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高清记录与编辑技术发展
2009/12/2 9:43:03
 

高清记录介质的IT化

     磁带这种记录介质大家都非常熟悉,从录像机诞生之初一直沿用至今,已经走过了五十个年头,可以说大家都已经习惯它了。虽然磁带记录高清没有任何问题,但其1:1的上载时间,只能线性查看,即使快进检索图像也需花不少时间,耐磨性差,防水防尘能力差等等这一系列硬伤也制约着它的应用面。随着这几年IT业的迅猛发展,几年前还装机必配的软驱、8G的大硬盘如今早已是IT界的“古董”产物,闪存、光盘、硬盘的容量突飞猛进,加之视频压缩技术的发展,这些IT产品也开始应用在视频记录中。松下的P2技术带来了节目制作流程的变革,如前期拍摄的HVX-200和后期编辑的AJ-HPM100都应用了P2技术,HVX-200在高清信号记录上更是抛弃了磁带而采用P2卡记录,其磁带只记录标清信号。AJ-HPM100完全应用了P2技术,没有复杂的机械带仓结构,其而代之的只是六个P2卡读写插槽,其结构已经是很标准的IT化了。索尼走的是蓝光盘路线,主要得益是容量大,P2目前还是单张8G,蓝光盘是23G,这样硬盘的容量就相对要大很多,虽然在手持式高清摄像机中还没有完全应用硬盘来记录,但目前已经有第三方提供了外挂硬盘来配合摄像机记录高清信号。在后期也有硬盘录像机,可以直接将HDV信号记录到硬盘中,在硬盘中回看就非常方便了。像这些应用了IT技术的记录方式还没有大规模的应用,像P2卡的关键是容量的提升,但随着IT技术的发展,它已经给人们带来了无纸化办公,同样我们也期待着广电全程无带化制播的一天,其实目前已经完全可以实现了,只是大规模的应用还需等待。

HDV的后期制作与周遍环境

     HDV录像机不具备进行线性编辑的基本条件,所以HDV没有编辑录像机。HDV的后期制作有其它的解决方案。解码下载到高档的高清编辑录像机再进行编辑,这种方法基本上保留了HDV的原始质量。这种方式要求HDV录像机具有HD-SDI信号的输出能力,目前佳能HDV摄像机提供了HD-SD接口。有一种方法就是用1394到HD-SDI转换器了。象Convergent Design HD-Connect LE转换盒可以将HDV连接包括HD-CAM,DigiBeta 或 Betacam在内的录像机。HD-Connect LE独特的地方还在于支持1080i 到720p HDV和720p到1080i的格式转换。让你在传统演播室中播出和编辑HDV素材成为可能。

     HDV摄像机的信号接口有1394接口和下变换的Y/C和复合视频输出接口,有些摄像机具有模拟分量信号输出。当前的高档高清编辑录像机和非编系统都没有标配的模拟分量输入接口,所以摄像机的模拟分量输出只有到高清监视器的实际意义。目前,HDV到非编只有依靠1394接口,HDV摄像机磁带上的MPEG-2文件以TS流的形式下载到非编。非编通常把TS流转换成便于编辑的“中间”文件,从MPEG-2文件到“中间”文件的重要变化是从帧间压缩方式到帧内压缩方式,占用空间从25Mbps扩大到100Mbps以上,增加了约4倍。这样的“中间”文件的压缩水平是什么样的量呢?我们可以对比标准清晰度环境下的DV文件,是5倍压缩;100Mbps的“中间”文件相对于HDV原始信号也压缩了约5倍,如果考虑到HDV的高清信号进行了预压缩,压缩比可能小于5。所以,这样一个编辑平台比DV在标清的编辑平台略好。但不同的是,DV格式非编可以以DV文件的形式输出到磁带,对文件质量是无损的,而HDV非编的“中间”文件输出到HDV摄像机要经过再次的MPEG-2压缩到TS流,是有损的。所以,这样的转换不益多次进行。

HDV非编的流派

     2003年9月,HDV标准发布后,多家非编厂商就开始着手研发HDV非编软件, HDV定义了1080i和720p两种分辨率, HDV对DV向下兼容有利于从标清到高清的过渡。在传统编辑时代,根本无法想象如何对MPEG-2IBP帧方式文件进行编辑。计算机速度的提高使MPEG-2IBP帧方式编解码完全摆脱了依赖硬件的束缚,非线性无卡编辑已经成为现实。因为使用了MPEG-2IBP帧方式压缩,HDV庞大的数据量可以压缩到和DV文件同样大小,记录到同样的DV磁带上。1394接口成为HDV到非线性编辑的桥梁,数据流的传输对信号质量没有影响,保证节目传输质量。

