【媒体报道】

经济型高清演播室

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　何克成　　　　　

　　数字高清电视是世界的潮流，正处在高速发展阶段。我国从建国50周年时首次制播高清节目时，只拥有个别高清摄像机、录像机等独立的制作工具，到今天各种档次的高清摄像机、录像机系列，再到演播室，制作、存储、播出等系统产品的丰富，数字高清已经形成了完整的阵容。面临北京2008奥运会的举办，各大电视台都在筹办高清频道，高清的确离我们越来越近了。
　　随着高清制作的普及，业内对高清制作的认识也越来越清晰和实际了。不仅大型电视台和专业制作公司使用高清拍摄了电视剧和广告，业务用户和玩家也使用HDV体验了高清的品质。在HDV这样低成本高清产品日益普及的今天，高档的数字高清设备也逐步有经济机型出现，向低成本发展。在系统产品方面，也出现了低成本的高清切换台。那么，低成本高清怎样形成系统制作的能力，低成本高清制作节目是否被市场所接受，这是我们面临的问题。

　　什么是低成本的高清，低成本是一门应用技术

　　数字高清的标准有1080/50i和720/50p（对传统PAL制地区），我国数字高清演播室标准是1080/50i。按照高清电视16∶9的宽高比，这个标准也可以解释为1920*1080/50i；按照4∶2∶2的演播室标准数字分量取样，和10bit（最小8bit）量化，每个高清视频流可产生超过800Mbps以上的数据流量，这个数据量对演播室主要设备摄像机，监视器，切换台，录像机都提出相当高的要求。满足这个标准的摄像机CCD，就应该有200万以上像素，高端的数字录像机也有200Mbps以上的记录码率。这是当前经济型设备所望尘莫及的。
　　然而，格式或制式只是规定了电视的显示方式或电视制作设备可以达到分辨率的上限，或者说，满足这个标准就可以播出和收看。对于1080/50i和720/50p只是规定了扫描方式，场频和行频，并没有规定场和行的内容，也没有规定必须达到的水平和垂直清晰度，或者说是规定了清晰度的上限而不是下限。比如对于1080i，既有1920*1080，也有1440*1080，甚至还有1280*1080。标清（720*576）节目也可以转换成高清（1920*1080）播出，并以高清的形式收看。
从标清到高清，空间信息从720*576提高到1920*1080或1280*720；时间信息从50i提高到50p，信息量成倍地增加，尤其是空间信息，是一个很大的信息空间。不同质量的高清，都可以存在在这个空间里。这个空间，显然是经济型高清和低成本高清生存的空间。高清节目也有不同的表现方式，质量不一定都达到高清标准的上限，重要的是用户是否能够接受。就象当年标清时代有很多格式的录像机，代表了不同的技术质量。
　　电视所表现的图像品质，不仅体现在空间（静态清晰度）和时间（动态清晰度）方面，动态范围和信噪比也是重要的影响因素。但这个重要的技术特征并不受高清或标清格式的影响，而是取决众多非格式技术因素，如摄像机CCD、电视机的显象管、A/D转换器和压缩编码器等等设备和器件的品质。这些也是讨论低成本高清必须涉及的问题。
　　在数字时代，高清的传输，记录与存储都是在数字领域。高清巨大的数据量对传输、记录和存储都提出挑战。数字编码压缩是传输、记录和存储领域普遍使用的关键技术，应用在节目播出，广播、录像机、非线性编辑、媒体资产管理、网络视频、DVD等领域。根据应用领域的技术特点，有不同的压缩编码方式选择，如MPEG-2、H.264等。压缩技术的核心是利用视频信息在空间、时间方面的冗余和人眼对一些视觉信息的不敏感性，主动地放弃视觉效率相对低的信息，从而提高应用领域的技术性能，获得整体的高效率，也包括设备和系统价格的降低。实际上，压缩技术也可以称为低成本技术。
　　所谓低成本技术，是以获得应用领域的技术优势为前提，是以获得节目的整体效果和效益为前提；而不是以牺牲节目质量换取低价格为前提。对低成本的高清演播室，也是首先考虑保证技术质量满足节目要求，使用性能满足节目制作的要求。价格当然是考虑的主要因素，但低成本是一个宽的范畴，是相对的，而不是绝对的。从专门探讨低成本高清演播室和现场节目制作系统这个专题来说，是整体规划策略和专业设计技术，对设备、系统和应用的全方位整合。

