專(zhuān)業(yè)級(jí)4K超高清攝像機(jī)特性分析及后期制作實(shí)踐

戴敏利，劉 暢，柯 健

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院；江蘇省現(xiàn)代企業(yè)信息化應(yīng)用支撐軟件工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 蘇州 215104)

專(zhuān)業(yè)級(jí)4K超高清攝像機(jī)特性分析及后期制作實(shí)踐

戴敏利，劉 暢，柯 健

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院；江蘇省現(xiàn)代企業(yè)信息化應(yīng)用支撐軟件工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 蘇州 215104)

超高清技術(shù)在近幾年得到了飛速的發(fā)展，成為影視領(lǐng)域倍受關(guān)注的新熱點(diǎn).研究超高清攝像機(jī)的分類(lèi)，介紹當(dāng)前主要的專(zhuān)業(yè)級(jí)4K超高清攝像機(jī)產(chǎn)品，分析這些產(chǎn)品的功能定位和技術(shù)特點(diǎn)，闡述超高清視頻的后期制作流程.以PXW-Z100及BMPC 4K為例，介紹4K超高清內(nèi)容的拍攝和后期制作，為4K超高清影視作品創(chuàng)作提供參考.

超高清；4K；超高清攝像機(jī)；后期制作；非線性編輯

目前，廣播電視節(jié)目正處于標(biāo)清逐步過(guò)渡到高清的時(shí)期，隨著技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)，近兩年超高清已經(jīng)成為影視相關(guān)領(lǐng)域全新的熱點(diǎn).為了獲得新的市場(chǎng)和利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，無(wú)論是傳統(tǒng)的電視制造廠商和廣播電視系統(tǒng)供應(yīng)商，還是善于“攪局”的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，都在積極推動(dòng)超高清的發(fā)展與普及.目前超高清覆蓋了從拍攝、記錄、制作、傳輸?shù)讲シ?、顯示等多個(gè)方面，影視制作領(lǐng)域正在步入一個(gè)新的發(fā)展階段.當(dāng)前超高清發(fā)展主要處于4K階段，文中提到的超高清主要是指4K超高清.

在超高清攝像機(jī)方面，當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了面向不同用戶群體的眾多產(chǎn)品，其性能特點(diǎn)、價(jià)格、操作方式以及后期制作流程都存在較大的差異.攝像機(jī)的使用及后期制作流程，在很大程度上影響著超高清視頻的制作.因此，選擇合適的超高清攝像機(jī)完成畫(huà)面拍攝，構(gòu)建高效便捷的超高清制作平臺(tái)和工作流程就顯得十分重要.

1 超高清攝像機(jī)分類(lèi)

近幾年，在超高清拍攝設(shè)備上，傳統(tǒng)的廣電設(shè)備供應(yīng)商如索尼、松下、JVC等都陸續(xù)推出了超高清攝像機(jī)產(chǎn)品，并在不斷豐富自身的產(chǎn)品線.除此之外，很多非廣電設(shè)備廠商也推出了眾多的超高清攝像機(jī)產(chǎn)品，主要廠商有Red Digital Cinema Camera公司、CANON公司、Blackmagic Design公司、GoPro公司等.市面上的超高清攝像機(jī)產(chǎn)品覆蓋了高中低端多個(gè)層次，基本能夠滿足當(dāng)前4K超高清內(nèi)容的拍攝需求.

