАФОНЫ

1.1 Проблемы, связанные с видеоматериалами на магнитной ленте

1.2 Камкордер. История современности. Ретроспектива профессиональных ручных видеокамер

Выводы по главе 1

ГЛАВА II. ВЫБОР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ПЕРЕХОДУ НА ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФОРМАТ ВИДЕОЗАПИСИ

2.1 Что собой представляет твердотельный накопитель?

2.2 Сравнение твердотельных накопителей с традиционными жесткими дисками

2.3 Интеграция твердотельного накопителя в аналоговые камеры

Выводы по главе 2

III. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕМУЩЕСТВА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВИДЕОЗАПИСИ

3.1 Основные преимущества

3.2 Экономическо-финансовые преимущества

Выводы по главе 3

IV. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Техника безопасности при работе на компьютере

4.2 Пожарная безопасность

4.3 Заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

магнитный лента твердотельный накопитель видеозапись

За два последних десятилетия полностью реформирована система государственного телевидения. Так, если в 1991 году в Республике существовало только 2 республиканских телеканала с объемом вещания всего 13 часов в сутки, то к 1997 году их число выросло до четырех. К 2005 году Телерадиокомпания Узбекистана распространяла свои передачи по четырем телевизионным и четырем радиоканалам со среднесуточным объемом вещания соответственно 54 и 93,2 часов, с охватом до 98 процентов территории Республики. С 2008 года до 7-18 часов ежедневно выросло время трансляции во всех территориальных телерадиокомпаниях, суточный объем их радиовещания составляет до 17 часов. Но вещание было в аналоговом формате, качество которого не соответствовало требованиям зрителя. В 1997 году было принято Постановление Кабинета Министров за №412, предусматривающее комплексное техническое переоснащение Компании, благодаря чему была сформирована современная материально-техническая база, ставшая платформой для дальнейшего форсированного развития сферы телерадиовещания, освоения и внедрения новейших систем оборудования, информационно-коммуникационных технологий производства, выпуска в эфир телерадиопродукции и улучшения качества телевизионного сигнала, однако научно-техническая мысль не стоит на месте: не проходит месяца, чтобы ведущие фирмы-разработчики аппаратуры для видеосъемки и записи аудиовизуальной информации не объявили о создании опытных образцов новейших носителей. Естественно, большинство из них не выдерживают проверку временем, но некоторые разработки успешно внедряются и лишь время может показать, насколько новые идеи являются жизнеспособными.

Во многих странах мира осуществляется переход записи телевизионного сигнала на цифровой формат. В их число входит и Узбекистан. Цифровое телевидение открывает большие возможности, оно имеет ряд преимуществ, среди них:

эффективное использование спектра радиоволн и вещание многопрограммных телевизионных передач, внедрение интерактивных видов услуг, предоставление высококачественного телевизионного изображения.

В соответствии с постановлением Президента Республики Узбекистан за № ПП-1394 от 20 августа 2010 года "О создании Межведомственной рабочей группы по вопросам перехода на цифровое телерадиовещание в Республике Узбекистан", а также в целях обеспечения повышения эффективности использования радиочастотного спектра и планомерного перехода на цифровой формат телевещания Президентом Республики Узбекистан 17 апреля 2012 года принято Постановление "О Государственной программе по техническому и технологическому переходу на цифровое телевещание в Республике Узбекистан" № ПП 1741. Данным Постановлением утверждена Государственная программа по техническому и технологическому переходу на цифровое телевещание в Республике Узбекистан, которая предусматривает: - дальнейшее совершенствование нормативно-правовой базы в области внедрения цифрового телевещания с учетом технико-технологического развития; - переход на цифровое телевещание в Республике в два этапа: 2012-2015 годы -- I этап, 2016-2017 годы -- II этап, с полным обеспечением доступа населения страны к услугам цифрового телевидения до конца 2017 года; - дальнейшее развитие и модернизацию наземных сетей цифрового телевизионного вещания с постепенной заменой систем аналогового телевещания на цифровые, внедрение новых видов услуг, в том числе интерактивного и мобильного телевидения;

- развитие отечественного производства и обеспечение населения современными устройствами приема сигналов цифрового телевещания и др. Реализация данного Постановления послужит дальнейшему внедрению и развитию сети наземного цифрового телевещания по всей Республике.

В Государственной программе по техническому и технологическому переходу на цифровое телевещание говорится о модернизации технического и технологического процесса формирования телепродукции на предприятиях НТРК Узбекистана, что требует затраты по закупке современной телевизионной техники. Это выбор телевизионной техники на базе ИКТ, которая в основном работает с дата информацией, то есть при производстве телепродукции используется видео файлы. Во многих существующих телецентрах ближнего и дальнего зарубежья еще используются камкордеры работающие с видеокассетами различных форматов, но параллельно заводы изготовители выпускают и камкордеры, которые ведут запись телевизионного сигнала на твердотельные носители типа флеш карт, хард дисков и др. С развитием производства телевизионного оборудования в мире и переходом на цифровое телевидение формат видеозаписи и их носители стали быстро развиваться, что разрушило планы тех, кто из-за финансовых трудностей работал с видеолентой, так как производители видеокассет перепрофилировались с видеокассет на твердотельные цифровые носители. Твёрдотельные накопители, по версии производителей, могут регулярно использоваться на протяжении 51 года, а при бережном и редком использовании способны хранить информацию на протяжении более ста лет. В этом смысле у них пока нет конкурентов, если не считать разного рода перспективных разработок. Ресурс среднестатистической USB-флэшки не превышает десяти лет, но его можно увеличить до 75 лет, если не пользоваться ею регулярно. Жёсткие диски на магнитных пластинах способны доживать до 34 лет при регулярной эксплуатации, но довольно часто они выходят из строя из-за столкновения головок с поверхностью пластин. Теоретически, записанная на жёстких дисках информация может храниться и 100 лет. Это не предел технического прогресса, так что, что будет в будущем пока неизвестно. Но сейчас необходимо принять техническое решение по выживанию в век перехода с аналогового формата записи телевизионного сигнала на цифровой с минимальными финансовыми затратами. Надо сказать, что телевизионное производство, особенно внестудийное, всегда предъявляло повышенные требования к надежности носителей. В результате развития новых технологий появились накопители на твердотельной памяти и жестких дисках. Это позволило значительно снизить стоимость носителей и повысить их емкость, что дает возможность считать файловые системы более перспективными.

1. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНИ ЦИФРОВЫХ КАМКОРДЕРОВ С ЗАПИСЬЮ НА АНАЛОГОВЫЕ ВИДЕОМАГНИТОФОНЫ

1.1 Проблемы, связанные с видеоматериалами на магнитной ленте

После периода привыкания к ленточным архивным видеоматериалам ситуация стала меняться в лучшую сторону. В архивах появились менее дорогие и простые в эксплуатации устройства для записи и воспроизведения видеофонограмм, были разработаны простые формы учета и описания видеоматериалов, а для облегчения поиска стали пользоваться введенными в компьютерные базы данных ключевыми словами. С тех пор архивисты перестали работать вслепую, за исключением тех случаев, когда нужно было найти материал, записанный на видеоленте 10…20 лет назад. Однако серьезные проблемы все же остались. Несомненно, наиболее важная из них -- относительно короткий промежуток времени, в течение которого видеофонограмма на магнитной ленте сохраняет свои свойства в состоянии, пригодном для воспроизведения. Было обнаружено, что видеоматериалами записанными на некоторых типах магнитных лент, намотанных в рулон, можно пользоваться не более 15 лет, в том случае, если не соблюдались термогигрометрические, световые и другие параметры хранения, и около 20…25 лет, если режим хранения выдерживался в соответствии с нормами принятыми в утвержденных стандартах; высокая восприимчивость к воздействию внешних механических усилий; необходимость обеспечивать постоянное поддержание оптимальных условий окружающей среды (температуру и относительную влажность воздуха) для архивного хранения, что требует очень больших средств; высокая стоимость оборудования записи/воспроизведения.

По мнению специалистов, в тщательно поддерживаемых и рекомендуемых условиях хранения современные магнитные ленты могут храниться приблизительно 30 лет, а затем полимерное покрытие связующее рабочий слой ленты начинает претерпевать необратимые химические и физические изменения, наблюдаются деструктивные явления, в результате которых магнитный слой начинает осыпаться. Установлено, что "идеальные" условия архивного хранения видеолент -- это температура 12…18°С, относительная влажность воздуха 45…55%. Поддержание таких условий в архивохранилищах постоянного хранения требует установки специальных, дорогостоящих систем кондиционирования воздуха.

Хотя состав композиции полимерных материалов, входящих в связующий рабочий слой магнитных лент, постоянно улучшается, толщина и ширина пленочной основы лент непрерывно уменьшаются, что усложняет конструкцию современной видеоаппаратуры, так как носитель не должен испытывать сильных механических напряжений при записи/воспроизведении, перемотке и заправке в лентопротяжный механизм. В противном случае лента может вытянуться, искривиться, покоробиться, а при наличии частиц пыли и грязи -- приобрести царапины и потертости, что в будущем сделает ленту также неработоспособной. Тонкая основа придает носителю видеоинформации высокую степень хрупкости, не позволяющей считать видеоленту оптимальным средством для постоянного хранения текущих и особо ценных видеоматериалов.

Со временем архивисты приходят к необходимости заниматься дорогостоящим и трудоемким процессом перевода старых видеофонограмм в новые форматы и стандарты видеозаписи, и, по-видимому, процесс обновления архивного фонда не закончится никогда.

Какие же стандарт и формат записи архивист должен выбрать для копирования своих материалов? Очевидно, это должен быть цифровой формат, но в настоящее время в вещательной отрасли существует (и применяется), по крайней мере, 17 стандартов цифровой видеозаписи, начиная со стандарта D1, который появился в середине 1980-х годов. Распространение множества несовместимых между собой стандартов записи, созданных относительно немногочисленной группой изготовителей соответствующего оборудования, около 10 лет назад привело к объединению компаний, учитывающих потребности рынка видеозаписывающей аппаратуры и эффективно обновляющих программы разработки и выпуска новых форматов. Недостатком этого направления является то, что любой цифровой формат использует сложный в конструктивном отношении наклонно-строчный способ записи, и фирмам-изготовителям оборудования трудно осуществлять быстрый переход на новый формат видеозаписи.

Руководители видеоархивов начали проявлять беспокойство по поводу того, что им необходимо затрачивать много средств на копирование больших объемов видеоматериалов на новый, в данное время единственно рекомендуемый формат, который изготовитель в какой-то момент перестает поддерживать, после чего возникает дефицит нужного оборудования и запасных частей к нему, что вызывает дополнительные проблемы.

