Диск-рекордеры – прошлое, настоящее и будущее
Сегодня словосочетанием "диск-рекордер" никого не удивишь,
а ведь было время...
Олег Бондарев
Прежде всего, определимся с терминологией. Диск-рекордер (от английского DDR - digital disk recorder) - это устройство для записи и воспроизведения видео- и (или) аудиопоследовательностей с жесткого диска (иногда с иного цифрового носителя - CD-R, MO, DVD-R и пр.).
Как и для многих продуктов высоких технологий, общепризнанной классификации для DDR не существует. Однако их все же можно подразделить по ряду признаков. Первый и наиболее важный - это область применения диск-рекордера. Такое подразделение DDR весьма условно, поскольку многие из них могут применяться в разных областях, но есть среди этих устройств и сугубо специализированные.
Потребность в диск-рекордерах возникла с появлением понятия "компьютерная графика", поэтому самая первая область применения DDR - это работа с графикой. Главная задача такого диск-рекордера - вывод последовательности графических файлов из компьютера на видеоноситель (например, на видеокассету). Второстепенная задача - обратная, то есть ввод видеоматериалов с кассеты на жесткий диск. О том, что эта задача изначально была вторична, говорит тот факт, что в большинстве ранних DDR модуль видеоввода либо отсутствовал, либо был дополнительным. Современные модели, естественно, имеют возможность и ввода, и вывода. Пионером в этой области была компании Abecas, ее первый DDR появился около 20 лет назад. Основная проблема заключалась в том, что жесткие диски, существовавшие в то время, не могли обеспечить поток более 1 МБ/с, а поток некомпрессированного видео составляет около 20 МБ/с. Компания Abecas пошла по пути создания специализированных жестких дисков большого размера, обеспечивающих необходимый поток. Первые модели размером с приличную тумбу "раскручивались" по 3…5 мин и позволяли воспроизводить не более 36 с графики, зато обеспечивали бескомпромиссно высокое качество. Позже компания Accom избрала другой путь (как показало время, более правильный): использование множества стандартных жестких дисков, работающих параллельно. Упрощенно можно представить, что первый диск воспроизводит первый кадр, второй диск - второй кадр и т.д. Сейчас подобная технология используется в RAID-массивах. Такой подход делал DDR более гибкими и позволял обеспечить передачу больших объемов данных. С появлением скоростных и объемных дисков стало возможным использование в диск-рекордерах всего одного диска стандартного размера.
 |
Один из компьютерных
дисковых рекордеров Diskus фирмы Abekas
|
Как только появилось понятие "компьютерная графика", встал вопрос о выводе этой самой графики на носители, пригодные к дальнейшему использованию в видеопроизводстве, иначе говоря, на видеокассеты. Ранние диск-рекордеры стоили баснословных денег, и позволить себе их могли только самые крупные студии. Некоторые умельцы "ничтоже сумняшися" просто брали видеокамеру и снимали получившуюся картинку прямо с экрана компьютерного монитора - результат вы можете себе представить. Помимо неизбежных потерь в разрешении, такой способ ограничивал объем всего одним кадром, поскольку маломощные (в то время) компьютеры просто физически не могли проигрывать анимацию.
Выход был найден в изобретении фрейм-буферов - устройств, которые, имея в своем составе больший или меньший объем памяти (самые "крутые" - 2 МБ), могли преобразовывать произведения первых "графистов" в видеосигнал. В зависимости от объема памяти, они могли выводить один кадр с разрешением вплоть до 768x576 и палитрой до 16 млн. цветов. Лучшие из них обеспечивали при этом качество, до сих пор считающееся эталоном. Первыми коммерчески успешными фрейм-буферами стали платы семейства TARGA, производившиеся компанией Truevision и вызвавшие впоследствии многочисленные подражания. Именно от них пошел графический формат TGA, уже давно ставший стандартом у художников компьютерной графики. Однако один кадр и есть один, а как быть с их последовательностью, то есть с анимацией, тем более, что тот период ознаменовался появлением огромного количества анимационных программных пакетов. И здесь было найдено решение - покадровый вывод изображений (или покадровый сброс). При этом, правда, требовался магнитофон, обеспечивающий запись с точностью до кадра, специальный переходник RS-233<->RS-422 и программное обеспечение, позволяющее это делать. Очень скоро стало ясно, что механика магнитофонов не выдерживает такого варварского обращения (огромного количества перемоток) и довольно быстро выходит из строя. Покадровые магнитофоны стоили тогда очень дорого, и их ремонт, соответственно, тоже. Поскольку другого выхода не было, приходилось с этим мириться.
