home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Merciful 3 / Merciful_Release_3.bin / software / f / flyer / flyerhdtools.lha / FHDT / FHDTeknotes.txt next >
Text File  |  1996-01-11  |  22KB  |  438 lines

  1. HOW TO CHOOSE HARD DRIVES FOR THE FLYER:
  2.  
  3. Nonlinear does not mean offline:
  4. NewTek's Video Flyer is a nonlinear editor (NLE), a computer-based
  5. video editing system which records video and audio to hard drives.
  6. Unlike offline editing systems that work with reduced-quality video,
  7. the Flyer offers broadcast-quality recording and output. You can
  8. produce a finished product directly with the Flyer without going
  9. through the additional step of an on-line tape edit. That means the
  10. Flyer is an online nonlinear editing system. 
  11.  
  12. Most online nonlinear editing systems in today's market limit the
  13. user's freedom to choose hard drives. Such systems, in order to support
  14. broadcast quality, may require specific drives in proprietary RAIDs
  15. (Redundant Arrays of Independent Disks) or customized hard drives that
  16. cost a great deal more. 
  17.  
  18. Not so, the Flyer! Throughout the development process NewTek has tested
  19. the Flyer with a wide variety of hard drives. These drives are the same
  20. off-the-shelf items that our customers can buy locally, however they
  21. must have specific firmware revisions and cache settings to work
  22. properly. We'll discuss these needs below. 
  23.  
  24.  
  25. Greater freedom of choice:
  26. This approach frees the user to select the drives that best fit his or
  27. her needs and build the most cost-effective Flyer system. Flyer owners
  28. can weigh their needs and resources in selecting a drive. You can take
  29. into account the storage capacity you require, the performance
  30. characteristics of available drives, the type of production work you
  31. plan for the Flyer, and current drive costs. Some users may need
  32. high-performance drives which support demanding program sequences and
  33. high-detail video imagery for broadcast or entertainment. Others can
  34. use less expensive drives for more modest production needs.
  35.  
  36. There are a number of video-capable drives available and drive
  37. technology is advancing very rapidly. The drive market sees a constant
  38. flow of exciting new products heralding dramatic increases in
  39. performance and capacity.
  40.  
  41.  
  42. FlyerHDTools:
  43. To help Flyer owners select drives, NewTek provides a utility program
  44. called FlyerHDTools. FlyerHDTools is included with the Flyer system
  45. software, and is also available via the NewTek Technical Support BBS
  46. (913- 271-9299) or the InterNet at NewTek's anonymous FTP site
  47. (ftp.newtek.com). This utility indicates how well a drive will perform
  48. with the Flyer. Combining FlyerHDTools with "real-world" evaluation
  49. allows our users and dealers to test various drives and assess them for
  50. Flyer use.
  51.  
  52. The NewTek BBS also is a resource for timely hard drive information.
  53. Users and dealers upload their FlyerHDTools test result files and
  54. evaluations of various drives to the "Drive Data" area of the Flyer
  55. Zone (in our Uploads and Downloads area). The results of FlyerHDTools
  56. tests are available to other users and dealers who may need to find
  57. drives suitable for their particular Flyer applications. Once someone
  58. has realized the proper configuration settings for a particular drive
  59. to perform well with the Flyer (see below), that information can be
  60. shared with others. 
  61.  
  62. NewTek recommends that most Flyer end-users seek the assistance of a
  63. trusted dealer who has experience with Flyer drive selection and
  64. knowledge of the Flyer-related drive performance issues. 
  65.  
  66.  
  67. What does FlyerHDTools do?
  68. FlyerHDTools evaluates a number of Flyer-related hard drive performance
  69. criteria. This data can be used to make an informed decision about the
  70. drives you want to utilize with the Flyer. 
  71.  
  72. These criteria include the minimum data transfer rate, the drive's
  73. cache parameters, thermal calibration, and error mapping. 
  74.  
  75. 1) Minimum data transfer rate 
  76. Not all portions of a drive can transfer data at the same rate. The
  77. inner tracks of a drive cannot deliver information at the same speed
  78. that the outer tracks can. Drive manufacturers typically list the "best
  79. case" transfer speed that the drive can achieve, so manufacturer's
  80. specs are not always reliable source of transfer speed data. 
  81.  
