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透视HDTV的技术走向

2004-07-29 乐永升 AVID中国区销售总监 依马狮网


    HDTV(“高清”)几乎成了2004NAB的主题,各个厂家都迫不及待地打出自己的HD解决方案。纵观大街上形形色色的广告和商场里的家电,“HDTV 1080P”也是比比皆是。然而,即使是业内人士,对于高清也大都缺乏清晰的市场、技术透视。

    推动HDTV的市场需求
    HDTV在欧美发达国家已不再是新鲜事,然而,由于其高昂的制作、播出以及接收机成本,使这一技术在推向市场的过程中经历了漫长的历程。中国作为2008年奥运会的主办国,近年加快了HDTV的发展步伐,作为技术和节目的先期准备,北京、上海以及内地的许多电视台都已经投入了HDTV节目的先期制作。
    从全球看,HD还被广泛地用作商业广告类节目的制作,它被当作取代胶片的数字载体。在好莱坞,HD还更多地用于电影和数字影院节目的制作,人们意识到HD不再是电视的独家专利,它正成为连接电影和电视的数字纽带。此外,HD设备也广泛地被用作拍摄一些重大的历史事件、风光资料片,以数字化高清晰度的指标记录下不可逆转的历史长河细节。
    而从广大的消费市场看,HDTV电视机的价格跌到几千元,进入了国内城市消费者的消费能力范围。而HDV格式(一种长GOP MPEG的高清编码技术)低成本高清摄像机和HD-DVD也正快速地投放市场。
    高清格式宽高比为16:9,有逐行扫描和隔行扫描两种扫描格式,扫描频率很多,但24P正成为一种最主要的格式,它正好与电影每秒24格的速度对应,而1920×1080的像素正好和数字影院对应。HD节目可以方便地转化为35mm胶片和数字影院节目,还可以方便地下变换为标准PAL/NTSC节目。
    对于传统胶片电影的制作,需要将声音、画面分开进行。对于画面的剪接,首先通过胶转磁,利用视频非线性系统进行初编,然后将编好的节目时间码转换成胶片的物理长度信息,再来最终剪接胶片。对于特技合成,需要通过昂贵的高分辨电影胶片扫描仪将胶片扫描成2K或4K的图像文件,利用电脑进行特技合成,然后再将图像还原成胶片。这样的流程不但成本高、效率低、也不便于节目的修改、存贮和拷贝。用高清24P摄像机进行电影拍摄,然后将成片节目再转为胶片或数字影院节目。这种趋势的出现正是要克服传统胶片电影制作流程的种种弊端。采用HD投影仪将硬盘播放的HD节目投影到银幕上的数字影院的迅速兴起,则意味着在电影这种媒介中将放弃胶片。
    对于数字载体是否可以代替35mm胶片记录,众说纷纭,总的说来:胶片记录层次更丰富、色彩细腻柔和,CCD相对于大片基胶片来说,目前像素还有局限性,然而,单纯地比较胶片和数字载体的指标是没有意义的,因为胶片母版虽好却不能提供给影院,在发行中多次拷贝后亮色都要下降,放影中还有灰尘和损伤,相反,数字载体在数字传递中效率高、成本低、前后保质,也便于后期制作。
    针对电影数字载体节目的制作,一种NLP(非线性后期整体制作)的概念正在兴起,它改变了以往胶片电影的流程,可以用一台多功能设备完成电影音频、特效、剪辑的多元化制作,从而降低制作成本,提高节目制作的生产力。
    同样,未来电视节目制作也向两极化发展。所谓两极化发展,主要是从电视节目制作所使用的设备来定义的。无论HDTV节目是否已开播,HD已经使电视台对设备的投资观念产生了改变。对于一些电视剧、重要综艺节目的拍摄,用以往的DVW已经不能满足需求,制片人更愿意选择HD来进行拍摄,一次投资,可以获得HD、SD(PAL/NTSC)多版本回报。
    而随着电视数字化、网络化的发展,在制作过程中可以做到源码流保质传递,避免了以往磁带传递模式中多次拷贝带来的数模转换损失或多次压缩编码的损失,所以对于以大量低成本经济、信息、文化、新闻类节目为主体的SD电视节目来说,选一些低成本的前期摄录设备已经完全能满足需求。大家都认识到,要保证播出质量最有效的方法是建立一个数字化的制作播出无损传输网络,而不是盲目地追求摄像机的高指标。

