Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Кроме указанных типов, ассоциация SDA стандартизировала новейшие флэш-карточки SDXC, чьи информационные возможности существенно превышают SD/SDHC.

Информационный диапазон новых сменных носителей простирается до 2 Тбайт, что существенно выше аналогичных параметров карточек флэш-памяти предшествующих стандартов, для которых максимальные значения информационной емкости составляют следующие значения:

• для карточек SD       —    2 Гбайт (FAT16) и 4 Гбайт (SD Spec Ver. 1.1, FAT32),
• для карточек SDHC  —  32 Гбайт (SD Spec Ver. 2.0, FAT32).

Совместимость карточек SD, SDHC, SDXC и и их использующих устройств иллюстрирует схема на рис. 7.

Рис. 7.  Совместимость флэш-карточек SD, SDHC и устройств 

В заключение, следует отметить, что кроме сменных носителей, в многочисленных изделиях, рассчитанных на запись и воспроизведение мультимедийной информации, используются и накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Но они относятся уже больше к классу встроенных носителей информации, рассмотрение которых выходит за рамки данной статьи.

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Для карточек стандарта SD интегральная характеристика скорости указывается в виде специального коэффициентов кратности, например, 100х, 133х, 150х и т.п.

Кстати, уровня 133x, как правило, достаточно для большинства применений, включая HD.

Для карточек SDHC, емкость которых простирается до 32 Гбайт, ассоциация SDA (SD Card Association) установила и определила специальные классы скорости.

Указанные классы скорости SDHC основаны на минимальной скорости записи, уровень производительности карточек  указан на логотипе класса скорости:

• «Class 2» — скорость записи не менее 2 Мбайт/с,
• «Class 4» — не менее 4 Мбайт/с,
• «Class 6» — скорость записи не менее 6 Мбайт/с.

Остается добавить, что все эта информация наносится непосредственно на поверхность карточек флэш-памяти.

А спустя некоторое время ряд производителей карточек флэш-памяти анонсировал выпуск моделей SDHC Class 10, гарантирующих скорость записи 10 Мбайт/с.

В качестве примера можно привести SDHC 32GB Class 10 компании Kingston (рис. 3). Ее скоростных возможностей достаточно для записи видео стандартов HD с самыми высокими значениями битрейта, что обеспечивает высокое качество изображения.

Чем выше класс флэш-карточки SDHC, тем выше ее скоростные параметры (рис. 5).

Рис. 5.  Классы флэш-карточек SDHC 

Что же касается совместимости карточек SD, SDHC и соответствующих устройств, то это иллюстрирует схема, приведенная на рис. 6.

Рис. 6.  Совместимость карточек SD, SDHC и устройств 

В следующей части  данной статьи — о карточках флэш-памяти SDXC и о совместимости карточек SD, SDHC, SDXC с использующими их устройствами. 
    

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Прорыв в области разработки и выпуска компактных изделий, предназначенных для мобильной видеозаписи, стал возможен только с заменой информационных носителей на такие типы, которые в своей работе не требуют движущихся частей.

В качестве таких информационных носителей могут выступать компактные карточки флэш-памяти, обеспечивающие, энергонезависимое хранение цифровой информации.

Такие карты обладают сверхкомпактным дизайном и в отличие от кассет с магнитной лентой и оптических дисков не требуют для своего функционирования сложных и дорогих механизмов с движущимися элементами.

Кроме того, карточки флэш-памяти еще и сравнительно энергоэкономичны, что также является значительным преимуществом для мобильных устройств видео/аудио записи. 

Необходимо отметить, что в настоящее время существует несколько типов карточек флэш-памяти, отличающихся как конструктивом, так и стандартами подключения.

Однако самыми распространенными и популярными являются карточки SD (Secure Digital) и их более совершенные модификации SDHC (Secure Digital High Capacity).

В дополнение к ним определенную долю на рынке носителей и устройств видеозаписи заняли также еще более компактные модификации указанных стандартов SD и SDHC. Ими стали карточки microSD и microSDHC.