超高清攝像機(jī)根據(jù)面向的領(lǐng)域不同，大概可以分為電影級(jí)、專(zhuān)業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)三大類(lèi).電影級(jí)超高清攝像機(jī)功能強(qiáng)大，價(jià)格昂貴，使用較為繁瑣.典型的產(chǎn)品包括索尼的F65、F55，Red Digital Cinema 公司的RED ONE、EPIC、SCARLET，松下的Varicam 35，CANON的EOS-C500，AJA CION Production Camera等.在超高清時(shí)代，數(shù)字電影和電視制作的界線越來(lái)越模糊，融合發(fā)展的趨勢(shì)越來(lái)越明顯.越來(lái)越多的制作者也選擇這一類(lèi)設(shè)備攝制高質(zhì)量電視節(jié)目.專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)主要面向?qū)I(yè)創(chuàng)作人員，具有功能豐富，使用專(zhuān)業(yè)級(jí)格式記錄，性價(jià)比較高的特點(diǎn).典型的產(chǎn)品包括PXW-FS7K、NEX-FS700RH、PXW-Z100、URSA、 BMPC4K、EOS-1DC、EOS C300 Mark II、GH4等.消費(fèi)級(jí)超高清攝像機(jī)主要面向家庭消費(fèi)者，具有使用便捷、價(jià)格便宜的特點(diǎn).典型產(chǎn)品包括FDR-AX1E、AX100E、DMC-FZ1000、GYHMQ10、GoPro Hero3等.

根據(jù)使用鏡頭的方式，超高清攝像機(jī)可以分為可換鏡頭式、一體式.可換鏡頭超高清攝像機(jī)能夠根據(jù)拍攝內(nèi)容及拍攝需求使用相應(yīng)的鏡頭獲得更好的拍攝效果.電影級(jí)的超高清攝像機(jī)都是可換鏡頭式的.專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)中大部分都使用可換鏡頭系統(tǒng)，常見(jiàn)的機(jī)型包括PXW-FS7K、NEX-FS700RH、URSA、 BMPC4K、EOS-1DC、EOS C300 Mark II、GH4、GY-LS300等.一體式超高清攝像機(jī)通常擁有大變焦比鏡頭，操作比較便捷，符合傳統(tǒng)高清攝像機(jī)的操作習(xí)慣.主要的機(jī)型包括PXW-Z100、FDRAX1E、AX100E、GY-HM200、GY-HM170等.

根據(jù)主要設(shè)計(jì)功能用途，超高清攝像機(jī)可以分為傳統(tǒng)形式的攝像機(jī)、具備超高清視頻拍攝能力的照相機(jī)和移動(dòng)終端設(shè)備.根據(jù)傳感器尺寸大小的不同，超高清攝像機(jī)可以分為大畫(huà)幅和小畫(huà)幅；根據(jù)視頻記錄方式的不同，超高清攝像機(jī)可以分為機(jī)內(nèi)錄制和外置記錄儀錄制.

2 專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)

2.1 主要專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清產(chǎn)品介紹

當(dāng)前典型的專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清產(chǎn)品中一部分為傳統(tǒng)形式的攝像機(jī)，比如PXW-FS7K、NEX-FS700RH、PXW-Z100、URSA、 BMPC4K和EOS C300 Mark II，另一部分主要是具備超高清拍攝或者信號(hào)輸出能力的數(shù)碼相機(jī)，包括EOS-1DC、GH4和a7s.這些機(jī)器的差異主要體現(xiàn)在感光元器件、鏡頭卡口類(lèi)型、視頻記錄格式、信號(hào)輸入輸出性能等方面.在超高清模式下其典型參數(shù)見(jiàn)表1和表2[1-9].

2.2 專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)的特性

表1 專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清視頻拍攝相機(jī)規(guī)格簡(jiǎn)表(一)

