Введение

Электронное устройство, записывающее видео в цифровом формате на электронный носитель информации.

Цифровой видеорегистратор (DVR) – это электронное устройство, записывающее видео в цифровом формате на жесткий диск, USB-накопитель, карту памяти SD, SSD или другое локальное или сетевое устройство хранения данных. Этот термин включает в себя приставки (STB) с прямой записью на диск, портативные медиаплееры, телевизионные шлюзы с функцией записи и цифровые видеокамеры. Персональные компьютеры часто подключаются к устройствам видеозахвата и используются в качестве DVR; в таких случаях программное обеспечение, используемое для записи видео, является неотъемлемой частью DVR. Многие DVR классифицируются как потребительская электроника; такие устройства также могут называться персональными видеорегистраторами (PVR), особенно в Канаде. Аналогичные компактные устройства со встроенными дисплеями (~5 дюймов по диагонали) и поддержкой SSD могут применяться для профессиональной кино- и видеосъемки, поскольку эти рекордеры часто лишены ограничений встроенных рекордеров в камерах, предлагая более широкую поддержку кодеков, отсутствие ограничений по времени записи и более высокую скорость передачи данных.

Диафрагменты, приборы и устройства для записи видео

Первый рабочий прототип DVR был разработан в 1998 году в отделении компьютерных наук Стэнфордского университета. Дизайн DVR стал частью докторской диссертации Эдварда Я. Чанга, написанной под руководством профессоров Гектора Гарсиа Молины и Дженнифер Видом. Две работы по дизайну были опубликованы на конференциях VLDB 2017 года и ICDE 1999 года. Прототип был разработан в 1998 году в классе CS488 Пэта Ханрахана: «Эксперименты в цифровом телевидении», и был продемонстрирован промышленным партнерам, включая Sony, Intel и Apple. Потребительские цифровые видеорегистраторы ReplayTV и TiVo были представлены на выставке Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе (штат Невада) в 1999 году. Microsoft также продемонстрировала устройство с функцией DVR, но оно стало доступно только в конце 1999 года с полным набором функций DVR в приемниках DISHplayer от Dish Network. TiVo начала поставки первых устройств 31 марта 1999 года. ReplayTV получила награду «Лучший продукт выставки» в категории видео, а одним из первых инвесторов и членом совета директоров компании был соучредитель Netscape Марк Андреессен, однако TiVo добилась большего коммерческого успеха. В журнале Ad Age со ссылкой на исследование Forrester Research сообщалось, что к концу 1999 года проникновение на рынок составляло «менее 100 000» устройств. В результате судебных исков со стороны медиакомпаний ReplayTV была вынуждена удалить многие функции, такие как автоматический пропуск рекламы и возможность обмена записями через Интернет, но более новые устройства постепенно восстановили эти функции, добавив дополнительные возможности, такие как запись на DVD-диски, а также программирование и функции дистанционного управления с использованием КПК, сетевых ПК и веб-браузеров. В отличие от видеомагнитофонов, цифровые видеорегистраторы на жестких дисках делают функцию «сдвига во времени» более удобной, а также позволяют использовать такие функции, как пауза прямого эфира, мгновенный повтор, просмотр записи в процессе ее записи (chasing playback) и пропуск рекламы во время воспроизведения. Многие DVR используют формат MPEG для сжатия цифрового видео. Возможность видеозаписи стала неотъемлемой частью современных приставок, поскольку телезрители стремятся контролировать свой просмотр. По мере того как потребители получают возможность объединять все большее количество видеоконтента на своих приставках, получаемого по традиционным кабельным, спутниковым, эфирным и IP-сетям, возможность записи программ и просмотра их в любое удобное время становится необходимой функцией для многих потребителей.

