Для вещательных компаний представляет большой интерес сравнение рабочих параметров, надежности оборудования, текущих расходов и т.д. распространенных форматов видеозаписи с учетом возможности перехода в будущем на более высокие цифровые потоки.

В данной статье проведено техническое сравнение видеомагнитофона нового поколения (MPEG-рекордера) Sony, 50 Мбит/с, созданного на базе ½-дюймового ЛПМ, и видеомагнитофонов формата DVCPRO50 (на базе ¼-дюймового ЛПМ). Также рассмотрен формат DVCPRO100.

Это сравнение базируется на следующих критериях:

• Сравнение параметров MPEG-рекордера Sony (50 Мбит/с) и видеомагнитофонов DVCPRO50.
• Выполнение требования совместимости с существующими форматами в разрабатываемых устройствах.

Преимущества использования ½-дюймовой ленты.

В табл. 1 приведены основные данные для сравнения форматов.

Шаг дорожек и минимальная длина волны в MPEG-рекордере больше, чем в DVCPRO50, а плотность записи, соответственно, меньше.

Таблица 1. Сравнение форматов

	MPEG-рекордер Sony	DVCPRO50
Ширина ленты, мм Шаг дорожек, мкм Мин. длина волны, мкм Плотность, мкм2/бит Число дорожек на кадр (525/60) Число дорожек на кадр (625/50)	12,65 21,7 0,557 6,05 8 8	6,35 18 0,487 4,38 20 24
Общий цифровой поток при записи, Мбит/с Цифровой поток для видеосигнала, Мбит/с Дискретизация/квантование звукового сигнала, кГц/бит Число звуковых каналов	88,3 50 48/16 8	80,9 50 48/16 4
Диаметр БВГ, мм Частота вращения БВГ (525/625), об/мин Число головок записи	81,4 3600/3000 4	21,7 9000 4
Скорость ленты, мм/с 525/60 625/50 Толщина ленты, мкм Время воспроизведения (лента типа L), мин 525/60 625/50	64,467 53,776 14 184 220	67,64 67,7088,5 6,5 62 92 62 92

На рис. 1 приведено сравнение сигналограмм и расхода ленты на один кадр.

Рис. 1. Сравнение сигналограмм на ленте (625/50)

В DVCPRO50 каждый кадр данных записывается на 24 дорожках, и шаг кадров составляет 432 мкм. Это значительно больше, чем в MPEG-рекордере Sony (173,6 мкм).

Соответственно скорость ленты в MPEG-рекордере Sony на 20% ниже, чем в DVCPRO50, что является следствием использования более широкой (½-дюймовой) ленты. Кроме того, в MPEG-рекордере обеспечивается 8 каналов цифрового звука, в то время как в DVCPRO50 – 4 канала, и более эффективно осуществляется коррекция ошибок.

Подведем краткий итог: MPEG-рекордер Sony при большей ширине ленты обеспечивает 8 каналов звука, мощную коррекцию ошибок (формат отличается исключительно высокой надежностью) и низкие текущие расходы.

В формате DVCPRO100 один видеокадр записывается с использованием 48 дорожек данных. Расход ленты в DVCPRO100 в два раза выше, чем в DVCPRO50, и значительно превышает расход ленты в MPEG-рекордере.

На рис. 2 указана максимальная длина ленты в кассетах всех размеров, используемых в MPEG-рекордере Sony и DVCPRO50/100. Штриховой линией обозначены кассеты, находящиеся еще на стадии разработки.

Если сравнивать более тонкую ленту в кассете типа L, то максимальная длина у ленты для формата Sony оказывается примерно в 2,5 раза больше, чем у ленты для DVCPRO50. Следовательно, емкость кассеты Sony для данных примерно в пять раз больше, чем кассеты формата ¼ дюйма. В DVCPRO100 время воспроизведения кассеты типа L с более тонкой лентой составляет всего 45 минут, в связи с чем в настоящее время планируется выпуск кассеты типа LL. Предполагая, что реально можно достичь времени воспроизведения 120 минут, даже в этом случае время записи составит всего примерно половину времени, обеспечиваемого MPEG-рекордером для кассеты типа L.

