高清電視節(jié)目及其關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：本文主要圍繞高清電視節(jié)目的特點(diǎn)展開(kāi)，主要介紹高清電視節(jié)目的特點(diǎn)以及節(jié)目制作的關(guān)鍵技術(shù)，最后對(duì)高清電視節(jié)目的制作流程做了詳細(xì)的介紹，拍攝流程主要包括拍攝、采集、編輯、存儲(chǔ)、播放以及管理六個(gè)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)介紹了拍攝和后期編輯兩個(gè)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：高清電視；編碼；制作流程：拍攝；編輯

中圖分類號(hào)：TN949.17；G229.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 18-0000-01

一、高清電視信號(hào)概述

目前我國(guó)許多電視臺(tái)制作以及輸出的電視節(jié)目信號(hào)還屬于標(biāo)清信號(hào)，原因首先高清信號(hào)的數(shù)據(jù)量是原有標(biāo)清信號(hào)5倍以上，這就給數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及傳輸帶來(lái)很大問(wèn)題；其次，高清電視節(jié)目制作的周期長(zhǎng)且制作難度大；第三，高清信號(hào)對(duì)素材讀寫速度要求必須達(dá)到實(shí)時(shí)無(wú)延時(shí)；第四，高清標(biāo)清信號(hào)之間相互兼容即在時(shí)間線上可同時(shí)對(duì)高清和標(biāo)清素材進(jìn)行編輯，這些就增加了高清節(jié)目拍攝和后期制作的難度，但電視信號(hào)從標(biāo)清到高清的發(fā)展是必然，電視媒體必須緊隨整個(gè)時(shí)代的發(fā)展，將最好的畫(huà)面還原出來(lái)展現(xiàn)給觀眾。

高清電視（HDTV）有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的壓縮編碼，高清電視采用的是MPEG-2編碼方式，它能同以MPEG、JPEG壓縮編碼為基礎(chǔ)的多媒體計(jì)算機(jī)互相兼容且實(shí)現(xiàn)互聯(lián)通信。

（2）雙層傳輸技術(shù)，提高了HDTV信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院涂垢蓴_能力。它將最重要的數(shù)據(jù)放到高優(yōu)先級(jí)的信號(hào)帶上進(jìn)行傳輸，其他數(shù)據(jù)則放到具有標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先級(jí)的信號(hào)帶上進(jìn)行傳輸。

（3）打包數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，HDTV將圖像和聲音數(shù)據(jù)以包的方式傳送。只要它們符合頻道特性，就可以次序進(jìn)行傳送。

二、高清電視信號(hào)編碼

（一）H.264編碼

H.264視頻編碼具有高壓縮比特性，其采用的核心技術(shù)主要包括5個(gè)部分：幀間幀內(nèi)預(yù)測(cè)、環(huán)路濾波、量化和反量化、變換和反變換以及熵編碼。對(duì)于不能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻片斷，H.264就采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)方式來(lái)消除空間冗余。H.264具有高壓縮比的同時(shí)具有高質(zhì)量流暢的視頻圖像，正因?yàn)槿绱耍?jīng)過(guò)H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中所需要的帶寬更少，速度更快。

在系統(tǒng)層面上，H.264提出了一個(gè)新的概念，對(duì)視頻編碼層（VCL）和網(wǎng)絡(luò)提取層（NAL）之間概念性進(jìn)行分割，前者是視頻內(nèi)容的核心壓縮表述，后者是通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遞送，這樣的結(jié)構(gòu)便于信息的封裝和控制。

H.264能在低延時(shí)模式工作以適應(yīng)實(shí)時(shí)通信的應(yīng)用（如視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等），又能很好應(yīng)用在沒(méi)有延時(shí)限制的如視頻存儲(chǔ)和以服務(wù)器為基礎(chǔ)的視頻流式媒體應(yīng)用。H.264還能提供在包傳輸網(wǎng)中處理包丟失所需的工具，以及在易誤碼的無(wú)線網(wǎng)中處理比特誤碼的工具。

（二）MXF編碼

MXF是一種專業(yè)音視頻媒體文件格式，因?yàn)榻鉀Q網(wǎng)絡(luò)節(jié)目素材交換的問(wèn)題，該編碼被納入兼容的編碼行列。它可以同時(shí)處理打包多條軌道的音視頻和數(shù)據(jù)庫(kù)文件，它既支持流媒體傳輸又支持文件的傳輸，成為輸入輸出不可或缺的數(shù)據(jù)文件。MXF是為了在不同的設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)之間提供更好的交互性而開(kāi)發(fā)，

MXF文件通常被視為容器文件格式，也就是說(shuō)MXF文件格式與內(nèi)容數(shù)據(jù)的格式無(wú)關(guān)，這得益于MXF底層使用了KLV（鍵-長(zhǎng)度-值）三元組編碼方式。MXF文件通常包含文件頭、文件體和文件尾等幾個(gè)部分。

