數字高清電視是世界的潮流，正處在高速發展階段。我國從建國50周年首次制播高清節目時，只擁有個別高清攝像機、錄像機等獨立的制作工具，到今天各種檔次的高清攝像機、錄像機系列，再到演播室，制作、存儲、播出等系統產品的豐富，數字高清已經形成了完整的陣容。面臨北京2008奧運會的舉辦，各大電視臺都在籌辦高清頻道，高清的確離我們越來越近了。 隨著高清制作的普及，業內對高清制作的認識也越來越清晰和實際了。不僅大型電視臺和專業制作公司使用高清拍攝了電視劇和廣告，業務用戶和玩家也使用HDV體驗了高清的品質。在HDV這樣低成本高清產品日益普及的今天，高檔的數字高清設備也逐步有經濟機型出現，向低成本發展。在系統產品方面，也出現了低成本的高清切換臺。那么，低成本高清怎樣形成系統制作的能力，低成本高清制作節目是否被市場所接受，這是我們面臨的問題。 什么是低成本的高清，低成本是一門應用技術。 數字高清的標準有1080/50i和720/50p（對傳統PAL制地區），我國數字高清演播室標準是1080/50i。按照高清電視16∶9的寬高比，這個標準也可以解釋為1920*1080/50i；按照4∶2∶2的演播室標準數字分量取樣，和10bit（最小8bit）量化，每個高清視頻流可產生超過800Mbps以上的數據流量，這個數據量對演播室主要設備攝像機，監視器，切換臺，錄像機都提出相當高的要求。滿足這個標準的攝像機CCD，就應該有200萬以上像素，高端的數字錄像機也有200Mbps以上的記錄碼率。這是當前經濟型設備所望塵莫及的。 然而，格式或制式只是規定了電視的顯示方式或電視制作設備可以達到分辨率的上限，或者說，滿足這個標準就可以播出和收看。對于1080/50i和720/50p只是規定了掃描方式，場頻和行頻，并沒有規定場和行的內容，也沒有規定必須達到的水平和垂直清晰度，或者說是規定了清晰度的上限而不是下限。比如對于1080i，既有1920*1080，也有1440*1080，甚至還有1280*1080。標清（720*576）節目也可以轉換成高清（1920*1080）播出，并以高清的形式收看。 從標清到高清，空間信息從720*576提高到1920*1080或1280*720；時間信息從50i提高到50p，信息量成倍地增加，尤其是空間信息，是一個很大的信息空間。不同質量的高清，都可以存在于這個空間里。這個空間，顯然是經濟型高清和低成本高清生存的空間。高清節目也有不同的表現方式，質量不一定都達到高清標準的上限，重要的是用戶是否能夠接受。就像當年標清時代有很多格式的錄像機，代表了不同的技術質量。 電視所表現的圖像品質，不僅體現在空間（靜態清晰度）和時間（動態清晰度）方面，動態范圍和信噪比也是重要的影響因素。但這個重要的技術特征并不受高清或標清格式的影響，而是取決眾多非格式技術因素，如攝像機CCD、電視機的顯像管、A/D轉換器和壓縮編碼器等等設備和器件的品質。這些也是討論低成本高清必須涉及的問題。 在數字時代，高清的傳輸，記錄與存儲都是在數字領域。高清巨大的數據量對傳輸、記錄和存儲都提出挑戰。數字編碼壓縮是傳輸、記錄和存儲領域普遍使用的關鍵技術，應用在節目播出，廣播、錄像機、非線性編輯、媒體資產管理、網絡視頻、DVD等領域。根據應用領域的技術特點，有不同的壓縮編碼方式選擇，如MPEG-2、H.264等。壓縮技術的核心是利用視頻信息在空間、時間方面的冗余和人眼對一些視覺信息的不敏感性，主動地放棄視覺效率相對低的信息，從而提高應用領域的技術性能，獲得整體的高效率，也包括設備和系統價格的降低。實際上，壓縮技術也可以稱為低成本技術。 所謂低成本技術，是以獲得應用領域的技術優勢為前提，是以獲得節目的整體效果和效益為前提；而不是以犧牲節目質量換取低價格為前提。對低成本的高清演播室，也是首先考慮保證技術質量滿足節目要求，使用性能滿足節目制作的要求。價格當然是考慮的主要因素，但低成本是一個寬的范疇，是相對的，而不是絕對的。從專門探討低成本高清演播室和現場節目制作系統這個專題來說，是整體規劃策略和專業設計技術，對設備、系統和應用的全方位整合。 