高清電視信號格式在攝像機中的實現方法

楊睿+楊濤

摘 要 隨著錄制設備的推陳出新，高清電視成為如今電視節目的主流，在高清電視信號格式方面出現了越來越多的問題，對我國電視傳媒和國際接軌產生了負面作用，所以面對這種現象需要深入討論高清電視信號格式與視頻錄制等多種技術。在闡述高清電視發展的前提下，對高清攝像機的使用和調整提出來了一定的方法，通過列舉實例，闡述了高清電視信號產生的過程，展望了高清電視信號的發展，為相關技術的提高提供了理論支撐，也為高清電視相關設備的升級提供了基礎。

關鍵詞 高清電視信號；攝像機；廣播

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）173-0071-02

高清電視，簡稱“HDTV”，這種電視格式是由美國電影電視工程師協會確定的標準格式。高清一般指的是電視的清晰度，清晰度衡量是以水平掃描線數作為計量的。高清晰度的標準也可以形象地表述為：視力正常的人在距離該電視高度三倍以上距離觀看的圖像應與實際圖像無異。隨著電視技術和攝影設備的快速發展，分辨率更高、失真度更低的電視信號走入人們的生活，提高了觀看體驗。其實早在1999年的國慶閱兵中，我國就已經進行了高清信號的直播嘗試，在設備的使用上是1080i/60的設備。在這之后，我國開始制定電視信號1080i/50標準，包括演播室參數標準、音頻編碼標準、視頻編碼及復用標準等多項，CCTV等知名演播室開始拓展高清節目，引進一批高清視頻專用設備包括攝像機、監視、字幕機等。近些年，不論是CCTV高清頻道的出現還是點播臺高清節目源的出現，都說明高清電視信號在我國的發展如火如荼。但是在高清電視中，不同的信號制式為信號轉接和交換帶來了諸多困難，這是一個世界范圍的問題，因為不同行頻、不同場頻和不同的掃描方式帶來了信號制式的差異，這種現象十分普遍，所以在節目制作等方面帶來了極大的困擾，因此對于設備的研發和應用提出來更多的需求。隨著廣播電視高清化的發展，我國與世界在相關領域進行對接的過程中，高清電視信號格式方面的因素無法回避。

1 高清電視信號發展

高清視頻的發展首先由日本進行研制和試播，其觀看效果出乎意料，隨之而來的是歐洲等發達國家的效仿，并因此產生了高清電視。為了提高電視信號的清晰度，應將標清電視的垂直掃描線數增加，現有的PAL625行掃描線和NTSC525行掃描線是較為普遍的，在電視畫面是4：3的情況下，可以正常輸出視頻信號。高清畫面是16：9，有效掃描線為1080，行掃描像素為1920，但是場頻的不同派生出來不同的高清信號，50Hz或者60Hz。在廣播電視中，隔行掃描會減少掃描線，降低了清晰度。當需要進行電影制作和電視畫面后期處理時，信號幀頻需要提高，隔行掃描的方式便不適用了，這時采用逐行掃描方式。當對于高速物體進行拍攝時，高速幀頻可以減少曝光時間，獲得清晰圖像，這時可以輸出高清圖像信號了。

高清電視信號雖然得到了較為廣泛的發展，但是其費用居高不下，成為了制約高清信號發展的瓶頸，但是隨著電視終端尤其是高清電視終端的降價和普及，高清電視信號源的價格終將會會隨著文廣和央視的競爭而下調，高清電視將會成為今后電視信號的主流，帶給觀眾更為流暢和幸福的體驗。

2 高清攝像機使用與調整

沒有高清攝像機對環境鏡像的捕捉就不會有高清電視信號傳輸和格式轉換方面的問題，所以如何進行高清晰度拍攝也是需要使用者注意的。高清拍攝可以通過加大光圈的方法，減少曝光時間，減少鏡頭抖動，更充分地還原環境景象。在硬件上一般采用多層鍍膜鏡頭，這樣可以防止鬼影和眩光的產生。攝像機一般都是CMOS或者CCD感光，在降噪和高感控制方面，高清攝像機會更為優秀。一般的電視節目拍攝都是在室內，想要拍攝出玲瓏剔透的畫面，通過良好的布光也可以提高照度，在拍攝中適當考慮各種光線的運用，通過科學擺放柔光燈、直射燈等器材，可以充分體現演播室的層次，使布光均勻有重點，增強表現力，為高清攝像提供可能。