每一款超高清攝像機(jī)都有自身的特點(diǎn).NEX-FS700雖然不支持機(jī)內(nèi)錄制超高清內(nèi)容，但是通過(guò)外接記錄儀，可以實(shí)現(xiàn)4KRAW拍攝，同時(shí)還可以在機(jī)內(nèi)錄制一個(gè)AVCHD的副本.由于記錄的AVCHD文件與RAW文件具有相同時(shí)碼，因此可以將AVCHD文件作為后期編輯的代理文件使用.PXW-FS7可以認(rèn)為是FS700的升級(jí)版，具備了機(jī)內(nèi)錄制超高清的能力，由此帶來(lái)了簡(jiǎn)化的后期制作流程，能夠有效提高制作效率.PXW-Z100則是一款XDCAM專(zhuān)業(yè)4K手持?jǐn)z錄一體機(jī)，具備專(zhuān)業(yè)的超高清記錄格式，其特點(diǎn)是操作方式與現(xiàn)有的高清手持?jǐn)z錄一體機(jī)完全一樣，任何高清拍攝用戶都能夠方便地使用該機(jī)器.URSA 4K和BMPC4K都使用了Super 35傳感器，具備專(zhuān)業(yè)的全域快門(mén)，可以錄制CinemaDNG RAW和 Apple ProRes格式的超高清視頻，其特點(diǎn)是能夠接駁各種不同類(lèi)型的鏡頭，機(jī)內(nèi)錄制功能強(qiáng)大.EOS C300 Mark II則是其中最新的產(chǎn)品，較之前一代產(chǎn)品加入了機(jī)內(nèi)4K影像記錄的功能.

表2 專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)規(guī)格簡(jiǎn)表(二)

EOS-1DC是佳能首款可在CF卡上記錄4K和全高清視頻的數(shù)碼單反相機(jī)，在極低亮度場(chǎng)景下也能拍攝出優(yōu)秀的畫(huà)質(zhì).EOS-1DC最大的特點(diǎn)在于其機(jī)身小巧靈活，不使用第三方記錄設(shè)備，不需要其他配件就可以進(jìn)行4K拍攝.GH4可以在機(jī)內(nèi)SD卡以100 Mbps 的碼率記錄4 096×2 160視頻，幀率可達(dá)24 fps.通過(guò)拓展單元DMW-YAGH，提供XLR接口、SDI接口等眾多廣播級(jí)擴(kuò)展能力，其主要特點(diǎn)在于接口豐富，記錄碼率高，升格能力強(qiáng).索尼的a7s可以通過(guò)HDMI輸出4∶2∶2 8 bit的超高清畫(huà)面，使用外接記錄儀可以記錄高質(zhì)量的超高清視頻.在拍攝動(dòng)態(tài)影像時(shí)，ISO為100-409600，該機(jī)具有高感光度低噪點(diǎn)的成像特點(diǎn)，在微弱的光線下也可以進(jìn)行拍攝，高質(zhì)量的輸出接口為第三方記錄儀進(jìn)行高質(zhì)量的超高清畫(huà)面記錄奠定了基礎(chǔ).

3 專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清后期制作流程

超高清視頻文件記錄格式的不同，后期流程也不盡相同.總體可以分為RAW格式(索尼RAW、CinemaDNG RAW等)和非RAW格式(XAVC、ProRes、MP4等).

RAW格式記錄的素材制作流程相對(duì)復(fù)雜.首先需要進(jìn)行素材的處理，包括音頻匹配、元數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)碼等，格式轉(zhuǎn)換時(shí)需要加載LUT以獲得合適的圖像色彩；其次將轉(zhuǎn)碼后的高清素材導(dǎo)入非編進(jìn)行剪輯，將剪輯后的項(xiàng)目導(dǎo)出，為XML/EDL/AAF的文件供調(diào)色軟件調(diào)用；再次將XML/EDL/AAF文件導(dǎo)入到調(diào)色軟件中，重新鏈接源高質(zhì)量的素材，進(jìn)行調(diào)色處理后分鏡頭渲染輸出并導(dǎo)出新的文件；最后在利用新的文件合成輸出得到成片[10].其制作流程如圖1所示.

非RAW格式的超高清項(xiàng)目后期制作流程與現(xiàn)有高清項(xiàng)目基本相同，主要包括素材的下載、剪輯和輸出.當(dāng)前主流的非編軟件基本都能直接導(dǎo)入XAVC、ProRes、MP4格式的超高清視頻，直接進(jìn)行超高清視頻的剪輯[11].其工作流程如圖2所示.

