En jämförelse av DV-kameraformat
"Nej, jag filmade det inte på DV, jag filmade det på DVCAM!"
För ett tag sedan hörde jag en vän säga det. Jag förstod perfekt vad han menade, men för ett ögonblick var jag frestad att svara "Hej, DVCAM är DV."
Det påminde mig om att det fortfarande råder mycket förvirring kring de olika "DV"-formaten. För att göra det rätta, här är en översikt över de olika digitala bandformaten tillsammans med en grundläggande teknisk förklaring av vad som gör dem lika och olika.
Först och främst beskriver termen "digital video" med gemener "d" och ett gemener "v" en process, inte egentligen ett format. Det är helt enkelt att ta en ström av video- och ljuddata som överensstämmer med de tekniska standarderna i din del av världen, och "koda" denna data till en ström av digitala nollor och ettor. Och om det bara fanns ett enkelt sätt att göra det, skulle vi ALLA veta exakt vad alla menar med "digital video", och då skulle vi inte behöva den här artikeln.
Men tyvärr är det inte så enkelt. Verkligheten är att "digital video" inte bara är en sak, det är ett fångstbegrepp för massor av variationer av hur människor har kommit att ta något grundläggande - som rörliga bilder på en skärm och ljudspåret som åtföljer dem - och omvandla dessa bilder till en ström av digitala bitar och bytes.
Digital Video (versal "D" och versal "V") eller DV är ett videokameraformat. Det finns olika band och olika typer av DV och det är vad vi kommer att diskutera här.
Idag stöder de allra flesta videokameratillverkare DV-dataformatet för konsumenter, även känt som DV25 – vilket är en vanlig DV-video- och ljudsignal som vanligtvis skrivs till och från en Mini DV-kassett.
Men medan Mini DV är den "typiska" konsumentkonfigurationen, är DV en så flexibel videoarkitektur att den också är hemma i en mängd olika tillverkarspecifika varianter. Vissa designade för konsumentbruk och andra designade för industriella och till och med avancerade professionella användare.
Innan vi kommer till en lista över vanliga digitalkameraformat och hur de skiljer sig åt, bör vi kort definiera några termer. Samplingshastighet är ett tal som beskriver mängden digital data som används för att representera en videoström, mätt i megabit per sekund (Mbps). Färgprov är en jämförelse av de relativa mängderna videodata som tilldelats varje del av en videoström. Den första siffran representerar Y, eller den svart-vita delen av strömmen; de andra två siffrorna representerar de relativa beloppen dedikerade till R-Y och B-Y, de två färgdelarna av strömmen (se sidofältet för mer om detta). Komprimering är ett enkelt förhållande som beskriver hur mycket mindre videofilen blir efter att den har gått igenom komprimerings-/dekomprimeringsschemat, eller codec. Således, om en okomprimerad videoström är 1 gigabyte stor, kommer den att reduceras till endast 200 megabyte efter att du kört den genom DV-codec, som komprimerar video i 5:1. Om allt detta låter förvirrande för dig, häng med – vi kommer att definiera dessa termer mer detaljerat senare i artikeln.
En av de första sakerna du kommer att lägga märke till är att i den nedre delen av det digitala videospektrumet är siffrorna exakt desamma, även när du går upp till mer "professionella" format.
Vad pågår? Finns det ingen skillnad mellan, säg en Digital8 Handycam ($300) och en Sony DVCAM DSR-450 ($18 000)?
Ja, visst finns det skillnader. De dyrare riggarna kommer att ha ett robustare hölje, bättre linsalternativ, mer pålitliga batterisystem och även vissa tekniska skillnader.
I deras hjärta är den grundläggande dataströmmen som skrivs till band exakt densamma oavsett om din rigg skriver till Digital8, Mini DV, DVCAM eller DVCPRO. Med andra ord, kvaliteten på datan är densamma.
Får din data ränta?
När teknikerna planerade DV för konsumenter bestämde de sig för en datahastighet på ungefär 25 megabit per sekund (vanligen skrivet som 25 Mbps.)
När de första Mini-DV-videokamerorna för konsumenter kom ut fick både konsumenter och proffs en stor överraskning. Denna 25 Mbps grundläggande digitala videoström såg riktigt bra ut! Faktum är att det kan se så bra ut att tidiga användare omedelbart hoppade på det som ett alternativ av högre kvalitet till tidigare S-VHS, Hi8 och 8 mm videokameraformat.
Och så började något riktigt överraskande hända. Högre slutanvändare började titta på det som ett acceptabelt industri- och företagsvideoformat.
Och plötsligt började "extra" smaker av denna enkla hem-DV-standard dyka upp. Sony introducerade DVCAM som använder samma exakta 25 Mbps signalflöde som finns i sina videokameror, med vissa förbättringar, inklusive bredare spårbredder på sina DVCAM-kamerahuvuden, låsta ljudfunktioner och en linje av utrustning byggd för mer robust "industriell" utrustningsstandard.
Den här sökvägen beskriver även Panasonics DVCPRO-format. En mer robust maskinvara — läser och skriver exakt samma 25 Mbps-signal som en vanlig konsumentvideokamera använder.
Men kom ihåg att vi sa att DV inte bara är ett format. Det är upp till tillverkarna att bestämma hur mycket data som ska packas in i deras speciella smaker av digital video. Så det borde inte komma som någon överraskning att vissa tillverkare – även vissa med en stor investering i grundläggande DV – också producerar andra typer av digital videoutrustning som är riktad till en högre slutanvändare.
