Bilety_ko_Kosovu (1)

2. Цифровые форматы видео записи, тайм код. Наклонно строчная секторальная запись видеосигнала.

Оборудование цифровых форматов видеозаписи позволяет получать материалы высокого качества и обладает стабильностью функционирования, большой надежностью и эффективностью. Еще одно немаловажное преимущество цифровой видеозаписи - это возможность многократной перезаписи без потери качества изображения.

К цифровым форматам относятся:

DVCPRO, Digital8, DVD, DVCAM, HD (High Definition video) (ТВЧ) - High Definition Video (HDTV), Blu-Ray (Blue-Ray)

D1, D2, D3, D5, D6, BETACAM, DIGITAL, BETACAM SX, Digital-SD9 (Digital-S), DV, Mini DV

DVCPRO

D7 (DVCPRO) - формат видеозаписи, предложенный фирмой Panasonic, использующий для записи цифрового компонентного видеосигнала с обработкой по стандарту 4:1:1 металлопорошковую ленту шириной 1/4" (6.35 мм). Каждый кадр изображения записывается на 10-ти дорожках для стандарта NTSC (525/60) или 12-ти дорожках для стандарта PAL (625/50) шириной 18 мкм. Имеются две продольные дорожки - режиссерская (монтажная) и управляющая. Применяется алгоритм внутрикадрового сжатия, использующий метод DCT. Коэффициент компрессии 5:1. Для передачи материала с увеличенной в 4 раза скоростью используется интерфейс CSDI (последовательный цифровой интерфейс для передачи сжатых данных). DVCPRO 50 - формат видеозаписи фирмы Panasonic. Характеризуется скоростью передачи данных 50 Мбит/с, обработкой сигнала по стандарту 4:2:2, четырьмя несжатыми каналами звука 16бит/48 кГц. Для записи одного кадра используются 24 наклонные дорожки. Имеются 2 продольные дорожки - режиссерская (монтажная) и управления. Здесь предусмотрен способ внутрикадрового сжатия с коэффициентом компрессии 3.3:1. Возможен покадровый монтаж. Скорость движения ленты по сравнению с DVCPRO в 2 раза больше - 67.626 мм/с. Время записи на 1/4" кассеты DVCPRO 50 - 61.5 и 31.5 минут. Совместим с форматом DVCPRO.

Digital8

Это в точности такой же формат как и MiniDV. Отличается только носителем данных.

DVD

Новый формат дисков для цифровой записи видео. Вопреки распространенному заблуждению, аббревиатура "DVD" расшифровывается не как "Digital Video Disk", а как "Digital Versatil Disk".

Самая, что ни на есть, обычная (по нашим временам) 3,5-дюймовая дискета, емкостью 1,4 Mb. "High Density" означает "высокая плотность [записи]". Знак отличает ее от предыдущего стандарта, который назывался "DD" (т.е. "Double Density").

DVCAM

Представленный на рынке с 1996 года, формат DVCAM показал много достоинств цифрового формата миру видеопрофессионалов. Превосходное качество изображения, многократная перезапись без потери качества, увеличенное время записи – вплоть до трех часов, - это лишь некоторые основные преимущества работы в формате DVCAM. К тому же, все устройства формата DVCAM имеют возможность проигрывания кассет любительского формата DV.

Базирующаяся на формате DVCAM, серия магнитофонов и камкордеров DSR имеет ряд преимуществ: высококачественные возможности монтажа, компактное исполнение, системную гибкость, превосходную цифровую совместимость и профессиональный стандарт надежности. В настоящее время в линейку DSR добавлено много новых моделей, для расширения областей применения формата DVCAM, таких как: видеосъемка, линейный и нелинейный монтаж, копирование и передача данных. Останавливая свой выбор на аппаратах серии DSR формата DVCAM, Вы выбираете прогрессивное оборудование, которое поможет решить все Ваши задачи на самом профессиональном уровне.

Основные преимущества формата DVCAM:

· Превосходное качество изображения благодаря цифровой компонентной записи

· Формат DVCAM использует 8-bit цифровую компонентную запись с коэффициентом компрессии 5:1, таким же, как и в формате DV и с выборкой 4:2:0, что обеспечивает высокое качество изображения и возможность многократной перезаписи без потери качества

· Высококачественный цифровой звук

· Формат DVCAM обеспечивает высочайшее качество звука, соизмеримое с CD-качеством, с широким динамическим диапазоном, превосходным соотношением сигнал/шум. Имеется два альтернативных варианта: двух канальный с 48kHz/16-bit записью и четырех канальный с 32kHz/12-bit записью.

· Возможность воспроизведения кассет формата DV

· Формат DVCAM является профессиональным развитием любительского формата DV.

· Большая ширина дорожки записи в формате DVCAM делает возможным выполнение профессионального видеомонтажа

· Длительность записи – 3 часа на одну кассету

· Существует два размера кассет: стандартный и мини. Длительность записи на стандартную кассету – 184 мин, а на мини – 40 мин.

· Другие уникальные возможности устройств формата DVCAM

· Передача данных с 4-х кратной скоростью через интерфейс SDTI (QSDI).

· Для серий DSR-85P и DSR-80P – стандарт, для DSR-60P и DSR-70P – опция.

· SDI – цифровой последовательный интерфейс – опция.

· i.LINK (DV In/Out) - цифровой последовательный интерфейс по стандарту IEEE1394.

· Для DSR-70P – опция, в DSR-60,-80,-85 – не предусмотрено.

· Система ClipLink – позволяющая в процессе съемки записывать точки входа и выхода отдельных сюжетов в память кассеты. Одновременно на кассету пишется неподвижная “иконка” с изображением начала фрагмента и тайм-код. При работе с системой нелинейного видеомонтажа серии ES, это заметно ускоряет и облегчает работу.

· Предназначена для DSR- 130,-300,-500,-85,-80,-60,-70.

· Интерфейс дистанционного управления от монтажного контроллера RS-422A.

· Интерфейс .LANC дает возможность подключения устройств формата DV для монтажа.

· Для DSR-200P, DSR-PD1P, DSR-30P, DSR-20P, DRV-PD100P, DSR-V10P.