Емкость серийных карточек в настоящее время для SD уже сравнительно давно достигла предельных уровней, которые для данного стандарта составляют 2 Гбайт (FAT16) и 4 Гбайт (FAT32).

Для карточек стандарта SDHC предельный уровень информационной емкости составляет 32 Гбайт. Кстати, это значение уже существенно больше 14 Гбайт кассет MiniDV 60 и превышает 2,8 Гбайт двухсторонних 8 см оптических дисков DVD-R/-RW.

Необходимо отметить, что карточки флэш-памяти выпускаются разными производителями, имеют разную емкость и разную скорость записи и чтения цифровых данных.

Остается добавить, что малые размеры флэш-карточек делают их чрезвычайно перспективными носителями для записи и последующего воспроизведения (а также и хранения) видео и аудиоинформации.

К сожалению, цена карточек флэш-памяти, если ее сравнивать со стоимостью альтернативных носителей эквивалентного информационного объема, пока еще довольно высока.

Да и качество изображения в большинстве компактных моделей видеокамер, рассчитанных на использование карточек флэш-памяти пока нельзя назвать уж очень высоким, поскольку из экономических соображений сравнительно часто используются низкие значения разрешений.

Кроме того, во многих моделях видеокамер с целью экономии информационного пространства применяются очень высокие коэффициенты сжатия. А это неминуемо ведет к снижению качества видеоизображения.

Да и используемые в недорогих видеокамерах электронные и конструктивные элементы также часто не отличаются очень высоким классом качества. В первую очередь это касается элемнтов оптических систем, часто изготавливаемых из прозрачного пластика, а не из специального оптического стекла.

Все это было направлено на снижение стоимости конечных изделий и повышение эффективности использования информационных носителей, цена которых для первых моделей видеокамер была сравнительно немалой.     

Однако благодаря упехам полупроводниковых технологий цена карточек флэш-памяти быстро снижается (в отдельные периоды времени скорость годового снижения цены была двухкратной и более).

Окончательная же стоимость таких карточек зависит как от емкости, так и от скоростных параметров.

И если емкость старших моделей флэш-карточек распространенных стандартов SD, SDHC и их более компаных модификаций, представленных карточками microSD и microSDHC, уже достигла своего предела, то скоростные параметры продолжают свой рост. 

В следующей части  данной статьи — о скоростных параметрах карт флэш-памяти и о совместимости карт SD, SDHC с сответствующими устройствами. 
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Оценивая достоинства магнитных лент, следует отметить, что строго последовательный способ записи/чтения информации не позволяет быстрый доступ к произвольным фрагментам.

Данного недостатка в значительной степени лишены оптические диски, активно используемые к настольных компьютерах и ноутбуках, а также в многочисленных стационарных и мобильных аудио/видео прогрывателях.

Как известно, в устройствах, использующих этот тип носителя, и запись, и чтение информации осуществляются с помощью луча лазера, которому доступна вся поверхность вращающегося диска.

На начальном этапе в качестве носителя применялись исключительно CD. Однако их сравнительно быстро сменили более емкие диски стандартов DVD-R (однократная запись) и DVD-RW (многократная запись). Данные диски могут быть как односторонними, так и двухсторонними.

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 используемых режимов, 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.

К бесспорным достоинствам оптических дисков относится то, что после окончания записи данный носитель можно сразу установить в оптический дисковод настольного компьютера или ноутбука для практически немедленного просмотра любых фрагментов записи. Это обстоятельство является важным преимуществом по сравнению с использованием, например, магнитных лент, для которых просмотр выбранного фрагмента требует предварительной перемотки ленты до этого фрагмента.

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

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

В качестве альтернативы перечисленным информационным носителям и соответствующим высокоточным механизмам можно привести накопители на жестких магнитных дисках (HDD) и использующим их мобильным изделиям, применяемым для записи видео.

Примеры HDD, используемых в видеокамерах приведены на рис. 4.

Рис. 4.  Примеры 1″ и 2,5″ HDD

Из достоинств таких решений следует отметить следующие характеристики:

• очень высокая емкость, достигающая десятков и даже сотен гигабайт;
• отсутствие потенциально ненадежного лентопротяжного механизма или привода оптического диска.   

