Srovnání formátů DV kamer
"Ne, nenatočil jsem to na DV, natočil jsem to na DVCAM!"
Před chvílí jsem to slyšel říkat přítel. Dokonale jsem pochopil, co tím myslel, ale na okamžik jsem byl v pokušení odpovědět:"Hej, DVCAM je DV."
Připomnělo mi to, že kolem různých formátů „DV“ je stále mnoho nejasností. Abychom to uvedli na pravou míru, zde je přehled různých formátů digitálních pásek spolu se základním technickým vysvětlením toho, čím jsou podobné a odlišné.
Za prvé, termín „digitální video“ s malým písmenem „d“ a malým písmenem „v“ popisuje proces, ne ve skutečnosti formát. Je to prostě vzít tok video a audio dat, která odpovídají technickým standardům vaší části světa, a „zakódovat“ tato data do proudu digitálních nul a jedniček. A kdyby existoval pouze jeden jednoduchý způsob, jak toho dosáhnout, VŠICHNI bychom přesně věděli, co každý myslí pod pojmem „digitální video“, a pak bychom tento článek nepotřebovali.
Ale bohužel to není tak jednoduché. Realita je taková, že „digitální video“ není jen jedna věc, je to souhrnný termín pro mnoho a mnoho variací toho, jak lidé přišli na to, že pořídí něco základního – jako jsou pohyblivé obrázky na obrazovce a zvukové stopy, které je doprovázejí – a transformovat tyto obrázky na proud digitálních bitů a bajtů.
Digitální video (velké "D" a velké "V") nebo DV je formát videokamery. Existují různé kazety a různé typy DV a to je to, o čem zde budeme diskutovat.
V současnosti naprostá většina výrobců videokamer podporuje datový formát DV pro spotřebitele, také známý jako DV25 – což je běžný DV video a audio signál, který se obvykle zapisuje na kazetu Mini DV a z ní.
Ale zatímco Mini DV je „typickou“ konfigurací pro spotřebitele, DV je natolik flexibilní video architektura, že je také doma v různých variantách specifických pro výrobce. Některé jsou určeny pro spotřebitelské použití a jiné jsou určeny pro průmyslové uživatele a dokonce i pro profesionální uživatele.
Než se dostaneme k seznamu běžných formátů digitálních fotoaparátů a jak se liší, měli bychom stručně definovat několik pojmů. Vzorkovací frekvence je číslo popisující množství digitálních dat použitých k reprezentaci toku videa, měřeno v megabitech za sekundu (Mbps). Barevný vzorek je porovnáním relativních množství video dat přiřazených každé části video proudu. První číslo představuje Y nebo černobílou část proudu; druhá dvě čísla představují relativní částky věnované R-Y a B-Y, dvěma barevným částem proudu (více o tom viz postranní panel). Komprese je jednoduchý poměr, který popisuje, o kolik se video soubor zmenší poté, co prošel schématem komprese/dekomprese neboli kodekem. Pokud má tedy nekomprimovaný tok videa velikost 1 gigabajt, zmenší se na pouhých 200 megabajtů poté, co jej spustíte kodekem DV, který komprimuje video v poměru 5:1. Pokud vám to všechno připadá matoucí, vydržte – tyto pojmy podrobněji definujeme později v článku.
Jedna z prvních věcí, které si všimnete, je, že na spodním konci spektra digitálního videa jsou čísla naprosto stejná, i když přejdete k „profesionálnějším“ formátům.
Co se děje? Není nějaký rozdíl mezi, řekněme, Digital8 Handycam (300 $) a Sony DVCAM DSR-450 (18 000 $)?
Ano, rozdíly tam určitě jsou. Stoupačky s vyšší cenou budou mít robustnější pouzdro, lepší možnosti čoček, spolehlivější systémy baterií a dokonce i některé technické rozdíly.
