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 ソニー DVR-2000 ビデオデッキ | |
| メディアタイプ | 磁気テープ、¾インチ |
|---|---|
| エンコーディング | NTSC、PAL |
| 読み取り 機構 | ヘリカルスキャン |
| 書き込み メカニズム | ヘリカルスキャン |
| 標準 | インターレースビデオ |
| 開発元 | BTS /ソニー |
| 使用法 | ビデオ制作 |
| リリース済み | 1986年 （1986年） |
D-1または4:2:2コンポーネントデジタルは、 SMPTEの技術委員会の尽力により1986年に導入されたSMPTEデジタル録画ビデオ規格です。ソニーとボッシュのBTS製品として始まり、最初の主要な業務用デジタルビデオフォーマットとなりました。SMPTEは、SMPTE 125MおよびEBU 3246-E規格から派生したITU-R 601（旧CCIR-601、Rec. 601としても知られる）内でこのフォーマットを標準化しました。
D-1 または 4:2:2 D-1 (1986) は、リアルタイムの放送品質のデジタル ビデオ録画における大きな成果でした。これは、 8 ビットのCCIR 601ラスタ形式を使用してY'CbCr 4:2:2でエンコードされた非圧縮のデジタル化されたコンポーネント ビデオ、 [ 1 ] [ 2 ]とPCMオーディオ トラックおよびタイム コードを 3/4インチ (19 mm)ビデオ カセットテープに保存します (ただし、広く普及している 3/4 インチ U-Matic/U-Matic SP カセットと混同しないでください)。
非圧縮コンポーネントビデオは、当時としては膨大な帯域幅、167 Mbit/秒（ビットレート）を使用していた。[ 3 ]初期のD-1 VTRの1つであるSony DVR-1000は、別個の大型ビデオプロセッサを必要とした。[ 4 ]後継機種のDVR-2000は、それをVTRと同じシャーシに統合した。D-1テープの最大録画時間は94分である。中型テープは最大34分、小型テープは最大6分まで録画できた。[ 5 ]
このフォーマットはヘリカルスキャンを使用しており、テープがヘッドドラムの左右に巻き付けられるMラップパターンを採用しています。[ 6 ] [ 7 ]ヘリカルスキャンヘッドドラムは、NTSCビデオの場合は10,800 RPM、PALの場合は9,000 RPMで回転します。直径は75 mmで、ヘッドドラムに取り付けられたビデオヘッドによって読み取られるヘリカルトラックの幅は40ミクロンです。[ 1 ]ヘッドでの書き込み速度は33.63 m/s、テープの直線速度はNTSCで286.588 mm/s、PALで286.875 mm/sです。[ 4 ]
妥協のない画質、コンポーネント処理、非圧縮記録といった特長から、D-1はハイエンドのグラフィックおよびアニメーション制作で最も人気を博しました。これらの分野では、以前はハードディスクドライブ（Quantel Harry、Henry、Harriet、Hal、Abekas DDRなど）や複数のアナログ機器を同時に使用して短時間で多重レイヤー化を行っていました。1980年代の放送品質のビデオを保存するハードディスクドライブは通常30秒から数分程度の容量しかありませんでしたが、それを実現するシステムは50万ドルもの費用がかかりました。それに対し、D-1は200ドルのカセットテープで94分間の録画を可能にしました。
D-1の解像度は、NTSCシステムでは720（水平）×486（垂直）、 PALシステムでは720×576です。これらの解像度はRec.601に由来します。[ 8 ]
スペースを節約するために上部の6行を削除する小さなバリエーションが後に導入され、1/4インチDV/DVCAM/DVCPROフォーマットや、NTSCで720 x 480ピクセルを持つデジタル放送で普及しました。また、DVDビデオや標準画質テレビでも使用されています。