Однако и такие решения не свободны полностью от недостатков механических систем с движущимися частями, так их отдельные элементы просто переместились в состав HDD. Следовательно, у таких элементов сохранилась опасность повреждений при ударах и вибрациях.

Кроме того, хотя устройства с HDD и характеризуются меньшим энергопотреблением по сравнению с их предшественниками в лице изделий с кассетами и дисками, они все-таки не являются очень экономичными, конечно, по современным меркам.

В следующей части  данной статьи — о картах флэш-памяти. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Анализируя достоинства MiniDV, необходимо отметить, что запись на магнитную ленту осуществляется сериями наклонных меток посредством миниатюрных магнитных головок, закрепленных на вращающемся барабане. Такой барабан приведен в центре рис. 2, на котором представлен фрагмент лентопротяжного механизма видеокамеры MiniDV.

Рис. 2.  Фрагмент лентопротяжного механизма видеокамеры MiniDV

Скорость вращения барабана 9000 оборотов в минуту. Лента движется со скоростью 18.8 мм/с в режиме SP и 12.5 мм/с в режиме LP.

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. Среди сменных носителей данные кассеты обеспечивают очень низкую стоимость хранения информации.

Что же касается особенностей хранения, то следует учитывать, что кассеты с лентой следует оберегать от сильных магнитных полей и хранить при  темрературе 18-25 С и  при постоянной влажности 50-80 %.

Остается добавить, что если аналоговые видеоленты выдерживают несколько десятков перезаписей, то цифровые — до ста и более.

Несмотря на достоинства изделий, основанных на стандарте MiniDV, появились альтернативные технологии записи мультимедийной информации,  потребовавшие соответствующих носителей.

На рис. 3 представлены примеры распространенных, популярных сменных носителей информации. Эти носители широко используются в современных моделях видеокамер.

Рис. 3.  Сменные носители информации: кассета MiniDV, диск DVD, карточки SD и SDHC 

В следующей части  данной статьи — о CD/DVD и о накопителях HDD. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, как уже было отмечено, значительную роль в становлении рынка компактных устройств, способных осуществлять мобильную запись видеоинформации, обеспечила разработка стандарта DV. Бытовым вариантом реализации данного стандарта стали кассеты MiniDV, получившие в процессе расширения выпуска соответствующих изделий очень большое распространение.

Из технических характеристик MiniDV необходимо отметить высокое разрешение в кадре — 720х576 пикселов. Уже сразу после своего появления этот стандарт обеспечивал качество выше не только аналогового VHS (до 25 строк), но даже и Super VHS (до 400 строк).

Размер кассет MiniDV, составляющий 66 х 48 х 12 мм, позволил снизить габариты и вес видеокамер. Что же касается сравнительных размеров кассет VHS и MiniDV, то наглядное представление о них дает рис. 1.

Рис. 1.  Видеокассеты VHS и MiniDV 

Из основных преимуществ видеокамер, ориентированных на использование кассет MiniDV с тонкой и узкой лентой, необходимо выделить, например, следующие важные характеристики:

• небольшие габариты,
• четкий стоп-кадр,
• разметка и маркировка отснятых сюжетов прямо на видеокамере,
• поддержка тайм-кодов.

Для увеличения времени завиписи осуществляется умеренное сжатие информации перед записью на магнитную ленту: примерно в пять раз. В результате на получившую наибольшее распространение среди пользователей стандартную кассету MiniDV в режиме SP (Standard Play — обычное проигрывание) помещается до 60 минут записи, а в режиме LP (Long Play — долгое проигрывание) — до 90 минут записи. Кстати, как правило, время записи отображается в наименовании кассет и/или размещением на кассете соответствующих информационных сообщений. 

Следует отметить, что существуют кассеты, которые обеспечивают время записи/воспроизведения продолжительностью 80 и даже 120 минут в режиме SP, 120 и 180 минут — в LP.

Однако, оценивая привлекательность кассет с увеличенным временем записи, необходимо отметить, такие кассеты существенно дороже стандартных аналогов, обеспечивающих 60-минутную запись.