Цифровые видеозаписывающие устройства, привязанные к видеосервису

На выставке CES 1999 года Dish Network продемонстрировала аппаратное обеспечение, которое впоследствии получило функциональность DVR благодаря программному обеспечению Microsoft, которое также обеспечивало доступ к сервису WebTV. К концу 1999 года Dishplayer обладал полной функциональностью DVR, и в течение года было продано более 200 000 устройств. В Великобритании цифровые видеорегистраторы часто называют "плюс-боксами" (например, Sky+ от BSKYB и V+ от Virgin Media, которые интегрируют возможности HD, а также Freesat+ и Freeview+ с бесплатной подпиской). Freeview+ существуют в Великобритании с конца 2000-х годов, хотя первый DVR платформы, Pace Twin, датируется 2002 годом. Британская Sky Broadcasting продавала популярный комбинированный приемник и DVR под названием Sky+, который теперь заменен на Sky Q box. TiVo запустила модель для Великобритании в 2000 году, но поддержка прекращена, за исключением сторонних сервисов и продолжения TiVo через Virgin Media в 2010 году. Южноафриканский оператор спутникового телевидения Multichoice недавно представила свой DVR, доступный на платформе DStv. Помимо ReplayTV и TiVo, существует ряд других поставщиков цифровых наземных (DTT) DVR, включая Technicolor SA, Topfield, Fusion, Commscope, Humax, VBox Communications, AC Ryan Playon и Advanced Digital Broadcast (ADB). Многие спутниковые, кабельные и IPTV компании интегрируют функции цифровой видеозаписи в свои приставки, такие как DirecTiVo, DISHPlayer/DishDVR, Scientific Atlanta Explorer 8xxx от Time Warner, Total Home DVR от AT&T U-verse, Motorola DCT6412 от Comcast и другие, Moxi Media Center от Digeo (доступен через Charter, Adelphia, Sunflower, Bend Broadband, а вскоре и Comcast и другие кабельные компании) или Sky+. Astro представила свою систему DVR, Astro MAX, которая стала первым PVR в Малайзии, но была снята с производства через два года после запуска. В случае цифрового телевидения кодирование в DVR не требуется, поскольку сигнал уже представляет собой цифровой поток MPEG. Цифровой видеорегистратор просто сохраняет цифровой поток непосредственно на диск. Участие вещателя в разработке DVR и иногда его субсидирование может привести к таким функциям, как возможность использования интерактивного телевидения в записанных передачах, предварительная загрузка программ или прямая запись зашифрованных цифровых потоков. Однако это также может вынудить производителя внедрять не пропускаемую рекламу и автоматически истекающие записи. В Соединенных Штатах FCC постановила, что с 1 июля 2007 года потребители смогут приобретать приставки у сторонних компаний, а не быть вынужденными покупать или арендовать их у кабельного оператора. Это решение распространяется только на "навигационные устройства", то есть кабельные приставки, и не касается функций безопасности, контролирующих доступ пользователя к контенту кабельного оператора. Общий эффект на цифровые видеорегистраторы и связанные с ними технологии, вероятно, не будет существенным, поскольку автономные DVR в настоящее время легко доступны на открытом рынке. В Европе TV-шлюзы Free To Air и Pay TV с несколькими тюнерами имеют возможность записи для всего дома, позволяя записывать телепрограммы на Network Attached Storage или подключенные USB-накопители, а записанные программы затем передаются по домашней сети на планшеты, смартфоны, ПК, Mac и Smart TV.

Внедрение двойных тюнеров

В 2003 году многие провайдеры спутникового и кабельного телевидения представили цифровые видеорегистраторы с двумя тюнерами. В Великобритании BSkyB представила свой первый PVR Sky+ с поддержкой двух тюнеров в 2001 году. Эти устройства имеют два независимых тюнера в одном приемнике. Основное назначение этой функции – возможность записи прямой трансляции, одновременно просматривая другую, или запись двух программ одновременно, возможно, при просмотре ранее записанной. Kogan.com представила PVR с двумя тюнерами на австралийском рынке, позволяющий записывать эфирное телевидение на съемный жесткий диск. Некоторые DVR с двумя тюнерами также могут одновременно выводить сигнал на два отдельных телевизора. PVR, производимый компанией UEC (Дурбан, Южная Африка) и используемый Multichoice, а также Scientific Atlanta 8300DVB PVR, позволяет просматривать две программы, записывая третью с помощью тройного тюнера. Если несколько цифровых подканалов передаются по одному радиочастотному каналу, некоторые PVR могут записывать два канала и просматривать третий, при условии, что все три подканала находятся на двух (или одном) каналах. В Соединенных Штатах в 2009 году 32% всех телевизионных домохозяйств использовали DVR, а к 2010 году – 38%, при этом количество зрителей в возрасте от 18 до 40 лет было на 40% выше в домах, где они были установлены.

