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从低成本标清到低成本高清

2007-06-08 Datavideo北京系统工程研究所 何克成 依马狮网


    数字化的浪潮从标清推向了高清,在整个数字电视向高质量发展的同时,我们还注意到,电视应用的领域也更加广泛,电视与其它信息技术的交叉和融合更加频繁。电视制作技术在广泛应用于广播和专业制作领域的同时,也快速地横向发展,在各个行业都能看到它的影子,甚至普及到民间和家庭。这是一个非常广阔和日益发展的市场。
    电视制作市场的日益发展,带动了设备的需求,也使需求发生了变化,需求的层面和方向更加丰富。其中,高性价比和低成本设备稳稳地占领了一席之地,原因是很清楚的,就是它适应了市场和需求的发展。
    Datavideo是以低成本技术进入市场的企业,进入中国大陆市场时间还不长,但取得了长足的发展。原因也很简单,低成本的产品质量并不差。我曾经用简单的方法对Datavideo的主要产品SE-800进行了视频通道测试,发现其技术指标与当时的主流广播级设备对比并不逊色。
    使用标准多波群信号和20T脉冲信号分别通过测试系统和对比系统,我选择了被公认为广播级设备的录像机(UVW-1800)的电通道作为对比系统。在波形监视器上看到测试信号通过系统后的质量状况,见图1。

从低成本标清到低成本高清

    以视频切换台为核心发展的系统配套产品和系统集成产品,如机架式液晶监视器、硬盘录像机、1394分配器、DV编解码器,箱载现场节目制作系统创造了更多的使用价值。这种应用形式的出现,在整个行业内开创了一个新的思路,就是通过系统的设计和整合,把低成本设备通过组合进行优势的强化,把单个设备的低成本优势相加在一起形成系统的低成本优势,把小的优势变为大的优势,从而对行业的应用产生更大的影响。现在,利用箱载系统进行现场节目制作的应用已经蔚然成风。
    Datavideo的低成本设备和集成技术在标清小规模制作领域无疑是成功的,在此基础上,又把低成本技术的创新带到中等规模标清和小规模高清制作领域。今年,Datavideo推出新产品SE-900(8讯道标清数字切换台)和SE-1000(6讯道高清数字切换台),以及与它们配套的系统应用产品。 
    中等规模数字切换台是一个非常成熟的领域,这些切换台被广泛应用在各级电视台和业务用户。在这个领域曾经不乏非常优秀的产品,如Sony的DFS-700;JVC的KM-300;FOR A的DPS-300等。这些产品的一个共同特点,就是都采取了面向经济型的市场方向和低成本的技术策略。它们的规模适中,质量可靠,适应面广泛。在这样非常成熟的市场和技术背景下,Datavideo所考虑的是满足更广泛和更低成本的应用领域的需求。
    可选择的多格式输入是当前系统面对不同层面用户和用户不同时代的设备时需要普遍满足的功能。在计算机技术日益与广播电视融合的今天,计算机显示参与视频切换是普遍需要的功能,所以SE-900又为多格式增加了DVI输入功能。
    在低成本系统应用中,用户要求使用各种不同的摄像机,这些摄像机由于不使用摄像机CCU而无法进行系统同步。传统的解决方案是切换台内装二个帧同步器,视频信号在切换母线上同步,这个方法的缺点是,在输出母线上直接切换时,会有一点帧延时,所以这种方式不能满足高级广播级应用的要求。SE-900为每一路输入信号设计了一个帧同步器,彻底解决了低成本应用的系统同步问题。
    传统切换台每路输入信号需要配备一台监视器,系统不容易小型化,系统价格也相对贵。SE-900采用分割屏幕的显示方法,用一个屏幕显示多画面内容,见图2。
从低成本标清到低成本高清