Кроме того, необходимо принимать во внимание, что увеличенное время записи/воспроизведения достигается за счет использования более тонких лент, которые требует высококачественных, безупречно работающих лентопротяжных механизмов, что не всегда выполняется в недорогих изделиях, часто используемых для целей записи видео.

Совместно с записью видео на магнитную ленту осуществляется и фиксация аудиоинформации. При этом цифровая запись звука (без сжатия) на магнитную ленту в кассетах MiniDV может производиться согласно одному из трех возможных режимов:

• один стереоканал с 16 бит, 44,1 кГц (соответствует CD-качеству);
• один стереоканал с 16 бит, 48 кГц (DAT-качество);
• два стереоканала (четыре дорожки) 12 бит, 32 кГц.

В следующей части  данной статьи — еще о некоторых особенностях MiniDV. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

В эпоху зарождения массового рынка домашних мультимедийных систем, а она пришлась на последнюю четверть двадцатого века, практически все устройства были аналоговыми. При этом информация записывалась на сравнительно большие носители с магнитной лентой, особенно это касалось видео.

Однако в процессе развития технологий, элементной базы и схемотехнических решений их сменили существенно более компактные варианты устройств и соответствующих носителей.

Как результат этого развития, появились сменные носители информации, которые открыли эру компактных, мобильных видеосистем.

Оценивая ту эпоху и проделанную с тех времен работу, необходимо отметить, что всего каких-то пару десятков лет назад видеомагнитофоны с кассетами VHS казались верхом совершенства и олицетворяли мечту миллионов любителей видео.

Сравнительно большие и часто капризные устройства с кассетами VHS обеспечивали разрешение до 250 строк изображения.

Что же касается принципов работы таких устройств, то запись производилась аналоговым способом на ленту 0,5” (12,65 мм) с помощью двух видеоголовок, расположенных на противоположных концах барабана под углом 180 градусов.

Данный формат предусматривал различные режимы записи воспроизведения: SP, LP, EP. При этом для стандарта PAL были предусмотрены скорости 23,39 мм/c (стандартная, SP) и 11,695 мм/с (долгоиграющая, longplay — LP), а для стандарта NTSC — 11,12 мм/c (EP).

Развитием стандарта VHS стали кассеты Super VHS (S-VHS). Они обеспечивали более высокое качество изображения, достигавшего почти 400 строк, что являлось большим достижением для того переода времени, учитывая возможности тех технологий, элементной базы и схемотехники.

Как вполне логичный результат развития, на основе аналоговых форматов, предусматривающих использование сравнительно больших кассет, был специально разработан вариант для компактных систем. Он получил наименование VHS-C и стал применяться для соответствующих аналоговых видеокамер.

Сравнительно компактные размеры кассет и устройств VHS-C позволили открыть эру мобильных систем в области видеозаписи.

Как альтернативу достижениям конкурентов, фирма SONY разработала формат Video-8. Фактически он  являлся во многом повторением формата VHS.

Отличительной же особенностью Video-8 стала ширина магнитной ленты. Уменьшение ее до 8 мм позволило уменьшить размер и самой видеокассеты. Качество же видеоизображения соответствовало стандарту VHS.

Небольшие габариты кассеты Video-8 позволили выпустить серию компактных видеокамер — камкордеров (от англ. camcorder), получивших наименование Handycam.

А несколько позже был выпущен еще более совершенный формат Hi-8. Ширина ленты была та же, что и у Video-8. Этот формат имел много общего с S-VHS.

Остается добавить, что аналоговые форматы оставались массовыми долгое время. Однако они обладали рядом серьезных недостатков:

• низкое качество записи, особенно при перезаписи,
• постепенное снижение качества при многократном воспроизведении,
• ограниченный срок хранения записанного материала  и  т. п.

Избавиться от указанных проблем можно было только переходом на цифровые способы записи.

Основными преимуществами цифровой записи являются:

• отсутствие потери качества при многократной перезаписи, например, десятая копия полностью совпадает с оригиналом,
• долговечность сохранения информации, ограниченная только сроками «жизни» носителя.

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.

В следующей части  данной статьи — о MiniDV. 
    

>>    Часть 2