圖1 RAW格式超高清制作流程

圖2 非RAW格式超高清制作流程

4 超高清視頻拍攝及制作實(shí)踐

4.1 超高清攝像機(jī)視頻實(shí)拍

PXW-Z100不論是從外觀還是操作方式上都與高清攝像機(jī)非常相似，幾乎立即可以上手拍攝.由于采用的是不可換鏡頭的方式，拍攝時(shí)創(chuàng)意空間受到一定的限制.該機(jī)裝有2個(gè)XQD存儲(chǔ)卡插槽和1個(gè)SD卡插槽，使用XQD卡作為超高清視頻存儲(chǔ)介質(zhì).經(jīng)過(guò)實(shí)際拍攝測(cè)試，利用單張32 G容量的QD-S32E存儲(chǔ)卡，在3 840 ×2 160@25P /XAVC格式下可以錄制約16 min的內(nèi)容，在50 P下可以錄制約8 min的內(nèi)容，當(dāng)錄制時(shí)間剩余4 min左右時(shí)攝像機(jī)開(kāi)始提示存儲(chǔ)空間將滿，卡滿后攝像機(jī)自動(dòng)停止記錄.為了防止頻繁換卡中斷拍攝，建議使用2張64 G的XQD卡進(jìn)行拍攝，同時(shí)開(kāi)啟攝像機(jī)中的連續(xù)記錄功能，即當(dāng)?shù)谝粡埓鎯?chǔ)卡記錄滿后，會(huì)不間斷自動(dòng)記錄到第二張存儲(chǔ)卡中.

BMPC4K EF直接連接各種EF鏡頭，使用SSD作為存儲(chǔ)介質(zhì)，整機(jī)感覺(jué)比較小巧靈活.通過(guò)內(nèi)置的觸摸顯示屏可以直接監(jiān)視畫(huà)面，能夠查看直方圖和音頻表，還能更改攝像機(jī)設(shè)置和錄入元數(shù)據(jù)，顯示各種狀態(tài)信息，可以連按兩下屏幕放大畫(huà)面獲得精準(zhǔn)對(duì)焦.但固定于機(jī)身后的屏幕對(duì)于低角度或者高角度拍攝時(shí)就成為了一個(gè)問(wèn)題，而不得不借助于外接的電子尋像器.由于小型化機(jī)身及觸摸屏控制參數(shù)的方式，很多操作都必須進(jìn)入菜單才可以，與傳統(tǒng)攝像機(jī)相比其操控性比較差.此外，在配上較重的鏡頭后，手持拍攝就顯得不是那么方便，最好配上專(zhuān)用的附件輔助拍攝.BMPC4K拍攝時(shí)直接采用Sandisk 480 G的SSD固態(tài)硬盤(pán)進(jìn)行錄制，考慮到后期制作的效率，采用的壓縮格式為Apple ProRes 422 (HQ)，經(jīng)實(shí)際拍攝約可錄制80 min的內(nèi)容.

4.2 專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清內(nèi)容制作實(shí)踐

超高清后期制作平臺(tái)主要包括硬件和軟件兩個(gè)部分，主要結(jié)構(gòu)如圖3所示.非編硬件主要包括主機(jī)、高速直連存儲(chǔ)、Thunderbolt 2接口卡、IO卡以及監(jiān)看電視.具體配置為HP Z620工作站，配備雙六核Xeon E5-2620 v2 CPU、32 G內(nèi)存、NVIDIA Quadro K4 000顯示卡、Thunderbolt 2擴(kuò)展卡，PCIE 32T直連存儲(chǔ)，DeckLink 4K Extreme卡，65寸4K超高清電視，非編軟件選用Adobe Premiere Pro CC 2014.2.

