Новости компании
01.03.16

Компания ОВАКО переехала в новый офис

подробнее...
13.10.15

Компания ОВАКО очередной раз подтвердила статус авторизованного партнера SONY

подробнее...
22.07.15

Компания ОВАКО завершила очередной крупный проект.

подробнее...
15.07.15

Компания ОВАКО стала дилером по звукоизоляционным материалам SoundGuard

подробнее...
26.12.14

Работа компании в новогодние праздники

подробнее...

Подписка на новости

Яндекс цитирования

Библиотека

 

Формат видео XAVC

XAVC White Paper

Технический документ с информацией о новом записывающем формате Sony

XAVC White Paper

Введение

Рис. 1)
Прогресс в развитии технологии КМОП

Продвинутая технология видеокодирования H.264/MPEG-4 Part-10 используется преимущественно в таких системах распределения HDTV, как Blu-ray и в цифровом вещании (наземное / кабельное / спутниковое), а также в веб-браузерах. Первичные документы по стандартизации для этой технологии появились еще в 2003 году. На протяжении многих лет до 2009 года технические характеристики расширялись и улучшались, таким образом, зона покрытия стала намного больше, чем для стандартного формата распределения HDTV. Сегодня технология покрывает невероятно широкий спектр данных со сжатыми видеоизображениями, начиная от нескольких килобит в секунду и до 1.2 Гб в секунду, параметры такой передачи поддерживают форматы 4K, 3D, 14 битную выборку, а также позволяют работать с видеоизображениями со скоростью более 100 кадров в секунду. Компания Sony была одним из активных членов JVT (Объединенная команда), которые работали над разработкой стандартов, и прилагала значительные усилия для создания формата AVCHD и расширения уровней / профилей H.264.


Расширение стандарта H.264 совпадают с быстрым развитием технологий визуализации в высоком разрешении / с высокой частотой кадров (датчики, дисплеи), а также с технологией хранения с высокой скоростью. Такая высокопроизводительная и эффективная технология сжатия, как Н.264 позволяет кодировать большой объем данных, генерируемых современными датчиками, в файлы небольшого размера. Такие файлы небольшого размера затем можно записывать на доступные карты памяти, редактировать/просматривать на компьютерах через специальные программы доступные для пользователей.

Рис. 2)
Развитие линейки носителей технологии SxS

Рис. 1) Прогресс в технологии КМОП. Компания Sony создала и выпустила датчик изображения со скоростью передачи данных свыше 30 Гбит/с. Очевидно, что в ближайшие годы высокое разрешение, высокая частота кадров и высокая скорость инструментов для передачи визуальных данных станут общепринятым стандартом работы. Рис. 2) Прогресс SxS и XQD-карт памяти. Обратите внимание, что современные карты памяти дают возможность записывать контент в реальном времени со скоростью 1 Гбит/сек, кроме того, объем для записи значительно увеличился за последние годы. При этом форма и размер карт памяти не стал больше, а, напротив, уменьшился.

Этот документ описывает признаки и преимущества формата XAVC. В документе также рассказывается, как интегрировать XAVC в современный производственный процесс вместе с такими широко использующимися форматами сжатия данных, как MPEG2, MPEG4 SStP, а также с различными файлами в формате RAW.

Формат XAVC

Формат Sony XAVC совместим с H.264 уровня 5.2. Смысл технологии заключается в поддержке отраслевого стандарта с оберткой MXFOP-1, оснащенной элементами аудио и мета-данных. Основной задачей принятия формата XAVC является разработка семейства профессиональных инструментов для производства, при помощи которых возможна экономичная обработка данных с высокой частотой кадров (HFR), а также в формате HD и 4K. Рис. 3) область применения формата XAVC. Обратите внимание, что в таблице форматов описываются глобальные области применения формата XAVC, фактическое использование продукта может быть ограничено определенной частью этой таблицы. Однако на диаграмме не отражены возможности замедленной и ускоренной записи, которую поддерживают некоторые устройства.

Кроме того, компания Sony также представляет устройства серии XAVCS с поддержкой нового формата MP4. Расширение линейки устройств будет способствовать росту использования формата 4K среди потребителей.