Приводился довод: сложность видеомагнитофонов наклонно-строчной записи заставляет другие фирмы-изготовители отказываться от производства аналогичного оборудования за приемлемую стоимость. Это заставило некоторые видеоархивы принять решение о выборе такого формата, который поддерживался бы несколькими изготовителями оборудования. Как правило, такой формат является цифровым, используемым в компьютерной отрасли. Но и здесь носителем является магнитная лента, со всеми выше указанными проблемами, ограничивающими сроки хранения видеозаписей при постоянном архивном хранении.

Нельзя забывать о некоторых других ограничениях в использовании ленточных носителей информации, например, о большом количестве времени, затрачиваемом на поиск нужного материала; о невозможности быстрого доступа к материалу; о риске повреждения мастер-оригинала видеозаписи при высокой скорости перемотки в старт-стопном режиме.

Доказано, что очень трудно, практически невозможно полностью автоматизировать эксплуатацию видеомагнитофонов, на которых в основном используются такие простые функции, как "воспроизведение", "стоп" и "быстрая перемотка" в обоих направлениях. Кроме того, практически ни один видеомагнитофон не имеет надежного сопряжения с компьютерами, что сильно ограничивает степень их использования, тогда как более благоприятная ситуация в этом отношении складывается для других, более "умных" систем управления контентом, быстро приобретающим большую популярность.

1.2 Камкордер. История современности. Ретроспектива профессиональных ручных видеокамер

Как известно, под термином "камкордер" понимают камерную систему, которая конструктивно включает в себя камерную головку и видеомагнитофон (ВМ). В семействе камкордеров различают моноблоки, в которых рекордер через специальный адаптер жестко крепится к камере, образуя единый блок. Другой тип - системы со съемным магнитофоном, позволяющие в случае необходимости технологически использовать камерную головку в студийном и внестудийном тракте через различные линии связи (триаксиальные, коаксиальные, оптические) для записи электронного изображения.

Изначально камкордеры разрабатывались специально для внестудийной съемки и новостного производства. Вскоре они завоевали широкую популярность и стали применяться для съемки телефильмов, сериалов, документального кино, а с развитием формата HD и для кинопроизводства. С момента появления первого профессионального камкордера прошло 27 лет. В моделях первого и нескольких последующих поколений камкордеров в качестве носителей использовались (и используются) кассеты (Betacam, DV, miniDV, DVCPRO, HDCAM и др.). Сначала в них применялась аналоговая, а с начала 1990-х - цифровая запись на магнитную ленту.

Можно проследить за эволюцией ручных профессиональных камерных систем. И прежде, чем говорить о существующих камкордерах, думаю, что необходимо сказать несколько слов о появлении первых ручных профессиональных видеокамер.

Рис.-1.1 Рис.-1.2

Одна из первых ручных видеокамер - KCN-9P была создана в конце 1960-х фирмой "Bosch Fernseh". Камера представляла собой триптих, состоящий из камерной головки (со съемной оптикой), блока обработки и коррекции видеосигнала (камерный канал) и первого переносного 4-головочного видеомагнитофона Ampex VR-3000. Все три блока подключались друг к другу через коаксиальный кабель. В устройстве имелась функция автоматического синхронного запуска ВМ и камеры. Но все же система была достаточно громоздкая и тяжелая: камера весила 3,5 кг, камерный канал 5 кг, рекордер 6 кг - в сумме почти 15 кг. Съемочная группа, работавшая с KCN-9P, состояла из 2-3 человек, которые несли на себе эту конструкцию. Камерный канал размещался на спине оператора, а камера была в руках или на плече.

В начале 70-х камера KCN-9P была модернизирована и появилась модель KCN-92, которая хорошо себя зарекомендовала на мюнхенской Олимпиаде-72, позволив получить интересные и необычные для того времени кадры в движении (в том числе с использованием Стедикама) и верхние ракурсы.

Плюмбикон и компания

В последующие 15-20 лет ручные камерные системы строились таким образом, что блок обработки видеосигнала, синхрогенератор, кодирующее устройство, словом все, что необходимо для преобразования свет-сигнал, конструктивно объединялось в одном корпусе. Созданием профессиональных ручных камер занимались фирмы RCA, Bosch Fernseh, Ampex, Sony, Thomson CSF, Ikegami и другие. При этом вес камеры в среднем составлял 7 кг. Это была эра вакуумных преобразователей свет-сигнал.

Рис.-1.3 Рис.-1.4

Сначала использовались видиконы, длина которых составляла 10 см. Затем стали применяться плюмбиконы, в которых, в отличие от видиконов, использовалась окись свинца в полупроводниковой мишени, что давало минимальные темновые токи, а следовательно, минимальные шумы и минимальные искажения в черном. Вскоре стали применять плюмбиконы с диодным прожектором, где считывающий с мишени элемент имел очень малую площадь в сечении, тем самым мелкие детали воспроизводились лучше, апертурные искажения были меньше, а четкость повышалась до значения 650 твл в центре кадра. После плюмбиконов появились сатиконы.

По сравнению с плюмбиконами, они имели иной принцип развертки, которая была основана на электростатическом отклонении и фокусировке, в отличие от применявшихся ранее магнитных. В дальнейшем это позволило уменьшить размеры преобразователя свет-сигнал с 10 см до 5-7 см - это были уже сатикон-дифлектроны. Все эти новации в итоге привели к оптимальной конструкции камеры, которая была сбалансирована по весу и эргономике. По мере технологического усовершенствования самих преобразователей, помимо улучшения качественных характеристик изображения (улучшение разрешения, уменьшение шумов), все это привело к уменьшению конструктивно-линейной базы самой камеры. В конце 1970-х появились ручные видеокамеры RCA TK76 и Ikegami HL-77, которые стали доминировать в новостном производстве.

