非磁帶記錄介質(zhì)高清攝像機的性能分析

王 健，耿業(yè)軍

（遼寧師范大學(xué) 計算機與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116081）

隨著市場對高清節(jié)目需求的增加，高清攝像機已成為前期拍攝中不可或缺的設(shè)備，目前基于IT技術(shù)的非線性記錄介質(zhì)種類很多，選擇基于何種介質(zhì)的高清攝像機成為電視臺及節(jié)目制作公司關(guān)注的焦點[1-2]。

1 非磁帶記錄介質(zhì)的類型和參數(shù)對比

非磁帶記錄介質(zhì)的優(yōu)勢在于拍攝后可以直接進行非編，而無須上載、轉(zhuǎn)存或格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了拍攝到編輯零中間環(huán)節(jié)的高效連接。存儲介質(zhì)的改變和發(fā)展，使節(jié)目制作流程更加簡潔，工作效率大大提高。表1列舉了6種非磁帶記錄介質(zhì)的主要參數(shù)。

表1 非磁帶記錄介質(zhì)的參數(shù)對比

1.1 XDCAM專業(yè)光盤

2003年索尼公司在NAB展會上首次推出XDCAM專業(yè)光盤，它應(yīng)用新一代專業(yè)光盤技術(shù)，利用單光頭的86 Mbit/s傳輸速率以及雙光頭的144 Mbit/s傳輸速率實現(xiàn)高比特率的記錄和順暢的資料傳輸。光盤直徑12 cm，提供23.3 Gbyte和50 Gbyte 2種容量[3]。采用耐久性和防塵性優(yōu)良的光盤盒，避免了灰塵和沖擊對于光盤的影響，并且強化了表面的保護，可保存50年以上。藍(lán)光盤的記錄層上使用了一種特殊的記錄材料，達到記錄/重播穩(wěn)定性。在設(shè)計上還注重了溫度和濕度方面的耐久性，使之適用于復(fù)雜苛刻的工藝環(huán)境，具有線性和非線性的諸多優(yōu)點，成功應(yīng)用于廣播電視專業(yè)領(lǐng)域。

1.2 Iomega REV移動式硬盤

2004年美國數(shù)據(jù)存儲廠商艾美加（Iomega）推出全新REV磁盤驅(qū)動器和35 Gbyte便攜式硬盤，這是首款基于RRD技術(shù)的產(chǎn)品，既具備磁帶的移動性，又擁有硬盤的速度和易用性。REV磁盤驅(qū)動器的讀寫頭與硬盤分離的設(shè)計，彌補了硬盤容易因讀寫頭造成的損壞。REV磁盤驅(qū)動器沿用了高敏感度讀/寫磁頭，電子部分密封于磁盤驅(qū)動器內(nèi)，同時裝有空氣過濾系統(tǒng)，在REV磁盤內(nèi)形成無塵的操作空間，提高產(chǎn)品可靠性。REV磁盤的數(shù)據(jù)傳輸速度高出磁帶8倍，最大可保持為25 Mbit/s，采用拖放式隨機存取技術(shù)，用戶可以在數(shù)秒內(nèi)復(fù)制和存儲單個文檔。磁盤經(jīng)過特別加工，外殼堅固可靠，可用30年以上。結(jié)合了先進雙段改錯及自動磁頭清洗功能，錯誤率低于現(xiàn)有密封硬盤3個數(shù)量級。REV移動式硬盤有35 Gbyte，70 Gbyte和120 Gbyte幾種規(guī)格，體積小于一副普通撲克牌。

1.3 P2卡

松下電器于2003年發(fā)布P2卡，它是一種為專業(yè)音視頻而設(shè)計的小型固態(tài)存儲卡，存儲核心采用4片高速SD卡，最大數(shù)據(jù)率達640 Mbit/s?？ㄉ系囊粢曨l數(shù)據(jù)即刻就可以裝載，每一段剪輯都是MXF和元數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)不需要數(shù)字化處理，就可以立即用于非線性編輯或在網(wǎng)絡(luò)上進行傳送。P2卡沒有機械結(jié)構(gòu)，可以高速啟動，在待機狀態(tài)下可以瞬間開始記錄，不需尋找記錄開頭，也沒有覆蓋素材的危險。P2卡配置了防寫開關(guān)，以避免誤刪除。P2卡采用PCMCIA接口，用戶可直接將P2卡插入到筆記本非編機中進行素材讀取、編輯及傳輸，真正實現(xiàn)了理想中的IT化高效率工作流程。目前有16 Gbyte，32 Gbyte和64 Gbyte 3種容量。P2卡采用全金屬封裝，可靠性強，可以抵抗高達1 500 g的撞擊和15 g的震動[4]。