　　低成本高清演播室和现场节目制作系统的定位

　　因为低成本的范畴是相对和广泛的，所以在系统中，用相对低端和简单的设备，代替昂贵复杂的系统，完成节目内容的制作需求都属于这个范畴。简单地说，低成本高清制作系统是由各种低成本高清设备如摄像机、切换台、录像机、监视器等组成，这些设备是以适当的形式搭配，满足必须的使用功能，节目质量能够体现高清最重要的特点，并能够被大多数观众容易接受的。
　　从我们已经能够得到的低成本高清设备来看，它们本身就具有这样的特点：满足高清制式的要求，品质不是高档但足以体现高清的特点，并且有独到的使用功能；质量可靠，规模相对小，应用简单灵活；功能单一或一机多用。在系统方面，可以通过专门的整体规划和配套实施进一步降低成本。当成本降低到一定程度时，可以促使一种应用形式的产生和生存，带动一个行业的发展。低成本高清系统的定位和设计可以从以下几个方面考虑：设备的质量和成本；设备使用的效率和成本；系统的规模；系统的配套；系统应用的灵活性。
低成本高清演播室或现场节目制作系统的应用领域可能有：
　　1、大型电视台的某些小规模应用，这种小规模应用的品质比较高，但规模小，应用简单
　　2、为大型电视台提供节目的制作公司，他们需要比较高的性能价格比，
　　3、中小电视台为高清制作的准备，为高清播出提供有特色的节目。在能够表现高清特点的前提下，重要的是突出地方特色。
　　4、科研教育等专业应用，主要考虑使用功能的简单和多用途

　　低成本现场节目制作的主要设备

　　1、低成本数字高清视频切换台具有明显的多功能应用特征。普遍采用视频数字分量（SDI/HD-SDI）输入和输出接口，4∶2∶2的演播室标准数字分量取样，10bit（最小8bit）量化，支持DVI（RGB）输入。切换台的工作状态在高清/标清可切换，根据设定方式工作。对支持高/标清混合切换的切换台要视其输出方式，输出高清可以称为高清切换台，输出标清则视为标清切换台。8讯道属于中等规模，6讯道以下属于小规模应用。同步方式即可以内同步（内含2路帧同步器），也可以外同步。一级M/E，一个键通道或一级下游键。切换和处理方式简单实用。

HD/SD Digital Video Switcher Comparison Chart

　　2、摄像机是系统配备时最重要的因素，不仅因为它的价格贵，数量多，它还影响着整个系统的工作方式。对于演播室和现场制作应用，传统上是使用演播室摄像机系统，摄像机CCU是系统中的重要组成部分。演播室摄像机系统的重要功能是：高质量的信号通道（HD/SD-SDI或模拟分量）；摄像机的后台控制和调整；返送视频通道；提示和内部通话信号通道。CCU与演播室摄像机之间采用专门的电缆传输，保证长距离传输的质量和可靠性，应用的便捷性。传统的演播室摄像机都是高档摄像机，它的性能优秀，但价格昂贵，对于低成本应用是最大的障碍。现在ENG摄像机也有HD-SDI输出的机型，能够输出高质量视频信号，提示、通话和返送视频通道可以由专门的系统集成商来完成，所以，低成本高清现场节目制作系统应该在不使用专门的演播室摄像机和摄像机CCU的情况下，也能够完成演播室摄像机的主要功能。
　　当前的系统设备（切换台）都是数字信号通道，所以要求摄像机具有数字信号输出能力，带HD-SDI接口的摄像机有，高级演播室摄像机、中高档ENG摄像机、HDV摄像机、多用途摄像机、网络摄像机。其中HDV摄像机的演播室套装是专门为低成本应用设计的。
　　对于演播室和现场节目制作，摄像机对整个节目质量的影响是最直接的。在标清电视制作系统中，演播室摄像机几乎清一色是使用2/3寸CCD的，这个器件的规格影响了摄像机几乎所有的技术指标。原因很简单，CCD的面积大，其可划分的像素数就多，感光能力和电荷输出能力也强。一般说来，CCD面积规格每大一档，其动态范围就增加一倍；动态范围增加，还原色彩的范围就广，信噪比就高，低照度性能也好。我们看到，对低成本高清系统，要使用低成本的摄像机，有些甚至是1/3寸CCD的摄像机。这些低成本摄像机相对与高级演播室摄像机无疑是有差距的，但对于高清应用来说，它的图象规格是高清的，仍然能体现高清最重要的性能。只是它的缺陷更多，或者说它的缺陷更容易暴露。对于这方面的问题，一方面要看使用者对摄像机的掌握程度，是否能够根据现场的情况扬长避短；另一方面，要看节目的内容，是否能够容忍这些缺陷的存在。高清毕竟是高清，相比标清还是有明显的综合优势。
　　适合组成低成本高清系统的摄像机有：