· Полная совместимость с аналоговым оборудованием, что облегчает интеграцию нового цифрового оборудования в уже имеющиеся аналоговые комплексы.

· Двойной интерфейс для подключения к камерным головкам. Камерный магнитофон DSR-1P имеет два интерфейса: Pro76-pin Digital и Pro 50-pin, что позволяет сочетать его с различными камерными головками.

· Лентопротяжный механизм большинства устройств формата DVCAM рассчитан на работу с кассетами двух размеров, без применения каких-либо адаптеров.

HD (High Definition video) (ТВЧ) - High Definition Video (HDTV)

Сам термин - видео высокой четкости (High Definition video) является неточным. Когда говорят об HD, обычно подразумевают широкоэкранный формат, используемый в современном кино. Но когда вы попытаетесь точно узнать, сколько пикселей в изображении, какой способ развёртки используется и какова частота смены кадров, вы не получите однозначного ответа. Существует множество различных вариантов.

Например в США существует 18 различных цифровых телевизионных стандартов (DTV). Не все из этих стандартов являются стандартами высокой четкости. В общем, к HD стандартам относят только так называемые "фильмоподобные" стандарты с широким 16:9 форматом изображения. Но тем не менее, иногда можно услышать, что и 480p формат относится к форматам с высокой четкостью.

Как же удалось достичь всего этого? Развитие видео-индустрии началось с экспериментов 1897 года и медленными шажками добралось до экспериментального вещания 1934, с форматом изображения в 300 строк. Первый NTSC стандарт (483 строки, черно-белое изображение) появился в 1941 году. В 1949 году, NTSC стандарт появился для цветного изображения. В 1967 году, в Европе были приняты стандарты PAL (Phase Alternation by Line - "строка с изменяющейся фазой") и SECAM (Systeme Electronique Couleur Avec Memoire - последовательная передача цветов с запоминанием ).

Формат изображения раннего NTSC стандарта был создан из расчета на пленку 35мм, или 4:3. В 1950-х в киноиндустрии стали экспериментировать с форматами большей ширины (другими словами, чтобы не отстать от цветного ТВ). Широкоформатное кино предназначалось для того, чтобы "погрузить" зрителя в изображении на экране, максимально заполнив поле зрения. В основной массе, в кино всё ещё показывали фильмы формата 4:3, но специальные маски или же объективы использовались как на камерах, так и на проекторах. Сегодня вся киноиндустрия работает с широким форматом.

Электронная запись изображения и звука, когда видеосигнал пишется на дорожки, расположенные наклонно относительно направления движения ленты.

Известно, что в видеомагнитофонах используется вращающийся блок видеоголовок и наклонно-строчная запись телевизионного сигнала. Сделано это для того, чтобы уместить гигантскую информацию, содержащуюся в видеосигнале, на достаточно маленькую поверхность ленты. Было установлено, что для увеличения плотности записи (или полосы пропускания) ленты необходимо увеличить скорость протягивания ленты мимо головки. Но если головка неподвижна, то лента в кассете или на рулоне очень быстро закончится, то есть длительность записи будет очень мала. Выход из положения нашли в использовании вращающегося навстречу движению ленты блока головок и наклоне дорожек по отношению к ленте.

Билет №6 1. Аналоговый, цифровой сигнал, приемущества, недостатки. Компрессия сигнала. 2 .Восприятие человеком света и цвета, преобразование света в электрический сигнал. Билет №7 1. Основной набор аудиоаппаратуры для работы радиожурналиста, приципы работы. 2. Звук в камкордере, микрофоны, их конструкции, технические характеристики, особенности применения в телевидении.

Любая передача для журналиста начинается с определения той цели, которую он ставит перед собой, готовясь к ней. Любое жизненное событие, социальное или культурное явление многогранны и потому уже при выборе темы требуют от журналиста формирования своеобразной рамки, осознания границ проблемы. Все это помогает сосредоточению внимания на главном сначала самого журналиста, а потом и аудитории.

В некоторой степени выбор темы уже предопределен специализацией редакции, радиоканала или радиокомпании, ее основными тематическими направлениями, форматом. У каждой радиостанции – своя проблематика, в которой журналист должен разбираться достаточно глубоко и основательно.

Таким образом, выбор редакции – первый и важнейший этап в определении главной темы журналистского творчества. Самое важное в русле этой главной проблемы – процесс накопления знаний, умение оценить новое явление или факт.

Часто возникает ситуация, когда молодой и бесспорно талантливый журналист быстро «выдыхается», и тогда к его передачам, репортажам или комментариям теряют интерес и слушатели, и коллеги. Причина проста: ему не хватило знаний, эрудиции. «Культурный слой», на котором он пытался возвести «свое здание» в эфире, оказался слишком тонок... (Отсюда столь заметное в 90-е годы стремление журналистов к «сильнодействующим» средствам в лексике, но об этом речь впереди.) И он начинает повторять азбучные истины, давно ставшие общеизвестными факты, вызывая у слушателей ощущение пустоты и досады.

Часто в таких случаях говорят, что исчерпана тема. Но это не так, исчерпана не тема – исчерпано знание журналиста об этой теме. Например, если корреспондент работает на радиостанции, обращенной к женской аудитории, он обязан тонко разбираться во всем, что именуется «женским вопросом», знать его многовековую историю, развитие, сегодняшнее состояние как у нас в стране, так и за рубежом. В противном случае (как произошло, например, в освещении «дела» Моники Левински – этот роман президента США с практиканткой в Белом доме занял огромное место в журналистике конца XX века) легко сбиться на одно лишь радостное пустословие, оставляя в полном неведении свою аудиторию относительно тех глубинных процессов феминистской революции, которые происходят сегодня в мире, и в частности в Америке, со всеми ее плюсами и минусами.

Второй этап освоения темы – специализация радиожурналиста.

Заметим, что, не найдя своей оригинальной темы, корреспондент вряд ли сможет стать сколько-нибудь заметной творческой личностью даже при наличии несомненного таланта. Хорошо, если человек, вступивший на журналистскую стезю, сразу находит ту тропку, по которой ему интересно идти. Радио знает десятки имен журналистов, которые добились признания именно благодаря тому, что мы понимаем под суховатым словом «специализация».

