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Comment fonctionne DV :caractéristique technique

Mesdames et messieurs, levez-vous ! À l'intérieur de cette tente, vous aurez une opportunité remarquable de vous rapprocher plus que jamais de la vidéo numérique, autrement connue sous le nom de DV. Je vais vous donner à chacun un aperçu inhabituel de la mécanique du DV, des différents formats DV sur le marché et des raisons pour lesquelles le DV peut faire tant de choses, si bien. Alors suivez-moi dans la tente des merveilles !

Regardez – le voyage commence déjà. Nous rétrécissons maintenant, suffisamment petits pour pénétrer le fonctionnement interne d'un caméscope DV. Entrons par le boîtier de l'objectif et commençons à regarder autour de nous.

Lumière, son et courant

Au fur et à mesure que nous nous déplaçons dans l'objectif zoom, notez qu'à ce stade, la vidéo numérique ressemble beaucoup à la vidéo analogique. La lumière et le son pénètrent dans l'appareil photo via un objectif et un microphone, puis un ordinateur transforme le monde réel en signaux électroniques.

Cependant, le numérique et l'analogique se sépareront assez rapidement. Le minuscule dispositif à couplage de charge (CCD) en silicium à l'extrémité du barillet de l'objectif utilise des centaines de milliers de pixels pour donner à la DV un aspect incroyablement net et propre, avec environ 500 lignes de résolution potentielle (ou plus, dans les caméras professionnelles à trois puces) .

De l'analogique au numérique

Nous arrivons ensuite aux circuits imprimés, qui effectuent une énorme quantité de travail pour donner à votre métrage DV un aspect et un son fantastiques. Le codage logiciel et les composants informatiques contenus dans les cartes produisent une réplique numérique de chaque moment de la vidéo et de l'audio dans le processus de conversion analogique-numérique. Il existe également des circuits qui fonctionnent en sens inverse, pour la lecture sur votre téléviseur. C'est la partie "numérique" de la DV qui place cette technologie au-dessus des formats vidéo analogiques grand public. La vidéo numérique est constituée de données pures, et non de signaux analogiques, permettant une transmission parfaite et reproductible à l'infini de données haute résolution via une voie entièrement numérique.

Faire le calcul

Tous les formats vidéo numériques grand public (Mini DV, Digital8, DVCAM et DVCPro) utilisent le même format de données de base et le même débit de données (25 Mbps) pour encoder et décoder les données vidéo NTSC à 30 ips.

  • Échantillonnage Le matériel d'encodage DV échantillonne chaque image de la vidéo pour les informations de luminance (luminosité) et de chrominance (couleur). Il utilise un échantillonnage 4:1:1 (Y:U:V ou YUV) pour cette opération. Le matériel scanne chaque ligne de chaque image vidéo 720 × 480, en prenant quatre échantillons de pixels d'informations de luminance (Y) pour chaque échantillon de pixel qu'il prend d'informations de chrominance (U et V). Cela réduit les données supplémentaires et fournit également le bon mélange de détails luma et chroma pour satisfaire nos yeux, qui sont plus sensibles à la luminosité (luma) qu'à la couleur (chroma).
  • Compression Le cerveau DV compresse ensuite mathématiquement chaque image vidéo rééchantillonnée pour accélérer le débit et économiser de l'espace de stockage sur les bandes et les disques durs. Ceci est accompli avec un algorithme mathématique 5:1 DCT (discrete cosine transform) qui supprime autant d'informations d'image inutiles que possible tout en conservant une grande partie de la qualité de l'image d'origine.
  • Audio Un processus d'échantillonnage séparé prend le signal audio (après pré-amplification) et le transforme également en données. Un taux d'échantillonnage audio de 48 kHz (avec une profondeur de 16 bits par échantillon) produit une seule piste audio stéréo numérique haute fidélité (2 canaux). Alternativement, une fréquence d'échantillonnage de 32 kHz avec une profondeur de 12 bits donne deux pistes stéréo (4 canaux au total), dont l'une peut être utilisée pour la narration en voix off.
  • Données vitales Toutes ces informations numériques vierges mais compressées sont regroupées avec des éléments vitaux supplémentaires de données générées. Ces informations comprennent le code temporel, les informations d'heure/date et les signaux de tonalité pilote numérique pour remplacer la piste de contrôle conventionnelle de la vidéo analogique, qui manque au format DV.
  • Correction d'erreurs Des bits de correction d'erreurs sont également ajoutés au mélange de données. Les données vidéo numériques voyagent en petits paquets et le matériel DV ajoute des codes uniques qui vérifient et corrigent les bits de données corrompus.

    Livraison express

    L'ensemble est finalement regroupé dans des paquets de données conformes à la norme DV. Chacun de ces paquets - chacun de la taille d'une seule piste DV - contient quatre régions indépendantes :un secteur de sous-code pour le code temporel et d'autres données, un secteur vidéo, un secteur audio et un secteur pour le montage par insertion et les données de piste. Ces paquets se déplacent à un débit de 25 Mbps (mégabits par seconde), ce qui se traduit par environ 3,5 Mo d'espace de stockage sur disque par seconde de vidéo DV.

    Où est l'action

    Nous avons vu les cerveaux, mais nous en sommes maintenant aux muscles - les tambours qui tournent qui enregistrent les données sur la bande et les lisent. Le tambour qui abrite les têtes est un cylindre en métal poli qui est incliné dans le compartiment de la cassette et tourne à une vitesse très élevée. Des rouleaux maintiennent la bande contre la surface rainurée du tambour, où un certain nombre de têtes électromagnétiques effectuent des balayages inclinés sur la surface de la bande, enregistrant des pistes de données qui correspondent exactement aux paquets DV décrits ci-dessus.