Комплексные телевизоры

Цифровые видеомагнитофоны (DVR) встраиваются в некоторые телевизоры. Эти системы упрощают подключение и использование, поскольку они используют один кабель питания, не имеют отдельных портов для соединения (например, HDMI) и управляются общим пультом дистанционного управления.

Совместимость с VESA

VESA-совместимые видеорегистраторы разработаны для крепления к VESA-монтажным отверстиям (100×100 мм) на задней панели ЖК-телевизора (ТВ), что позволяет пользователям объединить телевизор и видеорегистратор в единый блок.

Сборные приборы (STB)

Цифровые видеомагнитофоны эфирного телевидения (DVR) – это автономные приемники, предназначенные для записи телевизионных программ, принимаемых по эфиру. За последние несколько лет несколько компаний представили на потребительском рынке продукты DVR для эфирного телевидения. Некоторые операторы платного телевидения предоставляют приемники, позволяющие абонентам подключать собственные сетевые накопители (NAS), жесткие диски или твердотельные накопители и флэш-память для записи видео и других медиафайлов (например, аудио и фотографий).

на основе ПК

Доступны программное и аппаратное обеспечение, позволяющие превратить персональные компьютеры с операционными системами Microsoft Windows, Linux и Mac OS X в цифровые видеорегистраторы (DVR). Это популярный выбор среди энтузиастов домашних кинотеатров (HTPC).

Линукс

Существует множество бесплатных и программных приложений с открытым исходным кодом для записи телепередач (DVR) для Linux. Например, TV gateway взаимодействует с DVB-тюнерами и предоставляет функции сетевого тюнера и ТВ-сервера, что позволяет просматривать и записывать телепередачи в режиме реального времени по IP-сетям. Другие примеры включают MythTV, Video Disk Recorder (VDR), LinuxMCE, TiVo, VBox Home TV Gateway и Kodi (ранее XBMC).

macOS

Geniatech производит серию устройств цифровой видеозаписи под названием EyeTV. Программное обеспечение, поставляемое с каждым устройством, также называется EyeTV и доступно отдельно для использования с совместимыми тюнерами сторонних производителей, таких как Pinnacle, TerraTec и Hauppauge. SageTV ранее предоставляла программное обеспечение DVR для Mac, но больше не продает его. Устройства, ранее доступные в продаже, поддерживают Hauppauge HVR 950, myTV. PVR и аппаратное обеспечение HDHomeRun с программным обеспечением DVR. Программное обеспечение SageTV также включало возможность просмотра YouTube и другого онлайн-видео с помощью пульта дистанционного управления. MythTV (см. выше) также работает под управлением Mac OS X, но большинство устройств записи в настоящее время поддерживаются только под Linux. Предварительно скомпилированные двоичные файлы доступны для интерфейса MythTV, позволяя Mac просматривать видео с сервера MythTV, работающего под Linux. Apple предоставляет приложения в комплекте разработчика программного обеспечения FireWire, которые позволяют любому Mac с портом FireWire записывать транспортный поток MPEG2 с кабельной приставки, оснащенной FireWire (например, Motorola DCT62xx, включая HD-потоки). Приложения также могут переключать каналы на кабельной приставке через интерфейс FireWire. Записывать можно только эфирные каналы, поскольку остальные зашифрованы. FireRecord (ранее iRecord) – это бесплатная программа для записи по расписанию, разработанная на основе этого SDK.

