2004技术新锐：HDV（上） DV OnLine.数码视频在线数字摄像机数字视频处理视频采集卡编辑软件

　　尽管2004年真正推出的HDV产品并不多见，甚至连价格或出货时间的信息都很少，但渴望低成本和高清这两股大潮的专业人士并不因此降低对HDV的热切期望，HDV仍然在广电这个“茶杯”里掀起了不小的风波。如果评选2004年广电市场的技术突破，HDV完全堪当技术新锐的角色。
　　 HDV新产品不多见，所以款款都可以成为惊喜。首先，Sony在IBC上发布了首部带有1080i水平分辨率的HDV摄像机HDR-FX1。其次，JVC将发布24fps
　　 HDV摄录一体机，不过，24p只承诺用于工业摄录一体机，并非用于JVC下一代消费/准专业型HDV摄录一体机。
　　就24p来说，HDV标准只针对这些子格式：60Hz地区，720p30（实际720p29.97）和1080i30（实际1080i29.97，场频59.94fps）；50Hz地区，720p25（实际720p25.0）和1080i25（场频50.0fps）。HDV标准中并无24fps格式。厂商能推出支持此帧频的消费/准专业摄录一体机当然是最好不过了。HDV摄录一体机怎样才能增加24fps呢？目前这有两种途径：
　　（1）慢摄像机
　　 Sony在其DV系列摄录一体机中并没有支持24fps，但在HDCAM CineAlta系列中支持。CineAlta捕获24fps逐行扫描视频，对于1080行的每一帧，发送偶数行（非偶数场）到磁带，随后是奇数行（非奇数场）。由于每个540行的缓冲器停留于磁带上，每一个的作用都好像是一个1080行帧的偶数或奇数场。结果是一个24PsF记录，其表现就好像48fps 1080行隔行扫描视频。通过建立一个“基于帧”的视频信号，可以使用一种略微改动的PAL速度VTR。此外，虽然会有闪烁，但48Hz视频可以在改进的50Hz监视器上显示。
　　此途径依据的是MPEG-2编码和记录“基于码流”（标头后有大量数据），而非基于帧。因此，可以简单地将摄像机的CCD、DSP和编码器同步于24fps，然后把数据流记录到磁带，根本不需PsF记录。播放时，以每秒24幅的速率获得帧。通过一个1394连接，24fps图像可转录供编辑。也可以用转换器产生24PsF视频，它通过HD SDI输出。这种连接将支持HDV记录与CineAlta源素材混合。
　　遗憾的是，24fps图像速率与50Hz或60Hz地区的监视器不兼容。因此，每台HDV摄录一体机和HDV录像机都需要2:3上拉逻辑电路以产生1080i分量模拟及宽屏幕NTSC视频。
　　（2）2:3:3:2下拉摄像机
　　为同步一台24fps HDV摄像机，JVC可能碰到一个特殊障碍—它目前使用的NTT/NTI SuperENC 2 MPEG-2编码器，编码HD时规定它只能在30fps工作。此外，JVC摄录一体机的HD模拟输出电路基于SuperENC芯片，它不支持2:3上拉。
　　第二种途径采纳松下在DVX100中所用的24fps技术。DVX100的2:3:3:2下拉，在24p
　　 ADV模式时，允许24fps视频被30fps记录携载。然后在FireWire捕获期间丢弃抖动帧，因此能在24fps编辑。此2:3:3:2下拉还能模拟监视无闪烁的30fps视频。如果JVC采用此系统，SuperENC芯片将编码和解码720p30视频，编辑时察觉不到每30帧只使用了24帧。
　　高分辨率HDV
　　 HDV 1080i格式为MPEG-2 MP@ High 1440。Sony可能通过新CCD、新DSP和新MP@
　　 H-14编码器支持它。同样地，JVC将需要至少一种新型编码器。这是因为当前的SuperENC编码器不确定能编码1440×1080空间分辨率。
　　新型编码器会使JVC提供720p60吗？由于60fps编码器（如NTT 5000美元的VASA芯片）存在的成本、功耗和散热问题，一般相信是不太可能的。
　　由于不少人相信只有1080i才是真正的HD，任何关于1080i的传闻都是受欢迎的。这证明1080i30的真正优势仍然在于60Hz的场频。为避免闪烁（尤其是在明亮区域），以至少60fps的速率显示图像是必须的。NTSC和1080i30都自然地满足此要求。720p30或以24fps运行的任何媒体如果缺少某些倍增图像显示频率装置，都不能满足此要求。遗憾的是，显示期间倍增图像速率导致前景闪烁（一种眼球追踪失真）。大部分摄像师不知道如何保持闪烁控制。1080 HDV将使摄像师不需要学习新的技能，而且HDV拍摄不局限于可以控制运动的场合。因此，1080i（720p60）用于新闻报道及纪录片拍摄非常理想。
