Harddisks als Videospeicher
Video?
Auf die Festplatte damit!

Beim nonlinearen Editing sind Festplatten derzeit das
Speichermedium der Wahl. Die Harddisks spielen dabei keineswegs eine periphere Rolle,
sondern bestimmen entscheidend die Leistungsfähigkeit eines nonlinearen Schnittsystems. |
Auf dieser Seite werden folgende
Punkte erläutert:
Unglaublich aber wahr: Es gab mal Computer ohne Festplatten. Heute ist das schon so
unvorstellbar, daß es wie eine Nachricht aus grauer Vorzeit klingt, denn eins ist beim
derzeitigen Stand der Technik klar: ohne leistungsfähige Festplatten kein digitales Video
mit dem Computer und auch kein nonlineares Editing.
Das Funktionsprinzip
einer Festplatte
Die Festplatte funktioniert nach einem
einfachen Prinzip. Eine Scheibe, in der Regel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt,
ist mit einer magnetisierbaren Schicht versehen. Diese Scheibe rotiert in einem Gehäuse.
Über der Scheibe schwebt mit winzigem Abstand, aber berührungslos, ein Magnetkopf. Den
kann man sich vorstellen wie den Magnetkopf eines Kassettenrecorders, nur eben viel, viel
kleiner. Dieser Magnetkopf kann nach dem Tonbandprinzip Informationen, also Daten, auf die
Scheibe schreiben und wieder lesen. Wie beim Tonband werden die Daten in Spuren
geschrieben, nur daß die Spuren der Festplatte kreisförmig nebeneinander auf der Scheibe
angeordnet sind. Jede Spur ist in einzelne Abschnitte untergliedert, die Sektoren. In die
Sektoren werden die Daten portionsweise geschrieben. Dieses Wissen über Harddisks reicht
für den Anwender im Prinzip aus, auch wenn die Festplattentechnologie in Wirklichkeit
viel komplizierter ist.
Festplattenbetrieb,
Fragmentierung
Zum normalen Arbeiten mit einer Festplatte gehört, daß immer wieder in rascher Folge
Daten auf die Platte geschrieben und von der Platte gelöscht werden. Die Daten eines
einzelnen Files werden aber auf der Platte nicht notwendigerweise räumlich
zusammenhängend geschrieben, stehen also nicht unbedingt in nebeneinanderliegenden
Sektoren der Platte. Vielmehr werden die Daten auf der Platte immer dahin geschrieben, wo
zum Zeitpunkt des Schreibens gerade Sektoren frei sind. Die zusammengehörenden
Datenbestände eines Files können deshalb quer über die ganze Festplatte verteilt sein.
Im Fachjargon spricht man vom Fragmentierungszustand der Platte: Je stärker
zusammengehörende Datenbestände über die Platte verteilt und aufgesplittert sind, um so
stärker ist die Platte fragmentiert. Soll ein File von einer stark fragmentierten Platte
gelesen werden, dann muß der Lesekopf viele Spuren anfahren, um alle einzelnen Sektoren
sequentiell lesen zu können. Positionierungsvorgänge brauchen Zeit, und so dauert es in
diesem Fall lange, bis das File komplett gelesen und ausgegeben wird: Die Datenausgaberate
der Platte sinkt rapide ab. Entsprechendes gilt natürlich für Schreibvorgänge.
Speicherkapazität
Die Speicherkapazität ist bei den
Festplatten in den letzten Jahren mit atemberaubender Geschwindigkeit gestiegen. Das ist
um so eindrucksvoller, als gleichzeitig auch die Baugröße immer mehr schrumpfte. Derzeit
sind Festplatten mit Speicherkapazitäten zwischen einem und neun Gigabyte zu vertretbaren
Preisen erhältlich.
Leistungsfähigkeit,
Arbeitsgeschwindigkeit
Die Leistungsfähigkeit einer Festplatte läßt sich daran messen, wie schnell die Platte
große Datenmengen schreiben und lesen kann. Als Maß hierfür dient die
Datentransferrate: Sie gibt an, wieviele Bits die Platte pro Sekunde aufnehmen und abgeben
kann. Der hierbei real erreichte Wert wird durch Konstruktions- und Bauart der Festplatte
bestimmt, eine Obergrenze setzt aber die Art der Schnittstelle, mit der die Festplatte
ausgestattet ist. Als Schnittstelle wird der Anschluß bezeichnet, über den die
Festplatte Kontakt zu anderen Geräten aufnimmt um mit diesen Daten auszutauschen.