     从视频编码格式上划分,可分为MPEG2 IBP帧编辑和扩展高效率视频文件编辑两类。相对而言,虽然编辑MPEG2 IBP帧文件的难度很高,但是从编辑程序实现机制上看会比较简洁。不过从效率上看,尽管开发厂商针对MPEG2 IBP帧编辑进行了大量的优化,但对机器的配置性能要求很高,实时性能受机器性能影响很大。因此,许多厂商采用了"转码"的方式,即通过HDV摄像机/录像机的1394接口将HDV原始码流采集到非编系统的缓存中,并同步将原始码流转换为可高效率编辑、并可在复杂编辑过程中保持高画质的"中间高效文件"。

     各个厂商的"中间高效文件"结构也不同,可能是纯I帧格式,也可能是短GOP的IB或IBP帧格式,但是共同的特点是便于计算机在编辑和特技过程中实时、"超实时"解码和执行特技、字幕叠加等。从文件码流看,一般是原始HDV MPEG2 TS流(25Mbps)的3-10倍(典型码流为100Mbps,即每秒12.5MB)。这样来看,编辑HDV对硬盘存储空间和硬盘读写速度的要求,都大大超过了普通DV编辑。称之为“中间高效文件”是因为编辑完成的节目,如果要下载到HDV摄像机,就要再次编码,转回MPEG2 TS流文件格式。

     从编辑实现方式上划分,可分为纯软件方式和软硬件结合方式两类。纯软件方式即不在标准计算机硬件平台上添加任何特殊硬件,采用标准的1394接口上下载,编辑和特技完全依靠CPU+GPU实现。当然,纯软件非编的投资成本只包括计算机和编辑软件的价格,相对较低,但是不同编辑软件的执行效率相差也很大。

     软硬件结合的方式则是把某些软件编解码、视频叠加、特技运算等功能固化在特制的硬件中,配合CPU的计算能力,实现高效率HDV编辑。一般来说,这种非编的投资成本都比纯软件方式的高,相对效率也要高。

     原则上,纯软件方式的编辑软件,只能在程序界面上的视频窗口中预监节目;而软硬件结合方式则大多支持外部视频监视器(标清或高清)预监。对于高清节目而言,因为其画幅为标清的四倍多,更大的画幅和16:9的画面比例,使得仅仅在计算机屏幕的节目窗口中预览画面的精度、镜头的剪接节奏、过渡特技/快慢动作的速度、特技窗口画面和字幕的构图和运动效果等,与最终在大屏幕高清监视器或电视机观看时有很大的不同,这就会造成反复的修改和调整(计算机屏幕上调整--高清屏幕上审看--反复循环--最终完成成片)。

     从操作系统上划分,可分为Windows和苹果两大平台。一个有趣的现像是,过去十几年里,无论是标清非编,还是无压缩高清非编,最早实用化的都是基于苹果的系统,这与苹果一贯良好的多媒体支持能力不无关系。从我们在G5苹果平台的测试结果看,HDV编辑方面,苹果又表现出了惊人的处理效率。不过,今天的Windows XP+Intel架构不再是十年前脆弱的Win95+奔腾,高端的Windows平台在与苹果的较量中可谓各有千秋。

纯软件篇

     苹果在视频非线性编辑的前若干年,一直都是以稳定的软硬件平台、良好的多媒体性能和强劲的视频处理能力成为Avid、Media100等非编的理想的硬件和操作系统平台见长。自从苹果推出了Final Cut Pro之后,大有后来者居上的架势。

如今的Final Cut Pro 5几乎支持任何视频格式,你可以剪辑包括 DV、IMX、未经压缩的 SD、HDV、XDCAM HD、DVCPRO HD 和未经压缩的 HD 在内的媒体。和其他的方案不一样,Final Cut Pro 5取得 HDV将其以原始格式保存,没有制作损失。通过 FireWire 输出到 HDV 摄像机或 deck,或者将HDV传输到DVD Studio Pro 5。兼容 Panasonic P2 的无磁带工作流程可以进行高速采集和剪辑。你可以查看和预览 P2 设备,然后将你需要的文件直接传输到 Final Cut Pro 5浏览器中。

   Final Cut Pro 5惊人的处理速度得益于令人称奇的 RT Extreme 实时多重流特效结构。Dynamic RT 可以调节图像质量和帧速以获得最佳播放质量。选择你的格式:Final Cut Pro 5支持从 DV 到完全为压缩的 HD 所有格式的实时特效处理。苹果也采用了在采集的同时转码为"中间高效文件"的方式,苹果称之为Apple Intermidiate Codec,典型码流是80至150Mbps。

     对于HDV编辑而言,纯软件的系统投资少、易于维护、性能可随主机性能提高等优点是显而易见的;还有一个优点就是,这些非编软件可运行在笔记本电脑上,实现移动编辑。但目前这类笔记本非编电脑价格比较贵,在处理速度上还需提升。
(DVOL本文转自:中国DV传媒 http://www.dvol.cn)

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