1.4 易盤卡

2005年國內(nèi)華傲精創(chuàng)首先使用iVDR驅(qū)動器為記錄介質(zhì)開發(fā)專業(yè)攝錄設(shè)備，并將記錄介質(zhì)命名為易盤卡。易盤卡是采用iVDR聯(lián)盟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的移動硬盤和半導(dǎo)體卡，數(shù)據(jù)接口遵循串行的S-ATA標(biāo)準(zhǔn)，能實現(xiàn)3 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，其插拔壽命不低于1萬次，能夠直接與計算機的SATA接口進行連接。易盤卡接口采用26芯接口，其中有2組7芯的S-ATA數(shù)據(jù)線、1組6芯的電源線、1組6芯數(shù)據(jù)信息與知識產(chǎn)權(quán)保護的ID芯。易盤卡有2.5 in和1.8 in 2種規(guī)格。2.5 in易盤卡為110 mm×80mm×12.7 mm，重 140 g；1.8 in易盤卡為 67 mm×80 mm×10 mm，重 70 g。2.5 in 易盤卡有 80 Gbyte，120 Gbyte，160 Gbyte 和250Gbyte幾種容量。轉(zhuǎn)速為5 400 r/min和7 200 r/min的易盤的數(shù)據(jù)傳輸速率可分別達493 Mbit/s和629 Mbit/s。易盤卡本體裝有驅(qū)動器和磁盤，抗沖擊能力達到900 g以上。

1.5 GFPAK閃存存儲盒

2007年4月池上公司和東芝公司聯(lián)合開發(fā)移動存儲介質(zhì)GFPAK。GFPAK是基于閃存或硬盤的便攜式存儲介質(zhì)，采用標(biāo)準(zhǔn)的S-ATA接口和相同的外觀。GFPAK閃存存儲盒有16 Gbyte，32 Gbyte和64 Gbyte。GFPAK集成了專利技術(shù)和增強型防錯技術(shù)，保護數(shù)據(jù)完整性，還支持高速隨機存取，提高工作效率。它還裝有即使在斷電狀態(tài)下也能夠顯示剩余時間的剩余時間元器件。配有串行ATA接口及USB2.0接口。

1.6 SxS卡

2007年4月，Sandisk與索尼聯(lián)合發(fā)布了SxS存儲卡規(guī)范，這是全球第一種基于PCI Express的固態(tài)存儲介質(zhì)，符合Express Card/34規(guī)格，為傳統(tǒng)PC Card的一半，小巧易攜帶，目標(biāo)傳輸速率為800 Mbit/s，有8 Gbyte與16 Gbyte 2種規(guī)格，可以直接插入計算機的Express Card進行數(shù)據(jù)交換。

2 非磁帶介質(zhì)高清攝像機的性能對比

隨著非磁帶記錄介質(zhì)技術(shù)的成熟和價格的降低，越來越多的專業(yè)制作廠商開始使用新型介質(zhì)作為攝像機的記錄介質(zhì)。表2列出了5款具有代表性的應(yīng)用非磁帶介質(zhì)廣播級高清攝像機的性能參數(shù)。

表2 廣播級非磁帶介質(zhì)高清攝像機的性能對比

2.1 索尼PDW-700高清專業(yè)光盤攝錄一體機

該機具有先進的14 bit數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，支持4通道24 bit音頻，采用 50 Mbit/s 4∶2∶2 MPEG-2 長 GoP 格式進行記錄。支持多種高/標(biāo)清記錄格式，包括1 080p/i，720p，還可以兼容XDCAM HD 4∶2∶0高清格式，以及MPEG IMX與DVCAM標(biāo)清格式的記錄與回放。具備30 s圖像緩存記錄和間隔記錄功能。Live&Play功能可以將重放信號與輸入的攝像機信號同時進行輸出。具有2個HD/SD SDI接口，內(nèi)置下變換器，可以選擇高清或者標(biāo)清SDI輸出，下變換方式有壓縮、切邊、信箱3種方式。具有以太網(wǎng)接口，可以FTP方式進行記錄文件的傳輸。在記錄高分辨力視音頻數(shù)據(jù)的同時，還可在同一張光盤上生成該AV數(shù)據(jù)的低分辨力MPEG-4版本用于瀏覽和編輯?？蓾M足快速、高效的新聞體育類應(yīng)用。

2.2 松下AJ-HPX3000高清P2卡攝錄一體機

該機采用 AVC-Intra 100 模式實現(xiàn) 10 bit 4∶2∶2 采樣的高畫質(zhì)記錄，對應(yīng) 1 080p/25 f/s（29.97～23.98 f/s）原生記錄，通過F-REC模式電影伽馬、電影鏡頭用倒像功能也適用于電影制作，還可切換為DVCPRO HD/DVCPRO 50記錄。5個P2卡槽可實現(xiàn)多功能、多格式記錄，具有高速響應(yīng)。具有包括電影模式的6種伽馬曲線、14 bit DSP電路的12軸獨立色校正和4聲道16 bit數(shù)字音頻。色散校正可以通過組合相應(yīng)變焦鏡頭，得到近似定焦鏡頭范圍的圖像。動態(tài)伽馬可以擴大抑制黑白失調(diào)的動態(tài)范圍。具有抗震性好、無間斷拍攝、后期編輯簡單便捷等優(yōu)勢，在新聞、電影、廣告、電視劇、記錄片等制作領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2.3 華傲精創(chuàng)HDC-680高清易盤卡數(shù)據(jù)攝錄一體機