Вначале параметры записи для формата DVCPRO были выбраны такими, чтобы на кассете типа L обеспечивалось время записи 120 минут. В результате для DVCPRO50 максимальное время воспроизведения сократилось до 60 минут. Профессиональные устройства записи должны обеспечивать максимальное время записи более 60 минут, и поэтому для DVCPRO50 потребовалось создавать более тонкую ленту. Согласно ориентировочным расчетам полная толщина этой более тонкой ленты должна быть 5,7 мкм, но фактическая толщина новой ленты (используемой в кассете AJ-5P92LP) составила 6,5 мкм.

Внутренний диаметр катушки в кассете AJ-5P92LP уменьшен с 19 мм (нормируется стандартом DV) до 15 мм. Поэтому можно предположить, что разработчики столкнулись с серьезной проблемой обеспечения высокой надежности 5,7-мкм ленты, даже при использовании основы Aramid*.

(*Aramid – сравнительно новый тип пленочной основы, который стал применяться при производстве магнитных лент около 5 лет назад. Модуль Юнга у этого материала значительно выше, чем у обычной пленочной основы. Жесткость ленты, определяющая качество контакта с вращающейся головкой и стойкость ленты к повреждению, пропорциональная кубу толщины ленты и модулю Юнга. Следовательно, значение 5,7 мкм оказывается слишком малым, чтобы обеспечить ту же жесткость, что и у стандартной ленты. Кроме того, стоимость пленки Aramid, как показывают оценки, примерно в 10 раз выше, чем пленки PET (полиэтилентерефталат) – наиболее популярной основы магнитных лент.)

Максимальное время воспроизведения в формате DVCPRO100 при использовании кассеты AJ-5P92LP составляет только 45 минут, и поэтому требуется кассета большего размера. Чтобы получить время воспроизведения 120 минут, размер кассеты должен быть промежуточным между кассетами типов S и L ½-дюймового формата (что следует из рис. 2).

Максимальное время воспроизведения MPEG-рекордера Sony, работающего с потоком 50 Мбит/с, при использовании ленты стандартной толщины в кассете типа L составляет более 3 часов.

Если бы потребовалась разработка MPEG-рекордера, работающего с цифровым потоком 100 Мбит/с (на базе параметров MPEG-рекордера 50 Мбит/с), время воспроизведения на таком аппарате составило бы 110 минут. При более тонкой ленте (11 мкм) оно увеличивается до 135 минут.

Далее, плотность записи в формате Sony MPEG сравнительно низка, и что позволяет использовать более дешевую ленту. В случае использования той же плотности записи, что и в DVCPRO, время воспроизведения более 60 минут может быть обеспечено даже при цифровом потоке 300 Мбит/с.

Конструкция БВГ и частота вращения На рис. 3 показано расположение вращающихся головок на верхнем диске для DVCPRO50 MPEG-рекордера Sony (изображения приведены в натуральную величину). Диаметр БВГ в DVCPRO составляет 21,7 мм, а у MPEG-рекордера Sony – 81,4 мм.

В DVCPRO50 число головок записи увеличено вдвое и равно 4; они занимают все пространство внутри БВГ. При внедрении DVCPRO100, вероятно, потребуется увеличить частоту вращения БВГ до 18 000 об/мин. При этом использование БВГ диаметром 21,7 мм определяет поток 100 Мбит/с как верхний предел для формата ¼ дюйма.

В БВГ MPEG-рекордера Sony имеется значительно больше свободного пространства, что позволяет не только разместить в нем головки динамического трекинга, но и увеличить в будущем число головок, если это потребуется. Применение головок динамического трекинга обеспечивает многие функции, которые являются обязательными для профессиональных аппаратов (воспроизведение с переменной скоростью в пределах от –1-кратной до +3-кратной от номинальной, без помех на изображении, монтаж с использованием режима динамического управления скоростью движения ленты (DMC) и т.д.).

