В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Лаврентий Лишин
Заместитель генерального директора ОАО ВНИИТР
Игорь Лишин
Заместитель главного редaктора
главной редакции спортивных программ ОАО "ТВ Центр
Подобно витязю на распутье стоят в задумчивости перед выбором форматов записи u хранения цифровой информации руководители телевизионных комплексов. Какие носители видеоинформации сдают позиции, а какие открывают новые возможности - об этом пойдет речь в предлагаемом обзоре
Нaпрaво пойдешь - в магнитной ленте зaпyтаешься,
налево пойдешь - под лазерный лyч попадешь,
прямо пойдешь - в твердой пaмяти остaнешься...
Вьется алая лента игриво...
У магнитной ленты нет никаких перспектив, кроме бантиков? Однако с этим не все согласны. Например, фирма Sony нашла для ленты нишу, которую пока не способны занять ни диски, ни твердотельная память. В 2005 г. ею был продемонстрирован новый формат HDCAM SR для ТВЧ и созданы видеомагнитофоны формата HDCAM SR с выходами SD и HD. Этот формат обеспечивает на данный момент самое высокое качество записи на ленту 1/2". Запись производится с ультравысокой плотностью.
Если для формата DVCPRO HD плотность записи составляет 150 Мбит на квадратный дюйм, то для формата HDCAM SR ее значение превышает 320. Для этого пришлось существенно уменьшить записываемую минимальную длинy волны и уменьшить ширину дорожки записи. Для обеспечения работы на узких дорожках был усовершенствован ЛПМ видеомагнитофонов, создан новый тип ленты, оптимизировано канальное кодирование и разработан специальный кодек MPEG-4 Studio Profile, который обеспечивает разрешение выше 1080р при скорости потока 300 Мбит/с и более. Важно, что при этом сохраняется масштабируемая разрешающая способность, то есть возможны различные способы разверток (1080/60i или 720/50р), улучшен процесс DCT- или DPCM-кодирования. В результате использования кодека MPEG-4 Studio Profile улучшилось отношение сигнал/шум на 13% при одинаковой величине компрессии.
Видеомагнитофоны совместно с камкодерами или с телекамерой позволяют проводить репортажные съемки при цифровом кодировании сигнала ТВЧ 4:2:2, а при подключении телекамеры даже при цифровом кодировании 4:4:4. В видеомагнитофонах используетcя S-кассета, время записи составляет 50 мин. Возможна одновременная запись двух потоков c двух телекамер для получения стереофотографий (для 3D stereo). Блок обработки позволяет проводить конверсию кодирования 4:4:4 -> 4:2:2.
Впервые используется одновременная запись двух раздельных звуковых каналов, в которых применяется система Dolby Surround 5/1. В составе видеомагнитофонов предусмотрены 12 звуковых каналов с 24-разрядным кодированием и частотой квантования 48 кГц. Для удобства проведения сложного монтажа программ имеется система Pre-read edit и возможен ввод метаданных в объеме 1056 байт/кaдр, или несжатой информации 1 920х3 строки х 10 бит/кадр.
Есть еще одна область, где магнитная лента пока не сдает свои позиции, - архивирование. Так, формат LTO1 обеспечивает хранение данных на картридже емкостью 100 Гбайт при скорости записи/чтения 15/30 Мбит/с. Многократное воспроизведение сохраняемых программ возможно без ухудшения поверхности ленты, так как 384 дорожки записываются на ленту неподвижными головками и воспроизводятся бесконтактным способом. Сверху и снизу на ленту записываются продольные дорожки данных, а междy ними другими неподвижными головками - субполосы с цифровой информацией.
В формате LTO2 емкость картриджа составляет 200/400 Гбайт, скорость записи/считывания данных - 35/70 Мбит/с, число дорожек данных - 512, число серводорожек - 5.
Сегодня уже есть сведения о разработке формата LTO3, который позволит вдвое увеличить число дорожек и скорость записи/считывания.
И будет карточка пылиться...
Радиовещательные компании с магнитной лентой уже попрощались - СD и DVD удобней и проще в использовании. При этом используется формат WAW Broadcast, 24-разрядное квантование при частоте 48 кГц. Для повышения качества записи частоту квантования иногда увеличивают до 96 кГц, но так как суммарный поток даже при многоканальной звукозаписи обычно не превышает 2 Мбит/с, то технические сложности связаны только c хранением записанных дисков.
Что же касается телепрограмм, то до недавнего времени наиболее передовой технологией на всех стадиях их подготовки была запись на цифровые видеомагнитофоны. C точки зрения журналистики данные видеомагнитофоны страдают рядом врожденных дефектов. Это дорогостоящие лентопротяжные механизмы (ЛПМ) и блоки видеоголовок (БВГ), которые к тому же быстро изнашиваются и часто ломаются. Кроме того, обилие форматов записи создает трудности при комплектации телецентров и архивов.
