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Es gibt natürlich viel mehr Artikel über D1 und d2

Die beiden Firmen, die das jeweilige Format entwicklet hatten, beschreiben "ihr" Format natürlich in den blühendsten Farben, und sie verlieren kein Wort über eventuelle Nachteile. Beide Magnetband-Format sollen sich in die neue kommende Digital-Technik der Fernsehstudios einbinden lassen. Jedoch wie immer, alles hat seine Vor- und Nachteile. Jürgen Heitmann von der Bosch/Fernseh - inzwischen BTS - beschreibt beide Formate in diesem Artikel aus 1989 (FERNSEH- UND KINO-TECHNIK Nr. 11/1989).

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Digitalaufzeichnung - D2-System-Aspekte

Dipl.-Ing. Jürgen Heitmann ist Mitarbeiter der BTS (Broadcast Television Systems), Darmstadt.

Der Beitrag behandelt eingangs die grundlegenden Unterschiede zwischen dem Digital-Aufzeichnungsformat D2 und anderen Formaten. Er geht dann dezidiert auf die vom System her abzuleitenden Unterschiede für die Betriebspraxis ein und hier insbesondere auf den Ton-und Bildschnitt.

Beim Schnitt ergeben sich Einschränkungen durch die "Overlap"-Aufzeichnung der Spuren. Abschließend werden die Vorteile des D2-Systems dargestellt, die vor allem in der qualitätsverlustlosen Kopie und der leichten Einbindung in bestehende analoge PAL-Studios bestehen.
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1. Einleitung

Der Beitrag stellt keine technische Darstellung des D2-Aufzeichnungsformats dar, sondern will diejenigen Aspekte dieses Formats vorstellen, die Einfluß auf die tägliche Arbeitsweise haben.

Die Welt der Fernsehstudiotechnik teilt sich heute in vier Bereiche: in
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  1. analog und
  2. digital, aber auch in
  3. PAL-Signale und
  4. Komponentensignale.

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Jedem dieser 4 Bereiche läßt sich ein repräsentatives Aufzeichnungsformat zuordnen. Drei sind mit der BCN Familie, der Beta-SP Familie und der D1 schon mit BTS-Videorecordern belegt.

Um als einziger europäischer Hersteller von professionellen Videorecordern den Markt in allen Bereichen bedienen zu können, entwickelt BTS auch einen eigenen Recorder nach dem D2-Format. Damit werden auch zur Aufzeichnung von PAL-Signalen die Vorteile der digitalen Aufzeichnung zusammen mit den Vorteilen einer Kassette nutzbar.

PAL/FBAS oder Digital - es sind völlig getrennten Welten

Die dargestellten 4 Möglichkeiten sind keine in der täglichen Praxis völlig getrennten Welten. Die Unterschiede lassen sich überbrücken.

Allerdings ist der Unterschied zwischen PAL und den Komponentensignalen größer als der zwischen analog und digital.

Der Übergang in die digitale Ebene und zurück muß mit Quantisierungsfehlern, das heißt einem reduziertem Störabstand, "bezahlt" werden. Dieser Verlust ist um so kleiner je höher die Anzahl der Quantisierungsstufen ist.

Der Übergang von PAL zu Komponentensignalen und zurück

.......... ist völlig anderer Natur, da mit einem objektiven Informationsverlust verbunden. Der Übergang ist, wie man sagt, nicht transparent.

Mit teils aufwendigen Coder/Decoder-Schaltungen versucht man erfolgreich, diesen Verlust zumindest subjektiv gering zu halten.

Deshalb erfolgt die Aufzeichnung von PAL-Signalen auch am sinnvollsten mit einem Recorder für PAL-FBAS-Signale.

Dies ist kein Widerspruch zur wiederholt gemachten Aussage, daß letztlich nur die Komponententechnik eine im System-Sinne saubere Lösung der PAL-Probleme darstellt.