D1 ユニットは NTSC と PAL を切り替え可能です。輝度は 13.5 MHz、色度は 6.75 MHz でサンプリングされ、全体のデータ レートは 27 MHz です。13.5 MHz でのサンプリングは 、NTSC/PAL ライン レート (6 x 2.5 MHz) の公倍数であるため使用されました 。最初の入出力インターフェースは 25 ピンパラレル ケーブル(SMPTE 125M) でしたが、後に同軸ケーブル(SDI、SMPTE 259M、75 Ω 同軸、270 MHz)のシリアル デジタル インターフェースに更新されました。補助データは H/V ブランキング インターバルに格納できます。Y ' B'-Y' R'-Y' の色空間は、ITU Rec. 601 または Rec. 709 色空間でも定義されています。
パナソニックのD-5フォーマットは、D-1と似た仕様だが、サンプリングレートが8ビットなのに対し、10ビットとなっている。ソニーのD-1よりもかなり遅れて発売され、ソニーのデジタルベータカムフォーマットが発表されてから1年後だったため、開発期間の面で有利だった。
ソニーとアンペックスのD -2フォーマットシステムは、2年後にコンポジットビデオを使用して必要な帯域幅を削減し、D-1の半額にまで価格を下げました。D-2はコンポーネントではなくコンポジットデジタルであったため、当時使用されていたコンポジットアナログ機器（2インチクワッドプレックス、1インチタイプC、3/4インチU-マチック）のスペースとインフラストラクチャに容易に組み込むことができました。D-2はD-1よりも記録される情報量が少ないため、テープ速度を下げて最大208分まで記録でき、D-1の94分よりも長く記録できました。しかし、D-2はコンポジットビデオであったため、依然として妥協の産物でした。
放送局が後にアナログ配線からデジタル配線に移行するにつれて、コンポーネントデジタルインフラストラクチャが実現可能になった。ソニーの人気コンポーネントデジタルベータカムは、色をコンポジット空間（D2/D3）で結合するのではなく、コンポーネントデジタル空間（D1/D5）で分離することで、この移行をサポートした。デジタルベータカムは、1/2インチテープフォーマット（よりかさばる19mm D1/D2カセットとは対照的）を使用して放送局がライブラリアーカイブを構築していた、以前のアナログベータカム/ベータカムSPテープを再生できた。こうして、1/2インチデジタルベータカムは、事実上の標準画質放送の編集、配信、およびアーカイブの標準となった。
2008年から2010年にかけて米国でHD放送と配信がより一般的になった後も、ネットワーク側はデジタルベータカムによる標準画質のコピーを要求することが多かった。CBSの「レイチェル・レイ・ショー」のようなテレビ番組は、2012年になってもデジタルベータカムで録画・アーカイブされていた。
D-1は非常に高価で、このデジタル記録フォーマットにアップグレードした施設では、機器の大規模なインフラ変更が必要でした。これは、機器の品質に妥協しないため、コンポーネント処理（画像の輝度または白黒情報）と原色である赤、緑、青（RGB）を4:2:2と呼ばれるサンプリングアルゴリズムで分離して保持する方式に戻したためです。そのため、多くの機器には「D-1」ではなく「4:2:2」のバッジが付いています。
初期のD-1運用は困難に見舞われたが、フォーマットはすぐに安定し、優れた標準解像度画像品質で今でも有名である。[ 9 ]
D-1は、放送品質のリアルタイムデジタルテープフォーマットの先駆けでした。1986年に発表された初代ソニーDVR-1000の米国での希望小売価格は16万ドルでした。数年後、ソニーのエンジニアは電子処理をメインのカセットドライブシャーシに収めることで、本体サイズを大幅に縮小することに成功し、DVR-2000と名付けられ、米国での価格は12万ドルにまで下がりました。
外部のシングルラックユニットを使用すれば、この機器は追加のキー（マット）チャンネル（4:2:2:4）を記録したり、2台のVTRを同時に動作させることで水平解像度を2倍（8:4:4）にしたりすることが可能になります。
後の「SP」および「OS」モデルはオフスピードで動作し、24フレームのテレシネフィルムをD1テープに転送する際に技術的に扱いやすく、1本のテープでNTSC（垂直525ライン）とPAL（垂直625ライン）の両方のマスターを同時に作成することが可能になりました。
