高清演播室技術-課件

高清演播室技術主講教師：楊磊1高清演播室技術主講教師：楊磊1

第1章高清技術概述

第2章演播室技術概述

第3章演播室的數字化

第4章高清演播室的技術特點

第5章高標清之間的幅型變換

第6章高清演播室設備

第7章高清演播室設計與改造實例

第8章高清虛擬演播室技術及實例

課程主要內容2第1章高清技術概述課程主要內容2廣播電視技術系統(tǒng)的構成演播室拍攝新聞素材采集錄像編輯錄像播出傳輸發(fā)射接收圖像及聲音前期系統(tǒng)后期系統(tǒng)電視中心衛(wèi)星廣播-S地面廣播-T有線電視傳輸-C字幕/動畫/特技電影拍攝電視電影圖像及聲音圖像及聲音轉播車衛(wèi)星信號收錄磁帶庫網絡制播網絡電視移動電視虛擬演播室3廣播電視技術系統(tǒng)的構成演播室拍攝新聞素材采集錄像編輯錄像播傳原國際無線電咨詢委員會（CCIR）對高清晰度電視的定義：“高清晰度電視應是一個透明系統(tǒng)，一個正常視力的觀眾在距該系統(tǒng)顯示屏高度的三倍距離上所看到的圖像質量應具有觀看原始景物或表演時所得到的印象。”H3H1.1什么是高清第1章高清技術概述4原國際無線電咨詢委員會（CCIR）對高清晰度電視的定義：1.2高清歷史回顧1954年1月，美國NTSC制彩色電視開播1959年12月，法國SECAM制彩色電視開播1964年，德國提出了PAL制

1964年，日本開始高清晰度電視研究?。?960年9月，日本NTSC制彩色電視開播，著眼點是迅速建立起自己的彩電工業(yè)，向美國以及全世界的市場出口產品）（我國于1959年開始NTSC制彩色電視的研究，中止10年，1969年重新開始進行“彩色電視會戰(zhàn)”，嘗試PAL制，1973年5月1日試播，并于同年10月1日正式播出。）51.2高清歷史回顧1954年1月，美國NTSC制彩色電視開

1964年，日本NHK開始進行下一代電視的研討，于1970年開始高品位電視的研究（1985年2月命名為Hi-Vision）。NHK認為：下一代電視系統(tǒng)應是一個全新的高質量、高清晰度的電視系統(tǒng)。它沒有必要也不可能和現(xiàn)行電視制式相兼容。

1972年3月，NHK向CCIR上報了“新研究計劃—高清晰度電視的建議”，即HDTV，并于1974年被CCIR采納。

1977年，NHK制定了寬高比為5:3（后來改為16:9）的HDTV暫行標準。

1978年，NHK的HDTV暫行標準在CCIR第4次全會上被寫入801報告書。

1.2.1日本的高清研究61964年，日本NHK開始進行下一代電視的研討，于197

HDTV的掃描格式為1125/60/2:1，亮度20MHz，兩個色差分別為7.0MHz和5.5MHz，寬高比先5:3，后為16:9。伴音采用前面3聲道、后面1聲道的3-1方式。

HDTV圖像質量極佳，但傳輸帶寬達27MHz，且接收機造價昂貴（1994年上半年在日本，一臺32英寸接收機的售價約合1萬美元），實用受限。到1984年初，NHK提出MUSE編碼方案，頻帶壓縮到8MHz，于1985年3月在日本筑波國際科學技術博覽會上進行了MUSE廣播實驗。1988年9月，用MUSE編碼方案成功地對漢城奧運會進行了高清晰度電視實況轉播。從1989年6月3日開始，NHK在BS11頻道每天1小時HDTV衛(wèi)星試驗廣播，直至2007年9月停播。服務了100萬戶家庭。7HDTV的掃描格式為1125/60/2:1，亮度20MH

2000年12月，日本首家提供衛(wèi)星數字直播業(yè)務的PerfectTV利用BSAT-2A衛(wèi)星采用ISDB-S標準開始直播數字/高清電視節(jié)目，2007年收視用戶達500萬戶。