XAVC и 4K

Рис. 3)
Обзор формата XAVC

Сейчас использование цифровых систем визуализации 4K ограничивается областью цифрового кино, где DCI (Digital Cinema Initiative) установлен в 4096 х 2160 @ 24 кадров/сек с использованием сжатых файлов MXF JPEG2000. Поскольку история имеет тенденцию повторяться, несколько производителей дисплеев для обычных пользователей начали продвигать плоские панели с разрешением 4K и проекционные системы для домашних развлечений. Скорее всего, необходимо еще несколько лет для того, чтобы системы наземного вещания повсеместно начали поддерживать формат 4K. Различные операторы кабельных / спутниковых / сетевых вещательных систем, а также контент-провайдеры рассматривают формат 4K как новую возможность для развития бизнеса. Сейчас контент в формате HDTV прекрасно использует мощности дисплеев с разрешением 4К. Внутренний процесс преобразования помогает избавляться от лишних линий и негативных пиксельных эффектов в больших дисплеях, а также обрабатывать и отображать несколько потоков контента HDTV одновременно и в полном разрешении. Сегодня большинство цифровых камер, включая камеры мобильных телефонов, оснащены камерами с родным разрешением HDTV или выше. Домашняя панель с разрешением 4K может служить прекрасным инструментом
для просмотра цифровых фотографий.

В связи с широким спектром операционных точек, которые предлагает формат XAVC, пропускная способность визуализации с разрешением 4K может быть уменьшена до 100 Мбит/сек в зависимости от структуры GOP, частоты кадров и выборки цветов. Такой эффективный выбор рабочих точек, как ожидается, сможет значительно увеличить возможности для домашних развлечений, а также сможет применяться в области B2B, где большое значение играет высокое разрешение.

Количество активных пикселей большинства домашних дисплеев с разрешением 4K будет ограничено 3840 х 2160. (Quad HD или QFHD), который отличается от стандартного киновещания с разрешением 4096 пикселей по всей плоскости изображения. Формат XAVC охватывает оба горизонтальных формата 4096 и 3840, что позволяет использовать этот формат как в кино, так и в телевещании.

Камера PMW-F55 от Sony записывает видеоконтент в формате 4K XAVC с внутренним кодированием кадров в рабочем промежутке от 240Mбит/сек (@ 24P) до 600 Мбит/сек (@ 60P) используя только мощности самой камеры. Сервер PWS-4400 поддерживает указанный рабочий диапазон, вследствие чего может использоваться в платформах для прямого производства программ в формате 4K. Скорость сжатия цифрового потока для формата 4K не раз обсуждалась в процессе разработки. Окончательной величиной была принята скорость в 100 Мбит/с при разрешении 1080i — именно такое соотношение используется в вещательном производстве. Теоретически, чтобы достичь необходимой скорости сжатия для разрешения 60p в формате 4K, нужно превысить исходное разрешение в четыре раза и удвоить частоту кадров, то есть увеличить объем данных в 8 раз. Таким образом, скорость сжатия увеличивается до 800 Мбит/с, однако, объем данных можно снизить на 25% путем кодирования с разной частотой кадров в чересстрочном или прогрессивном режиме.

Для того чтобы надежно записывать видеоконтент с такой высокой скоростью передачи данных наиболее эффективно и экономично, компания Sony разработала новую карту памяти линейки SxS Pro +. Карты памяти SxS Pro +

совместимы со всеми устройствами, которые имеют слот для карт SxS и обеспечивают надежную запись со скоростью передачи данных до 1,3 Гбит/сек. На одну карту SxS Pro + можно записать до 128 Гб данных, что составляет около 50 минут съемки в формате 4K/24P на камеру PMW-F55. 20 минут в формате 4K/60P.

