Эволюция видеоформатов

За полвека применения видеозапись перешагнула черту исключительно профессионального использования, получив широкое распространение и бытовое во­площение. Возможности и преимущест­ва, которые предоставили начинающим режиссерам цифровые технологии, позволяют говорить о настоящей револю­ции в области видеосъемки. Тем не менее старые видеоформаты, в том числе и самые первые, не могут не представлять интереса.

VHS

Несмотря на успехи видеозаписи на теле­видении, первый массовый бытовой фор­мат VHS (Video Home System) был разра­ботан только в середине 70-х годов, то есть спустя 20 лет после первого примене­ния видеозаписи на телевидении. В каче­стве стандарта бытовой видеозаписи этот формат был утвержден в 1984 году.
Регламентируемая VHS ширина спектра видеосигнала составляет всего 2,5 МГц, поэтому бытовые видеомагнитофоны этой системы позволяют записывать и вос­производить изображение с разре­шением лишь порядка 200-240 те­левизионных линий.
Стандарт использует полу­дюймовую (12,65 мм) ленту, запись на которую произ­водится с помощью двух вращающихся головок, расположенных на бара­бане под углом 180 гра­дусов. Каждый кадр видео изображения записывается за один оборот ба­рабана с головками на двух соседних до­рожках видеозаписи.
Угол наклона доро­жек — 5,96 градусов.
Ширина дорожек видеозаписи — 58 мкм.
Основа рабочего слоя магнитной ленты состоит из кобальтированного оксида железа или диоксида хрома. На кассету формата VHS можно записать от 180 до 240 минут видео.
Видеомагнитофоны стандарта VHS име­ют одну особенность: модели, оснащённые одной или двумя видеоголовками могут работать в трёх режимах, которые характеризуются раз­личной скоростью движения ленты  и, соот­ветственно, продолжительностью запи­си/воспроизведения:«SP» (стандартная), «LP» (повышенная), «ЕР» (высокая). Дан­ные режимы обеспечивают следующие ско­рости движения ленты при записи/воспро­изведении:
«ЕР» — для NTSC — 11,12 мм/с.
«LP» — для PAL — 11,7 мм/с, для NTSC — 16,67 мм/с.
«SP» — для PAL — 23,39 мм/с, для NTSC — 33,5 мм/с.

Betacam

Главным недостатком VHS было малое число строк и, как следствие, невысокое качество изображения; этот факт создал предпосыл­ки для появления более продвинутого стан­дарта. Им стал Betacam, представленный Sony в 1980 году и обеспечивающий отличное разрешение в 500 телевизионных ли­ний, достигнутое как с помощью специ­ально разработанного способа записи ви­деосигнала Time Division Multiplex (или сокращенно CTDM), так и более широкой по сравнению с VHS полосой сигнала (5 МГц). Звук в Betacam записывается на две продольные дорожки, расположенные в верхней части видеоленты, каждая из которых шириной по 0,6 мм; в нижней ча­сти ленты — дорожки управления и ад­ресно-временного кода (так называемого продольного тайм-кода, или LTC).
В видеокассетах серий Betacam SP ис­пользуется лента шириной полдюйма. Есть два типа кассет: съемочная — длительнос­тью записи до 30 минут и размером 155x95x25 мм; монтажная — длительностью до 90 минут и размером 250x140x25 мм.
К сожалению, обеспечивающему превос­ходное разрешение Betacam не удалось за­воевать рынок; пальма первенства доста­лась появившемуся на пять лет раньше VHS. Однако Betacam занял надежную нишу в профессиональной сфере, где он продол­жает оставаться актуальным и до сих пор.

