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真正的广播级高清摄像机介绍(转贴)

真正的广播级高清摄像机介绍(转贴)

在这里向大家介绍一下真正的HD视频一路走来的发展历程!

最早的HD产品都是主要使用在数字电影的母版和广播电视领域的。世界上第一个开发数字高清记录系统的是 SONY公司。

在1988年,SONY开发了世界上第一个不进行任何压缩的以原始数据流记录的Digital-HDVS格式:HD1!它采用的是磁带宽度达到了 1英吋的特制的金属磁带,由于磁带的宽度达到了 1英吋,所以无法将它密封在盒子里,所以当时的这种记录设备为开盘式。

但由于是原始码流的不压缩记录,所以其拥有高得惊人的图像质量。HD1格式的记录清晰度达到了令人吃惊的:1035线!(远远高过现在经过压缩的 7、8线的高清系统)。但由于是不压缩的记录,所以造成其记录码流空前庞大,其每秒的传输数据带宽达到了:10Gbps以上!而且其记录系统极度的精密复杂,整个系统非常庞大(足足有一个人高)。主记录单元:HDD-1000和配套的分体解码器:HDDP-1000的造价竟然高达:60万美元一套!由于价格太过昂贵,当时即便连NHK这样的航母级电视台都很难承受。所以 HD1的不压缩高清数字格式 SONY总共只制造了100套,其中NHK使用了其中的10套系统,另外的都使用于极高端的胶片转数字(俗称:胶转磁)的母带记录领域。
这就是世界上第一个数字高清晰系统:HDD-1000+HDDP-1000(价值:60万美元)。码流高达:10Gbps,每记录一个小时的信号所需要的磁带的价格为:$2,500美元。一卷60分钟的磁带重达10磅!


由于不压缩的系统太过复杂和昂贵(即便是专业领域都很难接受其价格),所以SONY还是决定开发压缩的数字格式。1993年诞生了世界上第一个压缩的数字记录格式:Digital-Betacam(88Mbps码流,价格只有 HD1系统的 1/8)。但对于民用来说价格依然十分昂贵,但广播级领域已经可以接受其价格。而且其:4:2:2的10Bit数字分量的记录方式,依然提供了极其高的图像质量,所以Digital-Betacam成为了数字标准清晰度时代的通用母带格式)。而且由于Digital-Betacam使用了 1/2英吋的磁带(远远小于HD1所使用的1英吋磁带),所以SONY以Digital-Betacam为基础,开发出了世界上第一代的数字摄、录、放一体机(现在的DV、HDV、AVCHD等等,其实都是基于这种开发理念)。


那么世界上第一个压缩的数字高清系统诞生于何时呢?那是在 1997年由SONY公司开发的 HDCAM。其采用了帧内压缩方式 ,为:4:2:2的采样结构,量化位数为:8Bit。记录码流高达:144Mbps!(大约是:HDV的25Mbps码流的 5.76倍)。


但HDCAM只能记录 Y、Yr、Yb的亮度与色差信号,在色度带宽上进行了2:1的压缩(数据压缩比为:3.5:1)。无法对R、G、B原始色度信号进行记录。所以在2003年SONY在 HDCAM的基础上开发了极高端的 HDCAM-SR 系统。HDCAM-SR能进行 4:4:4的原始 R、G、B信号的记录。记录码流达到了:440Mbps--880Mbps的水平。能很轻松的胜任数字电影母带的记录

这就是目前的 HDCAM-SR 的母带录影机(复杂程度和体形上无疑比起不压缩的 HD1系统要简单和小得多了)




上面谈的是目前数字电影和广播电视领域的数字高清记录格式和其记录系统!

下面咱们看看真正的广播级的 EFP数字高清摄像机是怎样的!

大致介绍一下:第一部产品是SONY在 2006年的美国NAB广播电视与电影设备展上发表的目前世界上唯一的 3倍速高清超级慢动作摄像机:HDC-3300(能以:180p[也就是每秒180帧的高速进行高清信号拍摄]其拍摄信号的数据传输率达到了:10Gbps!)。而且价格极其恐怖,NAB上的订货价高达:US $ 319,000美元。

第二部产品是数字电子摄影机(主要是用在数字电影的拍摄领域),型号为:HDC-F950(卢卡斯的《星球大战前传》系列就是用这个系统拍摄的!当然价格相对于高速高清系统就要便宜得多了。