初期のカラーテレビ実験はRGBという構成要素領域で行われていたが、1960年代から1970年代にかけて、ほとんどのカラーテレビ放送とポストプロダクションは、インフラと伝送を簡素化するために、色と輝度を合成（コンポジット）することで妥協を強いられた。しかし、一度色と輝度の情報が合成されると、元の状態のように完全に分離することは不可能になった。
コンポーネントビデオは、コンピュータディスプレイのようにRGBとしてビデオ処理されることはほとんどありませんでした。これは、白黒信号を維持する必要性が歴史的に存在していたためです。さらに、人間の目はカラーよりも白黒画像の情報に敏感であるため、エンジニアは、家庭用テレビの最大画面サイズであれば、変換されたデジタルピクセルごとにカラービデオラインをサンプリングする必要はないと判断しました。
ソニーが1982年にニュース取材用に開発した1/2インチビデオフォーマットのベータカムは、最初のカムコーダーとして、YUVと呼ばれる妥協案を採用しました。「Y」は輝度、つまり白黒映像のディテールを表し、安定した映像を作成するために必要な同期「フレーム」を含んでいました。Yケーブルだけを接続すれば白黒映像を見ることができますが、他の2つのカラー情報チャンネルだけを接続した場合は見ることができません。
「UV」はRY（赤マイナス輝度）とBY（青マイナス輝度）の数学アルゴリズムでした。緑色の情報は差分によって得られます（そのためYUVは色差処理と呼ばれます）。たとえば、箱の中に白黒のパンダのぬいぐるみが5個（Y）、赤いリンゴが8個（RY）、ブルーベリーが2個（BY）入っていて、アイテムの総数が20個になる必要がある場合、20から15を引くと差が5になるので、残りの緑色のリンゴの数を簡単に計算できます。
エンジニアたちが、最初のデジタルビデオテープフォーマットを作成するために必要な膨大な量のデジタルデータをリアルタイムで処理および記録しようとしたとき、Y、RY、BY、またはYUVアルゴリズムを維持することが、サンプリングされる初期画像情報を簡素化および削減し、貴重なスペースを節約する上で重要でした。
4:2:2はY、RY、BYであり、RGBではありません。4:2:2はしばしば、4が赤、残りの2が緑と青を表すと誤って解釈されます。もしこれが正しいとすれば、赤に比べて緑と青のデータが不均一に記録されることになります。
ビデオ画像の特定の小さなサンプル（例えば、画面の左上隅を水平方向に横切る最初の4ピクセル）において、最初の「4」は、その4つのサンプル内のすべてのピクセルで、より重要な輝度/白黒画像のディテールがサンプリングされたことを意味します。
次の2つの2は、RYとBYが1ピクセルおきにサンプリングされ、その間のピクセルはスキップされることを意味します。人間の目は、元のカメラが記録した実際の色情報を持たない2つの中間ピクセルを認識できないはずです。前の色のピクセルが単純に複製されるからです。したがって、4:2:2では、赤、緑、青のすべての色が、白黒（輝度）画像のディテールの半分のレートでサンプリングされます。実際には色の50%が記録されていると言えるでしょう。なぜなら、テレビ画面ではそれで人間の目には十分だったからです。
1995/96年に普及した1/4インチDV/DVCAM/DVCPROフォーマットは、コンポーネントデジタルYUVサンプリングが4:1:1でした。これは、4ピクセルのうち1ピクセル、つまり色の25%しか実際に記録されないことを意味します。そのため、4:2:2で記録された映像と比較すると、色が「濁って」見え、鮮やかさに欠けます。このため、このフォーマットではグリーンスクリーンマットの品質が低下しました。DVフォーマットはさらにデジタルデータを5:1に圧縮し、低速で移動する小さなテープに毎秒2500万ビットを記録しました。微妙な圧縮アーティファクトが時折見られました。
ソニーのHDCAM-SRフォーマット（SRはSuperior Resolutionの略）のような最新の高解像度ビデオレコーダーは、大画面映画制作のために4:2:2とフルRGBの記録を切り替える機能を備えており、RGBはすべてのピクセルでサンプリングされ、4:4:4と表記されます。