Видеоформаты, форматы видео, аналоговое видео, VHS

Существует два основных класса форматов записи видеоизображения: аналоговые и цифровые. Цифровые технологии в бытовой электронной технике уверенно отвоевывают у аналоговых «место под солнцем». В случае с видеосъемкой это особенно заметно. Нет сомнения в том, что качество цифровых видеоматериалов превышает качество аналоговых, цифровые записи не «стареют», требования к мастерству оператора при съемке цифровой камерой более низкие, а самым, пожалуй, главным преимуществом «цифры» является удобство монтажа отснятого материала. Но, несмотря на то, что будущее, несомненно, за цифровыми камерами, на руках у пользователей находится огромное количество аналоговой видеоаппаратуры. Кроме того. аналоговые камеры существенно дешевле цифровых, и в ближайшее время бесследно не исчезнут. Попробуем проследить эволюцию видеоформатов от «аналога» прошлого века до «цифры» наших дней и понять, чем же отличается один формат от другого.
1. Аналоговое видео
Прежде чем говорить о передаче изображения техническими средствами, скажем пару слов о физиологии человека. Известно, что почти все цвета, воспринимаемые человеческим глазом, можно получить, смешивая в разных сочетаниях три основных — красный (Я), зеленый (6) и синий (В). В простейшем случае отраженный от объекта свет; проходя через красный, зеленый и синий светофильтры, попадает на светочувствительные элементы видеокамеры и генерирует сигналы, соответствующие этим цветам. Записывая эти сигналы на какой-нибудь носитель, например ленту. можно сформировать кадр изображения. Если большое количество кадров сохранять последовательно, то в результате получится фильм. Но оказывается, человеческий глаз устроен так, что именно в изображении, выполненном в зеленом цвете (С), он лучше всего воспринимает перепады яркости и различает мельчайшие детали. Поэтому был разработан стандарт телевизионного сигнала для более оптимального использования технических средств, где картинка стала передаваться с помощью яркостного сигнала (У), содержащего информацию обо всех трех цветах, и двух так называемых цветоразностных сигналах: (V — Р) и (V — В). Таким образом, яркость как бы привязывалась к зеленому цвету, что позволило сэкономить значительную часть полосы частот при записи и передаче изображения.
Аналоговые форматы для видеосъемки исторически разрабатывались на основе телевизионного стандарта. Аналоговый видеосигнал в телевидении содержит 625 строк в кадре при соотношении размеров кадра 4x3. Этот сигнал является составным (композитным) и образуется в результате сложения яркостного сигнала и двух модулированных цветоразностных сигналов. Последние два называют сигналом цветности. Этой информации будет вполне достаточно, чтобы продолжить разговор об основных аналоговых стандартах видеозаписи.
Формат VHS
Формат VHS был разработан фирмой JVS в 1976 г. и представляет собой всем известный бытовой формат, используемый в обычных видеомагнитофонах. Запись осуществляется на кассету с пленкой шириной 12,6 мм. Для простоты декодирования объем информации в сигнале \/Н8 ограничен. Это ведет к снижению по сравнению с обычным телесигналом числа строк в кадре до 240 и, естественно, к уменьшению четкости изображения. До недавнего времени это был наиболее распространенный формат, достоинство которого заключается в том, что отснятый фильм можно сразу смотреть на видеомагнитофоне. Монтировать же такой материал неудобно, для этого требуется дополнительная аппаратура. Кроме того, при монтаже и перезаписи фильма на другой носитель теряется качество. Камеры формата VHS довольно громоздки. и сегодня, конечно, они морально устарели. но если вы стеснены в средствах. то это наиболее подходящий вариант. Несмотря на то, что сигнал в таких камерах используется аналоговый, многие модели оснащены цифровыми эффектами. При съемке такой камерой большое значение имеет мастерство оператора, так как редактированию видеозапись VHS поддается очень плохо. Хорошая камера VHS обязательно должна иметь ручную настройку всех основных параметров съемки.