Может ли оптический диск выступать в качестве альтернативы? Широкое их использование в телевидении лимитируется максимально допустимой скоростью записи (в настоящее время 9 Мбит/с) и общей емкостью диска. На диски DVD или на диски Blue-ray постепенно переходят при подготовке программ небольшие телекомпании, но указанные ограничения этот переход пока зaдерживают.
С появлением твердотельной памяти и лазерных дисков большой емкости ситуация может поменяться к лyчшему: фирмой Panasonic, например, разработана карта твердотельной памяти P2, представляющая собой систему оптической записи, выполненную на основе твердотельного лазера и активной среды, в которой и осуществляется запись. Передача данных в память карты и обратно осуществляется со скоростью, в 20 раз превышающую скорость в реальном времени) Новая карта P2 обладает емкостью 8 Гбайт, что достаточно для записи в формате DVCPRO HD (1080//50i - 8 мин., 720//25р - 20 мин.), в формате DVCPRO50 - 16 мин., в формате DV - 32 мин.). Выпускаются картриджи на 4-6 слотов P2 для камкордеров. Отсутствие движущихся механических частей порадовало прежде всего тех, кто работает в тяжелых съемочных условиях. Тем не менее фирма Sony продолжает выпyскать камкордеры c оптическими дисками Blue-ray в качестве носителя.
Суфле или слоеный пирог?
Для повышения емкости дисков и скорости записи зарубежные фирмы активно работают в нескольких направлениях:
Помимо двух новых перспективных стандартов Blue-ray и HD DVD нaд созданием собственного внутреннего стандарта усиленно трудятся китайские разработчики. Этот проект уже одобрила международная организация VD Forum, занимающаяся вопросами стандартизации технологий DVD-записи. По сообщениям китайских специалистов, новый формат будет равнозначен форматам Blue-ray и HD DVD, а по некоторым позициям даже превзойдет их характеристики.
По предварительным данным, китайский стандарт использует наработки форматов HD DVD, но не будет с ними совместим. Его окончательные спецификации появятся уже в 2007 г. Стандарт будет поддерживать технологию аудио- и видеокомпрессии Audio Video Coding Standard, a также MPEG-2, MPEG-4 и Windows Media Video 9. Аналогичный стандарт предлагают и южнокорейские разработчики.
Оптический "слоеный пирог" емкостью до 200 Гбайт разрабатывается совместно фирмами Sony и Ricoh. Инженеры Ricoh намерены добиться многократного, по сравнению с современными DVD, увеличения емкости за счет использования восьмислойной структуры носителей. Доступные в настоящее время "болванки" DVD имеют не более двух слоев. Связано это с тем, что отражение света на границе разделов мешает корректному чтению и записи файлов. Данную проблему компания Ricoh намерена решить за счет применения специальной фильтрующей пластины из стекла, разработанной фирмой Photonic Lattice. Примечательно, что, согласно имеющейся информации, для работы с новыми оптическими носителями будут использоваться головки записи/считывания, по конструкции аналогичные головкам, применяющимся в приводах для форматов HD DVD и Blue-ray. То есть теоретически технология компании Ricoh может быть адаптирована и для стандартов DVD нового поколения. Массовый выпуск восьмислойных дисков емкостью 200 Гбайт планируется начать в 2008 г.
Сотрудники Лондонского имперского колледжа также разработали новую технологию записи информации на оптические носители, которая, вполне возможно, позволит создавать однослойные диски емкостью до 250 Гбайт. В настоящее время информация записывается на оптические носители в виде микроскопических углублений - питов, каждый из которых соответствует одному биту. Луч лазера отражается от различных сегментов диска по-разному, что соответствует в двоичной системе единице или нулю.
Британские исследователи создали носитель, питы которого имеют наклоненные под десятью различными углами выступы.
Отражаясь от этих выстyпов, луч лазера меняет поляризацию, что и регистрируется считывающим устройством. В результате каждый пит может хранить не один, как в случае c традиционными дисками, а сразу 10 бит данных. Естественно, при этом в 1 0 раз повышается емкость носителя без увеличения его диаметра. По заявлениям британских yченых, на однослойный диск, выполненный по новой технологии, которая получила название MODS (Multiplexed Optical Data Storage), теоретически можно записать до 250 Гбайт информации.
Соответственно четырехслойный носитель будет иметь емкость около Тбайт. Планируется, что первая коммерческая версия нового продукта появится в 2010 г.
Тем временем разработчики "пробуют на зуб" и оптическое "суфле": в январе 2005 г. фирмами Optware, Ni Photo, СМС Magnentics, Nippon Paint, Pulstec и Toagosei был сформирован альянс HDV (Holographic Versatile Disc) Alliance для продвижения голографической записи видеоинформации. Первый голографический рекордер уже был продемонстрирован компанией Optware на выставке технологий оптического хранения данных 0DS'2004 весной позапрошлого года. Устройство построено на базе так называемой методики "коллинеарной голографии с поляризацией", при которой опорный и сигнальный лучи направляются на поверхность диска сквозь одну и ту же линзу. Это позволяет применять упрощенную оптическую систему, в отличие от существующих голографических рекордеров.