　　格式冲突
　　 Sony的1080i30 HDV摄录一体机已经亮相，因此，我们需要考虑产品的兼容性。Sony和JVC联合规格可视为有两种变型的一个格式，就像DV和DVCAM，或有一个共同名称的逐行格式和隔行格式。据JVC说，就这点而言，后者是正确的描述。因此，目前的JVC
　HDV产品既不播放也不记录隔行HDV。此不兼容性的主要原因是JVC所用的SuperENC芯片规定支持的空间分辨率最高只有1280×720。
　　另一个原因是JVC说，19Mb/s和25Mb/s格式采用不同的“磁道布置”。不过，从DV的经验可以知道，如果厂商想设计和制造支持多个磁道布置的1/4英寸走带装置，他们是能做到的。因此，如果Sony或JVC有兴趣解决此问题，是不难做到的。
　　但是，除非JVC和Sony采用的MPEG-2编码器/解码器芯片至少能解码1080i和720p，否则这样做是没有什么价值的。目前JVC D-VHS产品能解码这两种格式，因此未来的VTR将支持两种格式的播放是可能的。
　　也许在不久的将来，我们将需要既能处理逐行格式，又能处理隔行格式。
　　 1080i HDV的推出对编辑系统将有重大影响。这里并非指当前的HDV非线性编辑系统与未来的1080i HDV设备的输入和输出兼容性。
　　需要关注的影响来自1080 HDV帧内包含的更大数量数据。如果已记录的720p30和1080i30数据率差别很小，此差别可能不那么明显。目前的720p30是以约19Mb/s记录在MiniDV磁带上，而1080i将以25Mb/s记录（与DV25相同的数据率）。如果计算机能捕获DV，就能捕获1080i HDV，无需更大或更快的磁盘。1080i格式与DV一样有相同的存储要求。
　　只要数据流（不管是传输流还是节目流）保持为MPEG-2，就不存在编辑问题。当然，MPEG-2编码的视频最终要解码为RGB或YUV数字数据。根据使用的编辑系统，3种条件下此情况可能发生。
　　首先，若使用像带Premiere的Aspect
　　 HD这样一种系统（在此系统中MPEG-2数据被转换为另一种供编辑的格式），那么在视频被转换为中间的编解码格式时，就要进行解码。理想情况下，此转码出现在MPEG-2被捕获的时候。当这过程完成时，甚至注意不到转换。当不能实时完成此处理时，就必须等待捕获的MPEG-2文件被转换为一个中间格式文件。
　　其次，“本机格式”HDV编辑系统要求不要转换，因为它们使用户可以输入MPEG-2并直接把这些片段置于时间线上。不过，此举只是延迟解码。为了播放来自源窗口或时间线的MPEG-2视频码流，它必须在播放过程中被解码为一个YUV或RGB视频码流，因此可以显示在计算机监视器上。此外，在需要超过一个的视频码流时，例如在一个过渡或合成期间，多个MPEG-2码流必须在播放时被解码。另外，如果你想全速、平滑地播放，解码必须快于实时。例如，在一个叠化期间，两个码流的每一个都必须以2倍实时解码。此外，如果过渡是复杂的，例如3D撕页，解码必须留下足够的自由处理能力以生成特技。
　　有另一因素影响实时HDV编辑。对于DV，工程师开发了各种计算低于全质量的实时“预览”图像的方式。方法包括跳越场和/或丢弃一行内其它每个像素。这种作法能降低特技生成所需的计算能力数量4倍以上。如果采用可以不解压缩DV帧内每一个像素的技巧，那么时间就更省了。例如，对于隔行视频，DV通常采用基于场的压缩。在解压缩期间，可以跳过场，因而提高解压缩速度2倍。
　　不过，MPEG-2采用的是帧编码，因此不能用相同的作法。事实上，最小的可跳过的组块是8个像素高的一个MPEG-2“片”。因此用当前技术，一个MPEG-2帧内的每一个像素都必须在预览期间被解码，与预览窗口的大小或质量无关。
　　还有可能要求解码的另外一点。当前全部（但有一个例外）的本机格式编辑解决方案（Sony Vegas、带MainConcept插件的Adobe Premiere Pro和Ulead的Media Suite Pro）在输出时产生一个新MPEG-2片。使用这些非线性编辑系统，不仅每一个MPEG-2帧必须解码，而且它还必须再编码为MPEG-2。尽管此要求并非实时出现，转码越慢，等待你的影片所需的时间就越长。
　　从全部3种情形来看，显然非线性编辑系统播放性能是基于一个MPEG-2帧的像素数量。
　　简而言之，对于1080i30视频，每个MPEG-2解码几乎要求2倍的计算能力或2倍的时间，也许两者都得增加。但问题在于我们有这样多的计算能力或时间吗？（待续）