低成本高清演播室和現場節目制作系統的定位 因為低成本的范疇是相對和廣泛的，所以在系統中，用相對低端和簡單的設備，代替昂貴復雜的系統，完成節目內容的制作需求都屬于這個范疇。簡單地說，低成本高清制作系統是由各種低成本高清設備如攝像機、切換臺、錄像機、監視器等組成，這些設備是以適當的形式搭配，滿足必須的使用功能，節目質量能夠體現高清最重要的特點，并能夠被大多數觀眾容易接受的。 從我們已經能夠得到的低成本高清設備來看，它們本身就具有這樣的特點：滿足高清制式的要求，品質不是高檔但足以體現高清的特點，并且有獨到的使用功能；質量可靠，規模相對小，應用簡單靈活；功能單一或一機多用。在系統方面，可以通過專門的整體規劃和配套實施進一步降低成本。當成本降低到一定程度時，可以促使一種應用形式的產生和生存，帶動一個行業的發展。低成本高清系統的定位和設計可以從以下幾個方面考慮：設備的質量和成本；設備使用的效率和成本；系統的規模；系統的配套；系統應用的靈活性。 低成本高清演播室或現場節目制作系統的應用領域可能有： 1、大型電視臺的某些小規模應用，這種小規模應用的品質比較高，但規模小，應用簡單 2、為大型電視臺提供節目的制作公司，他們需要比較高的性能價格比， 3、中小電視臺為高清制作的準備，為高清播出提供有特色的節目。在能夠表現高清特點的前提下，重要的是突出地方特色。 4、科研教育等專業應用，主要考慮使用功能的簡單和多用途。 低成本現場節目制作的主要設備 1、低成本數字高清視頻切換臺具有明顯的多功能應用特征。普遍采用視頻數字分量（SDI/HD-SDI）輸入和輸出接口，4∶2∶2的演播室標準數字分量取樣，10bit（最小8bit）量化，支持DVI（RGB）輸入。切換臺的工作狀態在高清/標清可切換，根據設定方式工作。對支持高/標清混合切換的切換臺要視其輸出方式，輸出高清可以稱為高清切換臺，輸出標清則視為標清切換臺。8訊道屬于中等規模，6訊道以下屬于小規模應用。同步方式即可以內同步（內含2路幀同步器），也可以外同步。一級M/E，一個鍵通道或一級下游鍵。切換和處理方式簡單實用。 HD/SD Digital Video Switcher Comparison Chart
表1 2、攝像機是系統配備時最重要的因素，不僅因為它的價格貴，數量多，它還影響著整個系統的工作方式。對于演播室和現場制作應用，傳統上是使用演播室攝像機系統，攝像機CCU是系統中的重要組成部分。演播室攝像機系統的重要功能是：高質量的信號通道（HD/SD-SDI或模擬分量）；攝像機的后臺控制和調整；返送視頻通道；提示和內部通話信號通道。CCU與演播室攝像機之間采用專門的電纜傳輸，保證長距離傳輸的質量和可靠性，應用的便捷性。傳統的演播室攝像機都是高檔攝像機，它的性能優秀，但價格昂貴，對于低成本應用是最大的障礙。現在ENG攝像機也有HD-SDI輸出的機型，能夠輸出高質量視頻信號，提示、通話和返送視頻通道可以由專門的系統集成商來完成，所以，低成本高清現場節目制作系統應該在不使用專門的演播室攝像機和攝像機CCU的情況下，也能夠完成演播室攝像機的主要功能。 當前的系統設備（切換臺）都是數字信號通道，所以要求攝像機具有數字信號輸出能力，帶HD-SDI接口的攝像機有：高級演播室攝像機、中高檔ENG攝像機、HDV攝像機、多用途攝像機、網絡攝像機。其中HDV攝像機的演播室套裝是專門為低成本應用設計的。 對于演播室和現場節目制作，攝像機對整個節目質量的影響是最直接的。在標清電視制作系統中，演播室攝像機幾乎清一色是使用2/3寸CCD的，這個器件的規格影響了攝像機幾乎所有的技術指標。原因很簡單，CCD的面積大，其可劃分的像素數就多，感光能力和電荷輸出能力也強。一般說來，CCD面積規格每大一檔，其動態范圍就增加一倍；動態范圍增加，還原色彩的范圍就廣，信噪比就高，低照度性能也好。我們看到，對低成本高清系統，要使用低成本的攝像機，有些甚至是1/3寸CCD的攝像機。這些低成本攝像機相對與高級演播室攝像機無疑是有差距的，但對于高清應用來說，它的圖像規格是高清的，仍然能體現高清最重要的性能。只是它的缺陷更多，或者說它的缺陷更容易暴露。對于這方面的問題，一方面要看使用者對攝像機的掌握程度，是否能夠根據現場的情況揚長避短；另一方面，要看節目的內容，是否能夠容忍這些缺陷的存在。高清畢竟是高清，相比標清還是有明顯的綜合優勢。 適合組成低成本高清系統的攝像機有：
