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HDV-PracticalHD制作的选择

2004-07-05 Al Kovalick 品尼高系统公司 依马狮网


    引言
    HD的动力无疑正在迸发。2004年3月,82%的美国电视台用数字电视格式播出并到达99%的美国家庭。HD-DVD进展顺利,下一代播放机今年12月就要上市。HD节目充满了美国电视黄金时间,并有若干个昼夜的HD有线电视频道和卫星频道。日本从2000起,通过卫星有8个网络提供昼夜HD。欧洲正在大力倡导Euro 1080。承受得起的HD技术会惠及半专业人士甚或家庭电视录像制作者吗?而如所愿的话,又将如何影响电视广播业务?
    接纳新技术的一大障碍往往为价格。HD摄像机要比SD摄像机贵得多。HD设施比SD设施要复杂和昂贵得多。但这随着HDV摄像机的出现而要改变了。你可能想:“难道又要来一种磁带格式?”不,HDV确实不是新磁带格式,而这正是HDV的一种优势。HDV是DV盒式磁带(标准或MiniDV)的一种组合,但采用MPEG-2格式(MP@H-14,25Mb/s)的HD压缩。简单地说,HDV是采用DV盒式磁带和摄像机技术来创建HD解决方案。DV摄像机(也是25Mb/s速率)只需一些升级改进就能支持HD,因为HDV螺旋状记录机制和记录速率与DV是相同的。
    以25Mb/s编码的HD牺牲质量吗?考虑到全世界几乎每一个数字电视分配系统都采用低于21Mb/s的速率,因此HDV格式提供相当好的质量。当然并不是说要取代高端HD摄像机,如Sony HDCAM或松下DVCPRO/100摄像机。图1示出HDV与其它几种日常用于采集、制作和分配HD节目的HD设备之关系。HD摄像机记录的码率对于压缩格式是25~440Mb/s。非压缩格式从720P/24的350Mb/s到4K×2K分辨率数字电影的约7Gb/s。垂直轴是HD视频的数据率。值得注意的是,数据率未必是一个质量衡量标准。我们将看到,数据率只与图像质量有松散的关系。
    图1中,IBP是MPEG最有效的格式,亦称为长GOP MPEG。此格式中,视频帧压缩与其最相邻帧的冗余图像内容有关。这产生了各种优异的压缩方法。所谓的I帧压缩,效率比IBP要低2.5倍,但易于编码、解码和处理。I帧编解码器不理会最相邻帧的图像活动,因此编码与IBP相比效率要低。25Mb/s(IBP)编码的HDV图像大约相当于约60Mb/s编码的I帧图像。因此在比较两种压缩方案时,记住较高的码率方案并不一定提供较好的图像质量。

    HDV联盟
    HDV摄像机格式是由佳能、JVC、夏普和Sony在2003年确定的。HDV/MPEG格式是一个供其它方(编辑机、服务器等)使用的开放规范,因此,品尼高已签约支持该格式。主要的HDV贡献者将向半专业市场提供摄像机(和镜头)。JVC已宣布一种HDV格式中720P格式摄像机,今年上市销售。Sony也宣布可能在今年上市一种1080i格式摄像机。HDV规格不支持在一些HD制作中流行的24P,不过,HDV确实支持各种有用的帧率和分辨率。例如,720P/1280(25、29.97、50、59.94帧率)和1080i/1440(25、29.97帧率)都得到支持,宽高比是16×9。HDV还支持被压缩为MPEG-1 Layer 2的音频立体声对。
    虽然并不是所有HDV摄像机的价格都已公开,但大多数第一代设备的价格都在4000美元左右。JVC JY-HD10U定价约4000美元。目前肯定比2004年中大多数DV摄像机要贵。不过,曾大受欢迎的佳能XL1 DV专业摄像机(SD)仅仅在几年前还要价5000美元呢。更何况并无禁止在可切换的摄像机中提供DV和HDV,大家都在期待这种摄像机的问世。

    HDV有一席之地
   

HDV-PracticalHD制作的选择
图1 HD数据率范围
如图1所示,HD 25Mb/s的压缩率并不适合于每一种应用,但同样DV也是如此。对于新闻、一些体育节目、公司、政府、教育、医疗、录像片制作、独立制片人等,HDV应该满足这些用户的需求。让我们返回DV首次推出的1995年,开始时,市场目标是取代VHS录像机和消费数字摄像机。随着时间的推移,消费DV摄像机大获成功,但预想不到的事情发生了。专业领域人士注意到了DV的高性价比,以及各种创作人士对其的痴迷。
    现在,DV摄像机是全世界新闻和重要事件采集的一种主流设备。各种电视录像制作人依靠的是与昂贵得多的摄像机相比也可接受的DV质量。相同的情景会出现于HDV吗?它能以半专业摄像机开始最终成为专业人士的要件吗?它能跨过其它较昂贵的摄像机,找到能令许多专业人士满意接受的一席之地吗?当然,时间将告诉一切。摄像机性价比并非吸引用户的唯一一种因素。如果考虑HD制作的A/V工作流程,其它吸引人的优点就会浮出水面。

    混合的SD+HD工作流程
    图2表示一个中等规模编辑室一个简化的AV工作流程(采集、编辑、输出)。假设这是一个基于DV/25的系统,有若干台都接入PAMS存储器的Liquid编辑机。所有客户机都能快速访问(通过以太网)存储器和项目以便高效协同编辑。加入HDV,由于HDV的压缩数据率与DV相同,升级一个编辑站有HD工作能力非常快捷。仅凭一个软件升级,Liquid编辑机就能工作于SD或HD。无需升级基础设施或存储,传统SD系统就能随意即刻切换到HD。
    HDV摄像机有一个用于卸载HD内容的IEEE-1394端口。在此例子中,Liquid编辑机只需支持25Mb/s传输速率下的1394端口。Liqudi编辑机将任选地提供适于原始非压缩I/O的HD-SDI(SMPTE 292M)端口。有需要时,已编辑的HD片段现可从一个品尼高MediaStream客户机(图中未示出)播出。此产品提供FreeHD—购买一个SD播出端口,免费获得HD输出端。
    因此底线显而易见—以SD速率和基本成本进行HD制作。HDV利用此效率建立引人注目的工作流程—从采集、存储、编辑到播出。品尼高的Liquid和MediaStream产品都将提供HDV的MPEG格式依从性。虽然原始磁带格式不是MXF,但只要1394码流进入Liquid编辑机,就能把它转为一个MXF包装的HD/MPEG文件。MXF为何有如此的价值?
    MXF将成为适于专业机构的文件格式通用语。品尼高所有专业产品都义不容辞支持MXF。为全部A/V运作选择一种格式,使我们所有产品都实现了高度的互操作性。此外,我们能与其他人共享我们的MXF文件,在许多场合不需昂贵的转换。MXF连同HDV实现了节约资源的HD工作流程的强大组合。

HDV-PracticalHD制作的选择
图2 SD/HD编辑室

    编辑方式
    假设一个编辑想建立一个HD MPEG输出文件作为编辑过程的结果。编辑标准MPEG I(或DV)片段是直接的。如果在编辑期间进行了两个片段之间的基本剪辑,则只要简单地连接这两个片段,生成的文件就是合成的。如图3所示。如果编辑选择过渡而非剪辑,则仅仅是过渡帧需要被MPEG在编码,而新片段被增添到输出码流中。这对I素材也是相当简单的。过渡点无损失或损失极小。
   

品尼高 Liquid

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