  82. FlyerHDTools defines the minimum data transfer rate as the slowest rate
  83. at which the drive can read or write data. For Flyer operation it is
  84. important to know this "worst case scenario" because most users will
  85. probably use a drive to its maximum capability. This means that
  86. real-time video data will likely be recorded on both faster and slower
  87. parts of the drive. The slowest part of the drive is considered its
  88. baseline performance ability. 
  89.  
  90. For example, a typical drive we tested delivered a healthy 5.6
  91. megabytes per second (MB/sec) at its outer tracks. On the inner tracks,
  92. however, the drive slowed to only 3.9 MB/sec. FlyerHDTools reported the
  93. minimum transfer speed for that drive as 3.9 MB/sec. 
  94.  
  95. Knowing this, you can determine whether this drive will suit your
  96. needs. When the Flyer records in Standard Mode, the drive must have a
  97. minimum transfer rate of 3.7 MB/sec. In Flyer HQ5 Mode (High Quality 5
  98. Megabyte), the drive needs a minimum data transfer rate of 4.8 MB/sec.
  99. This example drive would suffice for Standard Mode video, but would not
  100. be acceptable for HQ5 video. If you required the best video quality in
  101. your work, you would want to pass this drive up in favor of one that
  102. met the Flyer's HQ5 requirements. 
  103.  
  104. 2) Drive Cache Parameters 
  105. Hard drives have onboard RAM used as temporary data storage areas
  106. (caches). Data being written to, or read from, the drive is held here.
  107. How the drive uses these caches can be changed for different
  108. applications. To do so you alter aspects of the drive's "Mode
  109. Sense/Mode Select Pages," or just Mode Pages, which retain this data
  110. even after power-down. 
  111.  
  112. The cache settings for a drive affect the minimum data transfer rate.
  113. Most drive caches are optimized for DOS type programs. The caches
  114. retain frequently-accessed information so that data can be retrieved
  115. quickly if needed again. This avoids having the drive repeatedly look
  116. up the same information again and again, which takes longer than simply
  117. retrieving the data from a memory cache. 
  118.  
  119. For video, however, this is not good. Video data transfers best from
  120. the drive when it passes through the caches as quickly as possible.
  121. Factory cache settings, therefore, may not be best for video uses. 
  122.  
  123. If FlyerHDTools indicates that a drive performs below the performance
  124. level you desire (and believe that it can produce), you can employ
  125. PC-based drive utility programs to experiment with different cache
  126. settings until the drive operates at higher minimum transfer rates.
  127. Once you find these settings, we ask that you post the FlyerHDTools log
  128. containing them to the NewTek BBS for others who have the same make,
  129. model, and revision hard drive.  If you are not thoroughly familiar
  130. with and experienced in this technical aspect of drive configuration,
  131. you would be best to leave such experimentations to knowledgeable
  132. technicians.
  133.  
  134. 3) Thermal Calibration 
  135. As the temperature inside a hard drive changes, its platters (which
  136. actually store the data) will slightly shrink or expand.
  137. Temperature-induced changes in a platter's size can shift the position
  138. of the data tracksÑconcentric rings where information is storedÑenough
  139. to cause the drive to exhibit head-position errors. For example, an
  140. attempt to locate track 20 might result in the head being positioned at
  141. track 23 instead. 
  142.  
  143. To compensate for these changes some hard drives perform a periodic
  144. (e.g. every 10 minutes) "thermal calibration," or T-CAL. T-CAL
  145. recalibrates the head positioning system to true track locations given
  146. the current thermal state of the platters. When it occurs, T-CAL
  147. interrupts all other drive activity. Read and write operations stop
  148. while the heads recalibrate. This interval is displayed by FlyerHDTools
  149. as idle time.
  150.  
  151. Naturally, if you're reading or writing video data, the interruption is
  152. a potential problem! The Flyer has its own memory buffer to partly
  153. overcome short "idle time" interruptions in drive data. This memory is
  154. pre-loaded before you see a clip play so that when a T-CAL occurs, data
  155. can continue to flow to the Flyer's VTASC compression/decompression
  156. chips. If the T-CAL delay lasts longer than 10 frames (about 1/3
  157. second, or 333 milliseconds), the Flyer runs out of video data and
  158. playback may appear to stutter while the buffer redisplays the last
  159. frame it received from the drive. 
  160.  
  161. In practice, other factors can reduce this built-in safety zone to less
  162. than 333 milliseconds (ms). There is a statistical gray area between
  163. 200ms and 333ms. When idle time or T-CAL delays are less than 200ms,
  164. chances of stuttering are minimal. 
  165.  
