Rudometov.COM

Компактные носители мультимедийной информации

Евгений Рудометов

В эпоху зарождения массового рынка домашних мультимедийных систем, пришедшуюся на последнюю четверть двадцатого века, практически все  устройства были аналоговыми. Информация записывалась на сравнительно большие кассеты. В процессе развития их сменили компактные варианты носителей

На рынке видеосистем, объединивших аудио и видео, наибольшее распространение получили кассеты формата VHS, используемые в стационарных устройствах. Они обеспечивают разрешение до 250 строк изображения.

Ширина ленты — 0,5 дюйма (12,65 мм). Запись производится с помощью двух видеоголовок, расположенных на противоположных концах барабана под углом 180 градусов. Данный формат предусматривает различные режимы записи воспроизведения: SP, LP, EP. Они характеризуются разными скоростями записи-воспроизведения. Для стандарта PAL предусмотрены скорости 23,39мм/c (стандартная, SP) и 11,695 мм/с (долгоиграющая, longplay — LP), для стандарта NTSC — 11,12 мм/c (EP).

Развитием данного стандарта стали кассеты Super VHS (S-VHS). Они обеспечили более высокое качество изображения, достигшего 400 строк. Однако на отечественном рынке они все-таки не получили высокого распространения.

Следует отметить, что кассеты VHS стали популярным носителем не только для видео, но и для высококачественной записи аудиоинформации. Это обеспечивают  некоторые типы видеоустройств. Кстати, в конце восьмидесятых – начале девяностых данные кассеты успешно применялись для хранения компьютерной информации.

На основе аналоговых форматов, предусматривающих использование сравнительно больших кассет, был специально разработан компактный вариант. Он получил наименование C-VHS и стал применяться для соответствующих аналоговых видеокамер.

Как альтернативу, фирма SONY разработала формат Video-8. Фактически этот формат является во многом повторением формата VHS. Отличительной же особенностью является ширина пленки, которая составила 8 мм, что позволило уменьшить размер видеокассеты. Что же касается качества видеоизображения, то необходимо отметить, для Video-8 оно соответствовало VHS. Небольшие же габариты кассеты позволили выпустить серию компактных видеокамер, получивших наименование Handycam. Несколько позже был выпущен формат Hi-8. Ширина ленты была та же, что и у Video-8. Этот формат имел много общего с S-VHS.

От аналоговых к цифровым

Аналоговые форматы оставались массовыми долгое время. Однако они обладают рядом серьезных недостатков:

·         низкое качество записи,

·         снижение качества при перезаписи,

·         постепенное снижение качества при многократном воспроизведении,

·         ограниченный срок хранения материала,

·         большая кассета и тяжелое устройство.

Избавиться от указанных проблем можно было только переходом на цифровые способы записи, подразумевающие использование соответствующих устройств и носителей. Основными преимуществами являются:

·         долговечность сохранения информации, ограниченная только сроками «жизни» носителя,

·         отсутствие потери качества при многократной перезаписи (десятая копия, которая делается с девятой, которая …, полностью совпадает с оригиналом).

Важной вехой в становлении рынка компактных цифровых видеокамер стал формат Digital-8, предусматривающий конструктивную совместимость с аналоговыми кассетами форматов Video-8 и Hi-8.

Однако благодаря новым технологиям были созданы высококачественные миниатюрные компоненты. Дополненные соответствующими носителями, они позволили уменьшить габариты видеоустройств. В первую очередь это касается видеокамер.

Значительную роль в становлении рынка устройств, обеспечивающих запись видеоинформации, обеспечила разработка стандарта DV, бытовым вариантом реализации которого стали кассеты MiniDV.

Из технических характеристик необходимо отметить высокое разрешение в кадре — 720х576 пикселов. Этот стандарт качественнее не только аналогового VHS, но даже и Super VHS. Кассеты MiniDV стали стандартом в мире видеокамер. Их размер, составляющий 66х48х12 мм (немногим больше спичечного коробка) позволяет обеспечить малые габариты камер. Что же касается размеров кассет, то наглядное представление дает Фото 1.

Фото 1. Видеокассеты VHS и MiniDV

Сменные носители видеоинформации

Фото 2. Сменные носители информации: кассета MiniDV, диск DVD, карточка SD

На Фото 2 представлены примеры распространенных, популярных сменных носителей информации. Эти носители широко используются в современных моделях видеокамер.

