Владимир Молочков - Pinnacle Studio Plus. Основы видеомонтажа на примерах Страница 5

Телевидеостандарты

В настоящее время существуют три системы цветного телевещания – NTSC, PAL и SECAM. Основные различия между этими стандартами телевидения заключаются в методах кодирования телевизионного сигнала.

Новый термин

Видеостандартом называется описание формы кодирования видеоизображения определенным видеосигналом. Такое описание является неизменным и поддерживается различными производителями видеооборудования.

NTSC

NTSC (National Television Systems Committee) – стандарт телевидения, установленный в 1950 году в США и Японии. Стандарт имеет частоту 30 кадров в секунду (60 Гц) в чересстрочном режиме (нечетные строки отображаются за первый проход, четные – за следующий). Вертикальное разрешение NTSC составляет 525 сканирующих строк. Обеспечивается поддержка 16 миллионов разных цветов.

PAL

Стандарт PAL (Phase Alternation Line) разработан в 1961 году и популярен в большинстве стран Европы и в России. Стандарт имеет частоту 25 кадров в секунду (50 Гц). По сравнению с NTSC система PAL использует большую полосу пропускания и, как следствие, обеспечивает лучшее качество изображения и звука. Максимальное количество вертикальных линий, которое можно отобразить на телевизоре, – 768. Количество строк в кадре 625. Следовательно, полный телевизионный кадр получится 768x625. После отбрасывания служебных строк и обратного хода кадровой развертки (и с учетом того, что соотношение сторон TV кадра равно 4:3) остается реальное разрешение 720x576. Такое разрешение указывается для полноэкранного видео на компьютере во всех программах редактирования видео по видеостандарту PAL.

SECAM

Во Франции телевидение использует стандарт SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire). Частота кадров в SECAM соответствует частоте кадров в стандарте PAL, т. е. 25 чересстрочных кадров в секунду (50 Гц). Количество строк в кадре 625.

Видеоформаты

Ниже мы рассмотрим видеоформаты по трем категориям: аналоговое, цифровое и сжатое.

Аналоговый формат VHS

Возможности формата VHS (Video Home System – Домашняя Видео Система) ограничены разрешением 240 телевизионных линий или 320x240 точек на экране ПК.

Для съемки используется VHS-кассета с шириной ленты – 12,65 мм и скоростью – 23,39 мм/с, которая имеет время записи 240 минут при стандартной скорости ленты SP (Standard Play) и самую низкую стоимость съемки (рис. 1.3). Режим записи-воспроизведения также может быть на скорости LP (Long Play) – 11,695 мм/с. Главный недостаток формата VHS: невысокая четкость изображения (240 линий по горизонтали) и резкая потеря качества при каждой перезаписи.

Рис. 1.3. Видеокассета VHS

Аналоговый формат VHS-C

VHS-Compact – модификация формата VHS с теми же характеристиками изображения и звуком моно, только использует компактную кассету VHS-С с такой же лентой (ширина – 12,65 мм, скорость – 23,39 мм/с), которая легко воспроизводится на любом VHS-видеомагнитофоне с помощью специального кассетного адаптера, обычно поставляемого в комплекте с камерой (рис. 1.4). Главный недостаток тот же: невысокая четкость изображения – 240 линий по горизонтали – и резкая потеря качества при перезаписи. В жертву компактности значительно снизилась продолжительность записи на кассете – до 90 минут на скорости SP (Standard Play). Зато уменьшение веса, габаритов и энергопотребления повысили популярность формата и снизили его цену.

Рис. 1.4. Видеокассета VHS-C

Аналоговый формат Hi8 и Hi 8XR

«Hi» является сокращением от английского «High» и подразумевает высокое качество изображения, а вторая цифра «8» говорит о ширине ленты в кассете, т. е. ширина пленки – 8 мм, скорость – 28,695 мм/с (рис. 1.5). Видеоразрешение составляет 400 телевизионных линий (TBJ1). Аналоговый звуковой поток может записываться на кассету в двух режимах – моно и стерео. Максимальное время записи составляет 180 минут в режиме SP (Standard Play) и 360 минут в режиме LP (Long Play). Камеры снабжены S-Video разъемом для качественного вывода изображения.

Рис. 1.5. Видеокассета VHS-C

Hi8 XR (Hi 8 extended Resolution) – это тот же Hi8, но с увеличенным разрешением, т. е. усовершенствованная модификация формата Hi8. Разрешение изображения достигает 440 линий по горизонтали при меньшем уровне помех цветности и яркости за счет расширения полосы записи яркостного сигнала в область звукового сигнала.

Цифровой формат Video8

Формат использует пленку 8 мм и маленькую кассету, что сделало его популярным для портативных видеокамер (8 мм = 1/4" или 0,25 дюйма). Лента формата Video8 покрыта специальным «металлическим» покрытием, позволяющим записывать сигналы высокого уровня. В процессе эксплуатации пленка огибает магнитную головку примерно на 30 градусов больше, чем в вариантах до появления данного формата. Это решение, как и металлопокрытие, также обеспечивает качество видеосигнала.