表2 3、錄像機是系統的最終記錄設備，因為系統設備都是數字高清輸出，所以也要求錄像機具有HD-SDI接口。符合這個標準的磁帶錄像機有HDCAM和DVCPRO HD，以及藍光盤錄像機XDCAM。這些錄像機都是高級廣播格式，這些系列中也有相對低成本的產品（如圖）。真正低成本的HDV錄像機可能沒有考慮系統的需要，或者生產商自認為HDV格式不適合做現場和演播室應用，只為HDV錄像機設計了1394接口，連接高清系統需要HD-SDI到1394接口轉換器。雖然似乎可行，但HDV錄像機的使用功能（如時間延時，動作慢等）對滿足現場節目制作的需求還是有比較大的差距。
4、監視器是系統應用中變數比較大的，一個4或6訊道的現場節目制作系統，往往要求有6-10臺監視器，如果都采用大屏幕的高清監視器，系統的體積是比較大的；如果采用小尺寸監視器監視高清，則標清高清就沒什么區別了。在實際使用中，現場的需求是有很大區別的，可以根據使用的攝像機的不同靈活掌握。如果是使用低成本攝像機或HDV攝像機，部分監視信號下變換到標清監視是可行的。 低成本技術高清現場節目制作系統可以在以下幾方面體現 對于低成本高清系統最主要的是體現兩大應用價值：一是高清，二是低成本。具體的體現方式是根據實際需求確定，以下幾個方面可以參考。 低成本高清現場節目制作系統實例 低成本的系統在經過特別的設計和精心的組合后，其低成本就是一個很大的優勢，就可以帶動一種應用的發展。datavideo是這個理念的實踐者。這個系統的核心是SE-1000切換臺。SE-1000具有5個HD-SDI視頻輸入通道和一個DVI（RGB）輸入通道，內部4∶2∶2取樣10 bit量化，是小規模高清切換臺的代表。SE-1000內裝2路幀同步器，系統既可以工作在外同步狀態，也可以工作在內同步狀態。具有內鍵和外鍵功能，可以對5個視頻輸入的任何1路進行鍵操作。這樣的特點使這款切換臺非常適合小規模的演播室和現場節目制作。4∶2∶2取樣10 bit量化的視頻通道對輸入視頻幾乎是透明的，與各種檔次的演播室攝像機、錄像機配套都很適合。 SE-1000切換臺的獨到特色是內裝6路高清下變換器，可以將每路輸入的數字高清信號轉為模擬標清監看，這是高清現場節目制作系統集成的獨到思路和有效手段。具有HD-SDI信號輸入的監視器都是體積大，價格貴的高檔監視器，系統中要使用多臺監視器，它們對系統的體積和價格的貢獻最大。如果將高清轉為標清，系統就很簡單了。使用標清監視器監視高清信號對節目制作的影響是有限的，對使用ENG攝像機和多功能攝像機的系統，攝像機的調整是由前端控制的，是參照攝像機本身的監視器來完成的，監視部分信號。后臺監視器只是作為切換節目的參考信號，所以使用標清監視是可取的。 datavideo專門為現場監視設計了16∶9的標清監視器和作為節目監看的高清監視器，可以看到，整個系統的體積小型化，甚至可以安裝在一個獨立的飛行箱內。
具有下變換以后的切換臺在連接系統和現場制作時更方便，更開放，更靈活
經過專門的系統設計和設備組合，系統的成本真正大幅度降低了。這個系統可以連接任何具有HD-SDI的攝像機、錄像機，包含了除攝像機、錄像機以外的各種系統設備，包括切換臺、高/標清監視器、通話和提示系統、電源系統、和所有內部連接。整個系統的價格大約在30萬以內，這是大多數電視臺甚至業務用戶都可以承受的價格。而且它的使用非常方便，幾乎和標清的系統沒有多少差別，是真正意義的低成本高清現場節目制作系統。這個系統出現的更大意義是拋磚引玉，正向前面所論述，高清是一個很大的范疇，可以容納更多的內容，相信圍繞低成本高清這個思路，會有更多更巧的創新出現。 |
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