Die "8-V-Schnittproblematik" (ein PAL-Schnitt-Problem - das muß noch erläutert werden) und die Tatsache, daß die dauernd eingesetzten Videoeffekte intern in Komponententechnik realisiert sind, seien nur als Beispiele erwähnt.
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2. Systemunterschiede D1/D2

Tabelle I zeigt die System-Unterschiede zwischen dem D2- und dem D1- Aufzeichnungsformat, auf die es in diesem Beitrag ankommt.

Beim D1-System werden Komponenten, beim D2-Verfahren aber FBAS-Signale aufgezeichnet. Das entsprechende digitale Interface für die Eingangssignale ist jedoch nur für D1 genormt, und zwar als CCIR 601 für digitale Komponentensignale.

Ein digitales Umfeld für digitale PAL-Signale mag auch nicht sehr sinnvoll sein. So ist die Quantisierungsgenauigkeit für einen digitalen Mischer mit D2-Interface doch deutlich geringer als bei D1.

Und wenn man schon in ein volldigitales Studio einsteigt, so werden die Investitionsunterschiede zwischen D1 und D2 doch sehr gering.

Die gleichen Kassetten mit unterschiedlichem Bandmaterial

Beide Formate verwenden die gleiche genormte Kassette, gefüllt allerdings mit unterschiedlichem Bandmaterial. Aufgrund der FBAS-Aufzeichnung bietet D2 etwa die zweifache Spieldauer.

Die Unterschiede im Aufzeichnungsformat haben einige praktische Konsequenzen für den elektronischen Schnitt.

Um die Vorteile des D2-Recorders voll zu nutzen, muß sich die tägliche Arbeitspraxis in einigen Punkten andern.
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Bild 1 zeigt das Blockbild eines analogen FBAS-Recorders wie zum Beispiel der BCN. Das FBAS-Signal gelangt über FM-Modulation auf das Band. Der im Bild 1 kurz mit Band bezeichnete Block enthält also mehr als nur das Band, nämlich FM-Modulation, Band, Entzerrung und FM-Demodulation.

Danach wird das noch zeitfehler behaftete PAL-Signal über eine 9-bit A/D-Wandlung dem Zeitfehlerausgleicher, mit TBC-Prozessor bezeichnet, zugeführt.

Im Wiedergabeweg sind eine Reihe von korrigierenden Signal-Einstellungen möglich, weil eben häufig erforderlich. Dazu gehören unter anderem Gesamtpegel, Abhebung und Chrominanzamplitude.

Diese Einstellungen müssen vor der A/D-Wandlung vorgenommen werden, weil ohne diese Korrekturen der A/D-Wandler zum Beispiel übersteuert werden könnte.

Eine Übersteuerung des A/D-Wandlers bedeutet aber eine nicht mehr gut zu machende Signalbegrenzung mit deutlich sichtbaren Störungen. Allerdings ist auch eine zu geringe Aussteuerung des A/D-Wandlers nachteilig, weil es die Quantisierungs-Verzerrungen verstärkt.

Aus einem analogen Recorder mit digitalem TBC laßt sich als Gedankenexperiment ein FBAS-Digitalrecorder machen.

Dazu schneidet man gewissermaßen den TBC-Processor in zwei Hälften und fügt den eigentlichen Aufzeichnungskanal - wieder nur mit Band bezeichnet - in seine Mitte. Die so entstehende Struktur entspricht schon weitgehend dem Blockbild einer D2, wie ihn Bild 2 zeigt.

Anscheinend geringfügige Unterschiede

Die Unterschiede sind auf den ersten Blick geringfügig. Die 9-bit-Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler wurden gegen 8-bit-Wandler ausgetauscht.

Die Einstellung der Chroma-Phase wurde vom D/A-Wandler weg auf die Eingangsseite verlegt. Damit wirken sich die entsprechenden Einstellungen auch auf das digitale Dubbing-Ausgangssignal aus, das ebenso wie sein korrespondierender Eingang neu hinzugefügt wurde.