第三个系统是SONY标准的EFP方头演播室高清摄像机:HDC-900。这种摄像机是专门在演播室或大型的文艺及体育转播时使用的。一般都是采用高端动态拍摄标准的:220万像素的 FIT-CCD(帧-行转换CCD)。


后面上传的是SONY开发的世界上第一个能进行:1080/60p拍摄的演播室EFP摄像机!(一般的高清摄像机只能进行每秒:24--30帧的拍摄。而SONY的HDC-1000和HDC-1500的产品的CCD是特别开发的,可以以 1,920 x 1,080/60p的每秒60帧采集速度进行高带宽的信号采集。当然这对CCD连续拍摄产生的高发热后的稳定性提出了近乎苛刻的要求。所以说,CCD技术的难点不是做成多大尺寸和多高像素,而是动态拍摄时的高速采集技术。因为CCD本身读取信号的速度就慢,再加上CCD是及高发热量的感光元件,一般来说,如果动态采集的工作像素超过100万的时候,CCD就很难超过30帧的每秒拍摄速度了!更何况高清晰摄像机必须是 1,920 x 1,080的207万像素,在这么高的像素下,通常CCD只能达到每秒24帧的采集速度,而SONY连续开发出了每秒能采集:60帧和180帧的高速高清逐行CCD。目前世界上拥有广播级高清高速CCD开发技术的只有 SONY和汤姆逊两家[当然汤姆逊的产品只能做到:120p,而SONY能做到:180p])

         
           


而我们现在熟悉的一些比较高端的 HDV的机器,诸如像:Canon的 XL-H1、XH-G1、XH-A1;

SONY的:HVR-Z1、HVR-V1、HDR-FX1、HDR-FX7;

JVC的:GY-HD200、GY-HD100

等充其量也只能算准专业机!(离真正的广播级还差着十万八千里呢!)

因为HDV只有 25Mbps的记录码流就已经决定了其很难登堂入室进入真正的高端视频制作领域。以上这些HDV机器只能作为中小电视台为了节省成本而进入高清的敲门砖而已。

D5-HD 和 HDCAM-SR 无法相提并论。严格来说它们不能算一个级别。

HDCAM-SR 是非常先进的 MPEG-4 Studio Profile编码压缩模式。 4:1压缩比。 码流为 440Mbps--880Mbps。是目前磁带领域唯一能记录 RGB 4:4:4 的色度带宽,完整的 1920 x 1080/60p 信号的记录系统。

而 Panasonic 的 D5 HD 性能要差老大一块了, D5-HD 是相对原始的场内压缩编码方式, 5.3 : 1的压缩比。只能记录色度带宽进行2:1 压缩的 4:2:2信号。视频记录码流最高只能到:235Mbps(只相当于 HDCAM-SR最高视频码流的大约 1/4)。

HDCAM-SR 主要的用途不是电视而是好莱巫绝大多数的数字中间片制作完毕以后的原始数字电影母带。

而 D5-HD 虽然也能应用在数字电影母带领域,但那个意思比 HDCAM-SR就差远了(数字电影通常接受数据压缩规格,但很难接受色彩空间的压缩,所以色彩空间带宽完全保留原始的 RGB 4:4:4记录的 HDCAM-SR 在数字电影母版的记录应用中有很大的技术及图像质量上的优势)。

二者的价格差也决定了它们不属于一个等级。

SONY 的 HDCAM-SR 国内销售价格,比如 SRW-5500 单台报价要 110万人刀!

松下的 D5-HD 的 AJ-HD3700B 国内报价只有 60多万。将近差一倍呢!!!


信号传输和节目制作是两个概念!

高清数字信号的广播级系统,其图像传输码流为:100Mbps打底(比如:Panasonic的DVCPRO-HD就是 100Mbps的系统)。最高的是 SONY的 HDCAM-SR格式,可以到:880Mbps的传输码流!

但这些巨NB的系统都是用在前期的图像采集和编辑、剪辑阶段!真正电视台用来上载、发送、传输阶段的节目信号早就已经经过了几十次的编码压缩了!!!

因为电视台传送的信号都是射频信号,它有码流的限制,目前世界上拥有最高传输码流的是日本的BS-Digital高解像卫星信号。但即便是这种传送信号,其码流也只能到:24Mbps(比HDV的记录格式还要少 1Mbps呢,更不要说和广播级的制作系统相比了)。

而普通的数字电视,其信号的传输带宽不会超过 15Mbps(我们国家的有线电视,比如我们上海,最多只能到:8Mbps)。所以电视台前期制作的母带节目到后期的传送的节目,实际上已经经过了几十比一的高压缩!

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