Формат Video 8
Формат разработан фирмой Sony. С точки зрения способа кодирования изображения этот формат идентичен формату VHS — тот же способ обработки единого композитного сигнала, те же 240 строк в кадре, только пишутся видеоматериалы здесь на маленькую кассету с шириной пленки 8 мм. Поэтому камеры формата Video 8 значительно компактней, чем модели УНЗ. В свое время на рынок такие устройства продвигались под маркой Sony Handycam, С бытовым видеомагнитофоном восьмимиллиметровые кассеты, к сожалению, не совместимы, поэтому вам придется или смотреть отснятые фильмы прямо с камеры. предварительно подключив ее к телевизору, или переписать материалы на кассету VHS, естественно, с потерей качества. Монтировать такой фильм, как и фильм в формате VHS, — занятие неблагодарное. Есть, правда, полупрофессиональные камеры формата Video 8, имеющие хорошую оптику и стабилизатор изображения, но никакими принципиальными преимуществами перед любительскими эти камеры не обладают.
Нет сомнения в том, что качество цифровых видеоматериалов превышает качество аналоговых: цифровые записи не «стареют», требования к мастерству оператора в этом случае более низкие, а самым, пожалуй, главным преимуществом «цифры» является удобство монтажа отснятого материала
Формат S VHS
В отличие от VHS в формате S VHS параметры яркости и цветности передаются двумя разными сигналами, что приводит к уменьшению потерь качества при перезаписи и повышению разрешающей способности до 400 строк в кадре. При этом изображение получается более четким. Запись ведется на кассету, очень похожую на кассету VHS, но отснятый материал просмотреть на бытовом видео-магнитофоне невозможно — необходима перезапись. Более высокая четкость картинки позволяет монтировать и копировать видеоматериалы без тех катастрофических потерь качества, которые присущи формату VHS. К тому же на видеокассетах S VHS запись сохраняется дольше.
Однако широкого распространения этот формат не получил . Вероятно, если бы не бурное развитие цифровых технологий , svhs вырастил бы vhs с рынка бытовой видеозаписи, но он просто не успел сделать. Оба формата морально устарели одновременно. 
Формат HI-8
Если VIDEO 8 является «уменьшенным» вариантом VHS, то формат HI-8 — это «маленький» SVHS. Его автором также является SONY. Два раздельных сигнала цветности и яркости и 400 строк в кадре обеспечивают повышенную по сравнению с УН5 и \/1с1ео 8 четкость изображения. Наверное, из аналоговых бытовых видеокамер устройства формата HI-8 являются наиболее удобными и качественными аппаратами. Необходимость перезаписи материала при монтаже и кодировании компенсируется малыми габаритами камеры и довольно высоким качеством изображения. Многие модели оснащаются высококачественными объективами и имеют все важные настройки. При этом стоит такой аппарат намного меньше
Формат BETACAM
Только при переходе к сигналу, в котором все три составляющих — яркостных и два цветоразностных — передаются раздельно. можно достичь наиболее высокого качества аналогового видео. Такой сигнал используется в профессиональной аппаратуре формата BETACAM, разработанном уже не раз упоминаемой нами фирмой SONY, и позволяет получить разрешение до 650 строк в кадре. Формат до сих пор в ходу у профессионалов. Это своеобразный high end мира видео. И хотя под напором цифровых технологий BETACAM потеснился, но окончательно свои позиции не сдал, Есть условия съемки, где на аналоговую камеру BETACAM снимать предпочтительнее, чем на цифровую. Качество картинки при этом оценивается экспертами как эталонное. Но чтобы сохранить это эталонное качество при монтаже, необходима профессиональная, очень дорогая монтажная аппаратура. К тому же камеры BETACAM, как правило, обладают приличными размерами и весом. Одним словом — BETACAM не для любителя.