Den entscheidenden Unterschied zwischen Analog-FBAS und D2-FBAS sieht man vielleicht am besten im Vergleich beider Blockstrukturen.

Sämtliche signalkorrigierenden Einsteller befinden sich beim analogen Recorder auf der Wiedergabeseite, beim digitalen aber auf der Aufnahmeseite.

Dies bringt den großen Vorteil, daß sämtliche Überwachungen und Korrekturen auf der Wiedergabeseite entfallen können. Dafür muß dem Norm-Charakter des aufzuzeichnenden Signals vor der Aufzeichnung aber wesentlich mehr Beachtung als heute vielleicht üblich geschenkt werden.

Signalmanipulationen in der digitalen Ebene möglich

Natürlich lassen sich alle Signalmanipulationen auch in der digitalen Ebene durchführen, wobei der erhebliche Mehraufwand hier kein Argument sein soll.

Allerdings haben alle notwendigen Signalmanipulationen eine Vergrößerung der Quantisierungsverzerrungen zur Folge, das heißt eine Reduzierung des Störabstands, wenn sie in der digitalen Ebene durchgeführt werden.

Warum ist das so:

Zur Pegel Veränderung wird ein 8-bit-Wort, das den Pegel repräsentiert, mit einem 8-bit-Wort, das zum Beispiel die Stellung des Pegeleinstellers repräsentiert, multipliziert.

Das Ergebnis einer derartigen Multiplikation sind 16 bit, von denen aber wiederum nur die 8 wichtigsten aufgezeichnet werden können. Die letzten 8 bit fallen einer Rundung zum Opfer, was zu einer Erhöhung der Quantisierungsverzerrungen führt (Tabelle II).

Das gleiche gilt auch für die Einstellung von Chroma-zu-Burst-Phasenlage und der horizontalen Bildlage zum Synchronrahmen. Diese Einstellungen, in der digitalen Ebene vorgenommen, haben zusätzlich Veränderungen des Signalfrequenzgangs zur Folge.

Die sorgfältige Kontrolle des aufzuzeichnenden Signals ist auch deshalb zweckmäßig, weil die Quantisierungsgenauigkeit, das heißt die Anzahl der Quantisierungsstufen, keine besonderen Reserven für nachträgliche Korrekturen bietet. Tabelle III zeigt dies im Vergleich zum D1-Recorder bzw. der BCN

3. Unterschiede beim elektronischen Schnitt

Daß die 8-V-Sequenz (ein PAL Problem) durch den elektronischen Schnitt nicht gestört werden darf, ist bekannt. Die damit verbundenen Einschränkungen in der Freizügigkeit der Schnittfestlegung weist ein digitaler PAL-Recorder natürlich genauso auf wie ein analoger Recorder.

D2 bietet jedoch einen Vorteil. Es zeichnet das FBAS-Signal mit einer definierten Phasenbeziehung zwischen Farbträger und Horizontalimpuls auf, wie er von der EBU schon vor Jahren empfohlen wurde.

Analogrecorder wie die BCN zeichnen die PAL-Signale in jeder beliebigen Farbträger-zu-H-Phasenbeziehung auf.

Dies kann beim Schnitt zu störenden Mehrdeutigkeiten in der horizontalen Lage des Bildes führen. Bei D2 können diese Mehrdeutigkeiten nur einmal bei der Erstaufzeichnung und nie bei der Wiedergabe auftreten.

Auch dieser Punkt führt dazu, daß in der Betriebspraxis mit D2 den aufzuzeichnenden Signalen mehr Aufmerksamkeit zu schenken ist als heute bei analogen 1"-Recordern.

Dafür erhält man den Vorteil, daß jede Signalüberwachung und Korrektur auf der Wiedergabeseite entfallen kann, was bei der analogen Signalaufzeichnung undenkbar ist.
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"Guard-Band"-Recording mit dem "Schutzrasen"

Eine weitere Besonderheit des D2-Formats zeigt der Vergleich mit dem D1-Spurbild. D1 verwendet, wie auch die BCN, das sogenannte "Guard-Band"-Recording.