Это вовсе не означает, что на радио нет профессиональных областей, требующих широты охвата, нет своеобразного многоготемья, характеризующего, например, деятельность собственного корреспондента в том или ином регионе или работу ведущего информационно-публицистической программы. Но такая широта охвата также является своеобразной специализацией журналиста, и она необходима, как и обязательное знание тех или иных особенностей региона, его истории, языка и культуры.

Специализация, безусловно сужая круг затрагиваемых вопросов, позволяет в то же время глубже проникать в их суть, раскрывать их, что называется, с уже готовыми доказательствами и фактами в руках. Она предусматривает не только знакомство журналиста с литературой и подбор информации по избранной тематике, но и организацию, и постоянное ведение им специального справочного аппарата, т.е. наличие своеобразного досье.

Досье журналиста – это прежде всего жизненный опыт и, конечно же, знания, накопленные им в период общей предварительной подготовки, о которой говорилось выше (такие знания, естественно, должны быть активно использованы на всех этапах работы); это понятия об основных и наиболее актуальных сторонах избранной тематики и «подходах» к ней, представление об этических рамках данной проблематики; и, наконец, это знание истории, географии, культуры региона, на который работает эфирный канал.

Приведем пример. Известный радиожурналист Ю. Гальперин, ведя из будапештского аэропорта протокольный репортаж (из Венгрии отбывал Н.С. Хрущев), из-за задержки гостя попал в критическую ситуацию. Уже прозвучали принятые тогда торжественно-грозные слова: «"Говорит Москва" Работают все радиостанции Советского Союза!», когда он понял, что приезд делегации в аэропорт задерживается. Ему пришлось говорить экспромтом 32 минуты – и он сделал это, потому что знал многое об этом ответственном визите.

Передача приобрела небывалую для подобного «официоза» глубину и цельность, став классикой радиодокументалистики.

Конечно, нельзя надеяться на то, что репортер владеет всей суммой знаний и фактов, которые выработало человечество, даже по сугубо ограниченной тематике. Кроме справок в Интернете хороший журналист пользуется газетными вырезками, сообщениями информационных агентств, справочниками по избранной специализации. Эти материалы могут быть заложены в личный или редакционный компьютер, куда могут также заноситься лучшие написанные на данную тему материалы – как собственные, так и коллег. В это же досье вносятся запомнившиеся фразы, цитаты, по тем или иным причинам не использованные в предыдущих передачах удачные приемы, «задумки», заголовки и т.д.

Журналист всегда должен быть готов при необходимости использовать этот материал. Хотя порой на то, чтобы накопленный и бережно хранимый материал пригодился (или, как говорят журналисты, заряд «выстрелил»), могут уйти годы. По словам одного известного журналиста, почти десять лет он берег запомнившуюся фразу из чеховского водевиля «Медведь» («Я порядочный человек. Я стреляю и попадаю пулей в подброшенную копейку...»), прежде чем использовал ее в очерке об олимпийском чемпионе по стрельбе.

Подобные наработки должны всегда находиться под рукой, но чтобы и их легко можно было найти, необходима строгая система их подбора и хранения. Она сугубо индивидуальна, но главное общее условие – не доверяться памяти (как в известной шутке Альберта Эйнштейна, сказавшего, что за всю жизнь ему в голову пришло две-три стоящие мысли и он запомнил их так, не записывая).

Второй совет – не забивать беспорядочно ящики письменного стола ворохом бумаг, газетных вырезок, случайных записей. Сделанные накануне заметки надо обязательно перечитать на следующий день, это поможет лучше запомнить их, найти точное место для них в архиве и, что особенно важно, восстановить ход мыслей, которые привели к необходимости сделать эту запись. Потому что зачастую бывает и так: обнаружив заметку через некоторое время, репортер не может вспомнить, зачем, собственно, была сделана эта запись («А ведь было что-то важное...»).

Несколько слов о системе хранения. Собираемые материалы обычно предлагается делить на чисто справочные: адреса, фамилии (обязательно имена и отчества!), должности людей, цифровые данные, даты и т.д.; проблемные: вырезки из газет и журналов, материалы по избранной тематике (как свои собственные, так и коллег), расшифровки не прошедших в эфир передач; наконец, творческие заготовки: неиспользованные заголовки, варианты начала передач, интересные наблюдения, фразы, словом, те самые «изюминки», которые определяют стиль передачи.

Готовя передачу, радиожурналист всегда общается с людьми: получает информацию о них и об их жизни, воспринимая и внутренне оценивая личностную сущность человека, выбирает свою адекватную систему поведения по отношению к нему. Другими словами, он непрерывно взаимодействует с людьми. В этом взаимодействии происходит столкновение интересов двух сторон. Если интересы совпадают, общение развивается органично и безболезненно, правда, при условии, что журналист не совершает психологических ошибок. Разные или противоположные интересы в общении ведут к борьбе и появлению элементов противостояния. В журналистской деятельности и то и другое проявляется иногда в сложных, причудливых сочетаниях.

Многое решает целевая направленность материала. Одно дело создавать портретный радиоочерк, задачей которого является популяризация личности, и совсем другое – готовить острый критический материал, проводить журналистское расследование. В этих случаях желание «героев» сотрудничать с журналистом может быть совсем разным. Между этими полярными примерами есть бесчисленное множество вариаций, с которыми журналисту приходится встречаться в своей работе.

На готовность того или иного человека предоставить журналисту информацию, вступить с ним в контакт влияют различные факторы.

Во-первых, компетентность человека в том вопросе, по которому к нему обращается корреспондент. В случае отказа дать информацию журналист должен правильно представить себе его мотивы. Иногда они действительно связаны с тем, что человек, к которому он обращается, не знает материала в такой степени, чтобы высказать глубокое и интересное суждение. Тогда журналисту приходится искать другой источник информации. Конечно, с теми, кто не только знает и охотно готов дать все нужные сведения, но часто и сам звонит и пишет в редакцию, работать легче. Но здесь следует быть осторожным: мотивы такой активности не всегда продиктованы самыми лучшими побуждениями и действительной компетентностью человека в той или иной проблеме.