S-VHS

Естественным развитием формата VHS стало появление формата S-VHS, разрабо­танного, как и его предшественник, ком­панией JVC. S-VHS позволял получить цветное изображение более высокого ка­чества; представлен он был в 1987 году. Четкость записи была доведена до зна­чения 400-420 телевизионных линий; при этом удельная стоимость записи воз­росла незначительно. Достигнутое увели­чение четкости стало возможным благода­ря существенному расширению полосы частот сигнала яркости. По сравнению с форматом VHS новый формат обладал лучшим значением отно­шения сигнал/шум (около 45 дБ) и кон­трастностью изображения, а также мень­шими перекрестными искажениями. В качестве носителя данных снова была использована магнитная лента шириной полдюйма, абсолютная скорость движе­ния составляла 23,39 мм/с (скорость от­носительного движения ленты вдоль го­ловки — 4,85 м/с). Ширина наклонных дорожек — 49 мкм, угол наклона доро­жек — 5,96 градусов. Как и случае VHS, в качестве рабочего слоя магнитной лен­ты используется кобальтированный оксид железа или диоксид хрома. Длительность за­писи на кассету составляет от 180 до 240 ми­нут, размер кассеты — 187x104x24 мм.
Стоит отметить, что компания JVC не остановилась на достигнутом, разработав ещё и модификацию S-VHS под названием ProfessionaL S. Качество изображения в этом формате было существенно улучшено за счет внедрения новейшей технологии лаборатории «Faroudja», использовавшей цифровой метод разделения яркостной и цветовых составляющих, а также обработку цветовых и яркостной составляющих  цифровым гребенчатым фильтром.
Кроме того, были разработаны компактные варианты стандартов — VHS-C (1982) и S-VHS-C (1989). Два этих формата от своих предшественников отличались -ишь миниатюрностью носителя.

Video8/Hi8

В 1984 году Sony разработала формат Video8, на основе которого впоследствии были созданы портативные видеомагни­тофоны и автономные моноблочные каме­ры — Handycam. Основной отличительной чертой этого формата являлись малые размеры и масса аппаратуры при доста­точно хорошем качестве записи изобра­жения и звука. Благодаря удачному сочетанию габариты/качество формат получил широкое распространение.
Четкость изображения в формате Video8 выше, чем у VHS, однако не намно­го — разрешающая способность по гори­зонтали составляет не более 250 телеви­зионных линий. Для записи используется 8-миллиметровая металлопорошковая лента; длительность записи на кассету составляет 90-120 минут.
Компания Sony выпустила также и не­сколько улучшенный формат Video8 XR (eXtra Resolution), основное отличие кото­рого — увеличенное до 280 количество те­левизионных линий. Габариты кассет этого формата остались неизменными. Ширина видеоленты — 8 мм, толщина — 5-13 мкм, скорость движения — 20,5 мм/с.
Существует еще один формат — Hi8, также разработанный компанией Sony. Он представляет собой доработку формата Video8: в нем используются те же самые кассеты, что и в Video8, однако несколько улучшено качество используемой пленки. Результатом усовершенствований явилось увеличение разрешения по горизонтали — примерно до 380-420 телевизионных линий. Позднее было выпущено расширение этого формата — Hi8 XR, обеспечивающее разрешение до 440 телевизионных линий.

Технология DV

Вскоре после начала триумфального шествия цифровых технологий крупнейшие компа­нии-производители видеоаппаратуры — Sony, Matsushita, JVC, Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, Sanyo, Sharp, Philips, Thomson и дру­гие — объединили свои усилия для созда­ния единого цифрового формата видеозапи­си. Плодом усилий созданного в 1993 году консорциума DVC стало регламентирование основных параметров цифрового формата бытовой видеозаписи: параметров сжатия, габаритов носителей, механизма и форма­та ленты и многого другого.
Суть DV-технологии (Digital Video) за­ключается в компрессии видеопотока, обеспечивающей минимальные ухудшения цветопередачи и четкости изображения. Результирующий поток данных вмещает 25 Мбит/с видеоданных, 1,5 Мбит/с звука и 3,5 Мбит/с служебной информации (всего около 3,7 Мбайт/с).
Кадру на ленте соответствует 12 на­клонных строк-дорожек (10 для NTSC) ши­риной всего 10 мкм, на каждой из которых записываются аудио- и видеоданные,
тайм-код кадра (timecode — час, минута, секунда и порядковый номер кадра) и служебные данные (ITI — Insert and Track Information). Предусмотрена также воз­можность записи расширенной информа­ции о видеосюжете, в том числе даты его создания/редактирования, параметров съемки/камеры и прочего.
Видеосигнал записывается в компонент­ном(YUV) представлении, обеспечивающем разрешение по горизонтали в 500 телевизи­онных линий и отношение сигнал/шум 54 дБ; ширина частотного диапазона цветопереда­чи — 1,5 МГц. Перечисленные параметры полностью удовлетворяют профессиональным критериям качества записи видеосигнала.
Но самое главное — это цифровой формат записи, что гарантирует идентичность каждой сделанной копии оригиналу, а также обеспечивает непревзойденные удобства редактирования видео (вплоть до отдельных кадров) без потери качества.
Оцифровка осуществляется с разрешением720×576 согласно схеме 4:2:0 (720×4804:1:1 для NTSC). Это означает, что каждый кадр содержит 720×576 значений яркости Y и по 360×288 значений U и V.
Цифровая запись звука производится без компрессии согласно одной из трех возможных схем: один 16-битный стерео­канал с частотой 44,1 кГц (CD-качество), один 16-битный стереоканал с частотой 48 кГц (DAT-качество) или два стереокана­ла по 12 бит с частотой 32 кГц. Благодаря раздельной записи видео и звука формат DV позволяет добавлять звуковое сопро­вождение после завершения записи/ре­дактирования видео, а также перезаписы­вать звук в режиме «Audio Dub».
Отличительной чертой формата DV яв­ляется специальная схема исправления и маскирования ошибок, позволяющая вос производить чистую картинку даже в слу­чае полной потери информация о после­довательных участках изображения равно­мерно распределяется (причем с некото­рой избыточностью) между различными дорожками кадра. В случае более сущест­венной потери информации изображение также может быть аппроксимировано с вы­сокой достоверностью.
Что касается используемых носителей, то для формата DV решено было использо­вать магнитную ленту шириной в четверть дюйма (6,35 мм), скорость движения кото­рой составляет 18,831 мм/с. Таким образом, плотность записи информации очень высо­ка — более 0,4 Мбайт/мм2.