Zwischen den einzelnen magnetischen Schrägspuren befindet sich ein Schutzrasen. Er dient zwei Zwecken: Zum einen verhindert er das Übersprechen zwischen benachbarten Schrägspuren, zum anderen fängt er nicht vermeidbare mechanische Toleranzen auf, die vor allem beim Editiervorgang stören könnten.

Beim dem Guard-Band-Recording ist der Spurabstand, der Track Pitch (tp), größer als die Spurbreite (track width, tw) der Magnetspur. Der signalfreie Rasen wird sichergestellt durch zusätzliche rotierende Löschköpfe (Bild 3).

D2 verwendet das von der Heimrecordertechnik bekannte "Overlap"-Recording. Dabei ist der Spurabstand, der Track Pitch, kleiner als die vom Aufzeichnungskopf geschriebene Magnetspur. Dadurch überdeckt die später geschriebene Spur zu einem Teil die zuvor aufgezeichnete Spur.

Dieses Verfahren ermöglicht eine höhere Packungsdichte der Spuren auf dem Magnetband. Das Übersprechen von Spur zu Spur wird bei diesem Verfahren nicht durch einen trennenden Rasen verhindert, sondern durch eine sogenannte Azimutstellung (ein verdrehter Winkel) der Aufzeichnungskopf-Spalte nebeneinanderliegender Spuren.
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Das Spurbild mit Rasen als Beispiel

Sieht man sich das Spurbild mit Rasen an, wie es zum Beispiel nach dem Einfügen eines Audiospurstückes aussieht (Bild 4): Der schwarz dargestellte Sektor wurde per Insert-Schnitt in die Spur Nr. 2 eingefügt.

Der Versatz nach links aus der Altspur heraus ist zwar übertrieben, soll aber den Einfluß von mechanischen Toleranzen, wie er zwischen zwei Recordern auftreten kann, verdeutlichen. Infolge des Rasens hat die Verschiebung jedoch keinerlei Auswirkung.

Bild 5

Bild 5 stellt den gleichen Audioschnitt für die D2-"Overlap"-Aufzeichnung dar. Der schwarz dargestellte Sektor wurde per Insert-Schnitt in die Spur 3 eingefügt. In diesem Falle wurde angenommen, daß die mechanischen Toleranzen eine Verschiebung nach rechts zur Folge hatten.

Im Bereich des eingefügten Sektors - auf seiner linken Seite - bleibt dabei ein Rest der ehemaligen Aufzeichnung bestehen. Dies führt zu einem Signalübersprechen. Dieses Problem kann übrigens auch bei jedem Assemble-Schnitt auftreten, sofern das erste Halbbild der angefügten Szene ein bereits auf dem Band befindliches Bildsignal löschen, das heißt überschreiben muß.

Das wäre zum Beispiel der Fall bei der Wiederholung eines Assemble-Schnittes. Es gibt keinerlei Probleme beim Assemblieren, wenn dem letzten Halbbild der vorhergehenden Szene keine aufgezeichneten Schrägspuren mehr folgen.
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Bild 6

Bild 6 zeigt einen Insert-Schnitt für das komplette Bild- und Tonsignal. Die Szenenfolge ist mit 1, 2 und 3 gekennzeichnet. Es wurden keine zusätzlichen Fehler infolge mechanischer Toleranzen angenommen.

Schaut man auf die mit X gekennzeichnete Spur der Szene 2, so kann man erkennen, daß diese Spur weit in die rechte Nachbarspur hineinreicht.

Aufgrund der Azimutaufzeichnung führt dies nicht zu einem Übersprechen. Allerdings ist die 1. Schrägspur der Szene 3 - im Bild völlig schwarz dargestellt - durch die Spur X in ihrer Breite erheblich beschnitten. Dies bedeutet über den damit verringerten Pegel einen verringerten Störabstand.
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Tabelle IV

In Tabelle IV sind die für die Betriebspraxis wichtigen Auswirkungen noch einmal zusammengefaßt. Sie unterscheidet zwischen Edit und Interchange-Edit.