Частота вращения БВГ в MPEG-рекордере Sony является сравнительно низкой. Видеомагнитофон формата MPEG100 может быть легко реализован путем увеличения частоты вращения БВГ, а MPEG200 – за счет применения 8 головок записи. Также возможно создать видеомагнитофоны, работающие с потоком 300 и даже 400 Мбит/с (HDVS и т.д.).

Рабочие характеристики, связанные с форматом ленты
В табл. 2 приведено сравнение рабочих характеристик, связанных с форматом ленты.

Таблица 2. Характеристики, связанные с форматом записи

	½-дюймовая лента	¼-дюймовая лента
	(MPEG 50)	(DVCPRO50)(DVCPRO100)
Воспроизведение с переменной скоростью	–1 +3	-0,43 +075–1 +1 (AJ-D940) –1 +2 (AJ-D960)–1 +1
Макс. скорость в режиме Shuttle	х80	х50х25 ?
Макс. скорость поиска	х50	х32х25 ?
Время обратной перемотки	3 мин (120-мин кассета)	3,5 мин (120-мин кассета)9 мин ? (120-мин кассета)
Монтаж с опережающим считыванием	Да	хх
Плавное микширование звука	Да	хх

Как было указано с разделе 3, диаметр БВГ 21,7 мм, который используется в ¼ -дюймовом формате, слишком мал, чтобы установить в нем головки динамического трекинга, и это исключает возможность реализации, с высоким качеством, функции замедленного движения и функции воспроизведения с переменной скоростью.

Студийный видеомагнитофон DVCPRO50 типа AJ-D950 позволяет осуществить замедленное воспроизведение только в пределах от –0,43- до +0,75-кратной скорости (11 дискретных значений скорости). В отличие от него, MPEG-рекордер Sony позволяет изменять скорость воспроизведения плавно, в пределах от –1- до +3-кратной.

Плеер DVCPRO50 с функцией замедленного воспроизведения AJ-D940 обеспечивает воспроизведение в пределах от –1- до +1-кратной. Данная функция была реализована путем использования метода нелинейного трекинга и установки на БВГ 8 головок воспроизведения. Это привело к тому, что устройство с такими параметрами имеет только функцию воспроизведения, так как свободного пространства в БВГ для головок записи не осталось.

Недавно было объявлено о разработке новой модели AJ-D960. Это видеомагнитофон формата DVCPRO50 с функцией переменной скорости в пределах от –1- до +2-кратной. В AJ-D960 размер основания головки воспроизведения был уменьшен, и в БВГ удалось установить 16 головок (8 головок воспроизведения, 4 головки записи и 4 стирающих головки). Кроме того, для обеспечения частоты вращения 18 000 об/мин конструкция БВГ была изменена, и теперь вращается не верхний диск, а внутренняя часть БВГ. Этот новый БВГ был разработан для формата DVCPRO100, и при его использовании в DVCPRO50 был достигнут диапазон изменения скорости от –1 до +2. Однако почти невозможно установить в БВГ еще больше головок, чем в AJ-D960, и поэтому для DVCPRO100 пределы изменения скорости составят от –1- до +2-кратной.

В ¼-дюймовых системах можно установить головки динамического трекинга, если применить БВГ большего размера, но при этом будет крайне сложно реализовать переменную скорость воспроизведения выше +1-кратной даже с головками динамического трекинга. Например, чтобы увеличить переменную скорость воспроизведения до +2-кратной, теоретически потребуется амплитуда колебаний головки 1 кадр. Но в DVCPRO100 один кадр записывается на 48 дорожках, как показано на рис. 1, так что необходима амплитуда 864 мкм (18 мкм х 48 = 864 мкм). Это значение слишком велико; оно в 5 раз выше, чем у MPEG-рекордера Sony (21,7 мкм х 8 = 173,6 мкм). Поэтому потребовалось бы значительно увеличить размер головки динамического трекинга по сравнению с ВМ Sony. В DVCPRO50/100 для достижения широкого диапазона скоростей воспроизведения возможно (как единственный путь) только применение метода нелинейного трекинга. Но все равно при этом потребуется увеличить диаметр БВГ для установки дополнительных головок.