Цифровой формат Digital8 (D8)

Формат создан фирмой Sony. Видеоизображение записывается на кассете в формате несжатого видео с разрешением 720x576 точек. Основным отличием видеокамер, работающих с таким видеоформатом, от аналоговых является наличие цифрового порта IEEE-1394. С его помощью можно переписывать видеофильмы на компьютер в цифровом виде без потери качества. D8 имеет высокое разрешение изображения – до 500 линий по горизонтали и стереозвук качества CD (16 бит, 48 кГц). Камеры D8 используют кассеты Hi8 или кассеты Video8 (рис. 1.6). Продолжительность записи – 2/3 от номинала кассеты, т. е. если на кассете Hi8 указана длительность 120 минут SP, значит, что в режиме Digital 8 на нее можно записать 80 минут SP.

Рис. 1.6. Видеокассета VHS-C

Формат DV (Digital video)

В 1993 году компании Sony, Matsushita (Panasonic), JVS, Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, Sanyo, Sharp, Philips и другие создали консорциум Digital Video Cassette (Цифровая видеокассета) или DVC. Позже аббревиатура названия сократилась до DV. Совместными усилиями эти фирмы разработали бытовой цифровой стандарт видеозаписи на ленту шириной 6,35 мм (четверть дюйма). Этот формат обеспечивает разрешение 500 строк. Оцифровка при записи осуществляется с разрешением 720x576. Видеоизображение и звук в формате DV пишутся раздельно. Это дает возможность добавлять звуковое сопровождение после завершения записи или редактирования видео, а также перезаписывать звук. Формат DV обеспечивает высочайшее качество фото– и видеосъемок и позволяет сохранять все данные в цифровом виде на кассете, карте памяти или на жестком диске компьютера.

Цифровой формат Mini DV

Mini DV (Mini Digital Video) – цифровой полупрофессиональный формат, созданный за счет упрощения и удешевления профессионального формата DV. Использует специальные кассеты Mini DV (ширина ленты – 6,35 мм, скорость – 18,831 мм/с), которые воспроизводятся либо с камеры, либо на специальном цифровом видеомагнитофоне (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Лента формата Mini DV

Продолжительность записи на одну кассету – 60 минут SP или 90 минут LP. Mini DV имеет разрешение изображения до 540 линий по горизонтали (720x576 точек), поддерживается стереозвук качества CD (PCM stereo – 48 кГц/ 16 бит/2 канала или 32 кГц /12 бит/ 4 канала).

Сегодня Mini DV это самый удобный и практичный формат видеозаписи, подходящий для многих целей. Видеоданные и аудиопоток записываются на кассету в цифровом виде без сжатия, благодаря чему удается избежать потерь качества, связанных с аналоговыми помехами.

Основное отличие Mini DV от Digital8 состоит в габаритах изделий и максимальном времени записи. Так, кассета Mini DV по длине и ширине меньше кассеты Digital8 примерно на треть. Однако при этом на нее можно записать до 80 минут в режиме SP и до 120 минут в режиме LP.

Типовые параметры кассеты Mini DV 60: длина 70 м, толщина 7 мкм, ширина 6,35, время записи в режиме SP 60 мин (14 Гбайт информации), а в режиме LP – 90 мин (20 Гбайт информации).

В заключение этой темы все форматы сведены в табл. 1.1.

О кодеках

Телевизионный кадр стандарта PAL содержит 576 активных строк (всего их 625, но часть из них – служебные). Каждая строка содержит 720 независимых отсчетов. Таким образом, телевизионный кадр представляет собой матрицу из 720 на 576 точек, а предельно достижимое разрешение ограничено 700 линиями. В оцифрованном телевизионном сигнале каждый кадр представляет собой точечный рисунок, где точка образована отсчетом в горизонтальной строке. Таких рисунков должно проходить 25 за секунду (50 полукадров полей, состоящих из четных и нечетных строк соответственно). Следовательно, информационный объем одной минуты цифрового видеосигнала с разрешением, соответствующим вещательному, и при глубине цвета 24 бита (True Color) составит 720x576 точек х 24 бита цветности х 25 кадров/сек х 60 с = 1866 Мбайт, т. е. примерно 2 Гбайт. При этом скорость цифрового видеопотока будет равна 250 Мбит/с. Объем минуты видеопрограммы займет 467 Мбайт, а соответствующая скорость цифрового потока составит более 60 Мбит/с. Надо учесть, что мы принимали в расчет только видео, а ведь каждый фильм имеет и звуковое сопровождение. Получается, что такой сигнал слишком громоздкий для прямого использования в современных коммуникациях или на современных носителях. Очевидно, что необходимо использовать кодеки, т. е. программы для сжатия видео. Заметим также, что при сжатии видео кодеками нужно не только уменьшить объема цифровых видеофайлов, но и, при этом, максимально сохранить первоначальное качество оригинала.