高质量高清电视制作的发展.docx

高质量高清电视制作的发展[作者:索尼中国专业系统集团王亚明] 尽管在大多数国家和地区高清电视才刚刚开始走进家庭,但电视行业已经开始讨论“后高清时代”,即高清电视今后的发展方向了。目前世界上大部分高清电视节目都是用 4:2:2 取样的 1080/50i 或 60i 隔行扫描设备制作的,还有一小部分是 720P 逐行扫描,在这个基础上未来更高质量的高清电视将会沿着 4个方向发展。首先是更高的静态分辨率,例如水平和垂直分辨率都达到现有高清 2倍的 4K 高清系统。目前全高清( Full HD )电视每帧画面的分辨率为 1920 × 1080 像素,在电视行业 4K 一般是指分辨率达到 3840 × 2160 像素的系统,而数字影院 4K 的分辨率为 4096 × 2160 像素, 4K 的数据量是现有高清电视的 4倍。在 2006 年和 2007 年的 NAB 上 NHK 还展出了名为“超高清( Super Hi-Vision 或 Ultra High Definition )”的电视系统, 其水平和垂直分辨率分别达到了现有高清电视的 4倍,每帧画面的分辨率为 7680 × 4320 像素,像素数量是现有高清电视的 16 倍。第二个发展方向是更高的瞬态分辨率,在隔行扫描高清电视的 1帧画面中 1920 × 1080 像素是分成 2场扫描的,每场 1920 × 540 像素,奇数与偶数场的像素交错显示,垂直方向上的瞬态清晰度比较低。提高瞬态分辨率的方法是采用每帧都是 1920 × 1080 像素的逐行扫描方式,在刷新率相同时逐行扫描的数据量是现有隔行扫描高清的 2倍,这就是 1080/50P 或 60P (美国和日本等 1080/60i 国家和地区)逐行扫描高清电视。根据规划,日本将从 2011 年开始通过卫星试验播出 1080/60P 高清信号。第三个发展方向是用彩色分辨率更高的 RGB 4:4:4 全带宽制作,目前 4:2:2 取样的高清电视亮度信号分辨率为 1920 × 1080 像素,表现彩色的 2个色差信号分辨率为 960 × 1080 像素,是亮度信号的一半。尽管高清电视的播出和发行采用的是彩色分辨率只有 960 × 540 像素的 4:2:0 取样,但拍摄和制作时采用信息量更多的 4:4:4 全带宽能够有效提高制作质量,特别是特技合成的质量。由于彩色分辨率的提高, 4:4:4 取样的数据量是现有 4:2:2 高清的 倍。第四个发展方向是能够为观众带来身临其境感受的 3D (3维)立体电视,由于 3D 需要分别拍摄、传输、显示左/右眼看到的影像,因此其数据量是现有高清电视的 2倍。从上述分析可以看到,不论更高质量的高清电视向哪个方向发展,制作时都需要传输比现有高清更多的数据,超过了目前电视制作常用的 HD-SDI 接口 的传输能力, 3G-SDI 就是为了用一条电缆或光纤传输更多数据设计的新一代接口,简称 3G 。 2009 年的 NAB 上 3G 和 3D 成为各公司展台上出现最多的两个关键词,索尼的很多产品也和这两个关键词有关,下面分别介绍索尼高清电视制作设备与 3G 和 3D 的关系。一索尼与 3G 3G-SDI 是 2006 年 SMPTE 424M/425M 文件定义的,目的是通过一条同轴电缆或光纤传输表 1所列的信号。从表 1可以看到, 3G 接口可以传输 10 比特量化的 4:2:2 取样 1080/50P 、 60P 逐行扫描信号、 10 比特量化 4:4:4 取样的 1080/50i 、 60i 隔行扫描信号、 12 比特量化 4:4:4 和 4:2:2 取样的 1080/50i 、 60i 隔行扫描信号以及两个 的 HD-SDI 信号。在 3G 接口实用化之前,依据 SMPTE 372M 标准这些信号可以用双链接的 2个 HD-SDI 接口传输。具体来说, SMPTE 424M 定义了同轴电缆 3G-SDI 接口, SMPTE 425M 定义了源图像格式以及数据映射模式。用于 3G-SDI 的光纤接口是由 2006 年 SMPTE 297M 修订版定义的, SMPTE 297M 修订版支持所有 SDI 接口,如 SMPTE 259M 、 SMPTE 344M 、 SMPTE 292M 和 SMPTE 424M ,目前单根光纤标准可用于从 143Mb/s~ 所有码率的 SDI 接口。 SMPTE 425M 定义了两种数据映射模式, Level A和 Level B。 Level A对所有格式都采用了源图像像素交错的直接映射模式,其优点是低成本,简单并易于实施,端到端延迟时间比较小,其缺点是与现有 SMPTE 372M 双链接定义的行和像素映射方式不兼容。图 1