На этом мы закончим обзор аналоговых видеоформатов и перейдем к цифровым. Хочется только отметить, что если вы все же являетесь обладателем любительской аналоговой камеры и собираетесь продолжать снимать именно ей (ну не выбрасывать же) постарайтесь сразу после съемки оцифровать изображение. Для этого сегодня уже появляются технические средства. При оцифровке вы, возможно, немного потеряете в качестве, но зато сможете заняться полноценным компьютерным монтажом, и ваша запись не будет подвержена разрушающему влиянию времени.
2. Цифровые форматы
В цифровых форматах записи видеоизображения на магнитную ленту аналоговые сигналы, поступающие со светочувствительных элементов (ПЗС-матриц). проходят через специальные устройства, называемые аналогоцифровыми преобразователями, и превращаются в поток данных. где информация о параметрах изображения хранится и передается в виде цифровых кодов. Причем хранить и передавать эту информацию стало возможно в сжа-том виде. Системы правил, по которым изображение кодируется, хранится на носителе, а потом декодируется при воспроизведении, и называются цифровыми форматами видеозаписи.
Формат Digital Betacam
Это цифровой Betacam. Яркостный и два цветоразностных сигнала в этом формате оцифровываются раздельно. Так же. как и аналоговый Betacam. это сугубо профессиональный формат, используемый телевизионщиками. Камеры Digital Betacam очень дороги и доступны только для профессионалов.
Формат DV
В 1993 г, компании Sony, Matsushita (Panasonic), JVS, HITACHI, MITSUBISHI, TOSHIBA, SANYO, SHARP, PHILIPS и другие создали консорциум DIGITAL VIDEO CASSETTE («Цифровая видеокассета») или DVC. Позже аббревиатура названия сократилась до DV. Совместными усилиями эти фирмы разработали бытовой цифровой стандарт видеозаписи на ленту шириной 6,35 мм (четверть дюйма). Этот формат обеспечивает разрешение 500 строк. Оцифровка при записи осуществляется с разрешением 720x576 (каждый кадр содержит 720x576 значений яркости и по 360x288 значений цветоразностных сигналов). Видеоизображение и звук в формате DV пишутся раздельно. Это дает возможность добавлять звуковое сопровождение после завершения записи или редактирования видео, а также перезаписывать звук. Формат DV обеспечивает высочайшее качество фото- и видеосъемок и позволяет сохранять все данные в цифровом виде на кассете, карте памяти или на жестком диске компьютера.
Формат MiniDV
На сегодняшний день это самый удобный и распространенный формат любительских и полупрофессиональных видеокамер. Сохраняя все характеристики DV, MiniDV значительно компактнее за счет того, что в данном формате используются кассеты меньших размеров. при этом ширина пленки в кассете осталась прежней. В руках такие камеры смотрятся немного несерьезно, но это обманчивое впечатление. Большинство из них обладают блестящими возможностями. Разрешение картинки великолепное. Монтаж отснятого материала может осуществляться на персональном компьютере, что очень удобно. При перезаписи и монтаже качество материала нисколько не ухудшается, Фильмы в цифровом виде могут храниться сколь угодно долго. При этом на одну кассету можно поместить 14,7 Гб информации. Это в двадцать раз больше, чем на CD! Различное качество и цена продающихся сегодня на рынке цифровых камер зависит уже не столько от формата, сколько от совсем других параметров, таких, как наличие и возможность ручных настроек, спецэффектов, количество и размер ПЗС-матриц и т. д. Наличие стабилизатора изображения для легких компактных камер является очень важным требованием, ведь с практически невесомой моделью в руке мы обладаем несравнимо большей свободой маневра, чем, например, с увесистой VHS камерой на плече, а значит, больше подвергаем риску получаемый видеоматериал. Все варианты камер формата DV и MiniDV записывают стереозвук, причем с качеством DV. Единственным недостатком аппаратов формата MiniDV является их высокая цена.
Камеры формата MiniDV обладают блестящими возможностями и очень небольшими размерами.