Рис.-1.5

Запись в них велась на портативный магнитофон U-matic (лента 3/4'').

В 1978 году компания Bosch Fernseh разработала ручную профессиональную камеру KCA-90, которая использовалась с портативным рекордером BCN 20 (формата B). Это была не единственная камера такого рода в мире, однако на московской Олимпиаде-80 съемки в движении (велоспорт, гребля, спортивная ходьба) осуществлялись передвижными репортажными комплексами АРТС (на шасси Mercedes 250), которые были оснащены камерами KCA-90. Первоначально планировалось использовать американские камеры фирмы RCA, но ввиду бойкота США московской Олимпиады, контракт был "переброшен" Bosch Fernseh, и в арсенале Телевизионного технического центра им. 50-летия Октября появились



Рис.-1.6 камеры KCA-90.

Формат Betacam. Следующий технологический прорыв в производстве ручных профессиональных камер произошел с появлением компонентной технологии производства видеоизображения (съемка и монтаж). В 1982 году компания Sony представила аналоговый формат записи Betacam. Запись осуществлялась по компонентной технологии: записывался не полный цветной видеосигнал, а так называемый компонентный, который представлял собой яркостной сигнал Y и два цветоразностных B-Y и R-Y. Применялась магнитная лента 3/4''. За один проход "лента-головка" записывался один полукадр: одна головка писала яркость (все яркостные строки), другая головка - по полстроки красной и синей составляющих.

Рис.-1.7

Принцип модуляции цвета позволял так записывать, чтобы информация сохранялась при этом.

Это был прорыв в технологиях записи изображения и монтажа. Компонентная технология не требовала постоянной перекодировки изображения (как того требовала система цветного ТВ SECAM), если нужно было сделать комбинированный кадр, ввести наплывы или наложить титры. Формат записи Betacam позволил конструктивно построить первый ручной камкордер, прототип которого был продемонстрирован в 1982 году.

В 1983 году Sony представила камеры BVP-3 формата Betacam на основе трех трубок сатикон. К этой камере пристыковывался рекордер Betacam BVV-1. Система получила название BVW-1. Это был первый в мире профессиональный камкордер. Его масса составляла приблизительно 11 кг (камера - 7 кг, рекордер - 4 кг). Камера регистрировала изображение с разрешением 600 твл в центре кадра, но в процессе записи изображения полоса сокращалась за счет конструктивных особенностей ферромагнитного слоя ленты и на выходе получалось 480 твл. В 1986 году формат Betacam был усовершенствован - появился Betacam SP. Магнитный носитель был усовершенствован за счет металл-оксидного покрытия, что улучшило характеристики гистерезиса (скорость перемагничивания пленки). Это позволило получать на выходе рекордера уже полное разрешение 600 твл в центре. Betacam SP стал главенствующим форматом на ТВ, и весь мир в течение 20 лет работал, в основном, с ним.

Полупроводниковые матрицы

В 1986 году появились первые преобразователи свет сигнал, построенные на твердотельных матрицах по технологии CCD (ПЗС - приборы с зарядовой связью). Благодаря этой технологии размер и вес камкордеров уменьшились, а съемочные характеристики значительно улучшились.



Рис.-1.8

Различают два основных типа матриц CCD: IT (Interline Transfer, строчный перенос зарядов), FT (Frame Transfer, кадровый перенос зарядов) и Frame IT с кадрово-строчным переносом. В преобразователях CCD IT заряды из зоны светочувствительных элементов попадают в регистр сдвига за очень короткое время. В итоге эффект смаза (вертикальные тянущиеся продолжения от ярких объектов на изображении) существенно уменьшается. В преобразователях CCD FT заряды из секции накопления переносятся в секцию хранения во время обратного хода полевой развертки, а из секции хранения в выходной регистр - в интервале строчного гасящего импульса.

Серьезным недостатком CCD FT является довольно сильный эффект смаза, для устранения которого применяют обтюратор. Матрицы CCD Frame IT основаны на кадрово-строчном переносе зарядов и в них эффект смаза практически незаметен. На момент появления формата Betacam SP все фирмы-производители профессиональных ручных камер, среди которых были Thomson, Ampex, Bosch, Ikegami и другие, купили лицензию на производство рекордеров Betacam. Например, в 1987 году Bosch (к тому времени уже как BTS/Philips) создала свой первый камкордер LDK-90 на базе трех матриц CCD FT. Тогда же Ikegami выпустила линейку камер Unicam с хорошей колориметрией, которая очень точно передавала тон лица.

Цифровые камкордеры

В 1986 году Sony и BTS представили первый цифровой видеоформат D1. В 1992 году компания Ampex, используя форм-фактор формата D1, разработала первый цифровой стандарт DCT (discrete cosine transform), который позволял записывать компрессированный видеосигнал. Алгоритм компрессии основывался на дискретном косинусном преобразовании, которое стало активно применяться в цифровых видеоформатах. В середине 1990-х подошла к концу эра аналогового телепроизводства (подчеркну, не телевещания, а именно производства).

Появилась аппаратура цифрового кодирования. Изображение в камерах стало оцифровываться, что привело к качественному улучшению характеристик изображения: значительно понизился уровень шумов, уменьшилось количество артефактов, связанных с чересстрочной разверткой. Стало возможным записывать изображение многократно без потери качества. Например, в аналоговом формате записи Betacam SP пятая копия давала значительное ухудшение качества. Кроме того, в появившихся тогда системах нелинейного монтажа работать с цифровым исходником было гораздо проще. В результате цифровые камкордеры постепенно вытеснили с рынка аналоговые.