Что касается характеристик челночного поиска (Shuttle), максимальная скорость DVCPRO50 составляет х50, что в половину меньше, чем в DVCPRO25. Если не увеличить максимальную скорость ЛПМ, то максимальная скорость в режиме челночного поиска в DVCPRO100 составит х25, но потребуется 9 минут, чтобы перемотать кассету типа LL (см. рис. 2).

В заключение следует отметить, что имеется огромное различие в возможностях для монтажа между ½-дюймовым рекордером Sony и форматами DVCPRO50/100.

Готовка опережающего считывания должна начать воспроизведение в точке, расположенной вблизи входной стороны БВГ, внутри зоны обхвата. Все ½-дюймовые цифровые форматы Sony удовлетворяют этому условию, поэтому все ее студийные ВМ имеют функции монтажа с опережающим считыванием и плавного микширования звука. В форматах DVCPRO50/100 начальная точка опережающего считывания расположены вне зоны обхвата БВГ. Поэтому для реализации функции монтажа с опережающим считыванием необходимо увеличить угол обхвата, но тогда головка записи будет попадать на нижний край ленты в точке Н. Таим образом, монтаж с опережающим считыванием в форматах DVCPRO50 и DVCPRO100 невозможен.

Примечание: В ВМ DSR-2000 формата DVCAM монтаж с опережающим считыванием реализован, но ни один из видеомагнитофонов DVCPRO этой функции не имеет. В модели DSR-2000 удалось ввести эту функцию благодаря тому, что в формате DVCAM шаг дорожек составляет 15 мкм (а не 18 мкм, как в DVCPRO), и поэтому начальная точка опережающего считывания еще попадает внутрь зоны обхвата БВГ.

Недавно в DVCPRO удалось обеспечить плавное микширование звука. Однако это требует ввода дополнительного ОЗУ, в которое вначале записываются звуковые данные, а затем они воспроизводятся для монтажа и снова записываются на ленту. Такой метод не позволяет производить монтаж на ленте в реальном времени, а максимальная длительность монтажной вставки ограничивается емкостью ОЗУ.

Вышеприведенный анализ показал явные преимущества ½-дюймового формата ленты. Это более надежный формат, с расширенным рабочими функциями и меньшими текущими расходами. Как было указано, все параметры для систем на базе ¼-дюймового формата DV вначале выбирались такими, чтобы обеспечивалась поддержка потока видеоданных 25 Мбит/с, и вначале предполагалось лишь бытовое применение. Использование потоков выше 25 Мбит/с приводит к серьезным ограничениям рабочих характеристик ¼-дюймовых устройств, таких как время воспроизведения, скорость челночного поиска (Shuttle), воспроизведение с переменной скоростью, возможности монтажа и т.д.

Все это не является проблемой для систем на базе ½-дюймового формата, и будущие требования работы с более высокими скоростями передачи цифровых данных могут быть реализованы достаточно легко.

У Sony имеется большой опыт разработки устройств на базе ½-дюймового формата (включая промышленный стандарт Betacam SP и широко используемый формат Digital Betacam). Как и при разработке ВМ этих форматов, Sony сохраняет свою приверженность политике совместимости устройств ½-дюймового формата по воспроизведению. Sony будет не только создавать видеомагнитофоны форматов MPEG для новой, цифровой эры, но и обеспечит защиту пользователей, сделавших большие инвестиции в устройства записи ранее разработанных форматов.


Московское Представительство фирмы Sony