数字摄录设备的选型与应用

2002-07-17 仲建军扬州市广播电视局依马狮网

一概述

随着现代科学技术的飞速发展，广播电视领域的数字化浪潮也方兴未艾，如今数字设备比比皆是，从前期的新闻采集到后期制作，从播出设备到传输系统，数字化已无所不在。全数字的节目制作系统也早已不是稀罕的东西了。

我们再来看数字摄录设备，几年来Sony、松下、JVC三家公司均推出了自己的全线产品，从前期采访到后期制作，从低端产品到高清设备，谁都想总体解决。另一方面，随着高效实时信源编码、宽带网络传输、海量存储技术及大容量、并发数据流实时交换与网络管理等核心技术与设备的日趋成熟，以SAN存域网技术为标志的非线性制作网络在各地电视台已得到广泛应用。后期节目制作手段的变化对数字摄录设备的选型也产生了较大的影响，SDI接口及数据流使不同格式数字设备连成一个系统成为可能，系统内部不同格式数据之间的转换大大简化，方便了系统的设计。因此，它的存在在目前多数据压缩方式并存、传输方式不一的情况下，有十分重要的意义。目前的数字电视系统均以串行数字分量为主流，通过SDI接口可用一根同轴电缆同时传输4:2:2的数字分量视频信号、数字音频和时间码。在后期制作时，不同数字格式的素材可以利用SDI接口上载，经过剪辑后，下载为需要的格式，也可下载成多种不同的格式。从这个意义上来说，数字摄录设备格式的统一在技术上确实已不再那么重要，也就是说我们在选择格式时应更加关心摄录一体机的性能与性价比。

二几家公司产品的评价

1. 记录格式

最初公布的MPEG标准，考虑到人眼对彩色信号的分辨能力低于对亮度信号的分辨能力，因此包含了4:1:1和4:2:0的取样方式，但在后来的实践中，人们发现在复杂编辑和色键处理时，因4:1:1和4:2:0取样使视频色度信号的有效带宽下降，导致重建的视频信号质量降低，故在1996年公布的MPEG-2技术标准中，规定演播室的取样标准为4:2:2。从这一点来看，DVCPRO25和DVCAM等格式只能应用于简单的编辑和制作，而不适用于对视频信号质量有较高要求或复杂制作要求的场合。

Sony公司的Betacam-SX在视频4:2:2取样的同时，采用了帧间压缩的方法，压缩比达10:1，因此在保持较好图像质量的同时，大幅度降低了冗余信息量，视频数据码率仅为18Mb/s, 较低的码率有利于数据的处理、传输并降低存储费用。根据数字压缩的原理，无论是帧内压缩还是帧间压缩，压缩比越低，数据码率越高，对数据的处理、传输和存储的要求相对也较高，当然成本也会提高。Betacam-SX这种格式压缩比较大，尽管其采用了独特的压缩算法，但还是有人担心18Mb/s的码率会降低图像质量。不知是否与此有关，从去年起，Sony又新推出了Betacam-IMX格式的系列产品，该格式采用MPEG-2 4:2:2单I帧压缩的方式，使码率提高到50Mb/S，图像质量比Betacam-SX又有改善，这给用户增加了一种选择的同时，也要多费点心思。

松下公司的DVCPRO50和JVC公司的Digital-S都采用了比较标准的记录格式：4:2:2取样，8b量化，帧内压缩，50Mb/s的视频数据码率，压缩比为3.3:1。

2．图像质量

事实上对数字摄录设备进行质量评价并不是一件容易的事情，尤其是对摄录一体机，其摄像单元和记录单元很难分开，而对于录像机，除了测量其技术指标外，往往要通过录制图像、观察其多代复制的性能来判断其质量的高低。由于采用数字压缩，传统模拟设备的一些测试方法已不能完全适用，而针对数字设备的一些新测试仪器和方法也刚问世不久，还不是很齐全，缺少权威的标准。因此，我们采用了客观测试与主观评估相结合的方式，对摄录一体机来说，更是以主观评价为主。

数字摄录一体机从整体上看，具有较高质量的图像、高稳定性、易于调整、操作方便、功能丰富等特点，对高亮度、细节、肤色具有更好的表现力，具体到各个公司的产品，主要区别在于采用的CCD和数字信号处理电路（DSP）有所不同，可以说是各有特点，但不同价位的产品所选用器件的档次不一样。这次我们做主观评估邀请了数十位专业或准专业人员，从结果来看，离散性较大，评价不一，也证明了这一点。

至于编辑录/放像机的多版复制，欧广联已经做过一次很权威的测试，其结果也早已众所周知。尽管我们并不具备十分充分的条件，但还是尝试做了一次多版复制测试（分量和SDI连接两种状态）。我们在客观测试时主要采用的是静态测试信号，尽管对由于压缩—解压缩引起的重建信号劣化难以定量测试，但结果仍可反映出设备某些方面的性能，这一项，从总体上看是Betacam-SX领先。(注：由于测试信号源是模拟分量信号，测量仪器所接入也是模拟分量信号，故与A/D、D/A的性能有关)。

3.可靠性。

字机与模拟机相比，磁鼓转速较高。一般来说，磁鼓转速越高，对录像机机械系统、伺服、走带系统的可靠性和磁头的耐磨性都会有更高的要求，与Betacam-SX和Digital-S的4500转/分相比，DVCPRO50的磁鼓转速更是高达9000转/分，当然松下公司采用了超小型高精度磁鼓，并设计了独特的机械结构，但由于其磁鼓直径太小，同时采用的是1/4"的小盒带，因此长期工作的稳定性与可靠性还有待证实。
Betacam-SX和Digital-S都采用了1/2的磁带。前者的机械系统采用了成熟的Betacam-SP机型的工艺，鉴于Sony公司多年生产专业录像机的经验和Betacam-SP多年来良好的市场表现，且磁带走带速度较低，仅为Betacam-SP格式的一半，因此，其可靠性还是值得信赖的。Digital-S采用了与S-VHS相近的机械系统，较宽的磁迹宽度也有利于稳定性与可靠性的改善。S-VHS前几年曾占据一定的市场份额，相信在此基础上开发的产品应该有所改善。

4．兼容性

Betacam-SX是Sony公司Betacam大家族中的一员，根据Sony公司一贯的风格，可向下兼容Betacam-SP，既可重放原有的模拟磁带，更可直接用Betacam-SP 格式的磁带记录Betacam-SX格式的信号，DVCPRO也可向下兼容民用DV格式的磁带，Digital-S则兼容S-VHS格式的磁带，总之，三家公司在兼容上均做足了文章，就看你怎样取舍了。

与现有设备兼容，固然可以充分利用原有磁带素材资源，保持设备更新换代的连贯性，但有时我们也要换一个角度看问题，因为考虑兼容性是需要付出代价的，会带来成本的提高（典型的如Betacam-SX就分为兼容型和不兼容型两种，价格差别很大），而磁带资源也是有寿命的，随着设备的更新，技术的进步，作为过渡手段，我们可以考虑设置一定的混编线或上载机来解决这个问题。总之对于兼容问题应综合考虑系统的整体配套性，才能既使系统设备实现优势组合，又能提高投资收益，真正做到物有所值。

5.技术支持

对于广播电视专业产品，售后技术支持非常重要。由于广播电视工作，尤其是新闻节目有很强的时效性和政治性