Но еще на заре нелинейных систем те, кому было нужно максимальное качество, уже находили способы избежать использования жестких дисков. Например, одни из первых российских покупателей платы TARGA2000EISA (наверное, мало кто помнит даже о существовании когда-то такой шины в РС) достали к ней SDK. Они написали программу, работавшую под DOS, которая позволяла вводить материал без компрессии, минуя модуль аппаратного сжатия, непосредственно в кадровый буфер платы - 20 МБ. Это при том, что в те времена прекрасным результатом считалась компрессия 10:1 при потоке около 2 МБ/с. По-моему, замечательный результат. Конечно, при этом размер вводимого и выводимого материала измерялся единицами секунд, но лиха беда начало. Другой простой способ, быстро освоенный нашими соотечественниками, - использование виртуального диска. Помните утилиту Ramdrive - некоторые системщики используют ее до сих пор - она позволяет организовать в системе диск, который физически не существует, а целиком находится в оперативной памяти - RAM? Естественно, такой диск не имеет столь жестких ограничений по потоку, как обычный жесткий диск. Так вот, если открыть в памяти виртуальный диск достаточного размера, то он будет вполне пригоден для записи и воспроизведения потокового видео. Тут мы опять сталкиваемся с ограничениями: ведь объем такого диска ограничен оперативной памятью, которая даже сейчас стоит недешево, а уж в те времена…
Впрочем, так ли уж недешево? Представим себе, что мы задались целью создать виртуальный диск, на который поместился бы видеоматериал, эквивалентный записи на стандартную 30-минутную кассету Betacam SP. При современных требованиях к вещательному качеству вполне приемлемым считается поток 25 Мбит/с, что составляет примерно 3 МБ/с (подразумевается алгоритм сжатия MPEG-2). То есть для записи 1 с понадобится 3 МБ. Следовательно, для записи получаса необходимо всего лишь 5600 МБ. Если попробовать представить себе размеры подобного диска, то проще всего мысленно сложить десяток модулей RAM по 512 МБ - получим примерно размер пачки сигарет. При современных ценах на память это составит что-то около $1 тыс. На самом деле, при массовом производстве такое устройство будет состоять всего из пары-тройки чипов и стоить на порядок дешевле, а по размерам будет не больше кредитной карточки, только раз в пять потолще. Конечно, здесь потребуется уже флэш-память, а не обычная RAM.
Представьте себе преимущества такого носителя. Произвольный доступ без всяких перемоток. Размеры устройства для записи и считывания такой "кассеты", скорее всего, не будут превышать размеров обычного флоппи-дисковода. При этом основное место будут занимать те же чипы, например ЦАП и АЦП (хотя при переходе на цифровые технологии они вряд ли надолго понадобятся), ну, может быть, еще блок питания. Отсутствие подвижных механических частей приведет к тому, что такое устройство будет гораздо надежнее современных вещательных магнитофонов, а его стоимость будет не выше стоимости CD-ROM-привода. Кроме того, такой носитель просто по рождению обязан быть совместим с компьютером, и вскоре вы уже не найдете РС или Мac без встроенного… назовем его, например, "RAM-drive," по старой памяти. Или представьте себе ноутбук со встроенной нелинейной системой реального времени, который не надо даже подключать к магнитофону: просто вставьте в небольшую щель сбоку вашу карту памяти и вперед. Мечты, - скажете вы, но так ли далеки они от реальности?..