Во-вторых, система служебной субординации. Радиожурналист неизбежно столкнется с этим обстоятельством, как только попытается получить информацию в официальном учреждении, какой-либо фирме или на предприятии. Иногда человек, который компетентен в данном вопросе (журналист знает об этом более или менее точно), уклоняется от предоставления материала или выражения собственного мнения. Причиной может быть его неуверенность в положительной реакции вышестоящих инстанций на опубликование этого материала: во многих учреждениях предоставление информации по определенным вопросам резервировано за руководством. Из этого следует, что в каждом конкретном случае журналист должен правильно решить, на каком уровне ему следует устанавливать контакт, чтобы получить нужную информацию. Практика показала, что лучше всего обращаться (особенно это относится к официальным учреждениям) к лицам, по должности облеченным правом принимать решения, или в отделы по связям с прессой.

В-третьих, профессиональная принадлежность человека. Любой опытный журналист знает, что профессия накладывает отпечаток на характер обмена информацией. Эту интересную особенность подметил психолог П.М. Ершов: «Люди, привыкшие иметь дело с детьми, молодежью, люди, от которых по роду деятельности требуется доброжелательная аккуратность, кто имеет в виду будущее – педагоги, воспитатели, – часто имеют склонностьпреимущественно выдавать информацию. Всякого рода администраторы, занятые больше настоящим, наоборот, склонны чаще добывать ее. Для тех, кто привык употреблять слова с полной ответственностью – таковы военные, математики, специалисты в точных науках, – характерна склонность обмениваться информацией конкретной, однозначной даже тогда, когда речь идет о предметах, далеких от круга их профессиональных интересов.

Люди гуманитарных профессий – писатели, критики, искусствоведы, режиссеры – часто склонны, наоборот, к выражениям многозначным и к многословию. Профессиональные навыки выступают в характере обмена информацией всегда, разумеется, с поправками на индивидуальный характер каждого отдельного человека. Но все же нескладно говорящий адвокат, повышенно откровенный разведчик, постоянно начинающий позиционную борьбу с воспитуемыми педагог, многоречивый кадровый командир – все это в жизни исключения из правила, интересные как раз тем, что они иногда ярко характеризуют данного конкретного человека».

В-четвертых, психологические свойства личности. Одни люди более коммуникабельны, другие – менее. Признаки готовности или нежелания сотрудничать с журналистом, проявляющиеся во внешней реакции человека, не всегда могут быть расценены правильно. За негативным отношением к сотрудничеству может скрываться чрезмерная скромность или присущий человеку «комплекс неполноценности». Этот комплекс – явление вполне нормальное, так или иначе он проявляется у многих людей, и журналист должен с этим считаться. Терпеливое и тактичное развитие контакта, как правило, приносит успех.

Облегчить контакты с интересующими людьми журналисту помогает опять-таки специализация, т.е. работа в определенном диапазоне проблем. Конечно, такая специализация не всегда возможна, ибо задачи, возникающие перед ним, весьма многообразны. Но любой журналист с опытом обязательно «обрастает» связями в той сфере, которой он по преимуществу занимается, о которой пишет и о которой создает радиопередачи. Взаимоотношения с уже знакомыми людьми на основе собственной сложившейся и известной профессиональной репутации всегда проще и неформальнее отношений, которые возникают в результате первых, новых контактов. Постоянная забота журналиста о расширении круга своих источников информации – непременная предпосылка его успешной деятельности.

Ответственные, занятые люди иногда расценивают интервью для печати, радио и телевидения как непростое и не всегда нужное лично им мероприятие, требующее затрат времени.

Билет №8 1. Цифровое кодирование аналогового аудио сигнала. Методы сжатия аудио сигнала. 2. Аналоговые форматы видео записи, тайм код. Наклонно строчная запись.

По своей массе и "производственным мощностям" аналоговая вещательная аппаратура все еще преобладает, но очень быстро сдает одну позицию за другой. Как и ожидалось, переход к цифровым вещательным комплексам осуществляется, главным образом, за счет поэтапного встраивания цифрового оборудования в аналоговое окружение. Процесс этот идет повсеместно, но в разных странах темпы перехода различны. В наиболее развитых странах уже сейчас можно говорить о преобладании цифровой аппаратуры, в некоторых она просто отсутствует. Россию в этом плане, пожалуй, следует отнести к слаборазвитым странам. Бурному внедрению цифровых технологий в наше вещание, естественно, препятствует отсутствие необходимых средств у большинства телевизионных и радиовещательных компаний страны. Тем не менее, дело сдвинуто с мертвой точки и идет с впечатляющим ускорением.

Что предлагают цифровые технологии на разных стадиях подготовки и распространения вещательных программ, как влияют на художественные возможности, о чем следует помнить, работая с цифровой аппаратурой, и чего надо опасаться, особенно в системах с компрессией сигналов - ответы на все эти вопросы следует знать всем работникам вещательных организаций - инженерно-техническому персоналу и творческим работникам.

Цифровая техника достаточно специфична, "поведение" интеллектуальных машин иногда противоречит повседневному опыту человека и трудно воспринимается. Специальное образование, вскрывающее "подноготную" цифровых процессов, снимает такие трудности. Однако приходится считаться с тем, что подавляющее большинство работников вещательных организаций и компаний не знакомы с математической логикой, теорией и физикой цифровых процессов обработки многомерных массивов данных и другими премудростями соответствующих научных дисциплин и, вероятнее всего, никогда не познакомятся. Все что им надо - это адаптированное изложение основ и особенностей поведения цифровых систем. Специальной литературы этого рода у нас нет, но необходимость в ней - огромная. Журнал "625" принимает "социальный заказ" вещателей, достаточно ясно выраженный в многочисленных обращениях в редакцию.

Предлагаемая вниманию статья - первая из большой серии (около 15) публикаций, в которых предполагается дать достаточно объемное и широкое изложение основ цифровых систем телевидения. Сложную работу по подготовке таких публикаций взял на себя Константин Франциевич Гласман. В нем удачно сочетаются теоретик высокого класса и педагог, способный изложить в доступной форме вопросы, трудные для неподготовленного восприятия. И особенно важно, что он преподает тем, кто ориентируется на профессии вещания.

