数字母带格式
在标清电视时代，尽管市场上有多种数字磁带录像机格式可供选择，但数字Betacam以其近乎无损的多代复制能力、4:2:2全带宽10比特量化的优异图像质量、合理的磁带尺寸、稳定可靠的性能以及负担得起的价格牢牢占据了高端电视制作市场，成为国际间高质量电视节目交换的标准母带格式。
进入高清电视时代以来，尽管市场上已经有几种格式的高清数字磁带录像机供应但没有一种能够完全满足业界对高清数字母带的需求，因此市场上一直期待一种理想的高清母带格式，即高清版的数字Betacam尽早问世。
高清录像机市场现状
以磁带为记录媒介的录像机目前仍然是高清电视和数字电影拍摄、制作时使用的最重要也是技术难度最高的设备之一，目前市场上供应的高清数字录像机主要有D6、D5HD、HDCAM以及DVCPRO HD这几种格式。
1）D6。汤姆逊/东芝开发的D6格式录像机也称为VooDoo，使用与D1相同尺寸的3/4英寸盒式磁带，最长记录时间64分钟，不压缩记录，视频码率995Mb/s，亮度信号带宽30MHz，10比特量化，色差信号带宽15MHz，8比特量化，8或12个数字声道，是目前记录码率最高的数字盒式磁带录像机。D6其不压缩的数字记录提供了无损的复制质量，但由于价格昂贵以及机器和磁带盒尺寸较大等原因，在实际的高清和数字电影制作工作中D6录像机的使用数量非常少，无法成为主流的母带格式。
（2）D5HD。D5HD是松下在标清数字录像机D5的基础上开发的1/2英寸高清数字磁带录像机，可以使用大小两种尺寸的盒式磁带，最长记录时间124分钟。D5HD采用场内压缩，视频码率为235Mb/s（1080/60i），压缩比5.3:1，亮度信号带宽30MHz，色差信号带宽15MHz，10比特量化，8个数字声道。D5HD能够提供10比特4:2:2全带宽记录，但对于高质量的母带制作来说5.3:1的压缩比就显得太大了，同时将近300毫米宽的磁带盒尺寸也比较庞大。
（3）HDCAM。HDCAM是Sony开发的1/2英寸高清数字磁带录像机，可以使用大小两种尺寸的盒式磁带，最长记录时间124分钟。HDCAM采用帧内压缩，视频码率140Mb/s（1080/60i），压缩比4.4:1，亮度信号带宽24MHz，色差信号带宽7.5MHz，8比特量化，4个数字声道，磁带尺寸与Betacam SP相同，有摄录一体机机型。到2004年6月为止正在使用的HDCAM高清数字录像机数量已经超过14000台，是市场上使用数量最多的高清录像机格式，可以满足大多数高清拍摄和制作的需求，不过HDCAM不能满足高质量母带制作4:2:2全带宽记录和10比特量化的要求。
（4）DVCPRO HD。DVCPRO HD是松下在DVCPRO50的基础上开发的1/4英寸高清磁带录像机，可以使用DVCPRO系列磁带，标准磁带最长记录时间46分钟。为延长记录时间松下开发了DVCPRO HD-EX格式，EX通过采用新的大尺寸磁带、记录时间为124分钟。因为EX磁带比DVCPRO标准磁带的尺寸大，所以EX录像机可以兼容重放DVCPRO标准磁带，但原有的DVCPOR HD录像机不能重放EX磁带。DVCPRO HD采用帧内压缩，视频码率100Mb/s，压缩比6.7:1，亮度信号带宽20MHz，色差信号带宽10MHz，8比特量化，8个数字声道，可使用DVCPRO系列磁带，有摄录一体机机型。DVCPRO HD也不能满足高质量母带制作4:2:2全带宽记录和10比特量化的要求。
理想的高清母带格式
业界期望的理想高清数字母带格式至少应满足以下条件：（1）近乎无损的多代复制能力；（2）4:2:2 全带宽10 比特量化；（3）合理的磁带尺寸；（4）稳定、可靠的性能；（5）满足DTV 时代多声道制作要求的声道数量；（6）负担得起的价格。
综上所述，目前市场上的四种高清数字录像机都不能完全符合“理想的高清数字母带格式”的条件：D6: 价格昂贵，磁带尺寸太大；D5: 压缩比大（5.3:1），磁带尺寸大；HDCAM: 有限带宽（24MHz/7.5MHz/7.5MHz），8比特量化；DVCPRO HD: 有限带宽（20MHz/10MHz/10MHz），8比特量化。
2003年4月Sony在NAB上首次公开展示了HDCAM SR高清数字录像机格式——业界期盼已久的“高清版数字Betacam”，2003年12月开始正式销售，到2004年6月销售数量已经超过了400台。HDCAM SR是Sony 1/2英寸平台系列产品的最新延伸，它的优异性能完全可以满足当前高质量高清晰度电视和数字电影拍摄以及母带制作的要求，并为高清晰度电视和数字电影的未来发展预留了余地，是一种理想的高清数字母带记录格式。
HDCAM SR的主要特点
（1）高码率高密度记录。HDCAM SR使用的磁带盒尺寸和记录时间与HDCAM和数字 Betacam相同，由于采用了新的磁头和磁带技术HDCAM SR的磁头-磁带码率为593Mb/s，视频有效记录码率达到了440Mb/s，是D5HD（235Mb/s）的2倍，HDCAM（140Mb/s）的3倍，数字 Betacam（88Mb/s）的5倍，是目前世界上记录密度最高的数字磁带录像机。实际上HDCAM SR磁头-磁带系统的有效视频记录码率最高可达880Mb/s，目前的产品只利用了最高码率的一半，因此其富余的码流记录能力为今后的发展预留了充分的余地。
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图1 矫顽力和剩磁通密度 |
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图2 HDCAM SR磁带记录时间 |
为了实现这样高的记录密度并保持Sony录像机一贯的稳定性和可靠性，HDCAM SR在磁头和磁带方面采用了大量的新技术和新材料。HDCAM SR的磁迹宽度是13.2微米，只有HDCAM磁迹宽度的一半多一点，为了能在这样窄的磁迹宽度上保证良好的磁迹跟踪Sony采用了特殊的双隙磁头窄磁迹跟踪技术。
HDCAM SR的记录波长只有0.294微米，这样短的记录波长要求磁带的磁性材料必须具有极高的矫顽力和剩磁通密度（图1）；因为记录波长是如此之短所以磁性层的厚度也必须大大减小，否则不同厚度磁性层上的不同磁化方向会相互抵消形成所谓的自消磁效应；为了提高磁带的输出还要减小磁性颗粒的尺寸；此外，为保证磁头与磁带更好的接触状态还必须提高磁带表面的平整度。
（2）灵活的压缩算法。HDCAM SR采用了灵活的MPEG4 SP（Studio Profile: ISO/IEC 14496-2:2001-1标准）压缩算法，具有自由的GOP结构，其分辨率（标清电视、高清电视、2K电影分辨率数据）、量化比特数（10或12比特）以及色度取样（4:2:2分量或4:4:4 RGB）都是可分级的，这既为当前的应用提供了优秀的性能也为未来的发展留有余地。为了获得最大的压缩效率，HDCAM-SR格式对逐行图像使用帧间压缩方式，而对于隔行图像使用场间压缩。
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