Стандарт HVD базируется на разработках японской фирмы Optware.
Голографические диски 5,25 дюйма в перспективе будут иметь емкость до 1 Тбайт и выше, a скорость передачи информации достигнет I Гбит/с. Это примерно в 40 раз больше скорости чтения данных c традиционных DVD-дисков. Планируется, что носители HVD придут на смену дискам HD DVD и Blue-ray. Последние имеют емкость 25 Гбайт, то есть одна "болванка" HVD фактически сможет заменить 40 однослойных носителей
Blue-ray. Правда, на первом этапе участники организации HVD Alliance рассчитывают выпустить голографические диски несколько меньшей емкости. В частности, объем носителей только для чтения составит 100 Гбайт, a емкость записываемых "болванок" - 200 Гбайт.
К концу следующего года Optware намерена начать массовые продажи твердотельных голографических носителей Ноlоgraphic Versatile Card (HVC). Эти носители по размерам будут сравнимы с обыкновенной кредитной картой и смогут хранить до 30 Гбайт информации. Стоимость Ноlographic Versatile Card при этом не превысит одного доллара США. Правда, распространение голографических накопителей, по крайней мере, на первом этапе будет сдерживать высокая цена голографических компьютерных приводов и рекордеров. Так, например, устройство, способное осуществлять только чтение карт HVC, обойдется покупателю примерно в $1900, a пишущий дисковод будет стоить почти $10000.
Тем временем компании Махеll,InPhase Technologies и Turner Entertainment Networks анонсировали технологию многократной записи Tapestry, которaя, возможно, не только заменит оба конкурирующих формата (Blue-ray и HD DVD), но и откроет возможности для создания существенно более эффективных форматов записи. Эти фирмы продемонстрировали рабочие образцы диска 130 мм, с толщиной слоя записи 1,5 мм. Диск был записан по технологии голографической записи и обладал емкостью до 300 Гбайт информации. Среднее время произвольного доступа - 200 мс, a пропускная способность - 20 Мбит/с.
Теоретическая же емкость диска Tapestry поистине фантастична - 1,6 Тбайт, при скорости передачи данных 120 Мбит/с. Таким образом, по "времени доступа" подобные диски способны обогнать все существующие на сегодняшний день технологии записи на дисковые носители, включая жесткие диски. Впечатляет и срок хранения информации на Tapestry - 50 лет!
Предполагается, что первые коммерческие образцы носителей емкостью 300 Гбайт появятся в конце 2006 г.
Чем душа успокоится?
Еще семь-восемь лет назaд аппаратная монтажа off-line была чем-то вроде "пугалки" для режиссера - туда собирались как на каторгу. Теперь висящий на плече ноутбук порой позволяет подготовить программы ничуть не хуже, чем в студии, и тот же режиссер просит скинуть ему исходники на DVD, чтобы он мог повторить программу на досуге. O первых экспериментах в области голографической записи компания IBM сообщила в 1999 г. В 2001-м канадский ученый Павел Чебен (Pavel Cheben) совместно с испанкой Марией Кальво (Maria Саlvо) нашел нестандартное решение, которое позволило создать материал для голографической памяти с прекрасными свойствами. Ученые внедрили фото-инициатор реакции полимеризации и акриловые мономеры в пористое кварцевое стекло. Дифракционная эффективность нового материала стала близка к 100%, он мог достигать нескольких миллиметров в толщину. A в 2006 г. уже планируется выпустить коммерческие экземпляры носителей и систем записи.
Все это наводит на мысль, что эра голографии столь же неизбежна, как и приход весны. Но вот будет ли эта весна затяжной и холодной или половодьем сметет все ныне предложенные системы записи? Будет ли новый формат столь же революционным, сколь и "долгоиграющим"? Или он окажется тупиковой ветвью, как Нi-8, не вытеснившей VHS и проигравшей DVD? Ляжет ли он тяжким грузом на архивы телекомпаний, создав колоссальные трудности по переводу в другой формат?
Ответы на эти вопросы технических руководителей телецентров во многом зависят от того, как производители преодолеют технологические, a главное, ценовые трудности (стоимость носителя в $1 внушает значительно больший оптимизм, чем сумма $10 000 за записывающее устройство). Пока компании отстают от объявленных ими же сроков наращивания объемов твердотельной памяти или технических устройств голографической записи и дисковых носителей.
Но 2006 г. может стать переломным, да и по восточному календарю это год Собаки обещает стать успешным.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #1, 2006
Посещений: 13282
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