  166. Some hard drives, called "embedded-servo drives," have special servo
  167. tracks on the drive surface. They can always position the heads
  168. properly with no need for T-CAL. These drives can have an idle time of
  169. essentially zero milliseconds and reduce the possiblity of stutter
  170. caused by drive delays to nil.
  171.  
  172. 4) Error map settings 
  173. A rare but possible drive consideration is platter imperfection. When a
  174. drive is made there may be microscopic pits or bumps on some of its
  175. surfaces. The manufacturer may opt to replace a badly pitted platter
  176. or, if there are relatively few problems, may instead program the drive
  177. to to "remap" a bad sector to another location on the platter surface.
  178. The record of remapped locations is called an error map.
  179.  
  180. Although error maps allow a drive to function perfectly well for data
  181. storage, they can introduce cache delays while the heads jump to the
  182. remap location and back in order to supply a steady stream of video
  183. data. FlyerHDTools will show such delays as part of the drive's idle
  184. time. Depending on the severity of the delay, it may or may not cause a
  185. video stutter. 
  186.  
  187. For this reason it's a good idea to run FlyerHDTools on the entire
  188. drive to uncover potential problems caused by imperfect platter
  189. surfaces and sector remap delays.  As with Mode Page settings, only
  190. skilled technical personnel should attempt to change error map
  191. settings.
  192.  
  193.  
  194. Other Factors that Affect Drive Performance:
  195. Other factors can affect the performance of the Flyer. These are listed
  196. below. 
  197.  
  198. 1) Complex Video
  199. Video may be complex due to high detail levels, high noise levelsÑor
  200. both. A user working with complex video should use a drive which can
  201. support Flyer HQ5 mode. A user making extremely fast-cut Flyer
  202. sequences using complex video will want a drive with excellent seek
  203. time and data throughput performance in addition to HQ5 capability. 
  204.  
  205. Seek time is not considered a primary performance factor because modern
  206. high speed hard drives generally have more than acceptable seek times.
  207. Seek time could be a problem only in exceptional circumstances, such as
  208. a combination of very complex video material being used in very fast
  209. cuts of short duration (four-field cuts).
  210.  
  211. Note: You may wonder why seek time (the time a drive takes to shift its
  212. heads from one track to another) is not mentioned as a primary
  213. performance factor. Virtually all modern drives with video capabilities
  214. have acceptable seek times. Seek time could be a problem only in
  215. exceptional circumstances, such as very complex video material
  216. sequenced with a large number of fast cuts of short duration (i.e.,
  217. four-field cuts).
  218.  
  219. 2) SCSI Cable Quality
  220. Always use high quality SCSI cables that are as short as possible. The
  221. best quality SCSI cables are double-shielded. No single SCSI cable
  222. should be over 6 feet long, and keep the total length of any SCSI chain
  223. under 15 feet. 
  224.  
  225. Also, it's wise to check the integrity of the connector itself. The
  226. connector (on either the cable and the drive enclosure) can become
  227. intermittent over time, or from constant cable swapping. Wiggling the
  228. connection can make a bad connection begin working again. If you find
  229. this to be the case, you may wish to try another cable (or have the
  230. connectors checked by a dealer or service center). 
  231.  
  232. 3) SCSI Termination
  233. Always terminate the last drive in a SCSI chain, and only the last
  234. drive. 
  235.  
  236. 4) SCSI ID Numbers
  237. Every device connected to a SCSI chain must have a unique ID number
  238. (between 0 and 6). If two devices share the same number, one of them
  239. will not be seen by the host computer (or errors may be reported, or
  240. the system may not even power on). Make sure your drives are numbered
  241. differently. 
  242.  
  243. 5) Termination Power Source
  244. Your drives may have termination power jumpers (these select either the
  245. SCSI host controller or the drive as the source for termination power).
  246. Set the jumpers so that the drive is the source.
  247.  
  248. 6) Grounding and Ground Loops
  249. Ground loops can introduce noise into SCSI cabling. This noise can
  250. prevent commands or data from passing back and forth between the Flyer
  251. and the drives, which can induce stuttering (the Flyer makes several
  252. attempts to retrieve data and is forced to redisplay the last received
  253. data until the new data arrives). 
  254.  
  255. Ground loops can be caused by the arrangement of data and power cables
  256. on external drive cases. Try to keep data and power cables short, and
  257. try to plug all external drives into the same set of AC outlets
  258. powering the computer system. 
  259.  
  260.  