В 1993 году был представлен формат Digital Betacam, который быстро завоевал популярность и де-факто стал стандартом для телепроизводства. В дальнейшем различными фирмами был разработан целый ряд цифровых форматов: DVCPRO 25, DVCPRO 50, DVCAM, Betacam SX, MPEG IMX, XDCAM. Все они позволяли записывать компрессированный видеосигнал в стандарте разложения 625 строк и были использованы в целом ряде камерных систем.

В начале XXI века в камкордерах для записи сигнала стали использоваться безленточные решения (съемные оптические/жесткие диски и твердотельные полупроводниковые накопители), которые значительно потеснили ленточные носители. Камкордеры можно охарактеризовать по следующим основным параметрам: стандарт разложения, количество преобразователей свет-сигнал, размер преобразователя свет-сигнал (отсюда - размер кадра), чувствительность, отношение сигнал-шум, динамический диапазон (фотографическая широта), формат записи, тип медианосителей.

Камкордеры ТВЧ

Следующий этап развития камкордеров относится к началу эры телевидения высокой четкости (ТВЧ). Появились камкордеры, которые стали применяться не только для электронного сбора новостей, но и для более широких задач в телепроизводстве: съемка сериалов, документальных фильмов и т.п. В камкордерах ТВЧ, как и в камкордерах предыдущего поколения, стали применяться преобразователи свет-сигнал, построенные по технологии CCD (матрицы 2/3''). В таких кристаллах полупроводниковая пиксельная структура строится по технологии HAD (Hole Accumulation Diode), благодаря которой скорость рекомбинации носителей в полупроводнике значительно увеличилась по сравнению с матрицами CCD предыдущего поколения. Стало возможным коммутировать более высокие кванты света и тем самым увеличить разрешение.

Вскоре появилась технология Super HAD, по которой на каждом пикселе размещается микролинза, что значительно увеличивает чувствительность и разрешение. Позднее была разработана технология Power HAD, позволившая оптимизировать темновые токи.

Рис.-1.9

В полупроводнике всегда есть эффект, который заключается в том, что если даже на входе кристалла свет отсутствует, то на выходе всегда возникает паразитный темновой ток. Благодаря технологии Power HAD можно отсечь темновой ток, вследствие чего уровень черного на выходе прозрачен и не искажен. Следовательно, разрешение и чувствительность еще более увеличились.

Новые камеры ТВЧ позволили получать изображение со стандартом разложения 1080Ч1920 (представлен фирмой Sony) и 720Ч1280 (представлен фирмой Panasonic). В современных камкордерах ТВЧ применяются два вида компрессии - MPEG-2 и MPEG-4 и два основных вариантах записи сигнала - пленочный (запись на видеоленту) и твердотельный. Эргономика камкордеров нового поколения была значительно усовершенствована с сохранением уже привычной внешней конфигурации и расположения переключателей, но при этом с большими возможностями управления характеристиками изображения через меню.

В 1997 году Sony анонсировала пленочный формат записи высокой четкости HDCAM с алгоритмом компрессии на базе MPEG-4, а в 1998 году появились первые камкордеры HDCAM HDW-F900, известные также как CineAlta. В 2000 году компания Panasonic анонсировала формат DVCPRO HD на базе кодека AVC (сжатие MPEG-4). В дальнейшем AVC был модифицирован и появился AVC-Intra, также базирующийся на алгоритме компрессии H.264/MPEG-4. Вскоре Panasonic продемонстрировала свой первый камкордер AJ-HDC27, положивший начало линейке Varicam. В настоящее время камкордеры формата DVCPRO HD являются одними из самых популярных и составляют серьезную конкуренцию камерам Sony.

Безленточные технологии.

В безленточных камкордерах в качестве медианосителей, используются съемные оптические диски, съемные карты памяти либо жесткий диск. Такой способ записи обеспечивает произвольный (оперативный) доступ к отснятому материалу и предъявляет меньшие требования по хранению данных, чем ленточные носители. Первыми в этой области стала компания Ikegami, которая совместно с Avid, еще в 1996 году впервые применила безленточные носители (жесткий диск и карты памяти) в профессиональном камкордере EditCam.

Рис.-1.10

Формат записи EditCam (затем EditCam HD) основан на базе кодека Avid DNxHD, вследствие чего записанный материал был совместим только с монтажными системами Avid и не читался другими NLE. В дальнейшем Ikegami, выпустила безленточное оборудование серии GFCam, где этот недостаток был устранен. В 2003 году Sony представила камкордеры формата XDCAM (а затем XDCAM HD) с записью на оптические диски. В линейке полупрофессиональных камкордеров XDCAMEX запись осуществляется на съемные карты памяти SЧS.

В 2004 году Panasonic представила формат P2, который дает возможность записывать видеосигнал на съемные твердотельные накопители. В дальнейшем этот формат получил очень широкое распространение и сейчас является одним из основных в телепроизводстве.

Цифровые камеры для электронного кинематографа

Во всех камкордерах использовались матрицы CCD. Появившаяся впоследствии технология CMOS (КМОП) позволила строить преобразователи свет-сигнал размером, соответствующим размеру кадра Super 35. Аббревиатура CMOS расшифровывается как complementary metal oxide semiconductors, или по-русски: "комплементарная пара метал-оксид-полупроводник", КМОП. В каждой ячейке матрицы CMOS находится два кремниевых транзистора (n-канальный и p-канальный - комплементарная пара), которые потребляют мало энергии и имеют высокую скорость носителей: электронов и "дырок".

