HDV — ТВЧ для всех

Михаил Львов

Казавшееся совсем недавно чем-то недоступным и страшно дорогим видео высокого разрешения буквально за пару лет стало достаточно доступным не только для небольших студий, но даже для независимых операторов, работающих в качестве «свободных художников». И все это произошло благодаря появлению формата HDV.

Прежде чем перейти к рассмотрению самого формата, есть смысл провести небольшой экскурс в историю, чтобы понять причины появления HDV и узнать о том, как он развивался.

Немного истории

Итак, первоначальным толчком к появлению формата HDV можно считать начавшееся в декабре 2001 года в Японии первое цифровое спутниковое ТВЧ-вещание. Это было опытное вещание, а регулярное европейское вещание в формате HD 1080i началось 1 января 2004 года, когда заработал телевизионный канал Euro 1080 (HD-1). Этому предшествовала презентация канала для прессы, состоявшаяся в сентябре 2003 года во время проведения выставки IBC'2004 (Амстердам, Нидерланды).

Но, разумеется, для широкого распространения ТВЧ-вещания недостаточно только запустить канал и организовать доставку сигнала. До тех пор, пока новую услугу не принял зритель, все эти упражнения остаются лишь демонстрацией возможностей современной техники и технологии. Производители бытового оборудования, в частности телевизионных приемников, не заставили себя долго ждать, выбросив на рынок телевизоры, способные принимать телевизионный сигнал высокой четкости, которые стали пользоваться неплохим спросом. Действительно, художественные фильмы и зрелищные программы (спортивные, музыкальные и т.д.) значительно выигрывают от повышения качества изображения. Дальше пошла настоящая цепная реакция. Если у зрителя уже есть HD-телевизор, то логично было бы предложить ему бытовое видеооборудование такого же формата, чтобы можно было создавать свой собственный видеоархив в формате ТВЧ. Тем более что такой опыт уже был, поскольку появились кассетные устройства записи/воспроизведения формата D-VHS, а также дисковые рекордеры на основе голубого лазера (Blue-Ray). И эти устройства также оказались востребованными на рынке бытового оборудования. Но недорогих видеокамер формата ТВЧ не было, а о том, чтобы люди покупали оборудование профессионального или вещательного класса стоимостью в десятки тысяч долларов, вряд ли стоит даже говорить.

Кассеты miniDV

В ответ на потребность в доступном о борудовании, позволявшем, тем не менее, снимать в высоком разрешении, четыре компании — Canon, JVC, Sharp и Sony — объединили усилия и выработали совместное предложение для нового формата видеозаписи, назвав его HDV, который изначально рассматривался как бытовой. Логика названия проста: HD + DV = HDV. Для записи и воспроизведения сигнала HDV прелагалось использовать широко распространенную и доказавшую свою надежность кассету формата DV, но на практике получилось, что стала использоваться кассета miniDV. Это позволило не изобретать велосипед, а применить в новом оборудовании те же лентопротяжные механизмы и интерфейс IEEE 1394, которые уже успешно использовались в оборудовании формата DV стандартного разрешения. Такой подход не только упростил разработку новых видеокамер, но и позволил снизить их стоимость, ведь не требовалось тратить средства на создание новых механизмов. Да и наличие носителя, принятого во всем мире, тоже упрощало задачу широкого внедрения оборудования нового формата.

Изначально для формата HDV предусмотрели две спецификации, определяющие работу в вариантах прогрессивной (720p) и чересстрочной (1080i) развертки с форматом кадра 16:9, что полностью соответствует спецификациям для «настоящего» ТВЧ. Это разом позволило решить проблему интеграции в глобальную инфраструктуру ТВЧ, которая на сегодня еще полностью не создана, но в будущем все равно появится. И уже в конце 2003 года эти спецификации были окончательно оформлены. Забегая немного вперед: формат HDV предполагает запись данных, компрессированных в формате MPEG-2, на кассету DV с использованием той же скорости, как и для формата DV, и такой же ширины магнитной дорожки.