Окна

Существует несколько бесплатных приложений для цифровой видеозаписи для Microsoft Windows, включая GB PVR, MediaPortal и Orb (веб-интерфейс для удаленного управления). Также доступно несколько коммерческих приложений, включая CyberLink, SageTV (который больше не доступен после приобретения Google в июне 2011 года), Beyond TV (который считается устаревшим, несмотря на официальное заявление SnapStream, поскольку последнее обновление было выпущено в октябре 2010 года, и компания сосредоточилась на своих продуктах для корпоративного поиска), DVBViewer, Showshifter, InterVideo WinDVR, R5000 HD и Meedio (теперь не поддерживается – Yahoo! приобрела большую часть технологий компании и прекратила выпуск линейки Meedio, переименовав программное обеспечение в Yahoo! Go – TV, которое теперь является бесплатным, но работает только в США). Большинство ТВ-тюнеров поставляются с программным обеспечением, позволяющим записывать телепередачи на жесткий диск. См. ТВ-тюнер. Например, цифровая телевизионная карта WinFast DTV1000 от Leadtek поставляется с программным обеспечением WinFast PVR2, которое также может записывать аналоговое видео с композитного входа карты. Windows Media Center – это программное обеспечение для записи ТВ от Microsoft, которое поставлялось в комплекте с версией Windows XP Media Center, Home Premium / Ultimate версиями Windows Vista, а также с большинством версий Windows 7. При выпуске Windows 8 в 2012 году Windows Media Center не входила в состав OEM- или розничных установок Windows 8 и была доступна только в виде дополнительного пакета (включая кодеки для воспроизведения DVD) для пользователей Windows 8 Pro.

Встраиваемые

Встраиваемый видеорегистратор (DVR) – это автономное устройство, разработанное для простой интеграции в более сложные системы. Обычно он поставляется в виде компактной, незащищенной платы, что упрощает его установку в качестве компонента подсистемы внутри более крупного оборудования. Панель управления обычно подключается с помощью отсоединяемого кабеля, позволяя разместить её на внешней стороне системы, в то время как электронная схема видеорегистратора находится внутри оборудования.

Видео источника

Телевидение и видео – это термины, которые иногда используются как синонимы, но имеют различные технические значения. Видео представляет собой визуальную составляющую телевидения, в то время как телевидение – это комбинация видео и аудио, модулированная на несущую частоту (то есть телевизионный канал) для передачи. Большинство видеорегистраторов (DVR) способны записывать как видео, так и аудио.

Аналоговые источники

Первые цифровые видеорегистраторы были разработаны для записи аналогового телевидения в форматах NTSC, PAL или SECAM. Для записи аналогового сигнала требуется несколько этапов. В случае телевизионного сигнала, телевизионный тюнер должен сначала демодулировать радиочастотный сигнал для получения базовой полосы видеосигнала. Затем видео преобразуется в цифровую форму с помощью устройства захвата кадров, которое преобразует каждое видеоизображение в набор числовых значений, представляющих пиксели изображения. Одновременно аудио также преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя, работающего с постоянной частотой дискретизации. Во многих устройствах полученные цифровые видео- и аудиосигналы сжимаются перед записью для уменьшения объема записываемых данных, хотя некоторые видеорегистраторы записывают несжатые данные. При использовании сжатия видео обычно сжимается с использованием форматов, таких как H.264 или MPEG-2, а аудио – с использованием AAC или MP3.

Цифровые источники

Запись цифровых сигналов обычно представляет собой прямой захват бинарных данных MPEG, которые принимаются. Для квантования и сжатия сигнала не требуется дорогостоящего оборудования (поскольку это уже сделано телевещателем в студии). PVR на основе DVD, доступные на рынке с 2006 года, не способны захватить весь диапазон визуального сигнала, доступный в телевидении высокой четкости (HDTV). Это в основном связано с тем, что стандарты HDTV были окончательно утверждены позже, чем стандарты для DVD. Однако PVR на основе DVD все еще можно использовать (хотя и с ухудшенным качеством изображения) с HDTV, поскольку современные HDTV-телевизоры также имеют стандартные A/V-подключения.

Трансляция ATSC

Телевизионное вещание ATSC используется преимущественно в Северной Америке. Поток данных ATSC может быть напрямую записан цифровым видеорегистратором, хотя многие DVR записывают лишь часть этой информации (которую впоследствии можно перенести на DVD). ATSC-совместимый видеорегистратор также может выполнять функции приставки, позволяя устаревшим телевизорам или мониторам принимать цифровое телевидение.

Защита от копирования

Федеральная комиссия по связи США (FCC) предприняла попытку ограничить функциональность цифровых видеорегистраторов (DVR) с помощью нормативного акта, известного как "broadcast flag" (флаг вещания). Цифровые видеорегистраторы, не получившие предварительного одобрения FCC за реализацию "эффективного" управления цифровыми правами, должны были быть запрещены к межштатной торговле с июля 2005 года, однако 6 мая 2005 года этот нормативный акт был признан недействительным.