Производственный процесс с форматами XAVC , RAW , и ACES

Рис. 4)
Сравнение размеров файлов:
Unit Giga Byte / Frame

Сообщество цифровое кинопроизводства находится на пути к стандартизации общего набора параметров изображения, охватывающей видеоконтент, созданный с помощью цифровых камер, а также с помощью компьютеров. ACES (Академия систем кодирования цвета) занимается созданием общего игрового поля для изображений различного происхождения, предлагает мощности для обработки большого объема изображений (цветокоррекции), а также занимается согласованием единообразного внешнего вида для различных наборов инструментов и поставщиков услуг. Компания Sony является активным членом академии ACES и уже создала различные устройства IDT (устройства ввода преобразования), которые позволят высокопроизводительным камерам, интегрироваться в производственный процесс ACES. 16-битная глубина файлов ACES позволяет достичь наилучшего качества изображений с камеры и CGI-элементов, а также обеспечивает максимальную гибкость для цветокоррекции с технологией Digital Intermediate. Вот почему последние модели камер от Sony (F65 + SR-R4, PMW-F55 + AXS-R5, PMW-F5 + AXS-R5) оснащены возможностью записи 16-битных линейных файлов в формате RAW через компактные бортовые регистраторы.

В то время как камеры PMW-F5/F55 записывают в формате RAW с использованием бортового регистратора AXS-R5, встроенные слоты для карточек SxS дают возможность одновременно записывать XAVC файлы в высоком разрешении, которое отлично сочетается с RAW файлами с точки зрения записи для точек In/ Out, аудио, временного кода или других метаданных, включая имена файлов. XAVC файлы дополняют RAW файлы как редакционные файлы, которые позволяют начинать процесс редактирования сразу же после извлечения SxS карты из камеры.

Для того чтобы окрасить градиент и отредактировать изображения, полученные из RAW-файлов, требуется дополнительная обработка (как правило, ее называют демозаикой). Хотя RAW-файлы и предлагают максимальную творческую свободу, которая является необходимым условием для сложного постпроизводства, все же могут появиться некоторые ограничения во времени или бюджете. Файлы в формате4K XAVC можно рассматривать как экономически эффективную альтернативу файлам RAW. Как показано на Рисунке 5) размер файлов 4K XAVC является аналогичным размеру файлов с HD разрешением, которые обычно используются сегодня. Ожидается, что файлы 4K XAVC станут одной из основных движущих сил в расширении производства 4K.

XAVC и HDTV

Рис. 5)
Схема сравнения скорости декодирования:
Кадры в секунду

Говорят, что недавно разработанные алгоритмы сжатия являются более эффективными, чем их предшественники. И хотя это верно в том смысле, что такое качество изображения может быть достигнуто с меньшим количеством данных изображения (или скорости передачи данных), намного более сложные современные схемы кодирования требуют больше вычислительных мощностей, что может стать одной из основных проблем при переносе инфраструктуры производства и взаимодействующего рабочего процесса от одного поколения к другому. Количество вычислительных мощностей для декодирования определенного сжатого битового потока крайне критично, если в процессе редактирования одновременно используются несколько файлов.

Сегодня подавляющее большинство вещательных компаний для HDTV-производства использует формат MPEG2 HD Long GOP (50 Мбит/с или 35 Мбит/с) из-за его небольшого размера файлов, высокого качества изображения, а также из-за экономии вычислительных мощностей. От выпусков новостей до реалити-шоу и лучших спортивных событий — скорость передачи данных
 от 35 до 50  гарантирует эффективную работу
с файловой HDTV-инфраструктурой.

На Рисунке 6 показано, как различные потоки сжатого видео могут быть расшифрованы на данной компьютерной платформе, не прибегая к каким-либо аппаратным ускорителям или графическим процессорам. Горизонтальная шкала показывает кадры в секунду, и очевидно, что формат MPEG2 с 50 Мбит/с является самым быстрым (или самым эффективным) среди всех претендентов.

Рис. 6)
Обзор сжатия HDTV

В последнее время некоторые вещательные компании начали проявлять интерес к применению формата H.264 в качестве основного внутреннего формата в силу следующих причин.

  •  Объединить все программные файлы, от прайм-таймовых программ до новостей, в один кодек, содержащийся в общем, стандартном упаковщике.
  • 10-битная выборка в отличие от 8-битной в MPEG-2.
  •  Качество изображения MPEG-2 с 50 Мбит/с воспринимается как недостаточное, чтобы заменить существующие форматы, например, HDCAM.
  • Место для хранения, пропускная способность сети и вычислительные мощности становятся все менее важной проблемой для обработки нескольких потоков с высоким битрейтом.

