高清電視信號(hào)格式在攝像機(jī)中的實(shí)現(xiàn)方法

楊睿+楊濤

摘 要 隨著錄制設(shè)備的推陳出新，高清電視成為如今電視節(jié)目的主流，在高清電視信號(hào)格式方面出現(xiàn)了越來(lái)越多的問(wèn)題，對(duì)我國(guó)電視傳媒和國(guó)際接軌產(chǎn)生了負(fù)面作用，所以面對(duì)這種現(xiàn)象需要深入討論高清電視信號(hào)格式與視頻錄制等多種技術(shù)。在闡述高清電視發(fā)展的前提下，對(duì)高清攝像機(jī)的使用和調(diào)整提出來(lái)了一定的方法，通過(guò)列舉實(shí)例，闡述了高清電視信號(hào)產(chǎn)生的過(guò)程，展望了高清電視信號(hào)的發(fā)展，為相關(guān)技術(shù)的提高提供了理論支撐，也為高清電視相關(guān)設(shè)備的升級(jí)提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 高清電視信號(hào)；攝像機(jī)；廣播

中圖分類(lèi)號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）173-0071-02

高清電視，簡(jiǎn)稱(chēng)“HDTV”，這種電視格式是由美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)確定的標(biāo)準(zhǔn)格式。高清一般指的是電視的清晰度，清晰度衡量是以水平掃描線數(shù)作為計(jì)量的。高清晰度的標(biāo)準(zhǔn)也可以形象地表述為：視力正常的人在距離該電視高度三倍以上距離觀看的圖像應(yīng)與實(shí)際圖像無(wú)異。隨著電視技術(shù)和攝影設(shè)備的快速發(fā)展，分辨率更高、失真度更低的電視信號(hào)走入人們的生活，提高了觀看體驗(yàn)。其實(shí)早在1999年的國(guó)慶閱兵中，我國(guó)就已經(jīng)進(jìn)行了高清信號(hào)的直播嘗試，在設(shè)備的使用上是1080i/60的設(shè)備。在這之后，我國(guó)開(kāi)始制定電視信號(hào)1080i/50標(biāo)準(zhǔn)，包括演播室參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)、視頻編碼及復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)等多項(xiàng)，CCTV等知名演播室開(kāi)始拓展高清節(jié)目，引進(jìn)一批高清視頻專(zhuān)用設(shè)備包括攝像機(jī)、監(jiān)視、字幕機(jī)等。近些年，不論是CCTV高清頻道的出現(xiàn)還是點(diǎn)播臺(tái)高清節(jié)目源的出現(xiàn)，都說(shuō)明高清電視信號(hào)在我國(guó)的發(fā)展如火如荼。但是在高清電視中，不同的信號(hào)制式為信號(hào)轉(zhuǎn)接和交換帶來(lái)了諸多困難，這是一個(gè)世界范圍的問(wèn)題，因?yàn)椴煌蓄l、不同場(chǎng)頻和不同的掃描方式帶來(lái)了信號(hào)制式的差異，這種現(xiàn)象十分普遍，所以在節(jié)目制作等方面帶來(lái)了極大的困擾，因此對(duì)于設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用提出來(lái)更多的需求。隨著廣播電視高清化的發(fā)展，我國(guó)與世界在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行對(duì)接的過(guò)程中，高清電視信號(hào)格式方面的因素?zé)o法回避。

1 高清電視信號(hào)發(fā)展

高清視頻的發(fā)展首先由日本進(jìn)行研制和試播，其觀看效果出乎意料，隨之而來(lái)的是歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家的效仿，并因此產(chǎn)生了高清電視。為了提高電視信號(hào)的清晰度，應(yīng)將標(biāo)清電視的垂直掃描線數(shù)增加，現(xiàn)有的PAL625行掃描線和NTSC525行掃描線是較為普遍的，在電視畫(huà)面是4：3的情況下，可以正常輸出視頻信號(hào)。高清畫(huà)面是16：9，有效掃描線為1080，行掃描像素為1920，但是場(chǎng)頻的不同派生出來(lái)不同的高清信號(hào)，50Hz或者60Hz。在廣播電視中，隔行掃描會(huì)減少掃描線，降低了清晰度。當(dāng)需要進(jìn)行電影制作和電視畫(huà)面后期處理時(shí)，信號(hào)幀頻需要提高，隔行掃描的方式便不適用了，這時(shí)采用逐行掃描方式。當(dāng)對(duì)于高速物體進(jìn)行拍攝時(shí)，高速幀頻可以減少曝光時(shí)間，獲得清晰圖像，這時(shí)可以輸出高清圖像信號(hào)了。