    色键和下游键是中等规模切换台普遍拥有的功能,SE-900改良了Datavideo早期的色键抠像器,使色键效果达到广播级的要求,并独创了对最多四组抠像前景与背景同步切换的应用。
    这些新技术应用使SE-900扩展了系统应用领域,并降低了系统应用成本,其本身也仍然是低成本。
    低成本高清是一个新的领域,两年前HDV摄像机的出现是这个领域的开端。虽然是低端的高清产品,给人们带来的高清感受仍然是强烈的,也带动了对低成本高清系统产品的期盼。Datavideo看到的市场需求仍然是以切换台为核心的低成本高清系统解决方案。
    作为低成本切换台没有选择模拟分量和HDMI作为视频通道,主要考虑是这些规格在系统应用上的局限,影响了系统的简单和稳定,增加了系统的不确定因素。以HD-SDI作为连接通道的系统成本确实比较高,但不是主要体现在传输通道上,现在低成本的高清摄像机配备HD-SDI接口的也渐渐普遍了。

    几种具有HD-SDI接口的低成本摄像机

从低成本标清到低成本高清

    SE-1000是Datavideo进入高清领域的第一个产品,它具有5个HD-SDI视频输入通道和一个DVI(RGB)输入通道,内部4:2:2取样10bit量化。具有2路帧同步,系统可以工作内同步或外同步状态。具有内键和外键功能,可以对5个视频输入的任何1路进行键操作。这样的特点使这款切换台非常适合小规模的演播室和现场节目制作,4:2:2取样10bit量化的视频通道对输入视频几乎是透明的,与各种演播室摄像机、录像机配套都很适合。
    Datavideo的低成本策略是在切换台的功能设计上就考虑了系统的低成本。SE-1000切换台的独到特色是内装6路高清下变换器,可以将每路输入的数字高清信号转为模拟标清监看,这是高清现场节目制作系统集成的独到思路和有效手段。具有HD-SDI信号输入的监视器都是体积大,价格贵的高档监视器,系统中要使用多台监视器,它们对系统的体积和价格的贡献最大。如果将高清转为标清,系统就很简单了。使用标清监视器监视高清信号对节目制作的影响是有限的,对使用ENG摄像机和多功能摄像机的系统,摄像机的调整是由前端控制的,是参照摄像机本身的监视器来完成的。后台监视器只是作为切换节目的参考信号,所以使用标清监视器监视部分信号在实际应用中是可取的。
    Datavideo专门为现场监视设计了16:9的标清监视器和作为节目监看的高清监视器,可以看到,整个系统的体积小型化,甚至可以安装在一个独立的飞行箱内。
    具有下变换显示后的切换台在连接系统和现场制作时更方便,更开放,更灵活,见图3。
从低成本标清到低成本高清

    经过专门的系统设计和设备组合,系统的成本真正大幅度降低了。这个系统可以连接任何具有HD-SDI的摄像机、录像机,包含了除摄像机、录像机以外的各种系统设备,包括切换台、高/标清监视器、通话和提示系统、电源系统和所有内部连接。整个系统的价格大约在30万以内,这是大多数电视台甚至业务用户都可以承受的价格。而且它的使用非常方便,几乎和标清的系统没有多少差别,是真正意义的低成本高清现场节目制作系统。
    对低成本高清的出现,曾有一些疑问的意见,认为低成本高清达不到高清,这是不全面、也是不准确的。高清是高清晰度,是为达到高清晰度而制定的显示标准,并不完全等于高质量视频。在实际应用中,高清格式承载着不同质量的内容,即使是民用的高清设备,也给人们展示了高清明显的特征。

    提出几个观点,供讨论和参考
    高清标准规定是高清视频的显示方式,即行、场频率和扫描方式。如1080/50i(每帧1080行,隔行扫描方式,每秒50场)。从清晰度的角度看,高清标准只规定了垂直分辨率的上限。按照高清显示比例的规律(16:9),我们还可以推算水平分辨率的上限。实际上,水平分辨率的上限是由通道和设备决定的。
    高清标准规定了高清显示清晰度的上限,如1920×1080,而没有规定下限。所以高清是一个宽的范畴。高清本身有不同的标准,如1080/50i,1080/59.94i,720/50P,720/59.94P,这说明高清反映了视频清晰度的不同侧面。
    视频质量是受多种技术因素影响的,高清标准只规定了清晰度标准,还有一些视觉因素与高清标准无关。所以,高清视频的视觉质量不等于高清格式规定的质量。
    高清电视显示的质量是由系统的高清设备来体现的,如摄像机、编码器、显示器等。连接在系统两端的是高清的现实和主观的感觉,

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