Durchgesetzt hat sich hier die SCSI Schnittstelle. Zur "normalen" SCSI-2 Schnittstelle kamen in
jüngerer Zeit noch die Varianten Fast-SCSI und Wide-SCSI hinzu, die jeweils höhere
Datentransferraten ermöglichen. Wichtig ist die durchgehend aufrechterhaltene (sustained)
Datentransferrate. Platten, die zwar kurzfristig hohe Raten erreichen, bei denen in
Zwischenphasen die Datentransferrate auch sehr weit abfallen kann, sind für den
nonlinearen Schnitt und für digitales Video nicht geeignet: Schließlich wollen Sie Ihre
Videofilme kontinuierlich sehen und nicht stoßweise mit stockenden Bildern.
AV-Platten
AV-Festplatten sind speziell auf Video und Audioanwendungen abgestimmt. Sie sind
konstruktiv so angelegt, daß eine möglichst gleichmäßig hohe Datentransferrate
während der ganzen Betriebszeit gewährleistet ist. So verzichten die AV-Festplatten
beispielsweise auf den Vorgang der thermischen Rekalibrierung, den andere Platten
ausführen. Bei der thermischen Rekalibrierung gleicht die Steuerelektronik kleine
Dejustagen zwischen Magnetkopf und Platte aus, die durch Wärmedehnung im Betrieb
entstehen können. Dieser Vorgang läuft bei normalen Festplatten von Zeit zu Zeit
automatisch ab und reduziert die Datentransferrate dabei für kurze Zeit auf Null:
undenkbar beim Abspielen von Videosequenzen.
Preisentwicklung
Die Preise entwickeln sich bei den Festplatten fast genauso schnell nach unten, wie die
Speicherkapazität nach oben geht. Davon können Sie profitieren, denn beim DPR lassen sich nach und nach
immer neue Festplatten anschließen. Wenn Sie Platten mit Fast-SCSI-Schnittstelle
einsetzen, können sie dem DPR paarweise bis zu 14 Platten dieser Bauart zur Seite
stellen. Im Gegensatz zu Fast-SCSI-Platten können solche mit Wide-SCSI-Anschluß auch
einzeln an den DPR angeschlossen werden. Bis zu 15 Wide-Platten kann der DPR verwalten.
Die beiden unterschiedlichen Plattentypen können auch gemischt werden, insgesamt lassen
sich dadurch bis zu 29 Festplatten gleichzeitig am DPR betreiben.
Auswahlkriterien
Letztlich gibt es für DPR-Anwender nur
ein Auswahlkriterium für eine Festplatte: Welche maximale Bildqualität, also welche
minimale Kompressionrate wollen Sie beim nonlinearen Schnitt mit dem DPR erreichen? Je
niedriger der Kompressionsfaktor sein soll, umso höher muß die Datentransferrate der
Festplatte sein. Das hat folgenden Grund: Kleine Kompressionsraten bedeuten, daß sehr
viele Daten pro Videobild aufgezeichnet und wiedergegeben werden müssen. Die Anzahl der
Videobilder pro Sekunde ist wiederum durch das Fernsehsystem vorgegeben: 50 Halbbilder pro
Sekunde bei PAL, 60 Halbbilder bei NTSC. Es entsteht also 50 oder 60 mal in der Sekunde
die Datenmenge eines Bildes. Ist die Datentransferrate einer Video-Festplatte zu niedrig,
um die anfallenden Daten in dieser Geschwindigkeit auf die Magnetscheibe zu schreiben und
von dort zu lesen, stockt bei der Wiedergabe das Bild, und es werden bei der Aufnahme
einzelne Bilder übersprungen und nicht aufgezeichnet. Damit ist klar: Die
Datentransferrate der Festplatte ist der begrenzende Faktor für den niedrigstmögliche
Kompressionsgrad, den das Schnittsystem bieten kann. Natürlich spielen in der Praxis auch
noch andere Kriterien eine wichtige Rolle: Preis und Speicherkapazität. Hier ist der
Zusammenhang eindeutig: je schneller (hohe Datentransferrate) und größer (hohe
Speicherkapazität) die Platte, umso teurer ist sie auch.
Drei Fragen führen Sie also zur
optimalen Festplatte:
- Welche Kompressionrate will ich im besten
Fall erreichen?
- Wieviele Minuten Bild und Ton will ich
digitalisieren?
- Wieviel Geld kann ich ausgeben?
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