Для HDTV-производства с разрешением 50p/60p: формат XAVC с внутренним кодированием кадров поддерживает скорость до 440 Мбит/с и может рассматриваться в качестве мезонинного уровня, который заполняет разрыв между самыми качественными форматами (MPEG4 SStP или HDCAM-SR) и MPEG2, как показано на Рисунке 7.

XAVC также играет важную роль в обеспечении портативного камкордера очень высокой частотой кадров при HDTV-разрешении. PMW-F55 записывает изображения с разрешением 1920x1080 10bit 4:02:02 со скоростью до 180 кадров в секунду на внутреннюю карту памяти SxS PRO+. При использовании двух карт памяти на 128 Гб, время непрерывной съемки увеличивается до примерно 40 минут при скорости 180 кадров в секунду. 40 минут со скоростью 180 кадров/сек.

Однако по-прежнему останется потребность в сохранении небольшого размера файлов, чтобы они могли проходить через нынешние каналы 35-50 Мбит/с, даже в рабочем процессе 1080-50p/60p. Использование формата Long GOP является предпочтительным для этого требования, так как он уменьшает размер файлов без ущерба для качества изображения. Как показано выше на Рисунке 6, производительность декодирования в форматах Long GOP (50 Мбит/с) и Intra (100 Мбит/с) эквивалентна, хотя и требуется больше арифметических операций.

Технология XAVC

Рис. 7):
Структура битового потока XAVC

Формат XAVC соответствует спецификациям формата H.264. Кроме того, компания Sony стремилась улучшить качество изображения, сохранив при этом совместимость файлов с продуктами других производителей. Рис. 8) показывает поток передачи XAVC, основанный на традиционной структуре KLV. Одним из ключевых элементов этого битовый потока является покадровая интеграция SPS (набора параметров последовательности) и PPS (набора параметров изображения) в битовый поток. Это позволяет устройству записи динамически оптимизировать качество изображения в кадре, а оптимизированное значение изображения останется прикрепленным к файлу изображения
после редактирования. К тому же, это позволяет оптимизировать
качество изображения во время воспроизведения в произвольном порядке.

XAVC-кодер имеет механизм предварительного кодирования, который помогает максимально использовать данные, позволяя сжимать каждый кадр или поток. Механизм предварительного кодирования встроен в программное и аппаратное обеспечение кодеров. Это двухступенчатый процесс кодирования происходит при записи с высокой частотой кадров и при записи 4K.

Рис. 8)
Сторонники XAVC

Для того чтобы производить портативные видеокамеры с маленьким энергопотреблением, компания Sony разработала пользовательский чипсет, который работает с XAVC-процессами кодирования и декодирования. Кроме того, чипсет также может кодировать/декодировать MPEG2. Возможность работы с несколькими кодеками, как ожидается, значительно увеличит срок службы продукта. Это позволит владельцам оборудования создать сервисную инфраструктуру, которая сможет легко конвертировать между MPEG2 и XAVC. Первым продуктом, в полной мере использующим технологию работы с несколькими кодеками, стал камкордер PMW-F5/F55, который помимо форматов XAVC и MPEG2 поддерживает и MPEG4 SStP и RAW.


Для того чтобы эффективно справиться с все более увеличивающимися требованиями к производству и в то же время соответствовать бюджету, чрезвычайно важно выбрать оптимальный формат и рабочую точку. Формат XAVC поднимает творческие возможности на новый уровень и одновременно предлагает качество и эффективность.

15.09.14




Разделы / Форматы видео

Наши партнеры »
 
Распродажа
Все предложения...
Распродажа
 
Shotoku System SP 40 New!!! Shotoku System SP 40 - Штатив для видеокамеры, нагрузка до 5 кг, жидкостная головка 75 мм, средняя растяжка, 2-х ступенчатые алюминиевые ноги
 
Все предложения...
Опросы
Откуда Вы узнали о нашей компании?
Из журналов и СМИ 
  11.16%  
Яндекс 
  37.05%  
Google 
  18.53%  
Рамблер 
  3.35%  
Из других источников 
  29.91%  
Другие опросы