Уже давно существуют карты флэш-памяти, которые могут вставляться в обычный PCMCI-слот ноутбука, есть и их младшие братья - еще более миниатюрные карточки стандарта Compact Flash, которые нашли широкое распространение в карманных компьютерах, цифровых фотокамерах и даже в мобильных телефонах. Есть уже и "первые ласточки", применяемые в качестве микрокассет в видеокамерах: вспомним хотя бы карточки Sony Memory Stick. Хотя они еще весьма дороги и ограничены по объему, но уже вполне вписываются в нарисованную нами концепцию.
К сожалению, эти робкие шаги пока очень слабо влияют на общее положение дел на рынке. В чем же дело? Уж точно не в технологических ограничениях: делать надежную память "без дырок" уже давно научились, более того, есть сведения, что несколько серьезных патентов по монокристальным запоминающим устройствам сверхбольшого объема - сотни гигабайт - куплены и пока положены под сукно… Любой детектив или следователь скажет: "Ищи, кому это выгодно". Вы представляете, сколько компаний - от самых мелких до гигантских - занято в производстве точной механики для ленточных магнитофонов? А в производстве жестких дисков и различных других приводов? А в производстве видеокассет?.. В производстве компьютеров, наконец?!. Ведь отказ от жестких дисков приведет к частичному или даже полному изменению их архитектуры и, в частности, потребует полной переработки операционных систем (!!!). Я, конечно, не экономист, но легко могу себе представить, к чему может привести резкое продвижение подобной технологии на мировой рынок: в лучшем случае - серьезные финансовые потрясения, как максимум - мировой экономический кризис. Возможно, поэтому мы до сих пор пользуемся и винчестерами, и кассетами. Однако "бархатная революция" уже началась, и ждать осталось недолго…
Применение DDR в области телевидеопроизводства очень широко, но основная ниша - это хранение и выдача в эфир наиболее часто используемых видеоматериалов, таких, как заставки, перебивки, рекламные ролики. И в этой области диск-рекордеры поистине незаменимы. Многие работники "Останкино" помнят анекдотичный случай, когда во время эфирной перебивки девушка-ассистент выпускающего ухитрилась второпях засунуть в магнитофон две (!!!) кассеты. Мгновенный доступ к любому ролику, содержащемуся на DDR, позволяет избежать подобных казусов. Кроме того, некоторые DDR "умеют работать" по листу воспроизведения, то есть воспроизводить видеоклипы в любом порядке, вне зависимости от их расположения на диске.
 |
|
Abekas 6000
|
Кроме этой задачи, DDR часто используются при трансляции спортивных соревнований для замедленных повторов наиболее интересных моментов (Slow motion). Для этой цели они могут оснащаться дополнительными контроллерами замедленного воспроизведения.
Поменяются DDR и в качестве видеоисточников в тон-студиях при озвучивании фильмов. Обычно там используются дорогие видеомагнитофоны формата Betacam SP. Специфика данного производства (частые перемотки) приводит к быстрому истощению ресурса механической части этих аппаратов и, как следствие, к большим расходам по ремонту. Использование недорогих DDR, где нет сложной механики, позволяет значительно снизить затраты и иметь мгновенный доступ к любой части видеоматериала. В связи с этим можно вспомнить маленькую немецкую компанию Steenbeck. Одной из первых ее моделей был аппарат под названием FED, ориентированный именно на работу в студиях озвучивания. Его главной особенностью было то, что для записи могли использоваться магнитооптические накопители. По ряду причин эта модель не получила широкого распространения. Главной же, на мой взгляд, причиной была невостребованность данного продукта потребителем: FED опередил свое время, к принятию цифровых технологий многие оказались не готовы.
