高清電視節目制作的關鍵技術和趨勢

□陳 堅 郭 華

非線性編輯系統的核心組成部分有視音頻板卡、視音頻編解碼以及渲染引擎。當這三個部分都提供高清的處理能力時，非線性編輯系統即具備了高清編輯能力。筆者以電視臺普遍使用的大洋高清制作網為例，解析高清電視節目制作的關鍵技術和發展趨勢。

板卡技術。在較早的非編系統中，板卡扮演著極為重要的角色，除了完成視音頻信號的采集、輸出之外，還集成了編解碼的功能。隨著CPU+GPU+I/O技術的發展，非編產品的主流做法逐漸演變成將信號輸入輸出與編解碼分別處理，非編也由此獲得了前所未有的自由度，無論是性能還是編輯格式都有了巨大飛躍。但是，在剝離了編解碼功能之后，板卡是否只剩下I/O？這里不同的廠商有不同的理解。市場上主要有兩種技術路線：一種是板卡只負責信號輸入輸出，純粹作為I/O板卡使用，這種產品造價比較低廉；另一種是在板卡上提供專用硬件加速，比如特技渲染、上下變換等。如大洋的紅橋三代系列板卡（RedBridgeIII），就在板卡上集成了大洋獨有的AMEC下變換處理技術。

視音頻壓縮技術。在電視節目后期制作中，依靠非編采集SDI通道的信號，依然是常見的制作方式。除了要求采用的編碼格式具有良好的一次壓縮質量之外，還必須要求其具有很好的多代復制能力，即經過多次反復編解碼之后，畫面質量仍能保持較高的水平。在高清領域使用最廣泛的MPEG-2I幀的壓縮方式，要達到較高的壓縮質量，通常要采用200—300Mbps碼率，相比標清碼率高4—6倍，對于網絡化制作系統來說無論帶寬還是存儲空間都是不小的考驗。大洋的解決方案是DYHQ壓縮技術。這是在MPEG-2的基礎上經過碼率優化而來的一種編碼方式。對于1080/50i的高清，在100M碼率上就可完成高質量的壓縮，并且具有良好的兼容性，可以直接與其它系統進行交互。

渲染引擎。高清數據量的提升對制作系統的渲染能力提出巨大考驗，一個架構合理、性能優異的渲染引擎可以支持盡可能多的實時操作，避免打包生成帶來的效率下降。大洋的應對之道在于：非編單機采用64位Windows7操作系統，數據處理速度提高一倍，內存尋址能力幾乎無限，編輯制作效率明顯提升；結合最新CPU架構及AVX指令集的GP2U+Acc渲染引擎，合理使用系統資源，平衡分配渲染任務；可以將工程分發至后臺的服務器群進行分布式集群渲染，提升合成效率；以集群渲染為核心，構建“云渲染服務——瘦客戶端”的制作平臺。

高清電視的發展已經進入快車道，超高清的研究也已開始。UltraHDTV或者SuperHighVision，像素數達到HDTV的16倍，擁有20個以上的環繞聲道。在國外，BBC和NHK已經在做UltraHDTV的嘗試，但目前僅停留在實驗階段。

我們知道，畫幅越大，要求的放映距離越遠，這就注定超高清在大多數家庭的客廳里找不到足夠的放映空間。其實，在現有技術條件下，要提高現有HDTV的觀感，比較切實可行的是保持1920×1080分辨率，將幀數提高一倍，同時采用逐行掃描方式，即1080/50P，就可以有效避免隔行系統固有的跳躍感和爬行現象。

由于幀頻提高一倍，數據量相應也提高一倍，現有的1.5GbSDI通道的帶寬不足以傳輸50P信號，因此需要3Gb SDI通道的支持。事實上更寬的通路意味著可以做更多事情，比如，以雙倍速進行1080/50i信號的上載，實時上載和預監2K、4K數字電影，立體電視節目制作時的左右眼信號的同步采集、預監和輸出等等。

我們注意到高清晰度電視節目制作和高清/標清兼容性制作是兩個同時需要關注的問題，高清節目制作在許多方面有別于標清節目制作。例如，16:9寬高比取景、聚焦的準確性、根據被攝場景的鏡頭濾色片與光圈的掌握、照明燈光的光比、舞美制景和演員服裝與化裝，甚至與電影曝光相對應的伽瑪曲線的運用等均已經引起大家的認真討論與實踐。然而對于電視臺來說，由于目前制作和播出高清節目的經濟回報不足以支撐和組織更多純高清節目的制作，只能按照“精選臺內現有頻道欄目錄制、貯備和播出高清晰度電視節目，同時變換標清在現有頻道播出”的原則，把可視性強、有在高清晰度電視頻道重播價值的節目特別安排在高清制作系統完成。因此，推動高清晰度電視節目制作，不能局限于僅僅制作探索性的精品樣片，還應該將高清節目納入電視臺節目制作規劃，選好固定欄目，落實相關政策，調動編導參與高清節目制作的積極性，鍛煉高清節目制作隊伍。