圖3 超高清制作系統(tǒng)

4.2.1 素材的下載

PXW-Z100拍攝好的素材利用Sony MRW-E80讀卡器通過(guò)USB3.0接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)入非編計(jì)算機(jī)，在導(dǎo)入到高速磁盤(pán)陣列中時(shí)，速度約為95 MB/s.BMPC4K SSD固態(tài)硬盤(pán)中記錄的素材可以通過(guò)USB3.0讀卡器或Thunderbolt 2讀卡器下載到計(jì)算機(jī).在使用USB3.0讀卡器下載時(shí)，傳輸速度約135 Mbps，使用Blackmagic MultiDock通過(guò)Thunderbolt 2接口下載時(shí)，傳輸速度約340 Mbps.此外，Blackmagic MultiDock在插入SSD硬盤(pán)后，可以直接進(jìn)行剪輯，可以節(jié)約大量素材下載時(shí)間.Thunderbolt 2接口在大量視頻數(shù)據(jù)傳輸時(shí)存在極大的優(yōu)勢(shì).

4.2.2 導(dǎo)入非編軟件并進(jìn)行剪輯

打開(kāi)Premiere Pro CC創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，利用媒體瀏覽器導(dǎo)入拍攝好的素材，將項(xiàng)目面板中的素材拖放到時(shí)間軸上自動(dòng)創(chuàng)建與之匹配的序列，剪輯過(guò)程與高清影片剪輯一致.對(duì)于PXW-Z100拍攝的XAVC素材，剪輯時(shí)對(duì)CPU的要求比較高，能夠同時(shí)進(jìn)行2軌實(shí)時(shí)剪輯回放，3軌時(shí)不能實(shí)時(shí)回放.對(duì)于BMPC4K拍攝的Apple ProRes 422 (HQ)可以同時(shí)進(jìn)行6軌以上實(shí)時(shí)剪輯回放，此時(shí)CPU利用率約為50%.

4.2.3 影片的輸出

Premiere Pro CC支持多種超高清格式的輸出，包括DPX、H.264、XAVC-Intra和QuickTime.對(duì)于專(zhuān)業(yè)級(jí)應(yīng)用，通常輸出的格式主要為H.264和XAVC-Intra，如果是最終的成片交付，可以采用H.264編碼的MP4文件，如果是再次編輯或者存檔，可以選擇XAVC-Intra.分別將PXW-Z100和BMPC4K拍攝的素材簡(jiǎn)單剪輯成2個(gè)10 min的片子，其中均包含100 s長(zhǎng)的畫(huà)中畫(huà).將兩個(gè)影片都輸出為mxf和MP4兩個(gè)版本的超高清文件，片長(zhǎng)和輸出所需要的時(shí)間比見(jiàn)表3.需要特別指出的是，在XAVC剪輯后輸出為XAVC編碼的mxf文件過(guò)程中，當(dāng)壓縮到畫(huà)中畫(huà)內(nèi)容時(shí)速度明顯減慢，而其他的部分幾乎對(duì)CPU沒(méi)有任何負(fù)載，速度非常之快.

表3 不同格式輸出時(shí)的片長(zhǎng)和輸出時(shí)間比

5 結(jié)論

目前專(zhuān)業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)及其后期制作流程已經(jīng)比較成熟，這為超高清的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).超高清視頻的制作除了要考慮攝像機(jī)外，更要綜合考慮后期制作流程需要.如果有完整的數(shù)據(jù)管理團(tuán)隊(duì)，剪輯調(diào)色團(tuán)隊(duì)，使用高端的RAW方式無(wú)疑是高質(zhì)量制作最佳方案.如果希望簡(jiǎn)化工作流程，降低制作成本，提高制作的速度，采用專(zhuān)門(mén)的4K視頻編碼格式錄制就很有必要.超高清將越來(lái)越多地融入生活的方方面面，帶來(lái)更好的應(yīng)用體驗(yàn).