Очень привлекательна идея использования DDR в процессе видеосъемок, пристыковав его непосредственно к видеокамере, или даже исполнения его в виде накамерного устройства. Основное преимущество такого решения - это отказ от пленочных носителей и связанных с ними потерь качества на преобразования "аналог-цифра", "цифра-аналог", и, как это ни странно, "цифра-цифра", ведь ни для кого не секрет что пока не существует одного общепризнанного цифрового формата. Действительно, такие решения уже есть, алгоритм работы в этом случае выглядит следующим образом: после окончания съемки с камеры снимается жесткий диск и вставляется непосредственно в нелинейную монтажную станцию, минуя видеомагнитофон и всяческие преобразования. Как вариант возможно непосредственное подключение камеры к нелинейной монтажной станции. Однако дороговизна и хрупкость носителей (жестких дисков) пока ограничивают применение такого решения областями, в которых с этими факторами можно мириться, например, павильонными киносъемками. Правда, в этом случае, из-за высоких требований к качеству (работа без компрессии) и высокого разрешения (не менее 2К на кадр), объемы данных настолько большие, что о накамерных устройствах речь пока не идет, поэтому обычно используются стационарные DDR. О массовом применении DDR в этой области говорить пока рано, тем не менее, примеры такого их использования уже есть: достаточно вспомнить "Звездные войны. Эпизод II", при съемках которого были использованы DDR формата HD.
Использование накамерных DDR в тележурналистике также пока ограничено примерно по тем же причинам: высокая стоимость носителей, их хрупкость и малое распространение монтажных станций, совместимых с такими DDR. Зато для бытовых применений созданы интересные решения на базе DVD-R-носителей. Представьте себе: вставляете в камеру обычную DVD-R-"болванку", а после съемки материал сразу можно посмотреть в обычном бытовом DVD-проигрывателе. Конечно, не все так просто, и многие проблемы еще не решены окончательно, да и "война форматов" тормозит дело, однако тенденция ухода от ленты налицо…
Второй важной характеристикой диск-рекордера является тип используемой компрессии. Она применяется для уменьшения дискового пространства, требуемого для хранения видеоматериалов. Классификация по этому признаку может выглядеть так:
- DDR без компрессии. Используются, как уже говорилось, в основном при работе с компьютерной графикой.
- DDR, использующие алгоритм компрессии M-JPEG. Пока наиболее распространены вследствие того, что именно их было создано и продано больше всего, а также потому, что MPEG-2-DDR пока еще дороги. В алгоритме M-JPEG используется только внутрикадровое сжатие блоков изображения размером 8x8 точек.
- DDR, использующие алгоритм компрессии MPEG-2. На сегодняшний день получают все большее распространение, особенно в телевещании, поскольку при заданном качестве и объеме дисков позволяют работать с максимальным количеством материала. Это обусловлено тем, что кроме внутрикадрового, в алгоритме MPEG-2 применяется еще и межкадровое сжатие. Однако эта же особенность приводит к тому, что при потере одного ключевого кадра может быть испорчена целая последовательность (GOP - group of picture), состоящая иногда из десятков кадров.
- DDR, использующие нестандартные алгоритмы компрессии. Мало распространены, однако еще встречаются (например, использующие компрессию Wavelet).
 |
|
Дисковый рекордер VR фирмы ASC
|
Третьим важным параметром DDR является наличие у него того или иного вида входа, как по видео, так и по звуку. Для вещательных целей обычно используются интерфейсы SDI (SMPTE 259M), иногда с внедренным цифровым звуком (embedded), или аналоговый компонентный интерфейс YUV. Для работы в тон-студии, как правило, достаточно иметь композитное видео или Y/C, а также цифровые звуковые входы/выходы AES/EBU или симметричные аналоговые. Некоторые модели DDR имеют поддержку интерфейса SDTI, наличие которого позволяет передавать данные со скоростью, учетверенной по сравнению с реальным временем. Наличие того или иного входа - не самоцель, и имеет смысл только в плане стыковки данного конкретного DDR с уже существующим или вновь приобретаемым оборудованием. Например, если весь тракт аналоговый, наличие цифрового интерфейса - это понапрасну потраченные деньги. Некоторые компании выпускают DDR с интерфейсом HD SDI (SMPTE292), такие модели созданы специально для работы с оборудованием High Definition, например, HDCAM.
Важным иногда является также наличие у DDR входов/выходов адресно-временного кода, а также возможность его управления внешним контроллером или компьютером. Такие дополнения делают DDR более универсальным.
Ну а теперь пора познакомиться с реальными моделями диск-рекордеров разных производителей. Конечно, здесь представлено далеко не все, однако почти все интересное на российском рынке…
[дальше]
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