  261. Which drives support HQ5 mode?
  262. The significant factor is a minimum of 4.8 megabytes per second data
  263. transfer rate over the entire surface of the drive for both reading and
  264. writing. This assumes that idle time, T-CAL delays, etc., are within an
  265. acceptable range for Flyer use. But what can do you for a drive that
  266. can sustain the high data rate that the HQ5 mode requires for only a
  267. portion of its total storage capacity? 
  268.  
  269. The Flyer always records clips from the outermost tracks (progressing
  270. toward the center). The idea that you could use a fully formatted drive
  271. with a fast transfer rate on its outer tracks but a slow transfer rate
  272. on its inner tracks is a good one, but partially flawed. In preparation
  273. for playback, the Flyer must often "cross-copy" portions of clips to
  274. different drives on the system. One or more of these A/V temp files
  275. might be written to a slower portion of a drive, causing problems on
  276. playback (because that portion of the drive does not sustain the
  277. minimum transfer rate). Stutter would likely result. 
  278.  
  279. The way to make such a drive reliable for A/B roll playback is to
  280. short-stroke the drive. This means that you format only the portion of
  281. the drive that can handle the data rate you want. 
  282.  
  283. FlyerHDTools can not only tell you what percentage of the drive can
  284. sustain a given data rate, but also it can format that amount of the
  285. drive for you. Short-stroking a drive is a valid means of assuring that
  286. its entire capacity is available for high quality recording and
  287. playback. 
  288.  
  289. Note: That portion of the drive that cannot be used at high speed will
  290. be unavailable if you choose to short-stroke a drive. Only the
  291. short-stroked portion can be used by the Flyer. 
  292.  
  293.  
  294. RAID systems:
  295. Although there are Flyer users who report success with RAID devices,
  296. NewTek neither requires nor recommends them. An advantage of the Flyer
  297. as compared to other broadcast-quality NLE systems is that the Flyer
  298. has been designed for use with off-the-shelf drives. Our perspective is
  299. that hard drive technology is rapidly advancing to meet the needs of
  300. users working in desktop video.
  301.  
  302.  
  303. What are audio drive requirements for Flyer?
  304. Audio requirements are different from video requirements. SCSI-2 is
  305. preferred (although most recently-made SCSI drives should suffice). We
  306. recommend a drive with at least 1 megabyte per second data transfer
  307. speed,  20 millisecond (or faster) seek time, and 100 milliseconds or
  308. less  of idle time, for T-CAL, etc. This figure represents the slowest
  309. SCSI drive performance that will yield acceptable results when using
  310. multiple audio tracks.  Note that FlyerHDTools reports on data transfer
  311. rates and idle time, but not seek time.  The manufacturer's data label
  312. on the drive usually provides this information.
  313.  
  314. Removable media drives, if they meet these requirements, should also
  315. work.  
  316.  
  317. The termination power jumper (if available) should be set to provide
  318. termination power from the drive itself. 
  319.  
  320.  
  321. What tape backup drives will work?
  322. For a tape drive to work with the Flyer, it must meet the following
  323. requirements:
  324.  
  325. a) Tape units MUST be SCSI-2. Many current tape drives have SCSI-1 or
  326. SCSI-2 selectable via a jumper or switch. Check your tape drive
  327. documentation and set the drive to SCSI-2. 
  328.  
  329. b) The tape drive must use 512-byte data blocks or must be able to be
  330. set for that block size.
  331.  
  332. c) The tape drive MUST NOT compress the data. Most tape drives which
  333. are capable of compressing data can be configured to do so via a jumper
  334. or switch; others may require software selection of this feature. Set
  335. the drive so it does NOT compress data. Some drives (e.g., Exabyte) use
  336. a custom "command tape" which must be inserted and read by the drive to
  337. turn this feature on or off. Command tapes should be used to turn the
  338. data compression feature OFF. You may need to obtain command tapes from
  339. the drive manufacturer, possibly at nominal cost.
  340.  
  341.  
  342.  
  343. A QUICK COURSE IN FLYER THEORY:
  344.  
  345. The following information is provided for Flyer owners who wish to gain
  346. a greater understanding of how the Flyer operates and achieve a more
  347. thorough awareness of the factors that affect drive performance. 
  348.  
  349.  
  350. What data transfer rate is required in order to achieve D2 quality?
  351.  