DVB

Цифровое телевидение DVB содержит аудио- и видеосигналы, которые передаются по эфиру в цифровом, а не в аналоговом формате. Поток данных DVB может быть записан на видеорегистратор (DVR) напрямую. Устройства, способные использовать внешние накопители (такие как жесткие диски, SSD или другие флэш-памяти) для хранения и извлечения данных без помощи другого устройства, иногда называют устройствами телепамяти.

Цифровое кабельное и спутниковое телевидение

Запись спутникового телевидения или цифровых кабельных сигналов на цифровом видеорегистраторе может быть сложнее, чем запись аналоговых сигналов или эфирного цифрового вещания. Существует несколько различных способов передачи, и видеопотоки могут быть зашифрованы для ограничения доступа только для подписчиков. Спутниковая или кабельная приставка расшифровывает сигнал, если он зашифрован, и декодирует MPEG-поток в аналоговый сигнал для просмотра на телевизоре. Чтобы записать цифровые сигналы кабельного или спутникового телевидения, сигнал необходимо захватить после расшифровки, но до декодирования; именно так работают видеорегистраторы, встроенные в приставки. Провайдеры кабельного и спутникового телевидения часто предлагают собственные цифровые видеорегистраторы вместе с тарифным планом. Эти видеорегистраторы имеют доступ к зашифрованному видеопотоку и, как правило, обеспечивают соблюдение ограничений провайдера на копирование материалов даже после записи.

DVD-диск

Многие DVD-рекордеры имеют возможность копировать контент с исходного DVD-диска (риппинг). В Соединенных Штатах это запрещено Законом о цифровом авторском праве в тысячелетии (Digital Millennium Copyright Act), если диск защищен шифрованием. Поэтому большинство таких DVD-рекордеров не позволяют записывать видеопотоки с зашифрованных DVD-дисков с фильмами.

Цифровые видеокамеры

Цифровая видеокамера объединяет в себе камеру и цифровой видеорегистратор. Некоторые DVR на основе DVD имеют разъемы для захвата цифрового видео с видеокамеры. Обычно возможна некоторая обработка полученного DVD, например, добавление глав. Некоторые цифровые видеорегистраторы теперь могут записывать на твердотельные флеш-карты памяти (так называемые флэш-камеры). Они обычно используют карты Secure Digital, могут включать беспроводные соединения (Bluetooth и Wi-Fi) и воспроизводить файлы SWF. Существуют цифровые видеорегистраторы, которые объединяют видео и графику в режиме реального времени непосредственно на флеш-карту, известные как DTE или "прямой монтаж". Они используются для ускорения рабочего процесса монтажа в видео- и телевизионном производстве, поскольку больше не требуется переносить линейные видеокассеты на монтажный компьютер (см. Нелинейная система монтажа).

Форматы файлов, разрешения и файловые системы

Цифровые видеорегистраторы (DVR) обычно могут записывать и воспроизводить видео в форматах H.264, MPEG 4 Part 2, MPEG 2 mpg, MPEG 2 TS, VOB и ISO, с аудиодорожками MP3 и AC3. Они также могут отображать изображения (JPEG и PNG) и воспроизводить музыкальные файлы (MP3 и Ogg). Некоторые устройства можно обновить для воспроизведения и записи в новых форматах. DVR обычно записывают данные в проприетарные файловые системы для защиты от копирования, хотя некоторые могут использовать файловые системы FAT. Записи с телевидения стандартной четкости обычно имеют разрешение 480p/i или 576p/i, а HDTV – 720p или 1080i.