2003年12月開始ISDB-T，2007年收視用戶達160萬戶。

2005年，日本進一步開始超高清電視（SuperHi-Vision）研究，分辨率為HDTV的16倍，視角達100度，并配有22.2聲道的聲音。演示用的投影屏幕分別達450英寸和600英寸。100’450’600’82000年12月，日本首家提供衛(wèi)星數字直播業(yè)務的Perf1.2.2歐洲的高清研究英國IBA于1981年首先提出MAC制（MultiplexedAnalogueComponents），并在1982年的IBC上作了演示。1982年9月IBA建議用C-MAC方式來傳送衛(wèi)星電視，1983年6月歐洲廣播聯(lián)盟（EBU）通過決議將C-MAC制定為歐洲衛(wèi)星廣播的統(tǒng)一制式。

MAC制是歐洲集團針對日本的高清激進過渡方案而提出的一種漸進過渡方案（由D2-MAC到W-MAC再到HD-MAC）。在1986年CCIR第16屆全會上，歐洲集團與日本曾就這兩種過渡方案進行了激烈的爭論（此前日本已說服美國和加拿大采用其MUSE制）。1989年BIRTV上，歐洲的MAC制也曾進行了大規(guī)模的宣傳及演示，D2-MAC曾在我國做過試驗，并曾被廣電部推薦為我國衛(wèi)星電視用傳輸制式。目睹高清！91.2.2歐洲的高清研究英國IBA于1981年首先提出

HD-MAC也是歐洲的尤里卡95計劃的重要部分，1989年在中國全面展示，但在90年代初即受到美國的沖擊（我國也同樣受到沖擊）。因為美國于90年5月提出了全數字高清晰度電視的實現(xiàn)方案——DigiCipher。

因此，尤里卡95計劃夭折，1991年成立歐洲啟動集團ELG，1993年改名DVB。10HD-MAC也是歐洲的尤里卡95計劃的重要部分，19891.2.3美國的高清研究美國很早就關心向HDTV的發(fā)展，1983年9月即成立了ATSC。

1990年5月，美國通用儀器公司（GI）提出了全數字高清晰度電視的實現(xiàn)方案——DigiCipher，這也是數字高清晰度電視的最早方案。DigiCipher的輸入視頻源為1050行2:1隔行掃描的YUV分量信號，場頻59.94Hz，畫面寬高比為16:9，采用了DCT、VLC和ME/MC等技術，最后采用16QAM方式進行傳送。后來共7家公司組成大聯(lián)盟，研究ATSC。111.2.3美國的高清研究美國很早就關心向HDTV的發(fā)展1.2.4中國的高清研究國情：改良兼容過渡。IDTV、EDTV、I－PAL、PAL-plus。6MHz12MHz亮度高頻分兩段進行正交調制，并與色度逐行輪換。水平清晰度提高一倍，并與現(xiàn)行系統(tǒng)兼容。121.2.4中國的高清研究國情：改良兼容過渡。IDTV、ED1989年開始“高清晰度電視軟科學研究”。1993年，以廣科院為主的“高清晰度電視技術研究”項目被國家科委批準為“八五”攻關項目。1994年11月，國務院成立了由11個部委局組成的數字高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調小組。1996年，國家科委將數字高清電視列為國家重大科技產業(yè)工程項目，全力進行數字高清電視的研究開發(fā)。1998年6月，中國第一臺完全自主開發(fā)的高清晰度電視功能樣機系統(tǒng)在北京試驗成功，并于同年9月8日至12日的5天時間里上中央廣播電視發(fā)射塔進行了數字高清電視節(jié)目的發(fā)射和接收實驗，取得了成功。1999年10月1日、2日，央視分別用廣科院和國家HDTV總體組的兩套系統(tǒng)（分別用43頻道和45頻道播出）成功地進行了國慶50周年盛況的高清電視轉播試驗。

131989年開始“高清晰度電視軟科學研究”。13中央電視臺成為國內第一家引入高清HDCAM的電視臺?，F(xiàn)已有多輛高清車和多個高清演播室。新大樓全面采用高清系統(tǒng)。中央臺的第一輛高清車即是為1999年國慶50周年盛況高清轉播向SONY定制的6訊道車，后升級為8訊道。奧運前再次向SONY定制20訊道A級高清車。中央臺拍攝的第一部大型紀錄片是《故宮》，全程HDCAM；第一個演播室也是全HDCAM，包括ENG、錄像機等。目前在制播領域應用更多的就是HDCAM格式，因為該格式便于與既有的數字Bata和SR兼容，前后期系統(tǒng)的聯(lián)接性好。