Letzteres bedeutet, daß ein Schnittvorgang auf einer Maschine begonnen, auf einer anderen aber fortgesetzt wird. Dabei wird angenommen, daß sich mechanische Toleranzen im Maschinentausch stärker auswirken.

In Tabelle IV ist zunächst der Assemble-Schnitt dargestellt. Er ist problemlos im Rahmen des bislang Gewohnten durchzuführen. Die Wiederholung eines Assemble-Schnittes, das heißt das Überschreiben einer Altaufzeichnung sowie der Insert-Schnitt führen zu einer erhöhten Anzahl von "Concealments" also von Bildpunkten, die nicht einwandfrei vom Band gelesen werden konnten, deren wahrscheinlicher Farb- und Helligkeitswert aber aus der Bildumgebung rekonstruiert wurde.

"Concealments" und Interchange-Edit

Der Vermerk "Concealments" in der Spalte soll aussagen, daß objektiv eine gegenüber normaler Wiedergabe erhöhte, aber nicht störende Anzahl vorhanden ist, da die Verdeckung eines Dropouts beim analogen Recorder nur viel unvollkommener gelingt.

Interchange-Edit verstärkt alle Effekte. Letztlich haben diese Einschränkungen ihre Ursache in dem D2-Spurbild, das aufgrund des "Overlap"-Recording nur für eine kontinuierlich erfolgte Aufzeichnung eindeutig festgelegt ist.

Die Norm für den Bandaustausch soll die kontinuierliche Aufzeichnung sein. Dies stellt aber für den Schnittbetrieb keine Einschränkungen dar, da ja die digitale Aufzeichnung das Kopieren ohne jeden Qualitätsverlust erlaubt.

Die Veränderungen in der Geometrie des Spurbildes, die als Folge eines Editiervorgangs auftreten können, haben auch zur Folge, daß der Schnitt des Tons bei D2 anders als bei D1 behandelt wird.

Bild 7

Bild 7 zeigt für beide Formate das Pegelverhalten zweier aneinandergefügter Tonsignale zum Zeitpunkt des Schnittes. Das D1-Format führt beim Schnitt automatisch eine Überblendung zwischen Audio 1 und Audio 2 durch.

D2 erzwingt nur eine Ausblendung des alten Tonereignisses Audio 1 bis zum Schnittzeitpunkt und eine Aufwendung von Audio 2 nach dem Schnittzeitpunkt.

4. Zusammenfassung

Den Beschränkungen - sofern man sie überhaupt als solche sieht -, die das D2-Aufzeichnungsformat sich selbst und damit natürlich auch dem Nutzer auferlegt hat, stehen gewichtigere Vorteile gegenüber.

Es ist damit die Realisierung eines sehr kompakten FBAS-Studiorecorders möglich (Bild 8). Zweckmäßig eingesetzt, so beispielsweise in Übertragungswagen, bietet D2 eine Bereicherung zur Lösung operationeller Probleme.

Es ist dabei hilfreich, D2 weniger als digitales Aufzeichnungsformat zu betrachten, sondern als kompaktes Aufzeichnungsgerät für PAL-FBAS-Signale mit den Vorteilen einer Kassette.

Um die Vorteile einer D2 zu nutzen, ist auf der operationellen Seite einiges zu beachten. Eine stärkere Überwachung und eventuelle Korrektur des aufzuzeichnenden Signals ist sehr zweckmäßig.

Dafür bietet D-2:

  • - die Verwendung einer Kassette mit bis zu 3 Stunden Spieldauer,
  • - keinen Qualitätsverlust beim Kopieren,
  • - ist kleiner und leichter als 1"-Analogrecorder und
  • - dabei leicht in ein bestehendes analoges PAL-Umfeld integrierbar.

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