Магнитные ленты

Наибольшее распространение получили магнитные ленты MiniDV, рассчитанные на поддержку одноименного цифрового формата, представляющего бытовую версию DV.

Сжатие записываемой информации перед записью на магнитную пленку осуществляется в пять раз. В результате на стандартную кассету MiniDV в режиме SP (Standard Play - обычное проигрывание) помещается 60 минут записи, а в режиме LP (Long Play - долгое проигрывание) — до 90 минут записи.

Цифровая запись звука может производиться согласно одному из трех режимов:

·         один стереоканал (т. е. две аудиодорожки) 16-бит, 44,1 кГц (соответствует CD-качеству);

·         один стереоканал 16-бит, 48 кГц (DAT-качество);

·         два стереоканала (четыре дорожки) 12-бит, 32 кГц.

При этом звук не сжимается.

Из основных преимуществ видеокамер, ориентированных на использование MiniDV кассет, необходимо выделить небольшие габариты, четкий стоп-кадр, разметка и маркировка отснятых сюжетов прямо на видеокамере, поддержка тайм-кодов.

Кассеты MiniDV с тонкой, узкой лентой обладают малыми габаритами и весом. Запись на ленту осуществляется сериями наклонных меток посредством миниатюрных магнитных головок, закрепленных на вращающемся барабане. Такой барабан приведен в центре Фото 3, на котором представлен фрагмент лентопротяжного механизма видеокамеры MiniDV.

Фото 3. Фрагмент лентопротяжного механизма видеокамеры MiniDV

Скорость вращения барабана 9000 оборотов. Размер метки записываемой на ленту составляет 10 мкм в режиме SP и 6.7 мкм в режиме LP режиме. Лента движется со скоростью 18.8 мм/сек в режиме SP и 12.5 мм/сек в режиме LP.

Типовые параметры кассеты с лентой представлены в таблице.

Типовые параметры магнитных лент MiniDV 60

Длина, м	70,4
Толщина, мкм	7
Ширина, мм	6,35
Коэрцитивность (КА/m)	120
Время записи в режиме SP, мин	60
Время записи в режиме LP, мин	90

Объем информации, записываемой на кассету MiniDV за 60 минут (режим SP), составляет около 14 Гбайт. В режиме же LP информационная емкость увеличивается в полтора раза и достигает примерно 20 Гбайт. Кстати, среди сменных носителей данные кассеты обеспечивают очень низкую стоимость хранения информации. Действительно, цена 60 минутных (SP) фирменных кассет, зависящая от фирмы-производителя, поставщиков и продавцов, в настоящее время составляет в среднем $5. Однако в Интернете встречаются цены и менее $3.

Следует отметить, что существуют еще более емкие кассеты, правда, и существенно более дорогие. Они обеспечивают время записи/воспроизведения продолжительностью 80 и даже 120 минут в режиме SP. Очевидно, что их применение в режиме LP увеличивает время записи/воспроизведения в полтора раза, то есть оно составит соответственно 120 и 180 минут. Однако перед использованием этих кассет следует оценить не только достоинства, но и их недостатки. Пожалуй главный недостаток заключается в существенно более высокой цене, которая в несколько раз выше цены стандартной кассеты, рассчитанной на 60 минут в режиме SP. Кроме того, увеличенное время записи/воспроизведения достигается за счет использования более тонких лент. Их эксплуатация требует высококачественных, безупречно работающих лентопротяжных механизмов, что не всегда имеет место, особенно в недорогих видеокамерах. Но и в дорогих моделях это не легко обеспечить, поскольку даже небольшое загрязнение магнитных головок, барабана и других элементов лентопротяжного механизма, вполне допустимых в случае стандартной кассеты, могут привести к замятию тонкой ленты и разрушению информации на этом участке.

Для достижения же максимального времени службы магнитной ленты и обеспечения длительного времени хранения информации необходимо правильно хранить кассеты.

Температура в помещении должна поддерживаться на уровне 18-25 градусов Цельсия, влажность — на уровне 50-80 %. Резкие перепады температуры и влажности недопустимы во избежание конденсации водяных паров на ленте, корпусе и подвижных частях механизма кассеты.