    AVID的HDTV发展战略
    面对新的数字载体,产品研发首先要考虑的是市场需要什么样的HD产品。从国内看,在HDTV开播之前,市场的主要亮点是:(1)低成本电影/数字影院节目;(2)HDTV电视剧(一次投资,多版本回报);(3)高端商业节目的制作(这部分节目过去都习惯用胶片来拍摄,而今用HD取代胶片来拍摄)。针对目前的情况,用户往往需要制作品质需求较高的HD节目,而节目量并不大。另外,各个电视制作单位相对于HD来说都是一个零的起点,因此它希望有一个多功能、层次高的产品,而对于电影用户来说,NLP的流程更是需要一个多功能的一体化产品。
    AVID在2000年就推出了DS|HD高清后期制作系统,该产品融合了AVID原有的Digidesign音频工作站、Illusion特技合成软件、FilmComposer电影剪辑系统和SOFTIMGE|DS后期制作系统等各个产品的技术优势,成为适应数字HD载体的多功能数码工作室。该产品在特技合成上既有适应电视制作的多层结构和时间线,能充分保证实时效率,又有电影特技合成所需要的复杂特技树,并将树结构和时间线有机地结合在一起。
    无论HDTV还是数字电影,对于高端节目来说,非压缩的1920×1080图像在进行特技合成时面临大量的图像运算量。HD设备如果没有生产力就没有真正的商业价值。早期好莱坞是通过有很多CPU的超级计算机来完成这项工作的。AVID三年前就采用了一种低成本的模式,就是运用多台低成本的CPU,通过网络进行后台并行运算,这种方法已成为一种新的技术趋势。2003年,AVID又开发了新一代数字非线性加速器(DNA)NITRIS,它使CPU对图像实时处理的能力提高了10倍。此外,AVID提倡一种“HD舰队”的工作流程,DS NITRIS就是该舰队的“航空母舰”,它具有广泛的节目适应性,从电影到电视、从压缩到非压缩、从视频到音频、从剪辑到合成、3D字幕等等。而当你需要提高生产力或将各个制作环节分解时,你可以配备AVID各种低成本的网络工作站,通过网络来协同工作,使用户通过追加少量的投资而获得多倍的生产力。高低设备通过网络组成一个完整的“HD舰队”。
    2004NAB展览会上,AVID宣布其全线产品支持高清,其最低成本的产品Xpress Pro和加速器MOJO可以通过1394接口采集HDV和DVCPRO HD源码流,也可以支持AVID DNxHD压缩高清码流的实时编辑,该产品可以配备在台式机或笔记本电脑上,既可以成为移动HD编辑站,也可以在网络中成为一个HD网络编辑站点。针对全球广大的AVID MC用户,AVID推出了MC Adrenaline产品的HD视频卡,从而使MC产品具备了HD 1:1采集编辑的能力,亦可以采集DVCPRO HD和HDV源码流,支持AVID DNxHD压缩HD码流。这一系列新产品的推出,主要是针对未来广大低成本HD节目制作的市场需求。
    作为2004NAB的一个技术亮点,就是AVID发布了其大规模HDTV网络的技术核心。当面对HDTV频道的开播,HDTV制作网络的需求比SD更加迫切。电视台面临的是HD零的起点,没有传统旧设备可以依赖,也不可能再用传统对编的模式来进行设备投入,无论是录像机、磁带的成本对HD平台来说,都是更加昂贵;如果再建立一系列的非线性“孤岛”,硬盘的资源不共享更会浪费巨大的硬盘投资,采集过程中亦需要很多的HD录像机,而磁带传递过程中多次拷贝也面临质量的严重下降(HD录像机的压缩比都比较高)。——毫无疑问,只有建立存贮共享的制作网络和无磁带的HD网络流程,才能真正降低成本,提高效率,保证质量。
    然而,阻碍HD网络的致命障碍是HD的高码流目前HD摄像机的格式更是五花八门,无法找到一种开放性的HD压缩源码流作为行业标准。正是在这样的前提下,AVID推出基于MXF标准的开放性HD压缩编码方法“DNxHD”,其145MB编码优于135MB的HDCAM,而其10比特220MB编码基本上相当于HD-D5的标准。AVID同时还宣布开放该编码的源程序,外界可以从AVID网站下载DNxHD源程序。