當然為了提高藝術表現力，攝像機相關參數的設置也是十分重要的。一般情況下，手動調焦和自動調焦要相互結合，可以突出不同的拍攝重點，在曝光方面，如果環境光線較為復雜，暗部和亮部特征明顯，就需要設置攝像機中的信號動態參數，諸如伽馬曲線、拐點控制、黑電平等等。通過設置不同的參數，可以得到不同的對比度、飽和度等值，對畫面明暗盡心二次調節可以得到更為理想的畫面。當處于戶外條件時，光照情況差強人意，為了得到更為真實、靚麗的顏色，需要認為進行實時調節，這根據攝影師的不同會產生不同的效果，如果在實際拍攝時沒有達到要求，只能進行后期制作上的彌補。不同于標清電視節目的拍攝，高清電視節目拍攝時，對于燈光、化妝、服裝等因素的要求提高了，在構圖和推拉搖移上也必須十分謹慎，否則將會將缺點在鏡頭中展露無遺，使高清電視節目出現缺憾

由于高清攝像機拍攝16：9的畫面，可以更為直觀地反應場景特征，帶來更為強勁的視覺沖擊，所以針對于人物的特寫會產生或多或少的留白，這就需要進行后期填補。在白平衡的處理上，光照色溫是不斷變化的，當鏡頭更換后、當環境溫度變化后、當時間變化后，都需要從新調整白平衡參數，令前后畫面一致。對于黑平衡的處理也是一樣，都需要進行適當地調整。高清節目在現有電視體系中使用時需要經過變換，如果考慮到兼容性問題，需要在前期攝像構圖上進行調整，下圖所示即為16：9的高清信號下變換成4：3的標清信號。

第一種畫面雖然保留了內容，但是圖像比例失調了，圖像產生了失真，一般需要變換到標清再制作成可變形16：9的DVD時采用此法。第二種畫面比例正常，但清晰度降低，這種方法廣泛應用于電視劇的拍攝中。第三種方式使畫面兩邊部分被剪掉，清晰度好，畫面比例也正常，但是畫面丟失一部分。進行高清節目的拍攝，需要熟悉攝像機各個參數對應的功能，除了構圖上的考究，更需要運用更為專業的高清攝像技術，在硬件基礎得到保證的同時，充分發揮技術作用，拍攝出更清晰的畫面。3 高清電視信號格式實現

由于標清信號應用十分廣泛，所以對于標清信號和高清信號間的轉換需要深入研究，一般有兩種方法，一是前期攝影攝像進行高清錄制，二是后期對于已有的標清信號進行轉換。對于后者，制式的轉換器可以發揮它的作用，但是上述的轉換方法會使畫面質量降低，變換的過程經常帶來信號的損失與硬件成本的增加，得不償失，所以近年來更多地電視工作者通過在攝像機中加入轉換電路的方式，改變錄制畫面。現有的攝像機已經可以進行多信號的錄制，伴隨著3D技術的應用，巨大的市場前景催生出更多的高端攝像設備，他們的設計思想多是參考湯姆遜公司。以湯姆遜公司的高清攝像機LDK6000MKII為例，該系列既可以實現標準拍攝，也可以拍攝多格式錄像，它利用獨特的高清動態像素管理技術，通過設置拍攝需求，在攝像機內部進行CCD變化，這樣就可以實現不同格式信號的拍攝了，這種攝像機可以滿足幾乎任何國家和地區的高清電視信號格式，它“世界型”高清攝像機的美譽也由此產生，通過下圖介紹這種攝像機多格式轉換的過程。

LDK6000MKII攝像機進行格式轉換的關鍵是其在FT型CCD中應用的HD-DPM+，即高清動態像素管理技術。這款CCD上水平向具有1920像素，在垂直向具有4320像素，所以920萬像素的畫質得到了充分的保證，當進行高清拍攝時，垂直方向采用不同數量的像素進行組合，得到不同的行掃描線，配合不同的場頻和幀頻可以得到不同種的高清信號，這種思想是十分先進的。以720P高清信號為例，采用6個像素進行組合，4320/6為720行掃描線，加之23.98的場頻，可以得到720p/23.98的各種高清信號。

這種多功能攝像機可以實現不同格式不同幀頻、場頻信號的輸出，如果需要標清數字電視信號，可以加入標清攝錄模塊，這就又實現了高清標清雙選攝像機，對于電視信號格式的選擇具有更深遠的影響。試想當使用這種攝像機進行拍攝時，高清和標清信號可以同時播出或者分時播出，播出高清信號時滿足高清電視信號需求，當被當作監視器使用時，輸出標清信號，這樣降低了節目錄制的投資，也能實現更多的功能。在如今的電視轉播中，并不是所有的電視信號都需要高清設備完成，很多節目只需要標清電視就可以實現信息的傳遞，這就沒有增加高清攝錄設備投資的成本的必要了，所以這種設備的使用也可以滿足不同時段、不同需求的電視信號輸出。

4 結論

本文通過闡述高清電視技術及其發展，對高清攝像機的使用和調整提出了可行的方法，通過介紹高清電視信號相關技術，明確了高清電視信號格式，為高清攝像提供了理論支撐。相信隨著攝影攝像技術的發展，高清媒體將會遍及人們的生活，帶來更美妙的觀看體驗。

參考文獻

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