Формат Betacam SX. Достоинства. Недостатки. Применение

Сфера формата Betacam SX - производство программ новостей, а также спортивных передач, документальных фильмов и других подобных программ. Новости - одна из основных телевизионных программ. Именно программы новостей в значительной степени определяют "лицо" телевизионного канала и служат важным фактором борьбы за лидерство и зрительские симпатии. Состязательность диктует свои требования: новости из любых точек земного шара должны выходить в эфир с минимальными задержками, производство программ должно не должно быть связано с крупными капитальными затратами и эксплуатационными расходами. Уже давно признано, что для удовлетворения этих требований значительная часть программ новостей должна монтироваться там, где эти новости рождаются, т.е. во внестудийных условиях. Следовательно, комплект телевизионной аппаратуры для съемки и внестудийного монтажа программ новостей должен быть компактным, легким и включать небольшое число единиц оборудования. Аппаратура должна быть надежной и допускать эксплуатацию в широком диапазоне климатических и погодных условий.

Итак, Betacam SX - это не просто формат видеозаписи, а цифровая система, объединяющая разные носители и технологии: ленту - для съемки и линейного монтажа в полевых условиях, диск - для нелинейного монтажа в студии, цифровые интерфейсы - для подключения к сетям передачи данных и линиям телекоммуникаций, компрессию - для повышения эффективности обмена данными. Один из важнейших видов обработки - видеокомпрессия, позволяющая сократить скорость потока записываемых данных за счет устранения избыточности, присущей типичных телевизионным изображениям. Видеокомпрессия используется в большинстве современных систем видеозаписи, поэтому соперничество форматов видеозаписи - это и соревнование алгоритмов компрессии.

Итак, применение видеокомпрессии данных представляет собой эффективный фактор проектирования аппаратов видеозаписи. Компрессия, применяемая в Betacam SX, позволяет довести поток данных компонентного видеосигнала стандарта 4:2:2 до 18 Мбит/с, т.е. сжать его почти в 10 раз. Такая скорость потока данных является самой маленькой в мире современной цифровой видеозаписи. Ближайшие соседи - это формат бытовой видеозаписи DV и форматы на базе DV - DVCAM и DVCPRO, в которых скорость потока компрессированных данных почти на 40% больше - 25 Мбит/с, причем при стандарте дискретизации 4:2:0 или 4:1:1. Поэтому именно формат Betacam SX позволил разработчикам в наибольшей степени использовать преимущества, обеспечиваемые компрессией как фактором проектирования.

При межкадровом кодировании (примером является MPEG-2) устраняется и пространственная, и временная избыточность изображения. При компрессии до заданной скорости потока данных такая система позволяет получить более высокое качество изображения, чем в случае только внутрикадрового кодирования. Эффективность межкадрового кодирования зависит от количества кадров в группе изображений - чем больше длина группы, тем выше степень компрессии.

Компрессия MPEG-2 уже применяется на ряде этапов телевизионного производства и вещания: при выдаче цифровых телевизионных программ в эфир, при передаче программных материалов по сетям и линиям коммуникаций. Поэтому использование MPEG-2 в процессе производства телевизионных программ - это стратегический выбор, стимулирующий решение проблемы монтажа на уровне компрессированных потоков видеоданных. Betacam SX стал первым форматом цифровой видеозаписи, предусматривающим применение системы компрессии MPEG-2.

Параметры формата Betacam SX

Параметры кодирования цифровых сигналов и общие параметры формата приведены в табл.1 и 2. Благодаря структуре дискретизации 4:2:2 цветовая информация сохраняется с детальностью, необходимой для выполнения монтажа и введения специальных эффектов на уровне, соответствующем требованиям производства программ. Квантование соответствует расходу 8 бит на отсчет. Записи подлежат 608 строк каждого кадра при стандарте разложения изображения 625/50 (576 строк соответствуют активной части кадра, а 32 - интервалу гашения, в котором может передаваться важная дополнительная информация). В 608 строках содержится 8x(720+360x2)x608=7004160 битов данных сигнала яркости и цветоразностных сигналов (в активной части каждой строки записывается 720 отсчетов яркостного сигнала и по 360 - каждого цветоразностного). При частоте кадров 25 Гц это

соответствует скорости потока данных компонентного видеосигнала 7004160x25=175,104 Мбит/с. Для стандарта 525/60 в каждом кадре записывается 507 строк, что соответствует принципу 5/6, впервые реализованному в аппаратах формата D-1. При частоте кадров 30 Гц (точно - 29,97 Гц) скорость потока видеоданных практически равна аналогичному показателю для системы 625/50, а именно: 8x(720+360x2)x29,97=175,044 Мбит/с. После сокращения пространственной и временной избыточности скорость потока данных составляет 18 Мбит/с, что приблизительно и соответствует степени компрессии 10:1. Скорость 18 Мбит/с - это самое малое значение среди всех форматов цифровой видеозаписи, существующих в настоящее время, поэтому разработчики аппаратуры формата Betacam SX могли воспользоваться преимуществами малой скорости потока записываемых данных в наибольшей степени. После сокращения пространственной и временной избыточности скорость потока данных составляет 18 Мбит/с, что приблизительно и соответствует степени компрессии 10:1. Скорость 18 Мбит/с - это самое малое значение всех форматов цифровой видеозаписи, существующих в настоящее время, поэтому разработчики аппаратуры формата Betacam SX могли воспользоваться преимуществами малой скорости потока записываемых данных в наибольшей степени.

Полный поток записываемых на ленту данных составляет около 40 Мбит/с. Эта величина включает в себя 18 Мбит/с компрессированных видеоданных, к которым добавляются проверочные данные для защиты от ошибок (42%), данные четырех некомпрессированных каналов звука с защитой (159%). 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) является отличительной особенностью формата Betacam SX. Благодаря такому объему проверочных данных оказывается возможным, например, полностью восстановить (не маскировать, а именно восстановить путем вычислений с использованием проверочных данных) информацию, содержащуюся на двух наклонных дорожках из 12 дорожек группы изображений, в случае ее потери из-за выпадений или царапин.