高清電視信號(hào)雖然得到了較為廣泛的發(fā)展，但是其費(fèi)用居高不下，成為了制約高清信號(hào)發(fā)展的瓶頸，但是隨著電視終端尤其是高清電視終端的降價(jià)和普及，高清電視信號(hào)源的價(jià)格終將會(huì)會(huì)隨著文廣和央視的競(jìng)爭(zhēng)而下調(diào)，高清電視將會(huì)成為今后電視信號(hào)的主流，帶給觀眾更為流暢和幸福的體驗(yàn)。

2 高清攝像機(jī)使用與調(diào)整

沒(méi)有高清攝像機(jī)對(duì)環(huán)境鏡像的捕捉就不會(huì)有高清電視信號(hào)傳輸和格式轉(zhuǎn)換方面的問(wèn)題，所以如何進(jìn)行高清晰度拍攝也是需要使用者注意的。高清拍攝可以通過(guò)加大光圈的方法，減少曝光時(shí)間，減少鏡頭抖動(dòng)，更充分地還原環(huán)境景象。在硬件上一般采用多層鍍膜鏡頭，這樣可以防止鬼影和眩光的產(chǎn)生。攝像機(jī)一般都是CMOS或者CCD感光，在降噪和高感控制方面，高清攝像機(jī)會(huì)更為優(yōu)秀。一般的電視節(jié)目拍攝都是在室內(nèi)，想要拍攝出玲瓏剔透的畫(huà)面，通過(guò)良好的布光也可以提高照度，在拍攝中適當(dāng)考慮各種光線的運(yùn)用，通過(guò)科學(xué)擺放柔光燈、直射燈等器材，可以充分體現(xiàn)演播室的層次，使布光均勻有重點(diǎn)，增強(qiáng)表現(xiàn)力，為高清攝像提供可能。

當(dāng)然為了提高藝術(shù)表現(xiàn)力，攝像機(jī)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置也是十分重要的。一般情況下，手動(dòng)調(diào)焦和自動(dòng)調(diào)焦要相互結(jié)合，可以突出不同的拍攝重點(diǎn)，在曝光方面，如果環(huán)境光線較為復(fù)雜，暗部和亮部特征明顯，就需要設(shè)置攝像機(jī)中的信號(hào)動(dòng)態(tài)參數(shù)，諸如伽馬曲線、拐點(diǎn)控制、黑電平等等。通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)，可以得到不同的對(duì)比度、飽和度等值，對(duì)畫(huà)面明暗盡心二次調(diào)節(jié)可以得到更為理想的畫(huà)面。當(dāng)處于戶(hù)外條件時(shí)，光照情況差強(qiáng)人意，為了得到更為真實(shí)、靚麗的顏色，需要認(rèn)為進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，這根據(jù)攝影師的不同會(huì)產(chǎn)生不同的效果，如果在實(shí)際拍攝時(shí)沒(méi)有達(dá)到要求，只能進(jìn)行后期制作上的彌補(bǔ)。不同于標(biāo)清電視節(jié)目的拍攝，高清電視節(jié)目拍攝時(shí)，對(duì)于燈光、化妝、服裝等因素的要求提高了，在構(gòu)圖和推拉搖移上也必須十分謹(jǐn)慎，否則將會(huì)將缺點(diǎn)在鏡頭中展露無(wú)遺，使高清電視節(jié)目出現(xiàn)缺憾

由于高清攝像機(jī)拍攝16：9的畫(huà)面，可以更為直觀地反應(yīng)場(chǎng)景特征，帶來(lái)更為強(qiáng)勁的視覺(jué)沖擊，所以針對(duì)于人物的特寫(xiě)會(huì)產(chǎn)生或多或少的留白，這就需要進(jìn)行后期填補(bǔ)。在白平衡的處理上，光照色溫是不斷變化的，當(dāng)鏡頭更換后、當(dāng)環(huán)境溫度變化后、當(dāng)時(shí)間變化后，都需要從新調(diào)整白平衡參數(shù)，令前后畫(huà)面一致。對(duì)于黑平衡的處理也是一樣，都需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。高清節(jié)目在現(xiàn)有電視體系中使用時(shí)需要經(jīng)過(guò)變換，如果考慮到兼容性問(wèn)題，需要在前期攝像構(gòu)圖上進(jìn)行調(diào)整，下圖所示即為16：9的高清信號(hào)下變換成4：3的標(biāo)清信號(hào)。

第一種畫(huà)面雖然保留了內(nèi)容，但是圖像比例失調(diào)了，圖像產(chǎn)生了失真，一般需要變換到標(biāo)清再制作成可變形16：9的DVD時(shí)采用此法。第二種畫(huà)面比例正常，但清晰度降低，這種方法廣泛應(yīng)用于電視劇的拍攝中。第三種方式使畫(huà)面兩邊部分被剪掉，清晰度好，畫(huà)面比例也正常，但是畫(huà)面丟失一部分。進(jìn)行高清節(jié)目的拍攝，需要熟悉攝像機(jī)各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的功能，除了構(gòu)圖上的考究，更需要運(yùn)用更為專(zhuān)業(yè)的高清攝像技術(shù)，在硬件基礎(chǔ)得到保證的同時(shí)，充分發(fā)揮技術(shù)作用，拍攝出更清晰的畫(huà)面。3 高清電視信號(hào)格式實(shí)現(xiàn)