Кассеты следует обязательно держать в стандартных пластиковых коробках, предохраняющих от механических повреждений, проникновения пыли и т.д.

Хранить кассеты необходимо в вертикальном положении, что уменьшает вероятность деформации ленты и последующей порчи механизма видеокамеры.

Не допускать воздействия сильных электромагнитных полей, способных размагнитить ленту.

Неиспользуемые кассеты рекомендуется периодически (раз в полгода) перематывать для снятия механических напряжений и статических зарядов.

Кассету, занесенную в помещение с мороза, целесообразно выдержать, не открывая пластиковой коробки, при нормальной температуре 3-5 часов и только потом вставлять в видеокамеру. Ни в коем случае нельзя дотрагиваться до ленты пальцами, жировые отпечатки ведут к ее порче.

Не рекомендуется приобретать кассеты неизвестного происхождения.

Перед использованием новых лент их целесообразно подвергнуть полной перемотке, что снижает вероятность «выпадения» информации при записи.

Аналоговые видеоленты выдерживают несколько десятков перезаписей, цифровые — до ста и более. По неофициальной информации производителей современных магнитных носителей и опыту архивного хранения более старых, записи на неизношенных кассетах сохраняются без значительного ухудшения до 50 лет.

Оптические диски

Несмотря на достоинства магнитных лент, в качестве сменных носителей в последние годы широкое распространение получили оптические диски.

На начальном этапе это были CD. Однако в дальнейшем их сравнительно быстро сменили DVD, которые отличаются от обычных CD-ROM, CD-R, CD-RW большей информационной емкостью. Здесь следует напомнить, что DVD (Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск) поддерживает современный стандарт хранения информации на оптических дисках, запись данных на которые осуществляется с помощью лазерного луча.

Существуют разные варианты дисков DVD. Однако в видеокамерах нашли широкое распространение диски диаметра 8 см стандартов DVD-R (однократная запись) и DVD-RW (многократная запись). Данные диски могут как односторонними, так и двухсторонними. В последнем случае информационная емкость удваивается, поскольку появляется возможность записывать информацию на обеих сторонах.

Односторонние диски DVD-R/-RW диаметра 8 см обладают емкостью 1,4 Гбайт, а двухсторонние — 2,8 Гбайт. Конкретные численные оценки времени записи/воспроизведения зависят от режимов записи, основной характеристикой которых являются скорость передачи данных — битрейт (bitrate). Этот же параметр зависит от используемых алгоритмов сжатия записываемой информации. При этом чем выше коэффициент сжатия, тем больше время записи/воспроизведения на один диск. Однако необходимо учитывать, что сильное сжатие информации сопровождается соответствующим ухудшением качества. Обычно пользователю предоставляется выбор режима записи, а, следовательно, и времени записи/воспроизведения. В качестве примера можно привести видеокамеру Canon DC20, имеющую три режима — три скорости, обеспечивающих время записи/воспроизведения на двухсторонние диски DVD-R/-RW в течение 40, 60, 120 минут, при битрейтах 9, 6, 3 Мбит/с.

Цена дисков DVD-R/-RW зависит от фирмы-производителя, поставщиков и продавцов. В настоящее цена 8 см DVD-R 1,4 Гбайт составляет в среднем $3, но Интернете встречаются цены и менее $1, диски же DVD-R 2,8 Гбайт дороже примерно в 3 раза. Еще дороже диски DVD-RW.

К бесспорным достоинствам оптических дисков относится то, что после окончания записи данный носитель можно сразу установить в оптический дисковод настольного компьютера или ноутбука.

Карточки флэш-памяти

При всех достоинствах перечисленных выше носителей работа с ними требует механизмов, в конструкции которых используются движущиеся элементы.

Специфика данных механизмов требует прецизионного исполнения и нередко трудоемкой настройки их компонентов. Это сказывается на цене конечных изделий, ресурс работы которых ограничивается большим количеством непрерывно движущихся элементов. И в дополнение к этому списку недостатков необходимо отметить, что работа таких механизмов сопровождается сравнительно высоким расходом энергии.

Прорыв возможен только заменой информационных носителей на такие типы, которые в своей работе не требуют движущихся частей. В качестве таких носителей могут выступать элементы памяти.