MiniDV

Mini DV, как несложно догадаться по назва­нию, — одна из разновидностей формата , DV, которую отличают компактность, увели­ченное время записи, а также улучшенное качество. Формат обеспечивает хранение данных на специ­альных цифровых кассетах, вмещающих около 14,7 Гбайт (данный объем эквивален­тен примерно 20 компакт-дискам).
MiniDV отличается горизонтальным раз­решением в 520 телевизионных строк, ко­торое позволяет воспроизводить мельчай­шие детали. Соотношение сигнал/шум также достаточно высокое — 54 дБ. По­лоса частот цветности шириной в 1,5 МГц позволяет записывать в три раза больше данных о цвете, чем в аналоговых форма­тах, что обеспечивает более резкие и есте­ственные неразмытые цвета. Кроме того, в MiniDV предусмотрен оптимизирующий ал­горитм под названием «корректор времен­ных ошибок», который устраняет дрожание изображения, наиболее заметное в верти­кальных границах, из-за чего те становятся похожими на прерывистую линию.
Качество звука в MiniDV (РСМ-стерео, 16 бит, 48 кГц) выше обеспечиваемого обычными аудио CD; возможность осуще­ствления 12-битного DV-аудиокопирования позволяет добавлять собственное звуковое сопровождение к уже отснятому материалу.

Digital8

Компания Sony разработала собственный формат — DigitaL8, не получивший широ­кого распространения. Фактически он представляет собой копию MiniDV, от отличается лишь габаритами носителя  данных. Digital8 предлагает пользователям такое же качество видео, как и MiniDV, но на обычных 8-миллиметровых кассетах
Камеры этого формата записывают видео на касеты Hi8, поэтому, появившись в 1999 году, они составили конкуренцию достаточно дорогостоящим в то время  MiniDV-моделям. Кроме того, некоторые DigitaL8-видеокамеры того времени умели переводить в цифровой формат старые аналоговые Hi8-записи на лету: нодо было просто загрузить Hi8-кассету в камеру Digital8, и с DV-выхода можно получить видео  уже в цифровом виде.
Однако по прошествии времени, MiniDV-камеры стали значительно дешевле, и ценовое пре­имущество Digital8-устройств постепенно исчезло. Кроме того, современные MiniDV-аппараты научились работать в качестве шифровщиков аналогового видео.