由于標(biāo)清信號(hào)應(yīng)用十分廣泛，所以對(duì)于標(biāo)清信號(hào)和高清信號(hào)間的轉(zhuǎn)換需要深入研究，一般有兩種方法，一是前期攝影攝像進(jìn)行高清錄制，二是后期對(duì)于已有的標(biāo)清信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對(duì)于后者，制式的轉(zhuǎn)換器可以發(fā)揮它的作用，但是上述的轉(zhuǎn)換方法會(huì)使畫(huà)面質(zhì)量降低，變換的過(guò)程經(jīng)常帶來(lái)信號(hào)的損失與硬件成本的增加，得不償失，所以近年來(lái)更多地電視工作者通過(guò)在攝像機(jī)中加入轉(zhuǎn)換電路的方式，改變錄制畫(huà)面?，F(xiàn)有的攝像機(jī)已經(jīng)可以進(jìn)行多信號(hào)的錄制，伴隨著3D技術(shù)的應(yīng)用，巨大的市場(chǎng)前景催生出更多的高端攝像設(shè)備，他們的設(shè)計(jì)思想多是參考湯姆遜公司。以湯姆遜公司的高清攝像機(jī)LDK6000MKII為例，該系列既可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)拍攝，也可以拍攝多格式錄像，它利用獨(dú)特的高清動(dòng)態(tài)像素管理技術(shù)，通過(guò)設(shè)置拍攝需求，在攝像機(jī)內(nèi)部進(jìn)行CCD變化，這樣就可以實(shí)現(xiàn)不同格式信號(hào)的拍攝了，這種攝像機(jī)可以滿(mǎn)足幾乎任何國(guó)家和地區(qū)的高清電視信號(hào)格式，它“世界型”高清攝像機(jī)的美譽(yù)也由此產(chǎn)生，通過(guò)下圖介紹這種攝像機(jī)多格式轉(zhuǎn)換的過(guò)程。

LDK6000MKII攝像機(jī)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是其在FT型CCD中應(yīng)用的HD-DPM+，即高清動(dòng)態(tài)像素管理技術(shù)。這款CCD上水平向具有1920像素，在垂直向具有4320像素，所以920萬(wàn)像素的畫(huà)質(zhì)得到了充分的保證，當(dāng)進(jìn)行高清拍攝時(shí)，垂直方向采用不同數(shù)量的像素進(jìn)行組合，得到不同的行掃描線，配合不同的場(chǎng)頻和幀頻可以得到不同種的高清信號(hào)，這種思想是十分先進(jìn)的。以720P高清信號(hào)為例，采用6個(gè)像素進(jìn)行組合，4320/6為720行掃描線，加之23.98的場(chǎng)頻，可以得到720p/23.98的各種高清信號(hào)。

這種多功能攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同格式不同幀頻、場(chǎng)頻信號(hào)的輸出，如果需要標(biāo)清數(shù)字電視信號(hào)，可以加入標(biāo)清攝錄模塊，這就又實(shí)現(xiàn)了高清標(biāo)清雙選攝像機(jī)，對(duì)于電視信號(hào)格式的選擇具有更深遠(yuǎn)的影響。試想當(dāng)使用這種攝像機(jī)進(jìn)行拍攝時(shí)，高清和標(biāo)清信號(hào)可以同時(shí)播出或者分時(shí)播出，播出高清信號(hào)時(shí)滿(mǎn)足高清電視信號(hào)需求，當(dāng)被當(dāng)作監(jiān)視器使用時(shí)，輸出標(biāo)清信號(hào)，這樣降低了節(jié)目錄制的投資，也能實(shí)現(xiàn)更多的功能。在如今的電視轉(zhuǎn)播中，并不是所有的電視信號(hào)都需要高清設(shè)備完成，很多節(jié)目只需要標(biāo)清電視就可以實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，這就沒(méi)有增加高清攝錄設(shè)備投資的成本的必要了，所以這種設(shè)備的使用也可以滿(mǎn)足不同時(shí)段、不同需求的電視信號(hào)輸出。

4 結(jié)論

本文通過(guò)闡述高清電視技術(shù)及其發(fā)展，對(duì)高清攝像機(jī)的使用和調(diào)整提出了可行的方法，通過(guò)介紹高清電視信號(hào)相關(guān)技術(shù)，明確了高清電視信號(hào)格式，為高清攝像提供了理論支撐。相信隨著攝影攝像技術(shù)的發(fā)展，高清媒體將會(huì)遍及人們的生活，帶來(lái)更美妙的觀看體驗(yàn)。

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