V jejich srdci je základní datový tok zapsaný na pásku naprosto stejný, ať už vaše zařízení zapisuje do Digital8, Mini DV, DVCAM nebo DVCPRO. Jinými slovy, kvalita dat je stejná.
Hodnotí se vaše data?
Když technici plánovali DV pro spotřebitele, shodli se na datové rychlosti přibližně 25 megabitů za sekundu (běžně psáno jako 25 Mbps.)
Když se objevily první spotřebitelské videokamery Mini-DV, spotřebitelé i profesionálové byli velkým překvapením. Tento základní digitální video stream 25 Mb/s vypadal opravdu dobře! Ve skutečnosti to může vypadat tak dobře, že první uživatelé na něj okamžitě skočili jako na kvalitnější alternativu k formátům S-VHS, Hi8 a 8mm videokamer z minulosti.
A pak se začalo dít něco opravdu překvapivého. Vyšší koncoví uživatelé jej začali vnímat jako přijatelný průmyslový a firemní video formát.
A najednou se začaly objevovat „upscale“ příchutě tohoto jednoduchého domácího DV standardu. Společnost Sony představila DVCAM, který používá stejný přesný tok signálu 25 Mb/s, jaký mají její videokamery, s některými vylepšeními, včetně širších roztečí stop na kamerových hlavách DVCAM, funkcí uzamčeného zvuku a řady zařízení postavených podle odolnějších „průmyslových“ standardů zařízení.
Tato cesta také popisuje formát DVCPRO společnosti Panasonic. Robustnější řada hardwaru – čtení a zápis přesně stejného signálu 25 Mb/s, který používá běžná spotřebitelská videokamera.
Ale nezapomeňte, že jsme řekli, že DV není jen jeden formát. Je na výrobcích, aby určili, kolik dat zabalí do svých konkrétních variant digitálního videa. Nemělo by tedy být žádným překvapením, že někteří výrobci – dokonce i někteří s vysokými investicemi do základního DV – vyrábějí také jiné druhy digitálního video zařízení, které je zaměřeno na vyšší koncové uživatele.
"Jdeme nahoru!"
Jednou alternativou s vyšší přenosovou rychlostí je řada DVCPRO50 od Panasonic. V této variantě DV inženýři zdvojnásobili rychlost přenosu dat až na 50 Mbps. Co vám to přináší? Abychom to pochopili, musíme mluvit o vzorkování barev 4:1:1 a 4:2:2.
Pamatujte, že cílem všech digitálních video systémů je vzít video nebo audio signál a převést jej na čísla. Tento proces se nazývá "vzorkování."
Video obraz se skládá ze čtyř prvků, které musí být uloženy a přesně reprodukovány, aby vznikl příjemný obraz.
Prvním a nejdůležitějším prvkem je hodnota jasu každého jednotlivého pixelu. Pouze pomocí těchto informací lze popsat černobílý obrázek doplněný odstíny šedé. Další tři prvky jsou hodnoty Red, Green a Blue pro každý pixel. (Proto jsou surové TV signály někdy označovány jako signály RGB.)
Když přišel čas stanovit konvence vzorkování pro digitální video, běžný DV systém videokamery zavedl vzorkování 4:1:1. V jednoduché angličtině to znamená, že jasová (nebo černobílá) část signálu je vzorkována čtyřikrát. To je 4 v termínu. Poté je barva navzorkována jednou pro část barevného signálu a poté znovu pro další část barevného signálu.
(Ach, vidím, že někteří z vás se diví, proč pouze 2 vzorky barev k popisu 3 barev v RGB? Podrobnosti najdete na postranním panelu!)
Ale k popisu každého z nich používáme pouze jednu čtvrtinu dat použitých pro jas. dva kanály barevných informací vedou k určitým potížím.
Jeden z nejznámějších je v oblasti klíčování. Ukazuje se, že zatímco vzorkovaná barva 4:1:1 může být dokonale příjemná pro oko, je trochu těžké popsat a umístit barvu dostatečně přesně na obrazovku, aby bylo zajištěno dobré a jasné klíčování.