MXF也可能被作為存儲(chǔ)格式使用，但需要與其他文件格式共存，直到那些格式都轉(zhuǎn)化為MXF，所以MXF的普及需要一定的時(shí)間。

三、高清電視節(jié)目制作流程

高清節(jié)目的制作流程與標(biāo)清節(jié)目的制作流程是非常相近的。不管是標(biāo)清還是高清節(jié)目，它們的制作流程主要包括拍攝、采集、編輯、存儲(chǔ)、播放和管理六個(gè)步驟。

（一）拍攝階段

1.搜集轉(zhuǎn)換原有的素材。開(kāi)始高清電視節(jié)目制作，并不代表我們以前保存的標(biāo)清素材沒(méi)有用了，我們可以通過(guò)上變換器把標(biāo)清信號(hào)轉(zhuǎn)換為高清信號(hào)，這樣就能夠保證足夠的素材供作高清節(jié)目制作。

2.重新拍攝獲取高清素材。高清和標(biāo)清節(jié)目在拍攝時(shí)根本上是一致的，有一點(diǎn)不同的就是寬高比的問(wèn)題，高清寬高比為16：9而標(biāo)清為4：3。所以在拍攝時(shí)一定要注意取景的問(wèn)題。標(biāo)清的視頻在高清節(jié)目顯示時(shí)會(huì)有拉扁變形的感覺(jué)。以在拍攝時(shí)一定要注意取景的問(wèn)題。

3.拍攝時(shí)攝像機(jī)的選擇很重要。目前市面上常見(jiàn)的高清攝錄一體機(jī)主要有兩家公司提供：Panasonic（松下）和SONY（索尼）。松下推出的主打型號(hào)是 AJ-HDC27V（可變幀頻）；而索尼的機(jī)型則主要是DW-F900（全格式）、HDW-750P和HDW-750CE（單格式）。在選擇攝像機(jī)時(shí)一般要考慮機(jī)器是否支持拍攝視頻所需格式、性價(jià)比以及攝影師的使用習(xí)慣等要素。選擇好攝像機(jī)后要對(duì)機(jī)器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，包括監(jiān)看HD監(jiān)視器、菜單參數(shù)設(shè)置、白平衡控制、調(diào)整畫(huà)面影調(diào)和色彩、后焦調(diào)整等等。對(duì)應(yīng)于這種高質(zhì)畫(huà)面的要求和設(shè)備調(diào)整的難度，高清視頻工程師角色應(yīng)運(yùn)而生。高清工程師主要負(fù)責(zé)影像質(zhì)量控制，保證拍攝時(shí)鏡頭畫(huà)面質(zhì)量的一致性、為現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器的使用提供技術(shù)支持，并在設(shè)備器材選型和配件方面為制片和攝像提供配置方案。高清視頻工程師的重要性在拍攝電視電影中比較突出。

（二）數(shù)據(jù)采集階段

采集是指視頻圖像經(jīng)過(guò)采樣、量化以后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入、存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的過(guò)程。由于視頻圖像的傳輸需要很高的傳輸速度，一般傳輸接口不能滿足要求，因此數(shù)據(jù)采集要有專門的采集卡和采集軟件。

計(jì)算機(jī)通過(guò)視頻采集卡接收自視頻輸入端的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集，采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號(hào)時(shí)首先在采集卡上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后再通過(guò)PCI接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)上。視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的方式把數(shù)字化的視頻存儲(chǔ)成AVI文件，還有一些的高級(jí)采集卡能把采集到的視頻數(shù)據(jù)直接壓縮成MPEG-1格式。用于視頻采集軟件比較多，后期編輯軟件premiere就兼有數(shù)據(jù)采集功能。

（三）后期編輯階段

后期編輯的素質(zhì)非常重要，在這里可以完成對(duì)素材的重新定位，決定素材最終的播放。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)后期編輯師屬于“后期導(dǎo)演”。

視頻后期編輯通常使用專門的非編系統(tǒng)，這里主要以大洋D3-Edit非編系統(tǒng)為例，首先對(duì)素材精心挑選，非編軟件支持對(duì)視頻進(jìn)行逐幀編輯，挑選的過(guò)程也就是編輯的過(guò)程。素材編輯好之后對(duì)素材進(jìn)行效果的處理，包括轉(zhuǎn)場(chǎng)、特效的添加以及片頭片尾的制作等。除了簡(jiǎn)單的視音頻剪輯操作，D3-Edit提供了很多視覺(jué)包裝工具，以滿足復(fù)雜節(jié)目的創(chuàng)作需求。內(nèi)置的3D Pilot三維圖文制作工具可以輕松實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的制作和渲染。簡(jiǎn)便的運(yùn)動(dòng)、縮放、貼圖或動(dòng)態(tài)材質(zhì)、光效等的制作，讓創(chuàng)作者對(duì)空間充滿想象力，其效果自然也非比尋常。