    Tout dans ce système est microscopique et ses mesures sont en microns, ou en millièmes de millimètre. En fait, les têtes d'enregistrement sont si petites, les pistes sont si étroites et les données qu'elles contiennent sont si denses qu'une minute de vidéo numérique - environ 200 Mo d'informations - occupe moins de deux mètres de bande. Autrement dit, une cassette DV peut contenir environ 13 Go d'informations numériques.

    Le maigre sur les formats numériques

    Jusqu'à présent, tout est commun aux formats 25Mbps Mini DV (DV25), Digital8, DVCAM et DVCPro. Cependant, lorsqu'il s'agit d'enregistrer sur bande, les fabricants ont développé plusieurs façons différentes de stocker les données.

    La bande Mini DV est livrée dans une cassette en plastique de 55 mm de large pour s'adapter aux caméscopes grand public. La bande elle-même mesure 6,35 mm de large et est recouverte de métal qui a été déposé à l'aide d'une technique de traitement par évaporation (ME). Il se déplace à une vitesse d'environ 19 mm par seconde, avec une largeur de piste de 10 microns. La cassette Mini DV typique de 60 minutes mesure environ 70 m de long et stocke environ 13 Go de données. La bande DV standard étroitement apparentée (conçue pour être utilisée dans les magnétoscopes) est le même format de bande, mais est livrée dans une cassette deux fois plus grande et peut contenir jusqu'à 180 minutes de bande.

    Les formats DVCAM (Sony) et DVCPro (Panasonic) sont des DV25 modifiés pour le marché professionnel. Ils utilisent un pas de piste plus large pour une plus grande fiabilité et déplacent la bande devant les têtes beaucoup plus rapidement. Les deux formats offrent jusqu'à trois heures d'autonomie sur une seule cassette.

    Le format DVCPro possède plusieurs autres fonctionnalités de niveau professionnel. Les bandes DVCPro utilisent un processus de particules métalliques (MP) au lieu de ME. Contrairement à Mini DV et DVCAM, DVCPro peut utiliser des pistes linéaires optionnelles sur les bords supérieur et inférieur de la bande DV pour enregistrer le code temporel analogique et les informations audio.

    Le format Digital8 a aussi des idiosyncrasies. Plus grand que la bande Mini DV, Digital8 enregistre sur bande 8 mm et Hi8. La principale différence est que dans un caméscope Digital8, la bande se déplace deux fois plus vite que dans ses parents analogiques, et le signal est numérique. Le format Digital8 est rétrocompatible avec le format analogique 8 mm. C'est un gros plus si vous avez un placard rempli d'équipements et de bandes 8 mm hérités.

    Decks

    La plupart de ce que vous avez vu ici s'applique également aux magnétoscopes numériques. Les platines utilisent le même système de traitement que les caméscopes pour comprendre les signaux analogiques et numériques. Là où les platines diffèrent des caméscopes et les surpassent généralement, c'est par leur robustesse mécanique et leurs multiples capacités d'entrée/sortie numériques et analogiques. Ces unités offrent également une compatibilité croisée des formats :de nombreuses platines DV, DVCAM et DVCPro peuvent lire tous les différents formats de bande.

    Sortie et au-delà

    Nous terminons notre tour par la connexion FireWire du caméscope. Et c'est approprié, car FireWire est une grande partie du succès de DV. FireWire est un protocole de transfert de données comme USB ou Ethernet. FireWire déplace des paquets de données denses à des débits extrêmement élevés, ce qui le rend parfait pour déplacer des données DV entre un caméscope et un ordinateur. Le DV/FireWire one-two punch a créé une véritable révolution dans la vidéo grand public, permettant la production vidéo de bureau entièrement numérique.

    Conseil de séparation

    En quittant cette tente des merveilles, n'oubliez pas que tous les équipements DV, du caméscope le plus économique au magnétoscope haut de gamme le plus élaboré, utilisent essentiellement le même cerveau informatique. Et en ce qui concerne les nombreuses différences, ne vous inquiétez pas de la technologie sous-jacente. Que votre DV se présente sous la forme d'une caméra professionnelle avec un objectif géant, d'une platine portable avec un écran LCD ou d'un caméscope de poche pour les voyages, il y a un cœur numérique dans tous ces appareils.

    [Encadré :Normes]
    FireWire, comme DV, est une norme internationale (IEEE-1394) que les fabricants de technologies ont accepté de respecter dans un souci de compatibilité. Mais cela ne veut pas dire que tout le monde est d'accord sur ce qu'il faut appeler la norme. Apple Computer, qui a joué un rôle important dans le développement de la technologie, l'a baptisée FireWire et Sony a baptisé sa version i.Link.

    [Encadré :Longévité]
    Quiconque a utilisé des formats analogiques a constaté des décrochages et d'autres signes de perte de signal résultant de défauts sur la bande magnétique ou de problèmes d'enregistrement. En ce qui concerne la longévité, attendez-vous à ce que les bandes analogiques durent au mieux 15 ans avant de commencer à se dégrader. La correction d'erreurs intégrée à DV élimine de nombreux abandons, mais qu'en est-il de la longévité ? Étant donné que les bandes DV utilisent du matériel magnétique pour enregistrer les données, vous constaterez également une détérioration progressive de ces signaux, bien que la correction des erreurs puisse compenser certaines pertes. Heureusement, il est facile de créer des clones de sauvegarde parfaits de bandes DV via FireWire.


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