5年內，央視陸續(xù)開通3、5、6、8等高清頻道，其他頻道也是采用高清制作，再下變換到標清播出。北京電視臺也將HDCAM作為高清主力格式。14中央電視臺成為國內第一家引入高清HDCAM的電視臺?，F(xiàn)已為加快我國電視節(jié)目高清化進程，國家廣電總局于2009年8月6日發(fā)布《廣電總局關于促進高清電視發(fā)展的通知》。一方面，為了推進高清電視的發(fā)展，要求有線數字網絡（已完成數字轉換的有線網絡）應全部接入已經開播的高清頻道；且不得收取接入費用，不得向用戶額外收費，地面無線播出的高清頻道不得加密，不得收費。另一方面，對開播的高清頻道有嚴格的要求，開播的高清頻道第一年度的節(jié)目高清播出率應高于50%，第二年度應高于70%，第三年度達到全高清播出。第一、二年度高清頻道黃金時段（18:30-23:00）應全部播出高清節(jié)目，高清時段播出的廣告、氣象等節(jié)目也應高清。15為加快我國電視節(jié)目高清化進程，國家廣電總局于2009年8

2010年9月2日，國家廣電總局再發(fā)布《廣電總局關于進一步促進和規(guī)范高清電視發(fā)展的通知》。

三、嚴格規(guī)范要求，確保技術質量。同播的高清頻道節(jié)目制作、播出應遵循《廣電總局關于高標清同播技術要求的若干意見》（廣發(fā)〔2010〕34號）的要求，確保技術質量。要進一步加強對頻道呈現(xiàn)樣式的規(guī)范，重大事件轉播、綜藝、影視劇、體育、專題和廣告節(jié)目應采用16:9構圖播出，其中體育和專題節(jié)目可根據需要兼顧4:3保護框；按高清格式制作的新聞節(jié)目應采用16:9構圖播出，并兼顧4:3保護框。播出高清節(jié)目應在屏幕右上角標注“高清”字樣，播出非高清節(jié)目不得標注“高清”字樣。高清節(jié)目的伴音應加大5.1環(huán)繞立體聲制作、播出比例。162010年9月2日，國家廣電總局再發(fā)布《廣電總局關于進一第2章演播室技術概述演播室是錄制電視節(jié)目的重要場所，每個電視臺都有大小不等的多個演播室，供不同性質的電視節(jié)目采錄（或直播），如綜藝娛樂類或新聞訪談、體育等專題類。從電視節(jié)目制作流程上看，屬于電視前期系統(tǒng)。具有直播功能的演播室已成為當今電視演播室的主流。17第2章演播室技術概述演播室是錄制電視節(jié)目的重要場所，每

Therearemanydifferentjobsinvolvedincreatingatelevisionnewsbroadcast.Whiletheanchors,foreground,whoreadthenewsarethemajoron-camerafocus,numerousdirectors,producers,andtechnicalstaffworkbehindthescenestomakethenewscastcomeoffsmoothly.18Therearemanydifferentjob傳統(tǒng)演播室（即模擬演播室）所有視頻信號通過視頻矩陣來分配和調度，經過特技切換臺進行切換和特技處理。音頻信號則經過音頻矩陣來分配，經過調音臺進行處理。即使有些設備是數字化處理的數字設備，但I/O口處仍為模擬信號。所有信號在演播室的切換臺經過切換、混合和過渡等處理后，進行記錄或送至播出中心，經主控室傳送出去。19傳統(tǒng)演播室（即模擬演播室）所有視頻信號通過視頻矩陣來分配在整個演播室系統(tǒng)中，所有信號的同步是十分重要的問題。必有確立全臺統(tǒng)一的時間基準，使各路視頻信號在切換、混合、過渡和特技合成時能夠平衡銜接，避免畫面的滾動、跳躍、撕裂或丟色的現(xiàn)象。統(tǒng)一的同步基準由電視臺主控發(fā)送，所有演播室的主同步機的振蕩頻率和相位都要跟蹤主控發(fā)出的基準同步信號。20在整個演播室系統(tǒng)中，所有信號的同步是十分重要的問題。必有演播室視頻系統(tǒng)圖21演播室視頻系統(tǒng)圖21

