第二节 高清晰度电视节目制作
一、高清电视节目制作系统
高清晰度电视制作系统已经广泛应用于独立影片、工业生产、音乐电视、商业广告以及情景电视剧等领域的制作。SONY有全线高清设备——1080/24P高清晰度制作系统包括HDW-F900 摄录一体机、HDW-F500录像机以及XPRI高清非线性编辑系统等产品。松下提供有DVCPRO HD高清晰度系列产品AJ-HDC20A摄录一体机和AJ-HD150演播室录像机。
1.前期设备
无压缩高清的数据量很大，如1080i和1080p无压缩高清信号的数据率是：1920×1080@25f/s=114.05MB/s。前期拍摄的时候，要采用数字压缩技术降低记录数据率，从而将高清信号记录在磁带上。于是产生了很多不同格式的高清摄像机，如：松下的HD-D5、DVCPRO HD，Sony的HDCAM、HDV等；它们的压缩率也各不相同，如：4∶1、7∶1压缩等。
HDCAM（SMPTE-274M）的压缩率约是7∶1，数据率约为185Mb/s，HDCAM系列摄像机性能较高。DVCPRO HD的数据率为5.8~14MB/s，能够满足低端用户对低成本高清节目制作的需要。HDV是基于DV的HD格式，主要支持720P和1080i，采用MPEG-2作为压缩编解码方法，可实现有效压缩，同时保持高清晰画面。
高清晰度摄像机采用最新的LSI技术研制出的数字信号处理DSP电路。采用12比特 A/D变换器和新的DSP电路不仅改善了视频信噪比和分解力，而且还增加了许多新功能，如数字对比度控制、多通道肤色校正、高亮度强光处理、多标准预置数字伽马和多级彩色矩阵以及多种特殊细节校正。提高了图像的清晰度，扩展了图像细节校正，提供了更灵活的色度控制，增加了更大的过曝光信号的控制，从而能够提供像电影胶片一样的极佳画质。
高清晰度镜头采用了特殊的校正技术。普通镜头变焦透镜的问题是不能处理横向和纵向的色彩偏差，以及像域的弯曲，这些偏差随着放大像素的增大而增大。高清晰度镜头的特点是具有很强的误差校正功能，采用极度发散（UD）玻璃校正颜色偏差和场曲率，得到清晰的图像而色彩损失很小。高清晰度镜头透镜镀膜特别均匀，孔径大，最大光圈F2.2。
为获得高分辨率，特别是获得高质量的亮度信号，高清晰度摄像机CCD信号拾取方式技术得到了改进，以传感器HAD技术为基础，用最新的导电微透镜结构组成的3CCD器件达到220万像素，信噪比54dB（不加权），传感器增大了光敏单元孔径比，微透镜系统有效地使入射光会聚到每个光敏单元上，使高清晰高摄像机具有十分理想的灵敏度。CCD摄像机传感器具有相当高的电位限容量，提高了在光照量界限上的成像能力，使高清晰度摄像机动态范围可达600%。从而保证高亮度信号处理上得到更好的效果。CCD空间像素偏置技术提供出色的水平分解力，水平清晰度达到1000TVL。图像传感器新式的结构显著地降低了高亮度产生的垂直拖尾。
高清晰度摄像机，除了具备普通数字摄像机功能外，还有许多信号处理功能。
多级彩色矩阵校正：是为了避免传统彩色矩阵校正中颜色之间的相互影响。在多级矩阵中360度色彩分为16个区域，每一区域可以单独进行调整。
高亮度控制：根据CCD像素的亮度范围改变拐点转换曲线，可同时设定多个拐点以获得更大的动态范围。自动拐点功能使强光部分没有畸变但有灰度层次，例如获得窗外高亮度的画面，而且中、低亮度区画面层次不会发生变化。
拐点饱和度控制：传统的拐点处理电路使得拍摄物体高亮度区的饱和度降低，而通过拐点饱和度控制可减小亮度信号（Y），而不改变饱和度，使高亮度区的色调更自然。
多通道肤色校正：这个功能可根据不同的肤色调整不同的细节量，它可以使任意三种颜色区域（360度范围）的细节被增加或减少，修补人物的面部瑕疵，而不影响画面中其他部分的清晰度。
软轮廓补偿功能：可减少高对比度处的细节信号，而不是采用简单的剪切方式，可以获得自然的没有“黑斑”效果的图像。
黑伽玛：对画面低亮度区伽玛特性曲线斜率进行选择，对低亮度部分图像信号进行明暗变换，增强图像暗处的细节。黑扩展功能使黑色区域能获得更多的细节和层次。黑压缩模仿电影胶片的S形曲线提高图像对比效果。这样确保在任何低亮度电平下的画面层次分明。