Цифровая техника стала постепенно проникать в телевидение в семидесятые годы. Первыми появились цифровые корректоры временных искажений, затем - кадровые синхронизаторы, генераторы специальных эффектов, микшеры, коммутаторы. Но говорить о возможности полномасштабного перехода к цифровому телевидению стали десять лет назад, когда появился первый промышленный цифровой видеомагнитофон, разработанный фирмой Sony. Это - выдающееся событие для телевидения. Прежде всего надо отметить, что параметры, характеризующие качество воспроизводимого изображения и звука в цифровом аппарате, превосходили те значения, которые были типичными для аналоговых магнитофонов. Но появление цифровой видеозаписи означало не просто значительное улучшение параметров. Эффект накопления искажений, присущий всем аналоговым системам, например, ограничивает предельно допустимое число перезаписей, которые могут быть сделаны на аналоговом магнитофоне. А вот цифровые системы практически свободны от эффекта накопления искажений.

Если в аналоговом аппарате предельно допустимое число перезаписей исчисляется единицами, то в цифровом видеомагнитофоне визуальное качество изображения не изменяется после десятков перезаписей. А это уже не просто количественное улучшение. Можно сказать, что предельно допустимое количество перезаписей уже практически не ограничивает возможности создателей телевизионных программ.

Десятилетия основным носителем в системах видеозаписи была магнитная лента. Но сейчас запись на диск завоевывает свое место в видеотехнике. Дисковые системы дороже ленточных и имеют меньшую емкость, но они обладают весьма важным преимуществом - практически мгновенным (в сравнении с ленточными системами) доступом к любому фрагменту записи. Это создает новые возможности для компоновки и монтажа. Таким образом, появление цифровой видеозаписи ознаменовало начало кардинальных изменений в технологии производства телевизионных программ.

Но цифровая техника порождает и проблемы. Полоса частот цифровых сигналов значительно шире полосы их аналоговых "предшественников". Например, полоса частот, занимаемая телевизионным видеосигналом в цифровой форме, составляет сотни мегагерц. Так, при передаче телевизионного сигнала в цифровой форме требуются каналы связи с пропускной способностью до сотен мегабит в секунду. Использование каналов, не вносящих ошибки в цифровой поток и обладающих столь большой пропускной способностью, может оказаться невозможным или экономически невыгодным. При плотностях записи информации, которые приходится использовать, например, в цифровых видеомагнитофонах, чтобы добиться расхода ленты, сравнимого с расходом в аналоговых аппаратах, ошибки при воспроизведении просто неизбежны. Поэтому сам факт преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и использование двоичных сигналов в качестве носителя информации еще не гарантирует высокого качества.

Принципиальный способ решения проблем передачи и записи с высокой степенью помехозащищенности был обоснован Шенноном. Он заключается в кодировании сигнала. К системам кодирования в цифровой видеотехнике предъявляются весьма многочисленные и часто противоречивые требования. Поэтому на практике кодирование всегда выполняется в несколько приемов. Сейчас принято выделять следующие основные виды: • кодирования источника информации с целью преобразования сигнала в цифровую форму и его экономное представление путем сжатия или, как часто говорят, компрессии; • кодирования с целью обнаружения и исправления ошибок; • канального кодирования с целью согласования параметров цифрового сигнала со свойствами канала связи и обеспечения самосинхронизации.

Аналого-цифровое преобразование сигналов

Для преобразования любого аналогового сигнала (звука, изображения) в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование. Дискретизация - представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений (отсчетов). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации. Величину, обратную интервалу между отсчетами, называют частотой дискретизации. На рис. 1 показаны исходный аналоговый сигнал и его дискретизированная версия. Картинки, приведенные под временными диаграммами, получены в предположении, что сигналы являются телевизионными видеосигналами одной строки, одинаковыми для всего телевизионного растра.

Рис.1 Аналого-цифровое преобразование Дискретизация

онятно, что чем меньше интервал дискретизации и, соответственно, выше частота дискретизации, тем меньше различия между исходным сигналом и его дискретизированной копией. Ступенчатая структура дискретизированного сигнала может быть сглажена с помощью фильтра нижних частот. Таким образом и осуществляется восстановление аналогового сигнала из дискретизированного. Но восстановление будет точным только в том случае, если частота дискретизации по крайней мере в 2 раза превышает ширину полосы частот исходного аналогового сигнала (это условие определяется известной теоремой Котельникова). Если это условие не выполняется, то дискретизация сопровождается необратимыми искажениями. Дело в том, что в результате дискретизации в частотном спектре сигнала появляются дополнительные компоненты, располагающиеся вокруг гармоник частоты дискретизации в диапазоне, равном удвоенной ширине спектра исходного аналогового сигнала. Если максимальная частота в частотном спектре аналогового сигнала превышает половину частоты дискретизации, то дополнительные компоненты попадают в полосу частот исходного аналогового сигнала. В этом случае уже нельзя восстановить исходный сигнал без искажений. Теория дискретизации приведена во многих книгах. Интересующимся теоретическими проблемами можно порекомендовать ставшие классическими работы Н.К.Игнатьева.

Рис.2 Аналого-цифровое преобразование Искажение дискретизации

ример искажений дискретизации приведен на рис. 2. Аналоговый сигнал (предположим опять, что это видеосигнал ТВ строки) содержит волну, частота которой сначала увеличивается от 0,5 МГц до 2,5 МГц, а затем уменьшается до 0,5 МГц. Этот сигнал дискретизируется с частотой 3 МГц. На рис. 2 последовательно приведены изображения: исходный аналоговый сигнал, дискретизированный сигнал, восстановленный после дискретизации аналоговый сигнал. Восстанавливающий фильтр нижних частот имеет полосу пропускания 1,2 МГц. Как видно, низкочастотные компоненты (меньше 1 МГц) восстанавливаются без искажений. Волна с частотой 1,5 МГц исчезает и превращается в относительно ровное поле. Волна с частотой 2,5 МГц после восстановления превратилась в волну с частотой 0,5 МГц (это разность между частотой дискретизации 3 МГц и частотой исходного сигнала 2,5 МГц).