數字演播室的系統(tǒng)結構與傳統(tǒng)模擬結構的框架一樣，但是所有視頻信號通過數字視頻矩陣來分配和調度，經過數字特技切換臺進行切換和特技處理。音頻信號則經過數字音頻矩陣來分配，經過數字調音臺進行處理。對于復雜的特技處理，還需要配備專用的數字特技機。所有信號在數字演播室的切換臺經過切換、混合和過渡等處理后，進行記錄或送至播出中心，經主控室傳送出去。音頻部分相對視頻來說有不同的技術。高清化（含虛擬演播室）22數字演播室的系統(tǒng)結構與傳統(tǒng)模擬結構的框架一樣，但是所有視第3章演播室的數字化當今的高清演播室一定是數字化的，視頻信號的數字化涉及到取樣、量化、編碼這3個過程。國際上從20世紀60年代末開始數字電視的研究：一是電視演播中心的數字化（電視設備的數字化和PCM編碼標準的確定）；二是電視信號傳輸的數字化（以信源及信道碼率壓縮為主的高效編碼方法）。到70年代初，歐美各國相繼在電視演播中心數字化方面取得進展，而這些進展主要體現(xiàn)在各獨立電視設備的數字化處理方面：設備內部全數字處理，但具有模擬的輸入輸出接口，可以在演播中心內與模擬電視設備混合使用。23第3章演播室的數字化當今的高清演播室一定是數字化的，視發(fā)表日期設備名稱發(fā)表的公司備注1973年數字時基校正器英國廣播公司（BBC）BBC最先發(fā)表樣機，但美國CVS公司最先進行商品化生產。1973年電視制式轉換器英國獨立廣播公司（IBA）由美國NTSC信號經衛(wèi)星送到英國轉換為歐洲PAL信號。1974年幀同步機美國國家廣播公司（NBC）最先用于NBC電視臺，1975年后在美、日成為商品。1976年數字式電子靜止圖像存儲器美國哥倫比亞廣播公司（CBS）與安培（Ampex）公司1977年數字式噪聲抑制器法國湯姆遜公司（THOMSON）1978年數字視頻特技日本NEC公司英國寬泰公司與日本NEC公司發(fā)表的日期相近。1978年數字錄像機英國廣播公司（BBC）因磁帶消耗量極大而未能進行實用。

3.1最早的演播室數字設備面世

24發(fā)表日期設備名稱發(fā)表的公司備注1973年數字時基校上表所列的各獨立電視設備的數字化，使原來單一性的模擬電視系統(tǒng)轉變?yōu)閿底?模擬混合式的電視系統(tǒng)，但當其中串入的獨立設備增多時，由于每一臺數字設備都有一次模/數、數/模的編/解碼轉換過程，使各環(huán)節(jié)的量化噪聲積累，圖像質量下降。因此，提出了從攝像機到發(fā)射機調制器之間所有處理和操作的全數字化問題，使各數字設備之間的信號格式不再轉來轉去，而是直接的“數字—數字”接口。這種全數字環(huán)境也使得各國各種格式的電視節(jié)目能以一定的標準方便地互相交換。25上表所列的各獨立電視設備的數字化，使原來單一性的模擬電視為了統(tǒng)一全世界數字電視制式，前國際無線電咨詢委員會（CCIR）于1982年提出了全數字演播室標準——CCIR601建議書（CCIR后來成為ITU下屬的無線電委員會，簡稱ITU-R，因此該建議書相應改為現(xiàn)在的ITU-RBT.601）。

3.2

ITU-RBT.601標準26為了統(tǒng)一全世界數字電視制式，前國際無線電咨詢委員會（CC

ITU-RBT.601全稱：演播室數字電視編碼參數（Studioencodingparametersofdigitaltelevisionforstandard4:3andwide-screen16:9aspectratios)編碼信號為分量信號(Y，CR，CB)，取樣頻率對Y是13.5MHz，對CR和CB分別是6.75MHz（簡記為4:2:2），取樣結構是正交結構，量化級是8比特，可選用10比特及PCM編碼方式等等。我國相應國標：演播室數字電視編碼參數規(guī)范（Thespecificationsofencodingparametersofdigitaltelevisionforstudio），GB／T14857-93

