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DVの仕組み:技術的機能

ご列席の皆様、ステップアップ!このテントの中で、DVとしても知られるデジタルビデオにこれまで以上に近づく素晴らしい機会があります。 DVの仕組み、市場に出回っているさまざまなDV形式、およびDVがこれほど多くのことができる理由について、皆さんそれぞれに珍しいクローズアップを紹介します。だから私を驚異のテントに連れて行ってください!

見てください–旅はすでに始まっています。現在、DVカムコーダーの内部構造を貫通するのに十分なほど小さく縮小しています。レンズハウジングから入り、周りを見回してみましょう。

光、音、電流

ズームレンズを移動するとき、この時点で、デジタルビデオはアナログビデオによく似ていることに注意してください。光と音がレンズとマイクを通ってカメラに入り、コンピューターが現実世界を電子信号に変換します。

ただし、デジタルとアナログの部分はかなり早く進んでいます。レンズバレルの端にある小さなシリコン電荷結合デバイス(CCD)は、数十万ピクセルを使用して、DVを信じられないほどシャープでクリーンに見せ、約500ラインの潜在的な解像度(3チッププロカメラではそれ以上)を実現します。 。

アナログからデジタルへ

次に、回路基板について説明します。回路基板は、DVフッテージの外観とサウンドを素晴らしいものにするための膨大な量の作業を行います。ボードに含まれるソフトウェアコーディングとコンピュータコンポーネントは、アナログからデジタルへの変換プロセスでビデオとオーディオの各瞬間のデジタルレプリカを生成します。テレビで再生するために、逆に動作する回路もあります。このテクノロジーを消費者向けアナログビデオフォーマットよりも優れたものにするのは、DVの「デジタル」部分です。デジタルビデオは純粋なデータであり、アナログ信号ではないため、すべてデジタルの経路を介して、高解像度のデータを無垢で無限に繰り返し送信できます。

数学をする

すべてのコンシューマーデジタルビデオフォーマット(Mini DV、Digital8、DVCAM、およびDVCPro)は、同じ基本データフォーマットとデータレート(25Mbps)を使用して、30fpsのNTSCビデオデータをエンコードおよびデコードします。

  • サンプリング DVエンコーディングハードウェアは、ビデオの各フレームをサンプリングして、輝度(明るさ)とクロミナンス(色)の情報を取得します。この操作には4:1:1(Y:U:VまたはYUV)サンプリングを使用します。ハードウェアは、720×480ビデオフレームごとに各ラインをスキャンし、彩度情報(UおよびV)の1ピクセルサンプルごとにルーマ情報(Y)の4ピクセルサンプルを取得します。これにより、余分なデータが削減され、ルーマと彩度の詳細を適切に組み合わせて、色(彩度)よりも明るさ(ルーマ)に敏感な目を満足させることができます。
  • 圧縮 次に、DVブレインは、ビデオのリサンプリングされた各フレームを数学的に圧縮して、スループットを高速化し、テープとハードドライブのストレージスペースを節約します。これは、元の画像の品質の多くを維持しながら、できるだけ多くの不要な画像情報を破棄する5:1 DCT(離散コサイン変換)数学アルゴリズムを使用して実現されます。
  • オーディオ 別のサンプリングプロセスは、(プリアンプ後の)オーディオ信号を取得し、それをデータに変換します。 48kHzのオーディオサンプルレート(サンプルあたり16ビット深度)は、ハイファイデジタルステレオオーディオ(2チャンネル)の単一トラックを生成します。または、12ビットの深さの32kHzサンプルレートで2つのステレオトラック(合計4チャンネル)が生成され、そのうちの1つをナレーションに使用できます。
  • 重要なデータ この元の状態であるが圧縮されたデジタル情報はすべて、生成されたデータの追加の重要な部分にバンドルされています。この情報には、タイムコード、時刻/日付情報、およびDV形式に欠けているアナログビデオの従来の制御トラックを置き換えるデジタルパイロットトーン信号が含まれます。
  • エラー訂正 データミックスには、エラー訂正ビットも追加されています。デジタルビデオデータは小さなパケットで移動し、DVハードウェアは破損したデータビットを検証および修正する固有のコードを追加します。

    速達

    パッケージ全体は、最終的にDV標準に準拠したデータパケットにバンドルされます。これらのパケットはすべて(それぞれが単一のDVトラックのサイズ)、4つの独立した領域を含みます。タイムコードおよびその他のデータ用のサブコードセクター、ビデオセクター、オーディオセクター、およびインサート編集とトラックデータ用のセクターです。これらのパケットは25Mbps(メガビット/秒)の速度で移動します。これは、DVビデオの1秒あたり約3.5MBのディスクストレージスペースに相当します。

    アクションの場所

    私たちは頭脳を見てきましたが、今や、データをテープに記録して読み取る回転ドラムという頭脳に到達しました。ヘッドを収納するドラムは、カセットコンパートメント内で角度が付けられ、非常に高速で回転する研磨された金属シリンダーです。ローラーがテープをドラムの溝のある表面に押し付けます。ここで、多数の電磁ヘッドがテープの表面を斜めにスワイプし、上記のDVパケットに正確に対応するデータのトラックを記録します。