Эти диаграммы-картинки иллюстрируют искажения, связанные с недостаточно высокой частотой пространственной дискретизации изображения. Если объект телевизионной съемки представляет собой очень быстро движущийся или, например, вращающийся предмет, то могут возникать и искажения дискретизации во временной области. Примером искажений, связанных с недостаточно высокой частотой временной дискретизации (а это частота кадров телевизионного разложения), является картина быстро движущегося автомобиля с неподвижными или, например, медленно вращающимися в ту или иную сторону спицами колеса (стробоскопический эффект).

Если частота дискретизации установлена, то искажения дискретизации отсутствуют, когда полоса частот исходного сигнала ограничена сверху и не превышает половины частоты дискретизации. Если потребовать, чтобы в процессе дискретизации не возникало искажений ТВ сигнала с граничной частотой, например, 6 МГц, то частота дискретизации должна быть не меньше 12 Мгц. Однако, чем ближе частота дискретизации к удвоенной граничной частоте сигнала, тем труднее создать фильтр нижних частот, который используется при восстановлении, а также при предварительной фильтрации исходного аналогового сигнала. Это объясняется тем, что при приближении частоты дискретизации к удвоенной граничной частоте дискретизируемого сигнала предъявляются все более жесткие требования к форме частотных характеристик восстанавливающих фильтров - она все точнее должна соответствовать прямоугольной характеристике. Следует подчеркнуть, что фильтр с прямоугольной характеристикой не может быть реализован физически. Такой фильтр, как показывает теория, должен вносить бесконечно большую задержку в пропускаемый сигнал. Поэтому на практике всегда существует некоторый интервал между удвоенной граничной частотой исходного сигнала и частотой дискретизации.

Квантование представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов - шагов квантования. Расположение уровней квантования обусловлено шкалой квантования. Используются как равномерные, так и неравномерные шкалы. На рис. 3 показаны исходный аналоговый сигнал и его квантованная версия, полученная с использованием равномерной шкалы квантования, а также соответствующие сигналам изображения.

Рис.3 Аналого-цифровое преобразование Квантование

скажения сигнала, возникающие в процессе квантования, называют шумом квантования. При инструментальной оценке шума квантования вычисляют разность между исходным сигналом и его квантованной копией, а в качестве объективных показателей шума принимают, например, среднеквадратичное значение этой разности. Временная диаграмма и изображение шума квантования также показаны на рис. 3 (изображение шума квантования показано на сером фоне). В отличие от флуктуационных шумов шум квантования коррелирован с сигналом, поэтому шум квантования не может быть устранен последующей фильтрацией. Шум квантования убывает с увеличением числа уровней квантования.

Рис.4 Квантование

а рис. 4 показаны изображение, квантованное на 4 уровня, и соответствующий такому числу уровней шум квантования, в котором нетрудно разглядеть сюжет исходного изображения. Изображение, показанное на рис. 5, получено с использованием 128 уровней. При таком уже сравнительно большом числе уровней шум квантования похож на обычный флуктуационный шум. Размах шума упал, поэтому пришлось при получении картинки шума квантования увеличить этот размах в 128 раз, чтобы шум был заметен.

Еще несколько лет назад вполне достаточным казалось использовать 256 уровней для квантования телевизионного видеосигнала. Сейчас считается нормой квантовать видеосигнал на 1024 уровня. Число уровней квантования при формировании цифрового звукового сигнала намного больше: от десятков тысяч до миллионов.

Рис.5 Квантование

вантованный сигнал, в отличие от исходного аналогового, может принимать только конечное число значений. Это позволяет представить его в пределах каждого интервала дискретизации числом, равным порядковому номеру уровня квантования. В свою очередь это число можно выразить комбинацией некоторых знаков или символов. Совокупность знаков (символов) и система правил, при помощи которых данные представляются в виде набора символов, называют кодом. Конечная последовательность кодовых символов называется кодовым словом. Квантованный сигнал можно преобразовать в последовательность кодовых слов. Эта операция и называется кодированием. Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. Для кодирования сигналов звука и изображения широко применяют двоичный код. Если квантованный сигнал может принимать N значений, то число двоичных символов в каждом кодовом слове n >= log2^N. Один разряд, или символ слова, представленного в двоичном коде, называют битом. Обычно число уровней квантования равно целой степени числа 2, т.е. N = 2ⁿ.

Рис.6 Аналого-цифровое преобразование Цифровое кодирование

одовые слова можно передавать в параллельной или последовательной формах (рис. 6). Для передачи в параллельной форме надо использовать n линий связи (в примере, показанном на рисунке, n = 4). Символы кодового слова одновременно передаются по линиям в пределах интервала дискретизации. Для передачи в последовательной форме интервал дискретизации надо разделить на n подинтервалов - тактов. В этом случае символы слова передаются последовательно по одной линии, причем на передачу одного символа слова отводится один такт.

Каждый символ слова передается с помощью одного или нескольких дискретных сигналов - импульсов. Преобразование аналогового сигнала в последовательность кодовых слов поэтому часто называют импульсно-кодовой модуляцией. Форма представления слов определенными сигналами определяется форматом кода. Можно, например, устанавливать в пределах такта высокий уровень сигнала, если в данном такте передается двоичный символ 1, и низкий - если передается двоичный символ 0 (такой способ представления, показанный на рис. 6, называют форматом БВН - Без Возвращения к Нулю). В примере рис. 6 используются 4-разрядные двоичные слова (это позволяет иметь 16 уровней квантования). В параллельном цифровом потоке по каждой линии в пределах интервала дискретизации передается 1 бит 4-разрядного слова. В последовательном потоке интервал дискретизации делится на 4 такта, в которых передаются (начиная со старшего) биты 4-разрядного слова.