К сожалению, традиционная полупроводниковая память, используемая в компьютерах, на эту роль не годится в виду высокого соотношения цены и емкости. Вдобавок ей не хватает компактности. И такая память является энергозависимой. Это означает, что информация разрушается при выключении электропитания. Данное обстоятельство делает практически невозможным сменные носители, созданные на основе традиционных элементов.

От отмеченных недостатков свободны карточки флэш-памяти. Они энергонезависимы, компактны и в отличие от кассет с магнитной лентой и оптических дисков не требуют для своего функционирования механизмов с движущимися элементами. В дополнение к этому емкость серийных карточек флэш-памяти в настоящее время достигает уже 4 Гбайт, что пока меньше 14 Гбайт кассет MiniDV 60, но превышает 2,8 Гбайт двухсторонних 8 см оптических дисков DVD-R/-RW.

В настоящее время существует несколько типов карточек флэш-памяти, отличающихся как конструктивом, так и стандартами подключения (интерфейсы). Однако самыми распространенными и популярными являются карточки SD (Secure Digital) и их более компактные модификации miniSD.

Необходимо отметить, что карточки SD и МiniSD выпускаются разными производителями, имеют разную емкость и разную скорость передачи данных.

Малые размеры карточек SD делают их перспективными носителями видео и аудиоинформации.

К сожалению, их цена, если ее сравнивать со стоимостью альтернативных носителей, пока довольно высока. Поэтому пока этот тип сменного носителя мало используется для записи информации. Да и качество изображения в таких видеокамерах пока нельзя назвать высоким, поскольку из экономических соображений используются низкие значения разрешений. Кроме того, в таких видеокамерах применяются очень высокие коэффициенты сжатия, что неминуемо ведет к потере информации.

Однако цена быстро снижается (в 1,5-2 раза в год). В настоящее время стоимость 1 Гбайт электронной начинки SD оценивается примерно в $30-40. Окончательная стоимость карточек SD зависит как от емкости, так и скоростных параметров. К слову сказать, интегральная характеристика скорости в последнее время приводится на карточке SD в виде коэффициентов кратности, например, 60х, 66х, 80х, 133х, 150х и т.п. Оптимальными в настоящее время можно считать карточки SD 1 Гбайт 80х, но, конечно, могут использоваться и другие. Для исключения ошибок, связанных с несовместимостью с некоторыми моделями высокоемких (более 1 Гбайт) скоростных (133х, 150х и выше) карточек SD, целесообразно проконсультироваться со специалистами.

Встроенные носители

Кроме сменных носителей, в многочисленных изделиях, рассчитанных на запись и воспроизведение мультимедийной информации, используются и накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Исходя из стремления к минимизации размеров аудио и видеоустройств, в их конструкции применяются комплектующие компактных форм-факторов. К ним относятся накопители с магнитными дисками диаметром 1, 1,8, 2,5 дюймов. На Фото 4 приведены примеры моделей с дисками 1 и 2,5 дюймов, произведенных компанией Seagate.

Фото 4. Модели HDD с дисками 1 и 2,5 дюймов, выпускаемых компанией Seagate

Емкость серийных HDD с дисками диаметром 1 дюйм, выпускаемых миллионными тиражами, составляет в настоящее время 5 Гбайт. Но объявлены модели, емкость которых достигает 10 Гбайт.

Информационная емкость массовых HDD с 2,5-дюймовыми дисками достигла 160 Гбайт. Правда, накопители такого объема выпускаются пока только компанией Seagate, но, учитывая мощь данного производителя, можно ожидать, что уже в ближайшие месяцы их количество будет исчисляться миллионами. Но вот HDD емкостью 100 Гбайт стали уже стандартными и предлагаются всеми производителями.

Что же касается накопителей с дисками 1,8 дюймов, то они занимают промежуточное положение, как по размерам, так и по емкости. Но это не мешает им занимать значительную долю рынка.

Указанные накопители используются в качестве новейших носителей информации, обеспечивающих как значительную емкость, так и быстрый доступ к информации.

Оценивая достоинства данных носителей, необходимо отметить, что видео устройства с такими средствами хранения мультимедийного контента еще не занимают значительную долю в общем объеме. Однако их доля неуклонно повышается, тесня сектор изделий с традиционными кассетами MiniDV.