該機由華傲精創(chuàng)與日立公司合作推出，機頭部分采用日立的相應(yīng)產(chǎn)品，配置為3片2/3 in，220萬像素IT型CCD，14 bit A/D轉(zhuǎn)換，30 bit數(shù)字信號處理。以易盤卡為記錄介質(zhì)，拍攝模式1 080i/50 Hz，具有雙文件格式、雙碼流、雙盤卡記錄等特點，2塊易盤卡可以連續(xù)記錄和鏡像記錄。可采用 MPEG-2 I幀（100 Mbit/s）、MPEG-2 IBP 幀（80 Mbit/s）、AVS、H.264 等多種編碼方式， 支持 AVI與MXF 2種文件打包格式，音頻最多8通道記錄。易盤卡可以交替“串行”記錄，支持全面熱插拔。具備8 s預(yù)錄功能，避免錯過重要鏡頭記錄。在記錄MPEG-2高質(zhì)量視音頻流的同時，同步記錄一個低碼流MPEG-4視音頻數(shù)據(jù)，為后期編輯制作、網(wǎng)絡(luò)快速傳送提供良好的支持。記錄介質(zhì)易盤卡經(jīng)過特殊設(shè)計，對機械震動、沖擊碰撞和溫度變化有著很強的適應(yīng)能力，特別適合在惡劣的環(huán)境下工作。

2.4 池上HDS-V10無磁帶攝錄一體機

該機支持1 080i或720p高清以及多種數(shù)字記錄模式，采用了標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2壓縮及MXF檔案格式，可兼容于多數(shù)非線性廠商。采用TOSHIBA的ECC以及原器件標(biāo)準(zhǔn)化等的快閃存儲技術(shù)，通過GFPAK閃存存儲盒的方式進行介質(zhì)的記錄，提高其穩(wěn)定性。具備3 s預(yù)錄功能，30 s緩沖記錄裝置，即使在更換GFPAK時，也可保持不間斷的連續(xù)錄像。在寫入及刪除時，采用指令存取方式，以避免電源中斷時因信號周期性不穩(wěn)而出現(xiàn)信號遺失的現(xiàn)象?？扉W記憶體記錄介質(zhì)的抗沖擊性、防震動性及環(huán)境使用能力都高于以往產(chǎn)品。采用低重心及最大限度擴大肩托接觸面積的設(shè)計更具拍攝平衡性。在環(huán)境適應(yīng)性能方面，防塵防雨的設(shè)計使其能在雨天及塵土環(huán)境中使用。

2.5 湯姆遜草谷DMC 1000/20數(shù)字介質(zhì)攝錄一體機

該機采用22 bit數(shù)字圖像處理器，提供75 Mbit/s的高清視頻比特率，支持1 080i/50/60 Hz，720p/50/60 Hz，1 080p/24/25/30 f/s，576i/480i等多種高/標(biāo)清格式的記錄，并支持 JPEG2000，MPEG-2（可選）、DV25多種編碼 格 式 ，JPEG2000 編碼可提供 HD（4∶2∶2，10 bit）記錄。記錄的高清素材解碼時就可以在多種分辨力之間任意選擇，避免了下變換的步驟，能方便地滿足高清、標(biāo)清、QCIF及PICON等多種應(yīng)用需求。記錄介質(zhì)除使用內(nèi)置的REV PRO移動硬盤或?qū)I(yè)級固態(tài)CF閃存卡（2個）記錄外，還可通過USB（3個）或Firewire接口使用外置U盤或移動硬盤記錄。除了集成了HD-SDI／SD-SDI、模擬復(fù)合、時間碼、AES音頻及模擬音頻接口外，還帶有HDMI接口以連接獨立監(jiān)視器和千兆以太網(wǎng)接口（2個）用于網(wǎng)絡(luò)文件的傳輸。該機型設(shè)計理念先進，給用戶提供最全面的多格式解決方案，用戶可以任意選擇存儲介質(zhì)、壓縮格式、傳輸手段，可廣泛應(yīng)用于影視行業(yè)。

非磁帶介質(zhì)高清攝像機的使用不僅改變了工作流程，也改變了產(chǎn)品的設(shè)計和操作平臺。采用新一代記錄介質(zhì)的高清攝像機精彩紛呈，使影視行業(yè)與IT和互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合。

[1]張海濤.加快我國高清電視、數(shù)字電影和移動多媒體廣播電視發(fā)展[R/OL].[2009-05-01].http：//gbh.cctv.com/birtv2008/20081104/103311.shtml.

[2]杜百川.廣播電視技術(shù)進展[J].廣播電視信息，2008（12）：24-27.

[3]劉怡昆.藍(lán)光盤和P2卡的性能比較[J].中國有線電視，2006（12）：1186-1189.

[4]李玉星.替代磁帶的下一代攝像機存儲介質(zhì)（下）[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2008（2）：60-64.