Операции, связанные с преобразованием аналогового сигнала в цифровую форму (дискретизация, квантование и кодирование), выполняются одним устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Сейчас АЦП может быть просто интегральной микросхемой. Обратная процедура, т.е. восстановление аналогового сигнала из последовательности кодовых слов, производится в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП). Сейчас существуют технические возможности для реализации всех обработок сигналов звука и изображения, включая запись и излучение в эфир, в цифровой форме. Однако в качестве датчиков сигнала (например, микрофон, передающая ТВ трубка или прибор с зарядовой связью) и устройств воспроизведения звука и изображения (например, громкоговоритель, кинескоп) пока используются аналоговые устройства. Поэтому аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи являются неотъемлемой частью цифровых систем.

Цифровые сигналы можно описывать с помощью параметров, типичных для аналоговой техники, например таких, как полоса частот. Но их применимость в цифровой технике является ограниченной. Важным показателем, характеризующим цифровой поток, является скорость передачи данных. Если длина слова равна n, а частота дискретизации FD, то скорость передачи данных, выраженная в числе двоичных символов в единицу времени (бит/с), находится как произведение длины слова на частоту дискретизации: C = nF_D .

Цифровое представление компонентного видеосигнала

Компонентный телевизионный видеосигнал может быть представлен в цифровой форме в соответствии с Рекомендацией ITU-R 601. Эта рекомендация устанавливает правила раздельной дискретизации, квантования и кодирования сигнала яркости Y и двух цветоразностных сигналов R-Y (C_r) и B-Y (C_b). Частота дискретизации для яркостного сигнала Y установлена равной 13,5 МГц, для цветоразностных сигналов - 6,75 МГц, т.е. частота дискретизации яркостного сигнала в 2 раза больше частоты дискретизации цветоразностных сигналов. Если взять, как принято, в качестве условной (базовой для иерархии цифровых стандартов) единицы частоту 3,375 МГц, то частоты дискретизации яркостного и двух цветоразностных сигналов будут находиться в соотношении 4:2:2, которое и дает часто используемое название стандарта.

Рис.7 Кодирование компонентного видеосигнала (4:2:2)

ри таких значениях частот дискретизации можно практически преобразовать без искажений в цифровую форму сигнал яркости в полосе до 5,75 МГц, а цветоразностные сигналы - в полосе до 2,75 МГц (надо помнить о "запасном" интервале между граничной частотой сигнала и половиной частоты дискретизации). Стандарт 4:2:2 используется в качестве "базового" при оценке других вариантов дискретизации, и на значение 5,75 МГц часто ссылаются как на границу полной полосы ТВ сигнала. Рис. 7 показывает дискретизацию компонентного телевизионного сигнала на примере сигнала цветных полос.

Длина кодового слова - 10 двоичных разрядов - битов (в первоначальном варианте - 8 битов), что позволяет перенумеровать 1024 уровня квантования. Однако числа 0..3 и 1020..1023 резервируются для цифровых синхронизирующих сигналов. Для квантования яркостного сигнала выделяется 877 уровней (значение черного в видеосигнале соответствует уровню квантования 64, а номинальное значение белого - уровню 940). Для квантования цветоразностных сигналов выделяется 897 уровней, причем нулевому значению аналогового сигнала соответствует уровень квантования 512.

Кодированию подлежат гамма-корректированные сигналы. Приведенные диапазоны уровней квантования часто используются при сравнении с другими вариантами квантования. В этом случае на них часто ссылаются как на показатели динамического диапазона или полного разрешения по уровню сигнала, поскольку число уровней квантования определяет шум квантования и, соответственно, динамический диапазон. В этом же смысле иногда говорят о 10-битном разрешении.

Рис.8 Кодирование компонентного видеосигнала (4:2:2) Структура дискретизации

астоты дискретизации представляют гармоники строчной частоты, что обеспечивает неподвижную ортогональную структуру отсчетов ТВ изображения (рис. 8). Величинам 13,5 и 6,75 МГц кратна, как частота строчной развертки стандарта телевизионного разложения 625/50, так и частота развертки стандарта 525/60. Собственно, выбор в качестве базовой именно частоты 3,375 МГц во многом связан с соображениями кратности с частотами строчной развертки двух мировых стандартов разложения. Это важно потому, что позволило ввести единый мировой стандарт цифрового кодирования компонентного видеосигнала, при котором в активной части строки содержится 720 отсчетов яркостного сигнала и по 360 - каждого цветоразностного. Различие в системах 625/50 и 525/60 заключается в разном числе строк и несколько отличающейся длительности интервала гашения. Полная скорость передачи цифрового компонентного видеосигнала составляет 10 х 13,5 + 10 х 6,75 + 10 х 6,75 = 270 Мбит/с.

Рис.9 Кодирование компонентного видеосигнала (4:4:4)

уществуют и другие форматы представления компонентного сигнала в цифровом виде. Кодирование по стандарту 4:4:4 предполагает использование частоты 13,5 МГц для всех трех компонентов: R, G, B или Y, C_r, C_b (рис. 9). Это означает, что все компоненты передаются в полной полосе. Для каждого компонента в активной части кадра оцифровывается 576 строк по 720 элементов. Скорость цифрового потока при 10-битовом слове составляет 405 Мбит/с.

Рис.10 Кодирование компонентного видеосигнала (4:4:4:4)

ормат 4:4:4:4 описывает кодирование четырех сигналов (рис.10), три из которых являются компонентами видеосигнала (R, G, B или Y, C_r, C_b), а четвертый (альфа-канал) несет информацию об обработке сигнала, например, о прозрачности изображения переднего плана при наложении нескольких изображений. Дополнительным четвертым сигналом может также быть сигнал яркости Y в дополнении к сигналам основных цветов R, G, B. Частота дискретизации всех сигналов - 13,5 МГц, т.е. все сигналы передаются в полной полосе. Скорость передачи данных при 10 битах на слово равна 540 Мбит/с.

Рис.11 Кодирование компонентного видеосигнала (4:1:1)

ормат 4:1:1 предлагает двукратное уменьшение частоты дискретизации цветоразностных сигналов (в сравнении со стандартом 4:2:2). Яркостной сигнал Y дискретизируется с частотой 13,5 Мгц, а цветоразностные (C_r и C_b) - 3,375 Мгц. Это означает и двукратное уменьшение горизонтального разрешения в цвете. В активной части кадра 576 строк, каждая из которых содержит 720 элементов сигнала яркости и по 180 - цветоразностных сигналов (рис. 11).