伽玛特性：摄像时，场景中的高光部分有时会超出CCD的感光动态范围，画面在高光部分不能反映出景物的质感，通过调整伽玛特性，可以改善画面高光部分，取得最佳曝光效果。
高清摄像机具有精密的数字处理电路，摄像师可以通过设置菜单精确地分段调整摄像机的伽玛特性，实现不同的曝光意图，达到控制画面的影调层次和高清晰度画面的目的。由于改变了伽玛等平时出厂设定好的重要参数，对于彩色还原有一定的影响。原因在于场景和调整参数的不同，画面偏色的表现程度也不一样，需要依据现场调整色温和改变摄像机上的Matrix色还原参数来校准。
综合调整黑电平、黑伽玛、主伽玛、拐点、斜率和白切割电平等项目的参数，可以为每个镜头的场景亮度关系定制出一条最匹配的伽玛曲线，使场景的亮度间距以最适合的比例压缩或扩展到CCD全部可用的动态范围之内。
高清晰度摄像机有演播室摄像机和摄录一体机两种模式。演播室高清晰度摄像机采用光纤与CCU间传输HD SDI数字信号，其中CCU输出信号可切换为1080P，720P，1080i，480P，480i。它同时可输出24P和60i格式的信号，并支持多种宽高比。摄像机扫描格式可切换为1080/24P、25P、30P。高清晰度摄录一体机具有小型、轻便、低功耗的特点，小型磁带记录50分钟，通过新型的记忆卡快速设置菜单，配有HD SDI输出接口，多格式可切换，符合ITU．BT 709-3高清晰度电视制作和国际节目交换的标准。
松下主要高清DVCPRO HD系列产品有：AJ-HDC20A摄录一体机和AJ-HD150演播室录像机。AJ-HDC20A摄录机与DVCPRO50和DVCPRO摄录机的大小和重量基本一致。功耗低，可以在单盘1/4英寸盒带上录制46分钟的1080i高清电视图像和双声道数字音频。AJ-HDC20A采用220万像素、2/3英寸的CCD保证了优质的高清图像质量。全面采用高清电视技术拍摄制作的电视剧《射雕英雄传》就是使用松下DVCPRO HD高清设备。
松下的AJ-HDC20A高清晰度摄像机采用220万像素的2/3 FIT 3CCD系统，总像素为2010×1086，有效像素为1920×1080，水平解像度超过一千行。
摄像部分的主要特点：
数字信号处理把CCD获得的模拟信号经过一个10bit A/D 转换器转化为数字信号，采样频率为74.1758Mhz。数字信号处理不仅提高了图像质量、稳定性和可靠性，还可以通过设置菜单对各种选项进行设置。
设置卡可以将针对特定拍摄环境的摄像机菜单设置储存在设置卡中，便于以后随时调用。多媒体设置卡VW-MMT8最多可同时储存八种设置。
自动黑白平衡及黑白平衡储存，通过菜单设置，可以使摄像机的白平衡自动随色温片的变化而变化。高性能电子快门可提高拍摄快速运动物体的稳定图像，同步扫描模式：用于拍摄计算机显示器屏幕； Super-V模式： 可提高图像的垂直解像度。大范围的视频增益选择从-3db到30db。
摄像机寻像器采用2英寸高清晰度单色显像管显示1080/60i的图像。寻像器上还可显示菜单的各种设置及黑白平衡的状态，某些型号电池的剩余电量也能以数值显示；内置彩条及音振发生器可产生调试用的标准彩条信号及音频振荡信号；此外，摄像机还内置了许多特定的电路用于提高图像质量，包括自动拐点电路、两行图像提升器、黑斑补偿、锯齿波发生器等。
录像部分的主要特点：
视频图像以数字分量格式记录，亮度信号的取样频率为74MHz，色度信号的取样频率为37MHz，量化比特数为8bit。图像信号用最新的压缩编码方法进行压缩，压缩比为6.7∶1。视频录制比特率为100Mbps，亮度信号带宽为20MHz，色度信号带宽为10MHz。
音频信号以48kHz取样16bit量化，频响在20Hz至20kHz之间，动态范围超过85dB。音频信号码流可与视频信号码流一起以混合码流的方式从SDI接口输出。
新闻录制功能是指在新闻录制过程中，有些重要的场面稍纵即逝，按正常的录制程序按下录制按钮往往已经来不及。新闻录制功能可以通过菜单设置自动将录制开始前的一段画面保存下来，从而可以抓拍到一些瞬间发生的重要镜头。RETAKE功能可以去除掉在现场拍摄过程中不需要的镜头，节约可用的录像带。间隔录制功能可以通过菜单设置以一定的时间间隔录制一定时间长度的画面，这对某些特定情形的录制特别有用，如录制自然景观的变化，植物的生长过程等。