D3-Edit非編系統(tǒng)對(duì)視頻具有很強(qiáng)的處理能力，其對(duì)音頻的處理能力也同樣很強(qiáng)大。用戶可以通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)置的音頻制作工具，進(jìn)入與調(diào)音臺(tái)一樣的編輯模式，實(shí)現(xiàn)音頻素材的修飾以及音效的制作。

（四）存儲(chǔ)階段

視頻編輯好之后面臨的就是存儲(chǔ)問(wèn)題，存儲(chǔ)的問(wèn)題主要是根據(jù)播放的要求進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的壓縮等。如果是常見(jiàn)格式可以通過(guò)非編軟件直接生成，如果不是那么就需要通過(guò)格式工廠等格式轉(zhuǎn)軟件進(jìn)行重新轉(zhuǎn)換，這里的轉(zhuǎn)換包括畫(huà)面大小、幀速率、格式等等。格式轉(zhuǎn)換次數(shù)越少越好，因?yàn)槊看无D(zhuǎn)換都以損失畫(huà)面的質(zhì)量為代價(jià)，解決的辦法就是盡量保存源文件或者生成的AVI文件。

（五）播放階段

存儲(chǔ)的文件通過(guò)什么樣的方式進(jìn)行播放，如果是網(wǎng)絡(luò)播放又要注意播放器的選擇，目前市場(chǎng)上的播放器基本上能支持絕大部分格式的播放，這也得益于視頻編碼解碼方式的兼容性。

（六）管理階段

在流程結(jié)束以后還需要做一個(gè)重要的管理工作，即對(duì)整個(gè)制片過(guò)程中的所有素材進(jìn)行整理和保存，這也需要專門的管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于視頻的數(shù)據(jù)量大，管理系統(tǒng)或流程控制軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)設(shè)備以及交換設(shè)備都有很強(qiáng)的依賴性。而易盤卡在整個(gè)流程中除了保存拍攝的數(shù)據(jù)外，不但可以用來(lái)保存EDL表、工程文件、編目信息、成品和半成品，還可以保存流程控制等信息。由于易盤卡攜帶方便、存儲(chǔ)空間大以及交換便捷等優(yōu)點(diǎn)，把媒體元數(shù)據(jù)和流程管理數(shù)據(jù)保留都在易盤卡中，通過(guò)易盤卡的交互，完成節(jié)目數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)任務(wù)等信息在不同工作節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)變，即使在網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況下，仍然可以正常工作。

四、小結(jié)

此外，在從標(biāo)清信號(hào)到高清信號(hào)的過(guò)渡階段，通常采用的是高清攝像頭拍攝，分別送出高清信號(hào)和下變換后的標(biāo)清信號(hào)錄制保存。其中，標(biāo)清版本用于及時(shí)播出，高清版本則作為素材積累以備應(yīng)時(shí)之需。高清視頻中，字幕的設(shè)計(jì)應(yīng)注意：淺黃色調(diào)字幕很容易超標(biāo)，盡量避免使用；紅色調(diào)和藍(lán)色調(diào)字幕盡量少用，因?yàn)樗鼈兊囊曈X(jué)效果不夠亮，播放時(shí)畫(huà)面不清晰。

關(guān)于畫(huà)幅寬高比的問(wèn)題，可以采用下變換方式，最大限度地保留原始高清畫(huà)面的內(nèi)容和畫(huà)幅寬高比，這種變換方式的結(jié)果是在4：3的標(biāo)清電視機(jī)上會(huì)留下上下兩條黑邊。對(duì)國(guó)內(nèi)觀眾來(lái)說(shuō)，這樣的標(biāo)清畫(huà)面會(huì)讓觀眾產(chǎn)生看電影的錯(cuò)覺(jué)；但這么做減少了屏幕的有效空間。在此基礎(chǔ)上采用EDGE CROP（兩邊裁切）方式切除兩邊來(lái)實(shí)現(xiàn)16：9到4：3的轉(zhuǎn)換。

高清視頻的編碼技術(shù)，格式的支持能力，存儲(chǔ)介質(zhì)的壓力以及畫(huà)面流暢性等方面是高清的優(yōu)勢(shì)也是難題，特別是存儲(chǔ)系統(tǒng)壓力方面，很多研究者也一直在尋找一種擴(kuò)展性更強(qiáng)，存儲(chǔ)性能更好的存儲(chǔ)解決方案，這些都需要我們不斷的去探索和研究。

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