Каждый транзистор индивидуально обрабатывает и снимает информацию, исключая этим эффект смаза. Кроме того, технология CMOS позволяет разместить на одном чипе гораздо больше элементов, чем технология CCD, обеспечивая тем самым большее разрешение, достоверность цветопередачи и контраста. Целый ряд камер построен на основе этой технологии: Arri D21, Red one, Dalsa, SI-2K и другие. Так как размер кадра матрицы CMOS может соответствовать размеру кадра 35 мм, с такими камерами можно использовать объективы класса prime и кинооптику, не получая при этом искажений в изображении.

Технологическая схема, по которой строится любая камерная головка, была разработана в 1970-е годы и с тех пор никак не изменилась по своей сути. Основные ее элементы - преобразователь свет-сигнал, усиление, обработка и кодирование в цвет этого сигнала остались и являются неотъемлемыми атрибутами любой цифровой камеры. В течение 30 лет осуществлялось только их совершенствование.

Съемочное оборудование технологически развивается за счет усовершенствования характеристик преобразователя свет-сигнал. Так как само преобразование является первым этапом получения скрытого электронного изображения, в котором заложены основные фотографические и живописные характеристики объекта съемки, то, вероятно, по прошествии 10-15 лет появятся преобразователи свет-сигнал или какие-то иные преобразователи оптического изображения с физическими характеристиками, близкими к физическим характеристикам восприятия объекта съемки глазом человека.

Цифровые камеры Sony

Цифровая камера HDW-650P является новейшей моделью в линейке HDCAM CineAlta. Перед выпуском этой камеры маркетологи Sony просчитали возможные области ее применения. Основным было названо бюджетное ТВ-производство. Сейчас объем телевизионных съемок в формате ТВЧ увеличивается и HDCAM широко применяется во всем мире. Поэтому разработчики Sony решили создать еще более доступный по цене камкордер, в котором были бы реализованы преимущества других камер Sony. Камкордер HDW-650P ориентирован на рынок бюджетного видеопроизводства и рекомендован для съемок телевизионных художественных фильмов. Благодаря использованию 14-битного АЦП (впервые в CineAlta), камера отличается лучшим качеством картинки.

Рис.-1.11

Серийное производство Sony HDW-650 началось в конце сентября 2008 года. Причем если раньше прототипы новых камер Sony "обкатывались" в Японии, затем в Америке и, в случае удачи, модифицировались на 50 Гц и попадали в Европу, то камкордер HDW-650 был запущен в производство одновременно для трех разных рынков -- Японии, США и Европы. В аббревиатуре европейской версии (режим 50 Гц) присутствует буква P -- HDW-650P. Разработчиками фирмы Sony была сделана попытка конструктивно воплотить в новом камкордере достоинства и технические решения, опробованные в других моделях камер Sony. Внешне HDW-650P напоминает камкордер XDCAM PDW-700, у которого был заимствован дизайн корпуса. Несмотря на то, что корпус изначально был рассчитан на профессиональный диск, а не на кассетоприемник (лентопротяжный механизм), эргономика ничуть не изменилась -- камера по-прежнему удобна в работе и идеально "сидит" на плече оператора. Запись осуществляется на кассету HDCAM, максимум 40 минут.

Слот для приемника радиомикрофона, цифровой экстендер и лучший баланс веса также "перекочевали" от семисотой модели XDCAM. От нее же был унаследован цветной сенсорный ЖК-дисплей 3,5'' (на корпусе расположен слева). Это новшество впервые реализовано в камере семейства HDCAM -- ранее ни одна CineAlta не была оснащена накамерным дисплеем. В качестве светочувствительного датчика использована такая же матрица ПЗС, как и у студийной камеры Sony HDC-1500 -- PowerHAD FX 2/3'' IT. Как и у других камер семейства HDCAM, в HDW650P имеются четыре предустановленные гамма-характеристики (Hyper Gamma), два выхода HD-SDI и выход SD. В отличие от других камер CineAlta, у HDW-650P отсутствует функция Telefile и пользовательская гамма-характеристика, но имеется 14-битный АЦП, чего нет в предыдущих моделях CineAlta с 12-битным (HDW-900) и 10-битным (HDW-750) аналогово-цифровым преобразователем. Благодаря этому изображения обрабатываются с точностью, в 4 раза превышающей точность при 12-битной обработке. Картинка получается более контрастной, а уровень смазывания более низким.

Новый режим подавления шумов позволяет достигать соотношения сигнал/шум до 59 дБ. Немаловажно то, что HDW-650P позволяет снимать только с частотой 25 к/с (1080/25p). Форматы записи: 25p/50i/59.94i. Отсутствие режима 24p в новой камере обусловлено тем, что этот режим используется редко (и в Европе, и в России) и большая часть продакшн-компаний снимает в 25p. К пользователям оборудования пришло понимание того, что прогрессивная развертка ничуть не хуже "киношного" режима 24p. Среди стандартных функций: понижающий конвертер, буферная память видео и медленный затвор (аккумулирует до 32 кадров). Перечисленные функции входят в стандартный комплект HDW-650P -- этим он отличается от моделей HDW-900R и HDW790P, в которых они либо отсутствуют, либо поставляются опционально. Видоискатель и микрофон не входят в стандартную комплектацию HDW-650P.

