高清晰度电视制作的技术基础
电视信号的数字化和基于数字化的压缩编码算法是高清晰度电视制作最重要的技术基础，这两项革命性的技术发展都是在标清数字化时代完成的，可以说标清电视的数字化技术奠定了高清电视制作的基础。在美国一般把数字标清和高清统称为数字电视——DTV，因为它们的技术基础是相同的。
压缩编码技术是数字时代最伟大的发明之一，电视信号的压缩编码处理降低了传输和记录码率，使数字化记录成为可能。降低数字电视信号码率的方法有两种，一种是非压缩的预滤波（亚取样）处理，另一种是压缩编码。压缩编码算法还可以分为无损压缩和有损压缩两种，在实际的产品中为降低记录码率通常是把非压缩与压缩编码技术混合使用，以达到在有限资源（码率）的条件下实现图像质量、成本与可靠性的平衡。
采用先进的压缩编码技术后标清数字电视信号的码率降低到了前期拍摄的摄录一体机能够处理的水平，从90年代开始广播级标清数字摄录一体机和录像机开始产品化。与标清相比高清的数据量要大得多，但遗憾的是目前的技术水平并没有完全超越数字标清时代，因此各厂家必须在上一代技术平台的基础上实现高清摄录一体机的产品化。这是一个巨大的挑战，HDCAM就是Sony对这个挑战的回答。
预滤波
标清数字摄录一体机技术平台的基础是磁带记录和基于DCT（离散余弦变换）的压缩编码，这其中一个是记录媒体技术，另一个是压缩编码技术。高清的数据量是标清的5至6倍，很明显实现高清记录必须从提高记录媒体的读写速度、存储容量以及更高效率的压缩编码算法入手。
磁带这种传统的记录媒体既可以记录模拟信号也可以记录数字信号，是成本最低、技术最成熟的线性记录媒体。目前使用最广泛的磁带平台有1/2英寸和1/4英寸两种，经过多年不断的研发磁带的读写速度已经几乎达到了技术极限：1/2英寸磁带平台最高的有效码率已经达到了440/880Mb/s，在合理的成本和可靠性的基础上1/2英寸磁带平台的有效记录码率大约是200Mb/s，1/4英寸磁带平台的最高有效码率达到了100Mb/s，分别是标清时代的2倍左右。很明显，只靠提高磁带平台的性能是不能满足高清记录需求的。
除了线性的磁带以外近年来非线性的记录媒体如硬盘、光盘和闪存等也开始被引入到前期拍摄的摄录一体机中，在电视制作技术越来越IT化的趋势下非线性记录媒体与后期非线性编辑设备具有的天然亲和性可以减少上下载时间，提高工作效率。不过与磁带相比目前非线性记录媒体还不能完全满足前期高清记录的高码率、大容量、低成本以及稳定可靠的要求。
既然靠改善记录媒体性能来提高码率不能完全满足前期高清记录的需求，那么就必须在降低记录码率上做文章了。前面已经谈到，降低数字电视信号码率的方法有两种，一种是非压缩的预滤波（亚取样）处理，另一种是压缩编码。目前使用最广泛的基于DCT的压缩编码是一种有损算法，采用帧内编码时其压缩比超过6:1就会有可见的图像质量损失，因此简单地在DCT编码方案的基础上通过增大压缩比降低码率的方法是行不通的，必须采用压缩效率更高的编码方案才能在保证图像质量的前提下降低码率。近年来各公司投入了大量资源研发新一代高效率压缩算法，不过到目前为止这些新的压缩编码方案还没有在广播级摄录一体机上实现产品化。
理想与现实终究是存在差距的，在提高记录媒体性能和改善压缩编码效率都不能满足高清记录要求的情况下现实的选择就只有非压缩的预滤波了。所谓预滤波（亚取样）就是通过降低亮度和彩色信号的分辨率来减少有效信息量，这与模拟电路采用低通滤波器降低信号带宽的方法是完全相同的。具体地说HDCAM记录的每行亮度信号取样点数量从ITU-R709规定的1920减少到1440，色度信号的每行取样点数量也从ITU规定的960减少到480，也就是通常所说的从4:2:2降低到了3:1:1。与此相对应HDCAM的亮度信号记录带宽从ITU规定的30MHz降低到了24MHz，色度信号带宽则从ITU的15MHz降低到了7.5MHz，这样在8比特量化时1080/60i高清信号的有效码率就从995Mb/s降低到了622Mb/s，数据量减少了将近40%。
预滤波是靠牺牲分辨率来降低码率的，这是一个在现有技术条件下现实的选择。在码率被限定的情况下不降低分辨率就要增大压缩比，而在压缩编码效率不能提高的情况下增大压缩比的结果就是图像质量的恶化，因此从技术上说HDCAM是一个实用化的产品。
其实预滤波在标清数字时代就已经被广泛使用了，25Mb/s的DV/DVCAM/DVCPRO采用预滤波技术把166Mb/s的8比特4:2:2数字电视信号码率降低到124Mb/s的4:2:0或4:1:1，数据量减少了25%，压缩比为124Mb/s:25Mb/s=5:1。如果不采用预滤波技术那么用25Mb/s记录4:2:2信号时其压缩比将达到166Mb/s:25Mb/s=6.64:1，虽然理论上彩色信号的清晰度比4:2:0或4:1:1更高但实际上因压缩比太大图像质量会严重恶化，这也是一种实用化的选择。
压缩编码的图像质量
在采用压缩编码的数字记录技术中，压缩比、带宽和量化比特这三个因素决定了图像的综合质量。很明显在压缩编码效率为定值的情况下压缩比越小图像质量越高，带宽越宽也就是记录像素越多清晰度越高，量化比特越高图像电平的精度误差越小，信噪比也越高。不过提高这三个因素中的任意一项都需要付出增大码率的代价，因此在码率为一定值的情况下必须在这三个因素之间寻求最佳平衡。
实际上在已经确定了压缩编码算法和码率的前提下图像的综合质量就被确定了，在这里码率就是可用的资源，有限的码率就是有限的资源。这些资源如果在分辨率上被占用过多就必然会增大压缩比，这样分辨率增加带来的图像质量提升就会被压缩比增大带来的图像质量劣化所抵消。同样地，增加量化比特可以提高量化精度，但在码率为一定值的情况下提高量化精度就必然降低分辨率或增大压缩比，这样通过提高量化精度改善的图像质量就会被分辨率降低或压缩比增大引起的图像质量劣化抵消。因此在有限资源的条件下适当降低分辨率以减小压缩比才能取得最佳平衡，这就是HDCAM采用预滤波降低分辨率的原因，因为在有限码率的条件下单独提高分辨率并不能提高图像质量。
如果不对高清基带信号进行预滤波处理直接用HDCAM的码率编码记录，这时的压缩比是995Mb/s:144Mb/s=7:1。这样大的压缩比会使图像的细节及轮廓部分（即信号的高频成份）马赛克化，图像细节及轮廓部分的马赛克化既降低了水平分辨率也降低了垂直分辨率，在这样的情况下更多的像素（也就是更宽的传输带宽）并不意味着更高的清晰度。
HDCAM的记录码率是144Mb/s，经过预滤波处理压缩编码前的码率为622Mb/s，压缩比大约是622Mb/s:144Mb/s=4.4:1，8比特量化。经过多次试验、测试和近10年来大量用户的使用，证明HDCAM采用的各种参数组合是在现有的技术条件下兼