DV的视频技术

DV的视频技术

过去几年中，视频工业已发展为两大类。第一部分是“专业”市场。在这个市场中，设备必须满足日常制作工作和高影像质量的严格要求。重点在高影像质量和下列方面的可靠性：记录、编辑和再制作。这一类工作通常包括分量视频格式，如Betacam SP 和MII。当然，购买和维护专业级设备的花费是相当高的。仅管这些费用通常转嫁给消费者和客户，分期偿还投资仍需很长一段时间，而且新的投资需要仔细考虑。
过去十年中，视频技术已不仅仅是有经济实力的用户才能负担得起的。这主要得益于小型化，使得数字摄像机成功地引入市场成为可能。非专业市场比专业市场有着不同的需求和期望。一般要求轻便的设备，低一些的信号质量，通常是（VHS、S-Video或Hi-8）以及较短的产品生命周期等。可以承受的价格和家庭计算机用户桌面工具的产生更扩展并加深了这种趋势。无论什么平台，用户都可以以大大低于广播级专业设备的花费来满足他们图像制作所需的任何要求。因而这一类型视频技术的发展显著超过了专业级产品的发展。
最近几年，第一部数字摄像机的问世消除了图像质量上的怀疑。新的摄像机记录视频不是以模拟信号，而是以压缩的数字信号的方式。结果是原来专业级图像质量产品的价格不断下降，而同任何新技术的发展推广一样，价格也随着用户群的扩大而持续下降。为避免出现不兼容的情况，这种技术的主要产品都符合一个新的数字压缩标准：DV（Digital Video）。
至目前为止，很多国际知名的视频厂商都开始发展和提供DV格式的产品。这其中的传输标准被称为FireWire（IEEE 1394）。这一标准是与DV标准合作，同时也有其独立性的输出标准。FireWire是一种设备间传输数据的高速网络。本文是对DV数字视频标准和FireWire传输标准的简单介绍。因为这些技术以及支持这种技术的产品仍在高速发展，因此本文讨论了这种技术的发展现状及对未来视频采集、制作和传输的潜在影响：若有失误、敬请谅解。区分DV和FireWire技术是很重要的。这些术语有时候被互换使用，但它们有各自不同的功能。DV是定义压缩图像和声音数据记录及回放过程的记录标准。这就同时包含DV格式的设备和数字视频压缩技术本身。另一方面，FireWire（IEEE1394）是一种传输标准。它是定义数字信息如何在不同设备间传输的通用接口。功能上的这种不同点类似于信号对于Windows和SCSI，Windows决定了视频数据的基本格式；而SCSI定义传输任何数字数据（包括Windows的视频数据）的方法。DV并不雷同于MPEG或Motion-JPEG，它是一种新的数字压缩格式，它是一种将压缩的视频数字信号输出到盒式录像带的方法。 DV摄像机与普通摄像机比较，最大的区别有三项：
1.图像分辨率高，DV摄录机一般为500线以上，而VHS摄录机为200线，S-VHS 摄录机为280- 300线，8毫米摄录机为380线左右。
2.色彩及亮度频宽比普通摄像机高六倍，而色、亮度带宽是影像精确度的首要决定因素，因而色彩极为纯正，达到专业级标准。
3.可无限次翻录，影像无损失。与专业摄录机比较：
DV摄像机的结构从根本上讲和现在顶级数字的压缩视频记录系统如Digital Betacam（DB），并没有实质上的区别。DV和DB 都是分量格式，分别对磁带上的亮度（Y）和两路色度（R-Y和B-Y）信号进行编码DV使用13.5MHz采样率（同DB一样），但DB用4：2：2编码来增加彩色保真度，而DV是4：1：1编码。DB用10比特代码来提高信噪比；而DV是8比特。Digital Betacam 一般采用2：1的空间压缩比（8位采样）；而DV是5：1。DV通过对实质上不活动的视频图像的场间（不是帧间）压缩来获得它的部分压缩比。因为场间压缩使每帧的数据量可变，而DV要求固定的数据率，因此需要自适应帧间的压缩。随着一个场景中活动部分的增多，空间压缩比增加（反之亦然）。
与DV Cam和DVC Pro 相比：
DV、DVCam 和DVC Pro实际上使用相同的压缩方法和记录格式。不同的仅是DV Cam的磁迹间距（15微米）和磁带速度（28. 22mm/秒）。Sony 认为这一磁迹间距对于帧精确度的线性编辑是必需的。DVC Pro将可选的线性轨1和2分别用于音频插入信号和控制轨。Panasonic 认为18微米磁迹宽度和MP盒带的使用能提供常规线性编辑应用所需的定位精确度和媒体耐久性。同时DVC Pro也提供4速的转送。