[1] 索尼中國(guó). NEX-FS700RH產(chǎn)品概述[EB/OL].(2015-03-11)[2015-04-10].http：//pro.sony.com.cn/pro/product/broadcast-productscamcorders-digital-motion-picture-camera/nex-fs700rh/overview/

[2] 索尼中國(guó). PXW-FS7K產(chǎn)品概述[EB/OL].(2015-01-10)[2015-04-10].http：//pro.sony.com.cn/pro/product/broadcast-products-camcordersxdcam/pxw-fs7k/overview/

[3] 索尼中國(guó). PXW-Z100產(chǎn)品概述[EB/OL].(2015-02-05)[2015-04-10].http：//pro.sony.com.cn/pro/product/broadcast-products-camcordersxdcam/pxw-z100/overview/

[4] Blackmagic公司. Blackmagic URSA EF 技術(shù)規(guī)格[EB/OL].(2015-03-11)[2015-04-10].https：//www.blackmagicdesign.com/cn/products/ blackmagicursa/techspecs/W-URSA-01

[5] Blackmagic公司. Blackmagic Production Camera 4K EF技術(shù)規(guī)格[EB/OL].(2015-03-10)[2015-04-10].https：//www.blackmagicdesign. com/cn/products/cinemacameras/techspecs/W-CIN-05

[6] 佳能公司. EOS C300 Mark II 產(chǎn)品概要[EB/OL].(2015-02-18)[2015-04-10].http：//www.canon.com.cn/products/cinemaeos/lineup/ eosc300markii/index.html

[7] 佳能公司. EOS-1D C產(chǎn)品概要[EB/OL].(2015-02-18)[2015-04-10].http：//www.canon.com.cn/products/cinemaeos/lineup/eos-1dc/index. html

[8] 松下公司. AG-GH4UMC[EB/OL].(2015-03-08)[2015-04-10].http：//pro.panasonic.cn/product/detail.html?pid=2129

[9] 索尼中國(guó). ILCE-7S Pro Package產(chǎn)品概述[EB/OL].(2015-03-11)[2015-04-10].http：//pro.sony.com.cn/pro/product/broadcast-productscamcorders-nxcam-avchd/ilce-7s-pro-package/overview/

[10] 胡冰. 索尼PMW-F55/F5后期流程經(jīng)驗(yàn)分享[J]. 數(shù)碼影像時(shí)代，2013(10)：88-91.

[11] 李建新. 基于XAVC 4K格式的4K電視節(jié)目制作[J]. 廣播與電視技術(shù)，2013(11)：36-39.

(責(zé)任編輯：李 華)

Characteristics Analysis of Professional 4K Ultra High Definition Camcorder and Post-production Practice

DAI Min-li，LIU Chang，KE Jian
(School of Computer Engineering；Jiangsu Province Support Software Engineering R&D Center for Modern Information Technology Application in Enterprises，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Ultra high definition technology has made its rapid development in recent years，and become a new spot that attracts most attention in film industry.The classification of ultra high definition camcorder is researched；the present main professional 4K ultra high definition camcorder products are introduced；the functional definition and technological features of these products are analyzed；and the post work procedure of ultra high definition content manufacture is illustrated.Taking PXW-Z100 and BMPC 4K as examples，the shooting and post production of 4K ultra high definition contents are introduced as a reference for producing 4K ultra high definition film works.

ultra high definition；4K；ultra high definition camcorder；post production；non-linear editing system

TN94；TP37

A

1008-5475(2015)03-0036-05

2015-05-13；

2015-06-09

蘇州市工業(yè)科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(SGZ2014009)；蘇州市高技能人才培養(yǎng)研發(fā)課題(GJNP201414)；蘇州市職業(yè)大學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(2014SZDQ07).

戴敏利(1982-)，男，湖北天門(mén)人，講師，碩士，主要從事教育技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)教學(xué)研究.