AJ-HDC20Ap摄像机的宽高比是16∶9的高清格式，从摄像机的SDI接口输出的数字基带信号及记录在录像带上信号的宽高比均为16∶9，但录像带在HDTV录像机（如AJ-HD150p）上重放时，可以经下变换器变换到4∶3的普通清晰度信号格式。为了在拍摄时知道按4∶3格式重放时的画面取景范围，通过菜单设置可在寻像器上显示4∶3的取景框。
菜单部分的主要特点：
AJ-HDC20A的菜单为两级菜单系统，设置的范围包括：摄像部分中各种各样的信号处理；摄像机上部分开关按钮的功能；寻像器显示设置及各种指示灯的设置；摄像机设置卡的有关设置；锁相及镜头的调整；度量一些重要指标的设置；录像部分的设置；有关整机的一些辅助设置等。
AJ-HD150录像机提供1080i/1035i高清图像和8声道数字音频的高端编辑功能。除HD磁带外，还可播放任何一种DVCPRO盒带。同样，增配选件，可实现上/下变换，起到高清与标清的转换。
2.后期制作设备
高清非线性编辑制作系统支持高清/标清的多种信号格式，具有多种创意独特的实时特技效果和生成特技效果，可对高清信号进行数字化、视音频编辑、合成、着色、片头、动画和高级特技等制作。提供一个完全集成的环境，硬件与开放的软件完美结合可使用所有清晰度从SD到HD格式进行编辑，系统操作简单、界面直观。
SONY开发的XPRI非线性编辑系统配套齐全，该系统具备选择处理各种高清晰度格式的功能。具有标准清晰度和高清晰度两种版本，标准清晰度版本可以升级为高清晰度版本。标准清晰度版本能够离线处理CCIR601无压缩数字信号、MPEG IMX50以及10bpsMPEG信号。MPEG IMX50格式能使用原格式进行节目素材输入、编辑和输出；高清晰度版本能够处理帧频24帧/秒、场频50Hz和60Hz的无压缩1920×1080格式和压缩的HDCAM格式。
XPRI非线性编辑系统的用户界面与Avid和Fast Studio公司的非常相似，然而XPRI非线性编辑系统配备有包括搜索盘、音频推子、轨迹球等用于控制数字视频特技的外围硬件设备，由于这些外围控制设备降低了操作人员对鼠标的依赖程度，使拥有传统线性设备操作经验的编导们感到方便。高清晰度版本的大量特技效果以前需要通过软件进行运算生成，在系统中增加一块“King Cobra”接口板就可以提供实时特技。
非线性编辑系统可以同时使用两台磁带录像机快速上载节目素材。该非线性编辑系统的操作系统是允许多任务工作提供包括背景生成及增加一系列流行插件的能力。可以同时重放48轨音频信号，并带有马达的自动控制。均衡工具可以在高/中/低频段上实时调整频率和增益大小。工作站是标准PC机。存储部分是基于全光纤通道连接的，在标准清晰度模式下一个存储单元可以提供2个小时无压缩的素材或者8小时MPEG IMX节目素材。至于高清晰度模式，由于带宽因素至少需要两个存储单元。标准清晰度和高清晰度两个系统可以连接多达30个存储单元。作为标准配置提供的附件还包括Inscriber Title Motion字幕处理软件、Sony自行开发的视频绘图工具等。
非线性编辑系统将DME 7000系列数字特技机的全部算法集成在一个软件工具包内，由于全部视图和变换控制都与传统线性设备一样，习惯于使用Sony线性制作设备的编导能很快适应这一新系统。目前，标准清晰度版本具有实时特技功能，而高清晰度版本则需要安装“King Cobra”板卡才能进行实时特技处理。
XPRI系统包括了两个型号：一个是与MPEG IMX系列产品相配合的标准清晰度制作设备，另一个是可处理压缩或非压缩高清晰度信号的高清版本。
XPRI使Sony的制作系统得到了充分的扩展和提高。例如，可以与50Mbps MPEG-2系列摄录一体机、数字硬盘录像机和1/2英寸格式磁带录像机充分配合，这样，无论是Betacam、Betacam SP、Betacam SX还是数字Betacam格式，都可以转换为帧内压缩的50Mbps 4∶2∶2P@ML数据流信号进入高端的XPRI非线性工作站进行广播级的非线性节目制作。XPRI还可以满足常规高清晰度格式以及24P格式节目制作的要求。