MicroMV

Несмотря на то что количеству достоинств MiniDV несть числа,у него появил­ся конкурент — формат MicroMV, который разработала компания Sony. MicroMV ориентирован на использование с компьютером; это первый формат записи для любитель­ских видеокамер, которые ипользуют формат MPEG-2. MicroMV-кассета в три раза меньше MiniDV-кассеты; при этом носитель обеспечивает надежную защиту поверхности пленки, равномерную и плавную ее пода­чу при записи и воспроизведении.
Интересным новшеством MicroMV являет­ся встраиваемый в кассету 64-килобитный блок памяти, который обеспечивает доступ к информации о видеозаписи, хранимой на пленке. В числе предоставляемых дан­ных — дата окончания записи последних кадров, сведения о продолжительности по­следнего сеанса видеозаписи, информация о наличии места на кассете и прочее.
Создав MicroMV, компания Sony разра­ботала также специальные функции и средства интеграции видеокамеры с пер­сональным компьютером, основанные на методе сжатия видеосигнала MPEG-2. При скорости передачи 12 Мбит/с MicroMV имеет почти в два раза меньший поток данных, чем у DV, что обеспечивает  значительную экономию места на жёстком диске  персонального компьютера без потери качества изображения.

Запись на DVD.

Одним из новых веяний в области видеосъемки стало использование формата DVD для записи снимаемого камерой материа­ла. Запись ведется на MiniDVD-диск, диа­метр которого составляет всего 8 см (это почти в два раза меньше обычного DVD). Преимущество использования этого фор­мата в том, что отснятый материал можно немедленно просмотреть на DVD проигрывателе . Фактически это своеобразный ре­веранс в сторону VHS, позволяющего до­стать кассету из камеры и сразу же вставить ее в видеомагнитофон.
Вместе с тем будущее нового формата не представляется  абсолютно безоблач­ным.На одну сторону диска мож­но записать всего лишь около 20 минут ви­део с приличным качеством. Кроме того, приступить к просмотру диска можно лишь предварительно его финализировав; таким образом, реклама формата выдает же­лаемое за действительное.

AVCHD

AVCHD (Advanced Video Codec High Definition) — модифицирован­ный формат MPEG-4 для видеокамер класса HD-Video, использующих для записи карту памяти. В сравнении с форматом MPEG-2, данный формат эффективнее приблизительно в два раза, что позволяет произво­дить запись видео- и звуковой информации в формате AVCHD с разрешением 1920×1080.  Качество изображения в этом формате ощутимо выше качества, записанного в формате MPEG-2. Формат использует кодек для записи видео MPEG-4AVC/H.264 с разрешением 1920×1080 (формат кадра 16:9) при основном профиле МР (Main Profile) — МР@Н-14 с потоком 5-18 Мбит/с при черес­строчной развертке. Профиль МР@Н-19 с разрешением 1920×1080 имеет такие же параметры. При захвате через интерфейс IEEE-1394 расширение видеофайла .mts. Звук кодируется кодеком 5.1 Dolby Digital (АСЗ) или 7.1Linear PCM. Этот формат предполагает производить запись HD-фильмов на Flash-карту. В настоящее время ис­пользуется в бытовых видеокамерах с жестким диском (HDD) или Flash-картой. Этот стандарт поддержан  в медиаплеерах и ста­ционарных Blu-ray — плеерах.

wmv

wmv — формат файлов WindowsMediaVideo. Преимущественно ис­пользуется для хранения потокового видео на серверах провайдеров (при трансляции через Интернет воспроизведение начинается сразу, без необхо­димости полной загрузки файла с удаленного сервера). Кодировать мож­но с максимально допустимым разрешением 640×480 (NTSC) при макси­мальном потоке 700 Кб/с. Для размещения в Интернет видеофрагментов хорошего качества может быть рекомендовано разрешение 352×288 (PAL) с потоком 700 Кб/с или 384 Кб/с с аудиопараметрами: РСМ, 44,1 КГц, 16 бит, стерео.

FLV

FLV (FLASH Files) — используется для хранения потокового видео на серверах провайдеров (при трансляции через Интернет воспроизведение начинается сразу, без необходимости полной загрузки файла с удаленно­го сервера). Кодировать можно с максимально допустимым разрешением 800×600 (PAL/NTSC) при максимальном потоке 1000 Кб/с. Для размеще­ния в Интернет видеофрагментов хорошего качества может быть рекомен­довано разрешение 720×576 (PAL) с потоком 700 Кб/с или 352×288 (PAL)Форматы видео 17с потоком 384 Кб/с с аудиопараметрами: MPEG Layer 3 Audio, 22 КГц, 16 бит, стерео.