    このシステムのすべては微視的であり、測定値はミクロン、つまり1000分の1ミリメートルです。実際、レコードヘッドは非常に小さく、トラックは非常に狭く、そこに含まれるデータは非常に密集しているため、1分間のデジタルビデオ(約200MBの情報)が2メートル未満のテープを占有します。言い換えれば、DVカセットは約13GBのデジタル情報を保持できます。

    デジタルフォーマットのスキニー

    これまでのすべては、25Mbps Mini DV(DV25)、Digital8、DVCAM、およびDVCProフォーマットに共通です。ただし、テープへの記録に関しては、メーカーはデータを保存するためのいくつかの異なる方法を開発しました。

    ミニDVテープは、消費者向けカムコーダーに合うように55mm幅のプラスチックカセットに入っています。テープ自体の幅は6.35mmで、蒸着処理技術(ME)を使用して蒸着された金属でコーティングされています。トラック幅は10ミクロンで、毎秒約19mmの速度で移動します。典型的な60分のミニDVカセットは約70mの長さで、約13GBのデータを保存します。密接に関連する標準のDVテープ(VTRで使用するために設計された)は同じテープ形式ですが、2倍の大きさで、最大180分のテープを保持するカセットで提供されます。

    DVCAM(Sony)およびDVCPro(Panasonic)形式は、プロフェッショナル市場向けに変更されたDV25です。信頼性を高めるために広いトラックピッチを使用し、テープをヘッドをはるかに速く通過させます。どちらのフォーマットも、1つのカセットで最大3時間の実行時間を提供します。

    DVCPro形式には、他にもいくつかのプロレベルの機能があります。 DVCProテープは、MEの代わりに金属微粒子(MP)プロセスを使用します。 Mini DVやDVCAMとは異なり、DVCProは、DVテープの上端と下端にあるオプションのリニアトラックを使用して、アナログタイムコードとオーディオ情報を記録できます。

    Digital8フォーマットにも特異性があります。ミニDVテープよりも大きい、Digital8は8mmおよびHi8テープに記録します。主な違いは、Digital8カムコーダーでは、テープはアナログの親戚の2倍の速さで動き、信号はデジタルであるということです。 Digital8フォーマットはアナログ8mmフォーマットと下位互換性があります。従来の8mmギアとテープがたくさんある場合、これは大きなプラスです。

    デッキ

    ここで見たもののほとんどは、デジタルVTRにも当てはまります。デッキは、カムコーダーと同じ処理システムを使用して、アナログ信号とデジタル信号を理解します。デッキが異なり、通常は優れているのは、カムコーダーの機械的堅牢性と、複数のデジタルおよびアナログ入力/出力機能です。これらのユニットは、フォーマットの相互互換性も提供します。多くのDV、DVCAM、およびDVCProデッキは、さまざまなテープフォーマットをすべて再生できます。

    出力とその先

    ビデオカメラのFireWire接続でツアーを終了します。そして、それは適切です。FireWireはDVの成功の大きな部分を占めているからです。 FireWireは、USBやイーサネットのようなデータ転送プロトコルです。 FireWireは、高密度のデータパケットを非常に高速で移動するため、ビデオカメラとコンピューターの間でDVデータを移動するのに最適です。 DV / FireWireワンツーパンチは、民生用ビデオに真の革命をもたらし、オールデジタルデスクトップビデオ制作を可能にしました。

    別れのアドバイス

    この驚異のテントを離れるときは、最も経済的なカムコーダーから最も精巧なハイエンドVTRまで、すべてのDV機器が基本的に同じ計算頭脳を使用していることを忘れないでください。そして、多くの違いについては、基盤となるテクノロジーについて心配する必要はありません。 DVが巨大なレンズを備えたプロカメラ、LCDスクリーンを備えたポータブルデッキ、旅行用の手のひらサイズのカムコーダーのいずれの形式であっても、これらすべてのデバイスにデジタルハートがあります。

    [サイドバー:規格]
    FireWireは、DVと同様に、互換性のためにテクノロジーメーカーが遵守することに同意した国際規格(IEEE-1394)です。しかし、それは誰もが標準と呼ぶものに同意するという意味ではありません。テクノロジーの開発に大きな役割を果たしたAppleComputerは、FireWireと名付け、Sonyはバージョンi.Linkと名付けました。

    [サイドバー:寿命]
    アナログ形式を使用している人は誰でも、磁気テープの障害や録音の問題に起因するドロップアウトやその他の信号損失の兆候を目にしています。寿命に関しては、アナログテープが劣化し始めるまでにせいぜい15年続くと予想してください。 DVに組み込まれているエラー訂正により、多くのドロップアウトが排除されますが、寿命についてはどうでしょうか。 DVテープはデータの記録に磁気材料を使用しているため、これらの信号も徐々に劣化しますが、エラー訂正によってある程度の損失が補われる可能性があります。幸い、FireWireを介してDVテープの完全なバックアップクローンを作成するのは簡単です。


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