Тайм-код SMPTE

Тайм-код SMPTE на хлопушке

Тайм-код SMPTE ( / ˈ s ɪ m p t iː / или / ˈ s ɪ m t iː / ) представляет собой набор взаимодействующих стандартов для маркировки отдельных кадров видео или фильма тайм -кодом . Система определена Обществом инженеров кино и телевидения в спецификации SMPTE 12M. SMPTE пересмотрела стандарт в 2008 году, превратив его в документ, состоящий из двух частей: SMPTE 12M-1 и SMPTE 12M-2, включая новые пояснения и пояснения.

Тайм-коды добавляются к фильму , видео или аудиоматериалу, а также адаптированы для синхронизации музыки и театральной постановки . Они обеспечивают привязку ко времени для редактирования, синхронизации и идентификации. Тайм-код — это форма медиа- метаданных . Изобретение тайм-кода сделало возможным современное редактирование видеокассет и в конечном итоге привело к созданию систем нелинейного монтажа .

Основные понятия

Сигнал тайм-кода SMPTE (логическое значение 1 выражается переходом в середине периода. Логическое значение 0 выражается отсутствием такого перехода.) по сравнению с внешне похожим манчестерским кодом (логическое значение 0 выражается при переходе от высокого к низкому, логическое значение 1 при переходе от низкого к высокому в середине периода).

Тайм-код SMPTE представлен в формате час:минута:секунда:кадр и обычно представлен в 32-битном формате с использованием двоично-десятичного числа . Также имеются флаги пропуска кадров и цветового кадрирования , а также три дополнительных бита флагов двоичной группы, используемые для определения использования пользовательских битов. Форматы других разновидностей тайм-кода SMPTE являются производными от формата линейного тайм-кода . Более сложные тайм-коды, такие как тайм-код с вертикальным интервалом, также могут включать дополнительную информацию в различных кодировках.

Значения времени субсекундного тайм-кода выражаются в кадрах. Общие поддерживаемые частоты кадров включают:

• 24 frame/sec. ( film , ATSC , 2K, 4K , 6K)
• 25 кадров/сек. ( PAL (Европа, Уругвай, Аргентина, Австралия), SECAM , DVB , ATSC)
• 29,97 (30 ÷ 1,001) кадров/сек. ( Американская система NTSC (США, Канада, Мексика, Колумбия и др.), ATSC, PAL-M (Бразилия))
• 30 кадров/сек. ( АТСК )

В общем, информация о частоте кадров тайм-кода SMPTE является неявной и известна по скорости поступления тайм-кода из среды передачи. Он также может быть указан в других метаданных, закодированных на носителе. Интерпретация нескольких битов, включая биты цветового кадрирования и пропуска кадров , зависит от базовой скорости передачи данных. В частности, бит пропуска кадров действителен только для 29,97 и 30 кадров/сек.

Прерывистый тайм-код и маховиковая обработка

Тайм-коды генерируются как непрерывный поток последовательных значений данных. В некоторых приложениях время настенных часов используется , в других закодированное время является условным временем с более произвольной привязкой. После серии записей или после грубого редактирования записанные тайм-коды могут состоять из прерывистых сегментов.

В общем, невозможно узнать линейный тайм-код ( LTC ) текущего кадра до тех пор, пока кадр уже не пройдет, и тогда уже слишком поздно вносить изменения. Практические системы отслеживают возрастающую последовательность тайм-кода и на основании нее определяют время текущего кадра.

Поскольку тайм-коды в аналоговых системах склонны к битовым ошибкам и пропускам, большинство устройств обработки тайм-кода проверяют внутреннюю согласованность последовательности значений тайм-кода и используют простые схемы исправления ошибок для исправления коротких пакетов ошибок. Таким образом, граница между прерывистыми диапазонами временного кода не может быть определена точно до тех пор, пока не пройдет несколько последующих кадров.

Тайм-код с пропуском кадров

Тайм-код с пропуском кадров возник в результате компромисса, введенного при изобретении цветного видео NTSC. Дизайнеры NTSC хотели сохранить совместимость с существующими монохромными телевизорами. Чтобы минимизировать видимость поднесущей на монохромном приемнике, необходимо было сделать цветную поднесущую нечетной, кратной половине частоты строчной развертки; первоначально выбранное кратное значение было 495. При частоте кадров 30 Гц частота строчной развертки равна (30 × 525) = 15750 Гц. Таким образом, частота поднесущей была бы ⁠ 495/2 × ⁠ 15750 = 3,898125 МГц.

Первоначально была выбрана эта частота поднесущей, но тесты показали, что на некоторых монохромных приемниках можно увидеть интерференционную картину, вызванную биением между цветовой поднесущей и звуковой промежуточной несущей 4,5 МГц. Заметность этого шаблона можно значительно уменьшить, уменьшив частоту поднесущей, кратную 455 (таким образом увеличив частоту биений примерно с 600 кГц до примерно 920 кГц), а также сделав частоту биений равной нечетному кратному половине частоты строчной развертки. . Это последнее изменение могло быть достигнуто за счет увеличения частоты звуковой межнесущей на 0,1% до 4,5045 МГц, но разработчики, обеспокоенные тем, что это может вызвать проблемы с некоторыми существующими приемниками, решили вместо этого уменьшить частоту цветовой поднесущей и, следовательно, частоту строчной развертки. и частота кадров вместо этого на 0,1%. Таким образом, цветовая поднесущая NTSC оказалась равной 3,579 54 МГц ( ⁠ 315/88 МГц) , ( ⁠ частота строчной развертки как 15.734265 кГц ⁠ 9/572 МГц) и ( ⁠ частота кадров 29,970029 Гц ⁠ 30 / 1,001 ⁠ Гц).