与Betacam SP相比：
大部分视频技术专家认为DV格式能与模拟Beatcam SP相媲美。DV视频的54dB信噪比Betacam SP 的51dB要好一些，DV的5.75MHz的亮度带宽比Betacam SP 的4.1MHz高出一截. 然而现在市场上，实质上，专业的Betacam SP 的摄像机还是拥有比DV更好的CCD，而同时以Betacam SP 摄像机为例，其价格至少是Sony DCR-VX1000市场价格的5倍。大部分专业质量的可互换的摄像机镜头（Fujinon,Canon）比整套DCR-VX1000还贵. 直接压缩为DV，而要达到Betacam SP 的图像质量，需要使用带DV接口的专业级数字摄像机。无论如何，大部分专家认为DV与Betacam SP 相比时，DV令人难以置信地物超所值。DV视频后期制作：
将DV和FireWire技术相结合可以给视频应用带来相当大的好处。为了更好了解这种技术的潜在能力，让我们先来看一下视频后期制作的基本方式。首先，创造性的使用素材经常意味着增加特技和比直接简单硬切复杂得多的其它方法。这也包括修改由摄像机拍摄的原始素材。在模拟视频时，这种修改将导致生成损失，因为复制视频意味着丢失一些数据。在数字编辑系统中，在设备能访问视频的各个像素并放大它们之前，数据必须被“解包”。使用硬件ASIC进行编码、解码的DV硬件比基于纯软件的解决方案有显而易见的优越性。 DV格式具有优异的图像质量
DV格式是一种国际通用的数字视频标准，是由10余家公司共同开发的，可以在一盘1/4英寸的金属蒸镀带（MimDV格式）上记录高质量的数字视音频信号。
DV格式具有如下视频特点：
·高清晰度，水平分解力达到约500线；
·宽色度带宽，还原色彩绚丽的图像；
·无抖动的稳定画面（提供标准的TBC）。请参看DV格式的下列指标：取样频率及取样比、量化深度、压缩比。
1、取样频率及取样比
视频亮度取样频率为13.5MHz--与D-1格式相同--而色度信号被处理为两个不同的色差信号（R-Y和B-Y）。分量的记录方式减少了色度的衰减，确保了彩色的还原。R-Y和B-Y的取样频率是3.375MHz，是13.5MHz的1/4。换句话说，为了保证最适宜的记录质量，DV使用的是4:2:0（PAL）数字分量记录系统。
2、量化深度
对取样后的亮度及色差信号进行8-bit量化。例如亮度信号，将由28=256个灰度级进行描述，即由白到黑有256个灰度层次。
3、视频信号压缩比
经采样及量化后的视频信号数据量很大，为了降低记录成本，可以根据图像本身存在的冗余进行压缩。DV格式采用的是帧内压缩方法，压缩比为5:1，压缩后视频码流为25Mbps。这时我们就得到了高质量的DV视频信号，此信号将会在进一步处理后记录在磁带上。
DV格式能对声音进行数字记录
· 48kHz，16-bit高保真立体声记录（质量同DAT）
· 32kHz，12-bit立体声记录（质量高于FM广播）
为了与优越的图像相配合，DV格式提供了优质的PCM音频记录。用户可以在两声道16位48KHz和4声道12位32KHz中进行选择，动态范围超过85dB。
MiniDV带仓的便携性
由于采用了最新的ME技术，MiniDV盒带比VHS盒带小巧许多。这样，MiniDV的带仓、磁鼓和带盘机构等也相应变得更加精巧。
DV盒带体积（WDH，单位mm）：66×48×12.2；
VHS盒带体积（WDH，单位mm）：188×104×25。
DV（IEEEl394）接口的使用
IEEEl394是标准的高速、短距数据传输交换协议。开发自苹果电脑原始的火线计划（火线是苹果电脑公司的注册商标），IEEE1394已经被数字VCR联盟确认为标准的数字接口，被数字视频协会确认为数字传输标准。VESA（视频专家标准协会）认同1394用于家庭网络，并且欧洲数字视频广播（DVB）也认同将IEEE1394用于数字电视接口。
使用IEEEl394的优点是您可以通过1394输入/输出接口在两台DV设备之间做复制，而拷贝与原件一模一样。您也可以直接从DV设备上把视音频信号无损失的传送到NLE（非线性编辑）系统上。