GR-HD1 — первая видеокамера формата HDV

Видеокамера JY-HD10U

А уже в марте 2003 года компания JVC представила первую в мире видеокамеру формата HD — GR-HD1. Эта видеокамера оснащена одной 1/3" ПЗС (прогрессивная развертка, число элементов — 1,18 млн) и обеспечивает запись и воспроизведение видео высокого разрешения в стандарте 720p с кадровой частотой 30 Гц, а также позволяет записывать и воспроизводить видео стандартного разрешения формата DV с прогрессивной разверткой (525 строк) и в соответствии со спецификацией NTSC (525 строк, 29,97 кадров/с). А ее цена в районе 4 тыс. долларов США позволила сделать ТВЧ, пусть даже и несколько суррогатное, доступным для очень и очень многих.

После появления этой видеокамеры компания JVC выпустила уже профессиональную модель JY-HD10U, которая также является одноматричной (1/3"). Практически эта камера мало чем отличается от бытовой модели, но уже способна воспроизводить видео стандарта 1080/60i, оснащена разъемами XLR для подключения внешних источников звукового сигнала и снабжается программным приложением для монтажа транспортного потока MPEG-2TS на базе персонального компьютера. А это тоже проблема, и о ней стоит поговорить отдельно.

Надо признать, что компания JVC снова, как когда-то с форматом S-VHS, выступила лидером в вопросе внедрения формата HDV. Ее видеокамеры вызвали не только массу споров и критики, но и получили одобрение со стороны тех специалистов, которые давно хотели заниматься съемкой и производством программ в формате ТВЧ, но не могли себе этого позволить из-за высокой стоимости оборудования.

Ну а дальше устройства формата HDV посыпались как из рога изобилия. Выставка NAB2004 стала площадкой для демонстрации оборудования и систем этого формата, а также рупором деклараций о его поддержке. Как минимум восемь компаний, выпускающих системы цифрового нелинейного монтажа, заявили о том, что интегрировали в свои приложения возможность монтажа HDV.

Трехматричная видеокамера формата HDV Sony HDR-FX1

Компания Sony достаточно быстро выпустила свои модели оборудования, которые также вызвали заслуженный интерес у профессионалов. Но это были уже более совершенные модели. В частности, компания Sony первой создала трехматричную HDV-камеру HDR-FX1, которая оказалась весьма универсальной. Думаю, многие узнают в ней в качестве прототипа широко известную DSR-PD170. Она оснащена тремя 1/3" ПЗС и может работать в режимах HDV/DVCAM/DV. Кроме того, эта камера уже может работать в стандартах PAL и NTSC. Ей присущи и другие функции, свойственные профессиональному оборудованию: независимая регулировка уровня для двух каналов звука, предварительная установка временного кода, одновременный вывод изображения на видоискатель и ЖК-дисплей, шесть назначаемых пользователем функциональных кнопок и др.

Не отстает от тенденций и компания Panasonic. Более того, она расширяет смысл самого понятия HDV, потому что в прототипе видеокамеры семейства P2 запись цифрового потока выполняется не на кассету, а на карту памяти P2. Да и сам поток имеет формат DVCPRO HD, а его спецификация немного шире, чем у HDV. Однако эту камеру тоже можно отнести к классу доступных устройств ТВЧ, поскольку она попадает в ту ценовую категорию, которая делает ТВЧ-оборудование «ближе к народу».

Как уже стало ясно, съемка в формате HDV очень быстро перестала быть проблемой, поскольку производители оборудования позаботились об этом. Практически параллельно стали выпускаться и видеомагнитофоны этого формата. А в случае с Panasonic это устройство не требуется как таковое — достаточно лишь вставить карту с материалом в слот устройства P2 Drive, чтобы видео и звук стали доступными для монтажа и обработки на компьютере.