Измененная частота кадров означала, что час тайм-кода при номинальной частоте кадров 29,97 кадров/с был длиннее часа времени настенных часов на 3,6 секунды (для тайм-кода 29,97 без пропуска кадров 01:00:00:00). тайм-код кадра — 01:00:03;18, а для неотбрасываемого 00:59:56:12 пропуск кадра — 01:00:00;00), что приводит к ошибке почти на полторы минуты в течение дня.

Чтобы исправить это, был изобретен тайм-код SMPTE с пропуском кадров. Несмотря на то, что следует из названия, при использовании тайм-кода с пропуском кадров никакие видеокадры не пропускаются. Скорее, некоторые таймкоды отброшены. Чтобы час тайм-кода соответствовал часу на часах, тайм-код с пропуском кадров пропускает номера кадров 0 и 1 первой секунды каждой минуты, за исключением случаев, когда количество минут делится на десять. Это приводит к тому, что таймкод пропускает 18 кадров каждые десять минут (18 000 кадров при 30 кадрах/с) и почти идеально компенсирует разницу в скорости (но по-прежнему накапливает 1 кадр каждые 9 часов 15 минут).

Например, последовательность сброса количества кадров:

01:08:59:28

01:08:59:29

01:09:00:02

01:09:00:03

За каждую десятую минуту

01:09:59:28

01:09:59:29

01:10:00:00

01:10:00:01

Хотя тайм-код без пропуска отображается с помощью двоеточий, разделяющих пары цифр — «ЧЧ:ММ:СС:FF», — пропуск кадра обычно обозначается точкой с запятой (;) или точкой (.) в качестве разделителя между всеми парами цифр — HH;MM;SS;FF , HH.MM.SS.FF — или просто между секундами и кадрами — HH:MM:SS;FF или HH:MM:SS.FF . Тайм-код с пропуском кадров обычно обозначается сокращением DF, а без пропуска кадров — NDF.

Цветовое кадрирование и тайм-код

Бит цветового кадра часто используется для обозначения поля 1 цветового кадра, чтобы монтажное оборудование могло гарантировать редактирование только на границах последовательности соответствующих цветных кадров, чтобы предотвратить повреждение изображения.

Операции студии и главные часы

При работе телестудии продольный временной код генерируется главным синхронизирующим генератором студии и распространяется из центральной точки. Генераторы центральной синхронизации обычно получают время от атомных часов , используя либо сетевое время, либо GPS . Студии обычно используют несколько часов и автоматически переключаются, если один из них выходит из строя.

Музыкальное производство

Продольный тайм-код SMPTE широко используется для синхронизации музыки. Частота кадров 30 кадров/с часто используется для звука в Америке, Японии и других странах, где используется частота сети 60 Гц и используется телевизионный стандарт NTSC . Стандартная частота кадров Европейского вещательного союза 25 кадров/с используется по всей Европе, Австралии и везде, где частота сети составляет 50 Гц и PAL или SECAM . используются телевизионные стандарты

Варианты

Временной код может быть прикреплен к носителю записи различными способами.

1. Линейный тайм-код , также известный как продольный тайм-код (LTC): подходит для записи на аудиоканале или передачи по аудиопроводам для распространения в студии для синхронизации записывающих устройств и камер. Чтобы прочитать LTC, запись должна двигаться, а это означает, что LTC бесполезен, когда запись неподвижна или почти неподвижна. Этот недостаток привел к развитию VITC.
2. Тайм-код вертикального интервала (VITC, произносится как «вит-сме»): записывается в интервал вертикального гашения видеосигнала в каждом кадре видео. Преимущество VITC заключается в том, что, поскольку он является частью воспроизводимого видео, его можно прочитать, когда лента неподвижна.
3. Встроенный тайм-код AES-EBU , тайм-код SMPTE, встроенный в цифровое аудиосоединение AES3.
4. Продольный временной код контрольной дорожки (тайм-код CTL): временной код SMPTE, встроенный в контрольную дорожку видеокассеты.
5. Видимый тайм-код, также известный как встроенный тайм-код и BITC (произносится как «бит-см») — числа врезаются в видеоизображение, чтобы люди могли легко прочитать тайм-код. Видеокассеты, дублированные с этими номерами тайм-кода, записанными в видео, называются дубляжами окон .
6. Этикетки для фильмов, такие как Keykode .

История

В конце 1960-х годов было несколько итераций таймкода (EECO, DaVinci, Seimens и т. д.). Версия, принятая SMPTE, была разработана Лео О'Доннеллом, когда он работал в Национальном совете по кинематографии Канады. Версия Лео указывала на время суток и использовала 80-битное слово, полученное из ракетной телеметрии. На версию Лео было выдано несколько патентов (например, US3877799). С тех пор компания SMPTE внесла несколько изменений, чтобы идти в ногу с технологией.

См. также

• Полевое доминирование
• Тайм-код IRIG
• Линейный тайм-код
• MIDI-таймкод
• Перезаписываемый потребительский тайм-код
• Тайм-код вертикального интервала

Ссылки

• Джон Рэтклифф (1999). Таймкод: Руководство пользователя, второе издание (Третье изд.). Фокальная пресса. ISBN  978-0-240-51539-7 .
• Чарльз Пойнтон (1996). Техническое введение в цифровое видео . Джон Уайли и сыновья. ISBN  0-471-12253-Х .

Внешние ссылки

• Техническое введение в таймкод Чарльза Пойнтона
• Статья Криса Пирацци о таймкоде
• Синхронизация и временные коды SMPTE.
• Питер Утц. «Объяснение временного кода SMPTE» . Архивировано из оригинала 10 февраля 2009 г.
• Преобразование между временным кодом SMPTE hh:mm:ss:ff и кадрами с исходным кодом c, автор: Брукс Харрис