　　3、录像机是系统的最终记录设备，因为系统设备都是数字高清输出，所以也要求录像机具有HD-SDI接口。符合这个标准的磁带录像机有HDCAM和DVCPRO HD，以及蓝光盘录像机XDCAM。这些录像机都是高级广播格式，这些系列中也有相对低成本的产品（如图）。真正低成本的HDV录像机可能没有考虑系统的需要，或者生产商自认为HDV格式不适合做现场和演播室应用，只为HDV录像机设计了1394接口，连接高清系统需要HD-SDI到1394接口转换器。虽然似乎可行，但HDV录像机的使用功能（如时间延时，动作慢等）对满足现场节目制作的需求还是有比较大的差距。

　　4、监视器是系统应用中变数比较大的，一个4或6讯道的现场节目制作系统，往往要求有6-10台监视器，如果都采用大屏幕的高清监视器，系统的体积是比较大的；如果采用小尺寸监视器监视高清，则标清高清就没什么区别了。在实际使用中，现场的需求是有很大区别的，可以根据使用的摄像机的不同灵活掌握。如果是使用低成本摄像机或HDV摄像机，部分监视信号下变换到标清监视是可行的。

　　低成本技术高清现场节目制作系统可以在以下几方面体现

　　对于低成本高清系统最主要的是体现两大应用价值：一是高清，二是低成本。具体的体现方式是根据实际需求确定，以下几个方面可以参考。
　　1、低成本技术的核心是使用小规模切换台。
　　2、高品质小规模系统：系统规模小，在3讯道以内，实景拍摄，单级ME。这样的应用环境，小规模切换台也有用武之地，信号调度也比较简单。
　　3、不标准的演播室配备：使用ENG摄像机兼做演播室应用，甚至不需要系统同步。这种系统应用比较灵活，系统配置比较简单，信号质量主要取决于摄像机的质量。
　　4、使用各种HDV摄像机，信号质量主要取决于摄像机的质量，对这样的摄像机，信号质量受环境的影响比较大。根据摄像机的不同，可以连接成标准的演播室，也可以简单连接，区别在于应用的复杂程度。
　　5、使用各种多用途摄像机，这些摄像机即可以独立使用，也可以与其它摄像机配合在系统中使用。
　　6、在使用低成本摄像机的情况下，部分监视信号可下变换成标清用普通监视器监视。
　　7、录像机方面，如果应用需求允许，可以采用普通高清录像机，高清非线性编辑，硬盘录像机等。

　　低成本高清现场节目制作系统实例

　　低成本的系统在经过特别的设计和精心的组合后，其低成本就是一个很大的优势，就可以带动一种应用的发展。datavideo是这个理念的实践者。这个系统的核心是SE-1000切换台。SE-1000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10 bit量化，是小规模高清切换台的代表。SE-1000内装2路帧同步器，系统既可以工作在外同步状态，也可以工作在内同步状态。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10 bit量化的视频通道对输入视频几乎是透明的，与各种档次的演播室摄像机、录像机配套都很适合。
　　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。
　　具有下变换以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
　　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。这个系统出现的更大意义是抛砖引玉，正向前面所论述，高清是一个很大的范畴，可以容纳更多的内容，相信围绕低成本高清这个思路，会有更多更巧的创新出现。