"Movin' on Up!"
Ett alternativ med högre datahastighet är Panasonics DVCPRO50-linje. I denna variant av DV fördubblade ingenjörerna datahastigheten med 50 Mbps. Vad ger detta dig? Tja, för att förstå det måste vi prata om 4:1:1 och 4:2:2 färgsampling.
Kom ihåg att målet med alla digitala videosystem är att ta en video- eller ljudsignal och omvandla den till siffror. Den processen kallas "sampling."
En videobild är sammansatt av fyra element som måste lagras och återges korrekt för att skapa en tilltalande bild.
Det första och viktigaste elementet är ljusstyrkan för varje enskild pixel. Enbart med den informationen kan en svartvit bild, komplett med nyanser av grått, beskrivas. De andra tre elementen är de röda, gröna och blå värdena för varje pixel. (Det är därför råa TV-signaler ibland kallas RGB-signaler.)
När det var dags att etablera samplingskonventionerna för digital video, etablerade det vanliga videokamerans DV-system för att använda 4:1:1 sampling. På vanlig engelska betyder detta att luminansdelen (eller svartvitt) av signalen samplas fyra gånger. Det är 4:an i terminen. Sedan samplas färgen en gång för en del av färgsignalen, följt av en annan del av färgsignalen.
(Ah, jag ser att några av er undrar varför bara 2 färgprover för att beskriva de 3 färgerna i RGB? Se sidofältet för detaljer!)
Men använder bara en fjärdedel av data som används för luminans för att beskriva var och en av två kanaler med färginformation leder till vissa svårigheter.
En av de mest kända är inom nyckelområdet. Det visar sig att även om 4:1:1-samplad färg kan vara perfekt för ögat är det lite svårt att beskriva och placera färg tillräckligt exakt på skärmen för att ge bra, tydlig nyckling.
Så i en 4:2:2 färgrymd – som den som används i DVCPRO50-formatet, finns det dubbelt så mycket färginformation för att göra ännu vackrare och mer exakta färgbilder.
Och när färg verkligen är viktigt – som i komplexa titlar, gradientbyggen eller datoranimationer där målet är att återskapa världar med fotorealistisk precision, kanske DVCPRO50 inte bär tillräckligt med data – och därför finns det ett DVCPRO100-format som fördubblar färginformation igen!
DigiBeta-drömmen
Så var passar det där andra utbredda high-end-formatet Digibeta in?
Vi har diskuterat samplingsfrekvens hittills. Men det är inte den enda faktorn som påverkar kvaliteten på en digitaliserad bild. Ett annat viktigt område är komprimering, eller mer specifikt, hur mycket och vilken typ av datareduktion som tillämpas på den ursprungliga digitaliserade signalen för att passa in den digitala datan på bandet.
Digital Betacams främsta fördel – och anledningen till att den är så populär bland avancerade produktionsföretag – är att den använder mildare datakomprimering (med ett blygsamt 2:1-förhållande) jämfört med de DV25- och DV50-baserade formaten.
Genom att göra det ger den en mycket hög kvalitet och robust videokapacitet - men till en hårdvarukostnad som ofta är många gånger högre än för vissa andra typer av digital videoproduktionsutrustning.
Det digitala dilemmat
Det kommer alltid att finnas oenighet om hur mycket bättre bilden i ett digitalt format är än ett annat. Och sidofrågor som om Mini DV är "tillräckligt bra" för en viss typ av projekt kommer förmodligen att diskuteras tills formatet blir föråldrat!
Men vilken sida av debatten du än befinner dig på är en sak säker. DV-revolutionen har gett fler kvalitetsval — till ett större prisintervall — än vad videoproduktionsindustrin någonsin har sett tidigare.
Och det är goda nyheter för oss alla!
Bill Davis skriver, filmar, redigerar och gör voiceover-arbete för en mängd olika företags- och industrikunder.
Sidofält:
Y-RY-BY
När du först stöter på siffror som 4:1:1 och 4:2:2 för att beskriva en signals luminans och färginformation, är det vanligt att nyfikna undrar varför det inte finns ett annat nummer, ett för det röda, ett annat för den blå och ett sista nummer för den gröna?
Det är de där smarta ingenjörerna igen. Någonstans längs linjen kom de på att om de kunde lagra värdena från de röda och blå pixlarna och jämföra dessa värden med luminansvärdena för samma pixel, så kunde de beräkna de gröna värdena "i farten". Och komponentfärgsystemet föddes. I den finns det tre signaler:Y står för luminansen, R-Y är det röda pixelvärdet jämfört med luminansvärdet och B-Y är det blå värdet, även jämfört med luminansen.
Med tanke på värdena på de tre signalerna är kretsen utformad för att helt enkelt beräkna den sista pusselbiten, den gröna signalen. Intressant nog, när matematiken är klar, har den beräknade gröna signalen faktiskt mer rådata än antingen den röda eller blå kanalen i digital video och det är en teknisk anledning till varför det är vanligt att använda grönt istället för blått för att skriva DV.
Tabell 1 listar formaten efter datahastighet,
samplingsförhållande och komprimering.
Digital 8 25Mbps 4:1:1 5:1
Mini DV 25Mbps 4:1:1 5:1
DVCAM 25Mbps 4:1:1 5:1
DVCPRO 25Mbps 4:1:1 5:1
DVPRO50 50Mbps 4:2:2 3.3 :1
Digital-S (D-9) 50Mbps 4:2:2 3.3:1
Digital Betacam 90Mbps 4:2:2 2:1