高清電視節(jié)目制作的關(guān)鍵技術(shù)和趨勢

□陳 堅 郭 華

非線性編輯系統(tǒng)的核心組成部分有視音頻板卡、視音頻編解碼以及渲染引擎。當這三個部分都提供高清的處理能力時，非線性編輯系統(tǒng)即具備了高清編輯能力。筆者以電視臺普遍使用的大洋高清制作網(wǎng)為例，解析高清電視節(jié)目制作的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢。

板卡技術(shù)。在較早的非編系統(tǒng)中，板卡扮演著極為重要的角色，除了完成視音頻信號的采集、輸出之外，還集成了編解碼的功能。隨著CPU+GPU+I/O技術(shù)的發(fā)展，非編產(chǎn)品的主流做法逐漸演變成將信號輸入輸出與編解碼分別處理，非編也由此獲得了前所未有的自由度，無論是性能還是編輯格式都有了巨大飛躍。但是，在剝離了編解碼功能之后，板卡是否只剩下I/O？這里不同的廠商有不同的理解。市場上主要有兩種技術(shù)路線：一種是板卡只負責信號輸入輸出，純粹作為I/O板卡使用，這種產(chǎn)品造價比較低廉；另一種是在板卡上提供專用硬件加速，比如特技渲染、上下變換等。如大洋的紅橋三代系列板卡（RedBridgeIII），就在板卡上集成了大洋獨有的AMEC下變換處理技術(shù)。

視音頻壓縮技術(shù)。在電視節(jié)目后期制作中，依靠非編采集SDI通道的信號，依然是常見的制作方式。除了要求采用的編碼格式具有良好的一次壓縮質(zhì)量之外，還必須要求其具有很好的多代復制能力，即經(jīng)過多次反復編解碼之后，畫面質(zhì)量仍能保持較高的水平。在高清領(lǐng)域使用最廣泛的MPEG-2I幀的壓縮方式，要達到較高的壓縮質(zhì)量，通常要采用200—300Mbps碼率，相比標清碼率高4—6倍，對于網(wǎng)絡化制作系統(tǒng)來說無論帶寬還是存儲空間都是不小的考驗。大洋的解決方案是DYHQ壓縮技術(shù)。這是在MPEG-2的基礎上經(jīng)過碼率優(yōu)化而來的一種編碼方式。對于1080/50i的高清，在100M碼率上就可完成高質(zhì)量的壓縮，并且具有良好的兼容性，可以直接與其它系統(tǒng)進行交互。

渲染引擎。高清數(shù)據(jù)量的提升對制作系統(tǒng)的渲染能力提出巨大考驗，一個架構(gòu)合理、性能優(yōu)異的渲染引擎可以支持盡可能多的實時操作，避免打包生成帶來的效率下降。大洋的應對之道在于：非編單機采用64位Windows7操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理速度提高一倍，內(nèi)存尋址能力幾乎無限，編輯制作效率明顯提升；結(jié)合最新CPU架構(gòu)及AVX指令集的GP2U+Acc渲染引擎，合理使用系統(tǒng)資源，平衡分配渲染任務；可以將工程分發(fā)至后臺的服務器群進行分布式集群渲染，提升合成效率；以集群渲染為核心，構(gòu)建“云渲染服務——瘦客戶端”的制作平臺。

高清電視的發(fā)展已經(jīng)進入快車道，超高清的研究也已開始。UltraHDTV或者SuperHighVision，像素數(shù)達到HDTV的16倍，擁有20個以上的環(huán)繞聲道。在國外，BBC和NHK已經(jīng)在做UltraHDTV的嘗試，但目前僅停留在實驗階段。

我們知道，畫幅越大，要求的放映距離越遠，這就注定超高清在大多數(shù)家庭的客廳里找不到足夠的放映空間。其實，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，要提高現(xiàn)有HDTV的觀感，比較切實可行的是保持1920×1080分辨率，將幀數(shù)提高一倍，同時采用逐行掃描方式，即1080/50P，就可以有效避免隔行系統(tǒng)固有的跳躍感和爬行現(xiàn)象。

由于幀頻提高一倍，數(shù)據(jù)量相應也提高一倍，現(xiàn)有的1.5GbSDI通道的帶寬不足以傳輸50P信號，因此需要3Gb SDI通道的支持。事實上更寬的通路意味著可以做更多事情，比如，以雙倍速進行1080/50i信號的上載，實時上載和預監(jiān)2K、4K數(shù)字電影，立體電視節(jié)目制作時的左右眼信號的同步采集、預監(jiān)和輸出等等。

我們注意到高清晰度電視節(jié)目制作和高清/標清兼容性制作是兩個同時需要關(guān)注的問題，高清節(jié)目制作在許多方面有別于標清節(jié)目制作。例如，16:9寬高比取景、聚焦的準確性、根據(jù)被攝場景的鏡頭濾色片與光圈的掌握、照明燈光的光比、舞美制景和演員服裝與化裝，甚至與電影曝光相對應的伽瑪曲線的運用等均已經(jīng)引起大家的認真討論與實踐。然而對于電視臺來說，由于目前制作和播出高清節(jié)目的經(jīng)濟回報不足以支撐和組織更多純高清節(jié)目的制作，只能按照“精選臺內(nèi)現(xiàn)有頻道欄目錄制、貯備和播出高清晰度電視節(jié)目，同時變換標清在現(xiàn)有頻道播出”的原則，把可視性強、有在高清晰度電視頻道重播價值的節(jié)目特別安排在高清制作系統(tǒng)完成。因此，推動高清晰度電視節(jié)目制作，不能局限于僅僅制作探索性的精品樣片，還應該將高清節(jié)目納入電視臺節(jié)目制作規(guī)劃，選好固定欄目，落實相關(guān)政策，調(diào)動編導參與高清節(jié)目制作的積極性，鍛煉高清節(jié)目制作隊伍。