Безленточный камкордер PMW-350

Цифровая камера PMW-350 является первым плечевым камкордером формата XDCAM EX компании Sony. Он оснащен тремя новыми сенсорами Exmor CMOS 2/3'' с эффективным числом пикселов 1920Ч1080 каждый. Применение этого типа матриц позволило добиться разрешения Full HD при сохранении высокой чувствительности и соотношении сигнал-шум на уровне 59 дБ. С камкордером PMW-350 можно использовать съемную оптику, но только с креплением под объективы 2/3 дюйма. Существуют две версии камкордера PMW-350 - с индексами "L" и "K". Модель с индексом "L" поставляется без объектива, а модель с индексом "К" комплектуется объективом, снабженным функцией автофокуса. В объективе камкордера PMW-350K применена новая конструкция кольца фокусировки, что позволило реализовать два режима ручной и один автоматической настройки фокуса. Объектив оснащен двумя независимыми механизмами фокусировки, которые можно переключать посредством сдвига кольца фокусировки назад и вперед. В режиме ручного фокуса у оператора есть возможность выбора одной из двух функций: MF Assist (помощь при ручной фокусировке) и Full MF (полностью ручная фокусировка), которая переводит режим работы объектива в стандартный режим управления фокусом.

При включении функции AF Assist (помощь при автофокусировке) оператор может менять точку фокусировки вручную, используя кольцо фокусировки в режиме автофокус. Это позволяет вручную изменять опорные точки для режима автофокус. PMW-350 может записывать изображения с переменной частотой кадров в диапазоне от 1 до 60 к/с в режиме 720P и от 1 до 30 к/с в режиме 1080P с интервалом 1 к/с. Необходимо отметить, что при использовании этого режима изображение записывается в исходном формате, без интерполяции кадров и с полным разрешением. Записанный таким образом видеосигнал имеет существенно более высокое качество по сравнению сигналом, полученным при использовании спецэффектов на станциях NLE. Кроме того, замедленный и ускоренный просмотр можно сделать сразу после съемки, без использования преобразователей или обработки в системах нелинейного монтажа. Камкордер PMW-350 оснащен также очень интересной функцией Slow Shutter (медленный затвор).

Рис.-1.12

Эта функция может быть полезна при съемках в условиях слабой освещенности объекта съемок. Скорость затвора в этом режиме можно выбирать в диапазоне 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 16, 32 и 64 кадров. Эта функция не только повышает чувствительность камеры, но и позволяет создавать специальный эффект размытости при съемке движущегося объекта. Как и во всех камкордерах формата XDCAM EX, видеозапись осуществляется на карты памяти стандарта SxS, как в ТВЧ-форматах 1920Ч1080, 1280Ч720 и 1440Ч1080 с прогрессивной или чересстрочной разверткой, так и в режиме стандартного разрешения в формате DVCAM. В этом случае необходимо приобретение дополнительной опции. Для сокращения времени реакции при съемках особо важных событий камкордером PMW-350 имеется функция Picture Cache Recording. При ее включении запись видео- и аудиосигналов происходит непрерывно во встроенный буфер памяти камкордера. После нажатия кнопки REC все события, произошедшие за 15 секунд до этого момента, автоматически переносятся на карту SxS. Данная функция будет особенно полезна при съемке новостных сюжетов. Наличие интерфейса управления позволяет производить настройку камкордера с помощью дистанционных панелей управления производства компании Sony. Кроме того, камкордер имеет интерфейс для подключения студийных видоискателей DXF-20W и DXF-51. Для мониторинга сигнала при видеосъемке в PMW-350 предусмотрены выход композитного видеосигнала и разъем HDMI для просмотра на мониторе, оснащенном входом HDMI.

Камкордер PDW-F335

Универсальный камкордер PDW-F335 формата XDCAM HD позволяет записывать материал на двухслойный дисковый носитель Dual Layer Professional Disc. Это наиболее универсальная камера в данной ценовой категории, предоставляющая пользователю возможность выбирать формат съемки: SD или HD. Камкордеры XDCAM HD оснащены тремя матрицами ПЗС 1/2'' с аппаратным HD-разрешением и переключением формата 16:9/4:3. Матрицы обеспечивают высокое качество изображения с очень малым уровнем тянущихся продолжений и высоким отношением сигнал-шум. Сердцем PDW-F355 является XDCAM Professional Disc, поддерживаемый большинством систем нелинейного видеопроизводства. Используя 50-гигабайтный дисковый носитель Dual Layer Professional Disc, можно увеличить время записи более чем до 3 часов при съемке в формате DVCAM и примерно до 2,5 часов при съемке с высоким качеством в формате HD.

Рис.-1.13 Рис.-1.14

Преимущества XDCAM проявляются уже с момента начала съемки. Вы можете отметить ключевые сцены вручную или положиться на автоматическую расстановку меток, затем просмотреть сцены, просто выбирая пиктограммы на цветном откидном экране. Термин "нелинейный носитель" означает мгновенный доступ к сценам и невозможность случайного наложения нового контента на уже имеющуюся запись. PDW-F355 формирует в реальном времени сигнал стандартной четкости, который поступает на выходы SD-SDI, i.LINK DV и композитный, что дополнительно расширяет их возможности и совместимость (например, обеспечивается простое соединение на месте съемки с мониторами и записывающими устройствами). Этот камкордер является многофункциональным с наилучшим соотношением цена-качество для текущей работы и будущих проектов. Для поддержки существующего постпроизводства PDW-F335 формирует на выходе стандартный DV-поток, так что имеющаяся у вас система нелинейного монтажа будет работать с ним так же, как с камкордером DV/DVCAM. Также можно воспроизводить материал на деке XDCAM HD, например, PDW-F75 для переноса MXF-файлов высокого разрешения в монтажную систему. PDW-F335 исключительно универсален. Поворотом переключателя вы можете выбрать съемку изображений 50i/59.94i/23.98P/25P/29.97P в форматах DV и HD.