Для просмотра снятого материала есть несколько вариантов. Во-первых, это ЖК-дисплей самой камеры или видеомагнитофона. Но его размеры настолько малы, что годятся только для контроля и поиска. Во-вторых, это телевизоры и мониторы высокого разрешения. Однако они до сих пор стоят недешево, особенно профессиональные мониторы, так что их вряд ли пока можно рассматривать в качестве варианта для широких масс, особенно в нашей стране. И, наконец, в-третьих, это компьютерные ЖК-мониторы. Тут надо иметь в виду, что не всякий монитор покажет видео HDV на полном экране. К примеру, если монитор имеет максимальное разрешение 1280×768, то материал, снятый в формате 720p, на полном экране посмотреть будет можно, а вот 1080i уже нет — только в уменьшенном размере. Правда, есть еще один вариант — некоторые модели оснащаются выходом видео стандартного разрешения (есть встроенный понижающий конвертер). В этом случае проблем с просмотром нет, как нет и самого высокого разрешения (увеличенный вариант ЖК-дисплея самой камеры).

Последним в технологической цепочке возникает вопрос монтажа материала, снятого в формате HDV. Но это достаточно сложная проблема, которую в одном абзаце не раскрыть. Для этого требуется отдельная статья.

Подводя краткий итог столь бурного развития HDV, стоит привести список сорока двух компаний (помимо «отцов-основателей»), поддержавших новый формат (см. ниже). Но следует иметь в виду, что к моменту выхода журнала из печати этот список может расшириться.

Adobe Systems	IBE	PC DTV Technologies
Ahead Software	IIGA	PegaSys
Apple	KDDI R&D Laboratories	Pinnacle Systems
Avid Technology	Keisoku Giken	Pioneer
Beijing Vistum Digital Technology	Leitch Technology	Pixela
B.U.G.	Lumiere HD	Pleora Technologies
Canopus	MacroSystem Digital Video	Roland ED
CineForm	MAGIX	Shining Technology
Cinegy	MainConcept	Sigma Designs
CyberLink	Manzanita Systems	Sobey Digital Technology
Datavideo Technologies	Matrox Electronic Systems	Sony Pictures Digital Networks
FA System Engineering	Miranda Technologies	Ulead Systems
Focus Enhancements	NewSoft Technology	XOS Technologies
Hamamatsu Photonics K.K.	NTT Electronics	Yamashita Engineering Manufacture

А теперь самое время перейти к описанию собственно формата HDV.

Формат HDV

Итак, формат HDV предусматривает запись видео и звука, сжатых в соответствии со стандартом кодирования MPEG. Для видео применяется кодек MPEG-2, что дает возможность записывать и воспроизводить изображение высокого разрешения на скоростях потока, которые эквивалентны формату DV стандартного разрешения. Звуковые сигналы оцифровываются с частотой 48 кГц и глубиной квантования (разрядностью) 16 бит и компрессируются с использованием кодека MPEG-1 Audio Layer I со скоростью потока 384 кбит/с. Как уже упоминалось, в соответствии со спецификацией формата съемку и запись материала можно проводить в режимах 720p/1080i. Для первого режима можно использовать кадровую частоту 60, 30, 50 и 25 Гц (прогрессивная развертка), а для второго — 60 и 50 Гц (чересстрочная развертка).

Видеомагнитофоны формата HDV: Sony HVR-M10E и JVC CU-VH1U

Особое внимание разработчики уделили методу коррекции ошибок, изменив его по сравнению с форматом DV. Вместо коррекции ошибок в рамках одной дорожки записи, как это делается для DV стандартного разрешения, в HDV применяется коррекция на основе анализа сразу нескольких соседних дорожек, что позволяет улучшить уровень коррекции и повысить защиту от потери данных, вызванной выпадениями.

Как известно, при воспроизведении видео, сжатого кодеком MPEG, не поддерживается отображение картинки при специальных режимах транспортировки ленты, например при ускоренном поиске. Материал формата HDV записывается на специальную ленту, что позволяет выводить изображение в таких режимах, как ускоренный поиск или замедленное воспроизведение. Хотя надо отметить, что качество видео в этом случае отличается от того, которое имеет место в случае нормального воспроизведения. Естественно, отличается не в лучшую сторону.