Takže v barevném prostoru 4:2:2 – jako je ten používaný ve formátu DVCPRO50, je zde dvojnásobný počet barevných informací, které pomáhají vytvářet ještě hezčí a přesnější barevné obrázky.
A když je barva opravdu důležitá – jako u složitých titulků, přechodů nebo počítačové animace, kde je cílem znovu vytvořit světy s fotorealistickou přesností, DVCPRO50 nemusí přenášet dostatek dat – a tak je tu formát DVCPRO100, který zdvojnásobuje znovu informace o barvě!
Sen DigiBeta
Kam se tedy vejde ten další všudypřítomný špičkový formát Digibeta?
Dosud jsme diskutovali o vzorkovací frekvenci. Ale to není jediný faktor, který ovlivňuje kvalitu digitalizovaného obrazu. Další důležitou oblastí je komprese, přesněji řečeno, kolik a jaký druh redukce dat je aplikován na původní digitalizovaný signál, aby se digitální data vešla na pásku.
Klíčovou výhodou Digital Betacam – a důvodem, proč je tak oblíbený u špičkových produkčních společností – je to, že ve srovnání s formáty založenými na DV25 a DV50 používá mírnější kompresi dat (při mírném poměru 2:1).
Díky tomu poskytuje velmi kvalitní a robustní video schopnosti – ale za hardwarové náklady, které jsou často mnohonásobně vyšší než u některých jiných druhů zařízení pro produkci digitálního videa.
Digitální dilema
Vždy budou existovat neshody o tom, o kolik lepší je obrázek v jednom digitálním formátu než v jiném. O vedlejších otázkách, jako je například to, zda je Mini DV „dost dobré“ pro konkrétní typ projektu, se bude diskutovat pravděpodobně do doby, než formát zastará!
Ať už se ale ocitnete na kterékoli straně debaty, jedno je jisté. Revoluce DV poskytla více možností kvality – ve větším rozsahu cenových hladin – než průmysl video produkce kdy viděl.
A to je dobrá zpráva pro nás všechny!
Bill Davis píše, natáčí, upravuje a provádí komentáře pro různé korporátní a průmyslové klienty.
Postranní panely:
Y-RY-BY
Když se poprvé setkáte s čísly jako 4:1:1 a 4:2:2, která popisují informace o jasu a barvě signálu, je běžné, že zvědavci se diví, proč neexistuje jiné číslo, jedno pro červenou, druhé pro modrá a konečné číslo pro zelenou?
To jsou zase ti chytří inženýři. Někde přišli na to, že kdyby mohli uložit hodnoty z červeného a modrého pixelu a porovnat tyto hodnoty s hodnotami jasu stejného pixelu, mohli by zelené hodnoty vypočítat „za běhu“. A systém barev komponent byl na světě. V něm jsou tři signály:Y znamená jas, R-Y je hodnota červeného pixelu ve srovnání s hodnotou jasu a B-Y je hodnota modré, také ve srovnání s jasem.
Vzhledem k hodnotám tří signálů je obvod navržen tak, aby jednoduše vypočítal poslední dílek skládačky, zelený signál. Je zajímavé, že když se to spočítá, vypočítaný zelený signál má ve skutečnosti více nezpracovaných dat než červený nebo modrý kanál v digitálním videu, a to je jeden technický důvod, proč je běžné používat pro klíčování DV raději zelenou než modrou.
Tabulka 1 uvádí formáty podle rychlosti přenosu dat,
vzorkovací poměr a komprese.
Digital 8 25 Mbps 4:1:1 5:1
Mini DV 25Mbps 4:1:1 5:1
DVCAM 25Mbps 4:1:1 5:1
DVCPRO 25Mbps 4:1:1 5:1
DVPRO50 50Mbps 4:2:2 3,3 :1
Digital-S (D-9) 50 Mbps 4:2:2 3,3:1
Digital Betacam 90 Mbps 4:2:2 2:1