В камкордере реализованы самые последние решения по эргономике. Он прекрасно сбалансирован и удобно лежит на плече, а его масса без объектива - около 3,8 кг.

Первые камкодеры цифрового формата видеозаписи.

Сегодня на рынке бытовой и профессиональной техники бум цифровых технологий: цифровые фотоаппараты и видеокамеры. С появлением недорогих видеокамер выросло число любителей, желающих снять и самостоятельно смонтировать собственный фильм, записать его на цифровой носитель DVD или VCD.

Конечно, много и тех, кто когда-то приобрел аналоговую камеру и пока не обзавелся цифровой. Попробуем разобраться, что нужно для оцифровки видеокассет на компьютере, и какие проблемы могут возникнуть при этом. Но сначала кратко ознакомлю с форматами носителей видео.

Форматы видеокассет, их отличия.

Для начала напомню, что телевизионный кадр (PAL-стандарта) содержит 576 активных строк (есть еще 49 служебных), причем каждая строка содержит 720 независимых отсчетов, то есть телевизионный кадр выглядит как матрица 720х576 с максимальным разрешением в 700 линий. Итак, видео форматы делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговыми форматами являются VHS (240 строк), SVHS (400-420 линий), Video8 (240-250 линий), Hi8 (380-240 линий) и Betacam (до 650 строк - профессиональный телевизионный формат). К сожалению, аналоговые форматы, в отличие от цифровых, подвержены ухудшению качества видеозаписи при копировании.

DVCPRO и DVCAM - профессиональный телевизионный стандарт.

Аналоговые форматы уже сдали свои позиции под натиском цифровых технологий. Удобство и простота оцифровки видеоматериала, отсутствие потерь качества записи плюс снижение цен на цифровые камеры - можно не сомневаться, что будущее за "цифрой". Для захвата видео с аналоговой камеры необходимо специальное устройство оцифровки видео. Такие платы сегодня вполне доступны по цене около $300. Для передачи видео на компьютер с цифровой камеры необходимо всего лишь чтобы камера была оснащена цифровым выходом в стандарте IEEE1394, а компьютер - соответствующим входом.

Оцифровка - это преобразование аналогового сигнала в цифровой вид с последующим его сохранением на цифровой носитель информации. Видеозапись выглядит как последовательность изображений, идущих с частотой 24 или 25 кадров в секунду, на которую, накладывается звук. Нетрудно догадаться, что оцифрованный видеосигнал будет иметь огромные размеры. Так, например, час видео в формате DV займет примерно 11 Гб. И естественно, передача видеосигнала не обходится без кабеля. Для аналоговых форматов используются композитный (composite, или "тюльпан") кабель. Звуковой сигнал передается по своим кабелям. За оцифровку звука отвечает звуковая карта компьютера. Большинство моделей цифровых камер форматов DVСАМ имеют интерфейс IEEE 1394 (Fire Wire), через который они подсоединяются напрямую к компьютеру.

Выводы по главе 1

1. В первой главе изучены проблемы, связанные с видеоматериалами на магнитной ленте

2. Описана история развития носимых видеокамер различных форматов, начиная с аналогового до современных цифровых и даются сравнительные технические характеристики на разные типы видеокамер.

2. Выбор дополнительного оборудования по переходу на твердотельный цифровой формат видеозаписи

2.1 Что собой представляет твердотельный накопитель

Твердотельные накопители были представлены в 2007 году на выставке бытовой электроники Consumer Electronics Show в городе Лас-Вегасе, США. Твердотельный накопитель (solid state hard drive, SSD) знаменует собой очередную революцию в технологии компьютерных накопителей. Он создан по той же технологии, что и флэш-накопители USB, и призван в конечном итоге заменить стандартный жесткий диск, состоящий из шпинделя и "тарелок". Несмотря на некоторые существенные преимущества использования не содержащих подвижных частей твердотельных накопителей, в настоящее время они не получили широкого распространения на рынке жестких дисков для ноутбуков и настольных компьютеров из-за высокой цены.

Как уже говорилось, в твердотельных накопителях нет подвижных частей. Вместо использования магнитного или оптического носителя данных, SSD изготовляют полностью из полупроводников, обычно по энергонезависимой NAND флэш технологии, обеспечивающей практически немедленный доступ к данным.

Использование твердотельных накопителей дает несколько очевидных преимуществ. Первое преимущество состоит в том, что нет подвижных частей. Следовательно, SSD не склонны к потере данных или отказам вследствие воздействия загрязнения или движения. Иначе говоря, они лучше противостоят ударам и загрязнениям, чем традиционные жесткие диски. Стучали ли вы когда-нибудь по диску проигрывателя, когда воспроизводилась запись с пластинки? Такой же тип повреждения "тарелки" жесткого диска может возникнуть, когда считывающая головка ударяется об ее поверхность. Твердотельный накопитель не содержит подвижных частей, поэтому "иголка" не сможет поцарапать "пластинку".