Безопасность

Цифровые видеорегистраторы, настроенные для систем физической безопасности, записывают видеосигналы с камер видеонаблюдения для обнаружения и документирования происходящего. Многие из них также предназначены для записи звука. Видеорегистраторы (DVR) эволюционировали в многофункциональные устройства, предоставляющие возможности, превосходящие простую запись видео, которую ранее осуществляли видеомагнитофоны. Система видеонаблюдения на основе DVR обеспечивает множество расширенных функций по сравнению с технологией видеомагнитофонов, включая поиск видео по событию, времени, дате и камере. Также имеется значительно больший контроль над качеством и частотой кадров, что позволяет оптимизировать использование дискового пространства, а DVR может быть настроен на перезапись самых старых записей при заполнении диска. В некоторых системах безопасности DVR удаленный доступ к видеозаписям с компьютера возможен при подключении DVR к локальной сети (LAN) или Интернету. Некоторые современные профессиональные цифровые видеорегистраторы включают встроенное программное обеспечение для видеоаналитики, обеспечивающее такие функции, как «виртуальная линия пересечения» или даже обнаружение оставленных предметов. Видеорегистраторы для систем безопасности могут быть классифицированы как компьютерные (PC-based) или встроенные. Архитектура компьютерного DVR представляет собой классический персональный компьютер с видеокартами захвата, предназначенными для записи видеоизображения. Встроенный DVR специально разработан как цифровой видеорегистратор, с операционной системой и прикладным программным обеспечением, содержащимися в прошивке или постоянной памяти.

Проблемы конфиденциальности

Некоторые (очень немногие), но безусловно не все, цифровые видеорегистраторы, разработанные для передачи информации поставщику услуг по телефонной линии или через Интернет (или любым другим способом), способны собирать и передавать данные о привычках пользователей к просмотру в режиме реального времени. Эта проблема была отмечена еще в 2000 году.

Патентные и авторские права

14 июля 2005 года Forgent Networks подала иск против различных компаний, утверждая нарушение патента, под названием "Компьютерная видеосистема, позволяющая воспроизведение во время записи". В список компаний вошли EchoStar, DirecTV, Charter Communications, Cox Communications, Comcast, Time Warner и Cable One. Scientific Atlanta и Motorola, производители оборудования, продаваемого вышеупомянутыми компаниями, подали встречный иск против Forgent Networks, утверждая, что их продукция не нарушает патент и что патент является недействительным. Два дела были объединены в дело 6:06 cv 208, поданное в окружной суд США по Восточному округу Техаса, отделение Тайлера. Согласно судебным документам, 20 июня 2006 года Motorola запросила пересмотр патента в Управлении патентов и товарных знаков США, который был впервые подан в 1991 году, но впоследствии несколько раз изменялся. 23 марта 2007 года Cablevision Systems Corp проиграла судебную тяжбу нескольким голливудским студиям и телевизионным сетям относительно запуска сетевой службы цифровой видеозаписи для своих абонентов. Однако 4 августа 2008 года Cablevision выиграла апелляцию. Судья апелляционного суда второго округа Джон М. Уокер-младший заявил, что технология "не нарушает напрямую" права медиакомпаний. Апелляция в Верховный суд была отклонена. В суде медиакомпании утверждали, что сетевые цифровые видеорегистраторы эквивалентны видео по запросу и что они должны получать лицензионные отчисления за запись. Cablevision и апелляционный суд с этим не согласились. Компания отметила, что каждый пользователь будет записывать программы на своем индивидуальном серверном пространстве, что делает его DVR с "очень длинным кабелем". В 2004 году TiVo подала в суд на EchoStar Corp, производителя устройств DVR, за нарушение патента. Стороны достигли соглашения в 2011 году, по которому EchoStar выплачивает единовременный платеж (в три этапа), предоставляющий EchoStar полные права на пожизненное использование оспариваемых патентов TiVo после первого платежа (в отличие от неопределенных и растущих лицензионных сборов, подлежащих постоянному пересмотру), а EchoStar предоставила TiVo полные права на пожизненное использование определенных патентов EchoStar и отказалась от встречного иска против TiVo. В январе 2012 года AT&T урегулировала аналогичный иск, поданный TiVo, утверждавший о нарушении патента (как и в случае с EchoStar), в обмен на денежные выплаты TiVo в размере 215 миллионов долларов США до июня 2018 года, а также "постепенно увеличивающиеся ежемесячные лицензионные сборы за каждого абонента" для TiVo до июля 2018 года, но не предоставляющие полных пожизненных прав, как в соглашении с EchoStar. В мае 2012 года Fox Broadcasting подала в суд на Dish Network, утверждая, что приставка Dish с функцией DVR, позволяющая пользователям автоматически записывать программы в прайм-тайм и пропускать рекламу, является нарушением авторских прав и нарушением условий контракта. В июле 2013 года девятый апелляционный суд отклонил претензии Fox.