Формат DIGITAL 8
Это тот же самый формат DV, только запись происходит на кассету с пленкой 8 мм. Камеры формата VIDEO 8 оснащены по минимуму. Обычно они имеют одну ПЗС-матрицу, оптика камер оставляет желать лучшего, нет настройки баланса белого, которая очень необходима при съемке в помещении, отсутствует оптическая стабилизация изображения. Однако при монтаже материала дефекты съемки можно нивелировать и получить прекрасный фильм. Такие камеры стоят меньше остальных своих цифровых собратьев.
Формат DVCAM И DVCPRO
Это форматы профессиональных цифровых видеокамер. Любительских аппаратов, работающих в этих форматах. нет. По принципам обработки сигнала данный формат не отличается от DV но он адаптирован под нужды профессионального теле производства: изменена скорость пленки и ее тип; на пленке используется другое расположение дорожек, есть и иные, не принципиальные отличия. Камеры форматов DVCAM И DVCPRO имеют прекрасную оптику. звук и все мыслимые и немыслимые настройки. Цена, впрочем, соответствующая. Такую камеру приобретать любителю не имеет никакого смысла.
Как мы уже говорили, история форматов видеозаписи берет свое начало в алгоритмах передачи телевизионного сигнала. Но кроме форматов записи на пленку, существуют форматы сжатия. Причиной рождения последних стал компьютер.
Формат MPEG-2
В 1988 году был учрежден международный комитет под названием MOVING PICTURES EXPERT GROUP (MPEG). В 1993 году этим комитетом был разработан формат MPEG -1. Первоначально формат планировалось использовать в видеоконференциях для нужд бизнеса, но вскоре он стал применяться в спутниковом телевидении и первых видеодисках (VCD). Сжатое цифровое видео имело качество, сопоставимое с качеством бытового видеомагнитофона, но компакт-диски обладали рядом преимуществ. Максимальная скорость пересылки потока данных у mpeg-1 была 150 кбит/с. для записи одного видеофильма обычно требовалось 2 диска CD-Rom. Вскоре появился формат mpeg 2 , в котором по сравнению с mpeg-1 изменились алгоритмы оцифровки сигнала и степень сжатия, битрейт увеличился до 9 Мбит/с. После изобретения цифрового многоцелевого диска (DIGITAL VERSATILE DISK) этот формат стал основным форматом сжатия видеоданных в DVD системах. Поэтому MPEG-2 сейчас ас-социируется, в первую очередь, с DVD-дисками. При переходе на цифровое телевещание также планируется использовать формат MPEG-2.
В настоящее время некоторые компании производят цифровые видеокамеры, запись в которых осуществляется на маленький восьмисантиметровый DVD-диск в формате MPEG-2. Каждый такой носитель вмещает до часа высококачественной видеозаписи. Диски, используемые в этих камерах, перезаписываемые. Количество циклов перезаписи — около ста тысяч. DVD-камера может начать запись в любой момент, даже во время просмотра отснятого материала, а значит, вы избавлены от риска пропустить интересные кадры.
Формат MPEG-4
В1998 г. был разработан формат MPEG-4. На сегодняшний день это самый перспективный стандарт видеозаписи с очень высокой степенью сжатия цифрового потока. Но смотреть MPEG-4-фильмы вы сможете только с помощью компьютера, причем довольно мощного — желательно, не хуже PENTIUM 3, 400 МГц, иначе изображение будет воспроизводиться «рывками». Качество кинокартин в MPEG-4, записанных на обычных дешевых CD, не намного хуже, чем фильмов на DVD, зато цена CD-дисков на порядок меньше. Многие современные видеокамеры формата MiniDV могут хранить короткие сюжеты на встроенной флэш-карте в формате MPEG-4. К сожалению, пока это дорогое удовольствие и объем такой памяти в камере ограничен.
Мы надеемся, что после прочтения этого короткого обзора вы будете лучше представлять себе, что такое формат видеозаписи, что можно ожидать от того или иного формата, и в каком из них снимает ваша видеокамера.

Автор статьи: Евгений Андреев