Однако следует заметить, что не все так уж радужно, ведь чудес не бывает. Доступность в ценовом отношении и все остальные достоинства формата естественным образом перерастают в его слабые места. Достаточно просто сравнить скорость потока для «настоящего» HD и для HDV, чтобы многое стало понятно. Естественно, 100 Мбит/с и представление 4:2:2 позволяют передать гораздо больше информации, чем 19/25 Мбит/с и представление 4:2:0. Поэтому не стоит обольщаться и ожидать от HDV такого же качества, какое обеспечивает полноценное оборудование ТВЧ. Кроме того, есть специалисты, которые считают, что HDV использует уже устаревший по сравнению с DVCPROHD или HDCAM кодек MPEG-2, и в этом тоже есть доля правды.

Основные характеристики формата HDV
Кассеты	DV	miniDV*
Параметры видео
Видеосигнал	720/60p, 720/30p, 720/50p, 720/25p	1080/60i, 1080/50i
Разрешение	1280×720	1440×1080
Формат кадра	16:9
Компрессия	MPEG-2 MP@H-14
Частота дискретизации для сигналов яркости, МГц	74,25	55,7
Представление	4:2:0
Разрядность, бит	8 (для сигналов яркости и цветности)
Скорость потока после компрессии, Мбит/с	19	25
Параметры звука
Компрессия	MPEG1 Audio Layer II
Частота дискретизации, кГц	48
Разрядность, бит	16
Скорость потока после компрессии, кбит/с	384
Режим	Стерео (два канала)
Система компрессии
Формат данных	MPEG-2
Тип потока	Транспортный поток	Пакетированный элементарный поток
Интерфейс	IEEE 1394 (MPEG-2TS)
* Компания Panasonic применяет для записи твердотельную карту памяти P2.

Есть и откровенные противники HDV. Вот что, например, думает профессиональный кинематографист из Филадельфии (США), которого очень часто приглашают снимать в формате HD: «Я полагаю, что этот формат вводит в заблуждение как специалистов, так и новичков. Я вообще не считаю HDV настоящим форматом высокого разрешения, поскольку он не обеспечивает реального изображения 1080i или 720p».

Но давайте вспомним скепсис, который сопутствовал форматам DV (DV/DVCAM/DVCPRO) в момент их появления. Тогда тоже звучали пессимистические мнения о том, что и компрессия 5:1 слишком высока, и артефактов много, и еще много чего. Тем не менее, все эти форматы нашли свое место в телевизионном производстве и вещании, и даже формат DV, который изначально создавался как бытовой, тоже успешно используется в профессиональной сфере: вспомните хотя бы линейку Professional DV компании JVC.

Точно так же и у HDV появилась масса сторонников, безапелляционно восхваляющих новый формат. Разумеется, истина, как всегда, находится где-то посередине. Недаром же спустя всего один год с момента представления своей камеры компания JVC объявила о том, что только в США продала более 2 тыс. видеокамер.

Особое значение оборудование формата HDV приобретает в свете все более широкого распространения ТВЧ-вещания. Как известно, наиболее распространенным жанром телевизионного вещания являются информационные программы, среди которых основными являются выпуски новостей. И если канал переходит на вещание в HD, то и его корреспондентские пункты и региональные бюро должны предоставлять материал также в HD. Трудно представить себе ситуацию, когда головная телекомпания может все свои филиалы снабдить полноценным оборудованием ТВЧ, которое стоит больших денег. А если этого не сделать, то придется приобретать повышающие преобразователи, чтобы конвертировать картинку стандартного разрешения в изображение ТВЧ. То есть деньги вкладываются, а качество не улучшается. Вот здесь и может прийти на помощь формат HDV аналогично тому, как это произошло с DV.

В следующей статье будут рассмотрены вопросы, связанные с использованием оборудования HDV, а также с монтажом HDV-материала, и ряд других.

Продолжение следует