  352. NewTek defines D2 quality as a video signal made up of 60
  353. fields-per-second, full overscan (approximately 752 pixels wide by 480
  354. lines high) image data within a digital composite video signal that is
  355. 8 bits at 14.3 MHz sampling rate. 
  356.  
  357. This describes the digital video signal of a D2 video tape deck. It is
  358. precisely the digital signal the Flyer uses internally. Since the Flyer
  359. uses a variable compression ratio this set of signal characteristics
  360. does not dictate a specific rate for data transfer because Flyer data
  361. rate varies in proportion to picture complexity. 
  362.  
  363. In previous publications such as the Flyer FAQ we described the various
  364. Flyer operating ranges which preserve D2 at full broadcast bandwidth or
  365. better. The low-end data rate, which could preserve very simple and
  366. clean (noise-free) video is 1.4 MB/sec. The upper requirement for
  367. highly complex video recorded at full-fidelity and
  368. greater-than-broadcast resolution is 8.0 MB/sec. This is well beyond
  369. the transfer rate of hard drives made at the time of this writing.
  370.  
  371. The Flyer can operate within the limits of current drive technology by
  372. limiting the signal we record to broadcast resolution. By law, the FCC
  373. limits the frequency response of broadcast video to 4.2 MHz. The Flyer,
  374. in HQ5 and Standard Modes, limits frequency response to this figure
  375. through a programmable low-pass filter. This first compression step
  376. saves data and bandwidth that would be otherwise wasted by including
  377. detail which must be discarded during broadcasting anyway.
  378.  
  379. Standard Mode is based on an assumed drive transfer rate limited to 3.7
  380. MB/sec. HQ5 assumes a drive capable of about 5 MB/sec. Both will
  381. deliver lossless D2 video when they can (when complexity, or noise and
  382. detail, is low) and both modes will appear identical when complexity
  383. permits a data rate of 3.7 MB/sec or lower. 
  384.  
  385. If complexity increases, however, Standard Mode will respond with
  386. higher compression ratios to keep the data rate down to 3.7 MB/sec or
  387. less. The Flyer's VTASC compression system introduces more noise as its
  388. compression ratio increases. The VTASC noise resembles random or
  389. ordinary tape noise. At the highest compression ratios caused by
  390. maximum video noise or detail, VTASC can also reduce the pixel sampling
  391. rate to keep the data rate within the 3.7 MB/sec limit. In the worst
  392. situations, this can introduce chroma noise.
  393.  
  394. HQ5 mode also employs variable compression, but the threshold (for the
  395. shift to higher compression ratios) is 4.8 MB/sec instead of 3.7
  396. MB/sec. VTASC will introduce less noise, if any, in HQ5 mode even with 
  397. very complex video. 
  398.  
  399. In fact, with low noise or smooth rather than detailed video, there may
  400. be no difference between the two modes. 
  401.  
  402. Extended Mode also uses variable ratio compression, but always employs
  403. reduced pixel sampling to reduce data flow. This results in slightly
  404. lower resolution Flyer video and increased chroma noise.
  405.  
  406.  
  407. "I've recorded various tape formats with great results, but with VHS
  408. ..."
  409.  
  410. All compression systems have difficulty compressing noisy or snowy
  411. video. Such video may result from low quality tape, bad heads,
  412. multi-generation dubs, or low light shooting conditions. There is no
  413. way for video encoding systems to differentiate between noise and
  414. detail, so a noisy image acts like an image that requires high
  415. compression or a high data rate. Any compression system, including
  416. VTASC, must increase its compression when it encounters noisy video.
  417. This can result in a lack of detail and even more noise. Noisy video
  418. does not compress well. In such cases, HQ5 mode will probably give you
  419. far better results than Standard Mode.
  420.  
  421. Video shot in low light usually has very high noise levels. Consumer
  422. camcorders often have built-in gain boosters for low-light shots. They
  423. allow recording in low light, but they introduce noise from the
  424. camera's light-sensitive CCD chip(s) and the video amplifier circuits. 
  425. Professional cameras usually have an option whether or not to boost
  426. gain in low-light and can provide some control over introducing noise
  427. to a low-light shot.
  428.  
  429. Tape noise can be eliminated entirely by recording directly through the
  430. Flyer to hard disk.  You'll get best possible video recording and
  431. lowest possible data rates if you bypass tape.
  432.  
  433.  
  434. ----------------------------------------------------
  435. All material written by Tim Jenison and Chuck Baker
  436. (with contributions from Dan Wolf and James Hebert).
  437. ----------------------------------------------------
  438.