Формат 4:2:0 предлагает изображение, в котором яркостная компонента Y содержит в активной части кадра 576 строк по 720 отсчетов, а цветоразностные компоненты C_r и C_b - 288 строк по 360 отсчетов (рис. 12).

Рис.12 Кодирование компонентного видеосигнала (4:2:0)

арианты кодирования 4:1:1 и 4:2:0 характеризуются одинаковой скоростью передачи данных - 202,5 Мбит/с для длины кодового слова в 10 бит и 162 Мбит/с - для 8 бит на слово. Если передавать только активную часть изображения (без обратного хода), то величина цифрового потока при 8 битах на слово составит 124 Мбит/с. Цифровые сигналы этих двух форматов могут быть получены из сигналов стандарта 4:2:2 путем предварительной обработки и децимации (прореживания отсчетов) с целью сокращения скорости потока. Формат 4:1:1 оказывается более удобным для систем со стандартом разложения 525/60, а формат 4:2:0 - для систем 625/50. Это связано с тем, что потеря вертикальной четкости более заметна в системе с меньшим числом строк (525/60), а потеря горизонтальной четкости более заметна в системе 625/50.

Рис.13 Кодирование компонентного видеосигнала (3:1:1)

аходит применение формат 3:1:1, в котором уменьшено (в сравнении с 4:2:2) горизонтальное разрешение и для яркостной компоненты (с 720 до 540), и для цветоразностных (с 360 до 180). Активная часть кадра содержит 576 строк с 540 отсчетами яркостной компоненты и 180 отсчетами для цветоразностных (рис. 13). Скорость передачи данных формата 3:1:1 составляет 135 Мбит/с при 8 битах на один отсчет.

Для значительного сокращения скорости потока (например, в CD-ROM приложениях) разрешение яркостной компоненты снижается примерно в 2 раза по вертикали и по горизонтали, а цветоразностных - в 4 раза по вертикали и в 2 раза по горизонтали (в сравнении со стандартом 4:2:2).

Рис.14 Кодирование компонентного видеосигнала CIF (Common Interchange Format)

акой вид представления описывается форматом CIF (Common Interchange Format). Один кадр этого формата содержит в активной части 288 строк по 352 отсчета для яркостной компоненты и 144 строки по 176 отсчетов для цветоразностных компонент (рис. 14). При передаче только активной части изображения скорость потока составляет около 30 Мбит/с при 8 битах на отсчет.

Цифровое представление композитного сигнала

Рис.15 Кодирование компонентного видеосигнала (4fsc)

омпозитный сигнал по системам PAL и NTSC дискретизируется с частотой 4fsc, равной четвертой гармонике цветовой поднесущей. Рис. 15 иллюстрирует дискретизацию и квантование композитного телевизионного видеосигнала (в качестве сигнала показан сигнал цветных полос). В системе NTSC строка содержит 910 отсчетов, из которых 768 образуют активную часть цифровой строки. В системе PAL на интервал аналоговой строки приходится нецелое число отсчетов с частотой 4fsc. Это обусловлено тем, что в системе PAL помимо четвертьстрочного сдвига используется дополнительный сдвиг частоты поднесущей на частоту кадров (25 Гц). Для сохранения непрерывного цифрового потока отсчетов, следующих с постоянной частотой 4fsc, в системе PAL длительность цифровой строки принята не равной длительности аналоговой строки. Все строки поля (за исключением двух) содержат по 1135 отсчетов, а две - по 1137.

Длина кодового слова - 10 бит (в первоначальном варианте - 8). Необходимость цифрового кодирования фронта и среза синхроимпульсов композитного аналогового сигнала приводит к тому, что для диапазона от номинальной величины черного до номинального белого выделяется примерно на 30% меньше уровней квантования, чем для сигнала в компонентной форме. Скорость передачи данных для цифрового сигнала в системе NTSC составляет 143 Мбит/с, а в системе PAL - 177 Мбит/с.

Цифровое представление звукового сигнала

Рис.16 Цифровое представление звукового сигнала AES/EBU

ля передачи звукового сопровождения в телевидении применяются цифровые сигналы стандарта AES/EBU. В соответствии с этим стандартом при аналого-цифровом преобразовании звука используется импульсно-кодовая модуляция с линейной шкалой квантования, причем на один отсчет для собственно звуковых данных отводится до 24 бит (рис. 16). Форма представления кодовых слов - последовательная. К каждому слову звуковых данных добавляются биты корректности отсчета V, состояния канала C, данных пользователя U. Эта группа из 27 бит, дополненная битом четного паритета P и синхрословом из 4 бит, образует субкадр из 32 бит. Стандарт поддерживает два звуковых сигнала (например, 2 моно или 1 стерео канал), из отсчетов которых формируется кадр. 192 последовательных кадра объединяются в блок данных. Объединение в блок значимо лишь постольку, поскольку в пределах блока с помощью битов C передается информация, например, о характере сигнала (моно или стерео), о внесенных предискажениях. В пределах блока группируется и информация пользователя.

Стандарт AES/EBU допускает ряд частот дискретизации, из которых наиболее удобной для телевидения является частота 48 кГц, при которой длительность блока составляет 4 мс. При этом устанавливается простое соотношение между частотой дискретизации звука и частотой видеокадров, что упрощает синхронизацию и передачу цифровых сигналов видео и звука по одной линии связи. Скорость передачи звуковых данных при частоте 48 кГц составляет 3,072 Мбит/с.

Второй способ - сжатие (компрессия) данных при их передаче по низкоскоростным каналам. Именно компрессия позволяет значительно увеличить пропускную способность линий при относительно небольших затратах на приобретение специального оборудования и ПО. При этом "прозрачная" работа удаленного пользователя в сети корпорации может быть обеспечена даже при передаче данных по обычным аналоговым телефонным линиям. Помимо несомненного выигрыша в скорости передачи больших объемов данных на большие расстояния, компрессия также является дополнительной мерой обеспечения защиты конфиденциальной информации при попытке ее несанкционированного перехвата во время передачи по каналам WAN.

Содержание