ITU-RBT.601規(guī)定了演播室分量信號的編碼參數，是信號取樣標準，但不是接口標準。其對應接口標準分別由SMPTE和EBU標準化，→ITU-RBT.656。27ITU-RBT.601全稱：演播室數字電視編碼參數（S2828Rec.ITU-RBT.601-4(4:2:2)29Rec.ITU-RBT.601-4(4:2:2)29Rec.ITU-RBT.601-4(4:4:4)30Rec.ITU-RBT.601-4(4:4:4)30

4:2:2samplingisusedinITU-RBT.601,D-1,D-5,AmpexDCT,DigitalBetacam,Digital-S,andDVCPRO50formats。

3.3

ITU-RBT.601的取樣結構314:2:2samplingisusedinIT

4:1:1samplingisusedin525/59.94(“NTSC”)DVandDVCAM,andinboth525/59.94and625/50(“PAL”)DVCPRO。324:1:1samplingisusedin52

Co-sited4:2:0samplingisusedin625/50(“PAL”)DVandDVCAMformats.CrandCbsamplesareonalternatelinesineachfield(aframeviewwouldshowtwolinesofYCr,Ypairs,thentwolinesofYCb,Ypairs).Notethatthisisdifferentfromthe4:2:0chromasamplepositioninginJPEG,MPEG-1,andH.261formats!Theyuseinterstitiallysited4:2:0sampling!33Co-sited4:2:0samplingisu343435353636以PAL制為例：行頻為15.625kHz，則亮度信號在水平方向的取樣點數應為13.5MHz/15.625kHz

=864點/行，但行掃描逆程期間不用傳信號，則水平方向的實際樣點數應為864×(64-12)/64=702點/行（BT.601規(guī)定為720點/行）。場逆程期間（兩場共49行）也不需要傳信號，因此垂直方向的有效掃描行數為576行/幀。兩個色差信號的取樣點數在水平和垂直方向均減半，即：水平360點/行，垂直288行/幀，因而每秒鐘的像素速率為

(720×576+2×360×288)×25幀/s=15.552Mb/s。每個像素按8bit量化，總碼率為15.552×8=124.4Mb/s。3.4數字視頻信號的基本碼率37以PAL制為例：行頻為15.625kHz，則亮度信號在水直接根據每秒樣點數計算：標清：13.5+6.75+6.75=27Mpix/s每像素8bit量化，27×8＝216Mb/s每像素10bit量化，27×10＝270Mb/s高清：74.25+37.125+37.125＝148.5Mpix/s每像素10bit量化，148.5×10＝1485Mb/s38直接根據每秒樣點數計算：38

復合編碼是將復合彩色信號直接編碼成PCM形式。碼率低，設備簡單，適用于在模擬系統(tǒng)中插入單個數字設備的情況。缺點是取樣頻率必須與彩色副載頻保持一定的關系，而各種制式的副載頻各不相同，難以統(tǒng)一。另外，采用復合編碼時由取樣頻率和副載頻間的差拍造成的干擾將影響圖像的質量。分量編碼是將三基色信號R、G、B分量或亮度和色差信號Y、CR、CB分別編碼成PCM形式。與制式無關，只要取樣頻率與行頻有一定的關系，便于制式轉換和統(tǒng)一，而且由于Y、CR、CB分別編碼，可采用時分復用方式，避免亮色互串，可獲得高質量的圖像。缺點是總碼率較高，設備價格相應較貴。3.5復合編碼與分量編碼39復合編碼是將復合彩色信號直接編碼成PCM形式。碼率低，3.6數字分量并行接口及ITU-RBT.656接口是一個涉及兩臺設備或兩個系統(tǒng)間相互連接規(guī)范的概念，這種規(guī)范包括互連電路形式、數量和功能，以及由這些電路交換的信號的類型和形式。并行接口是把數據字的各個比特通過分別的通道同時傳送的接口。

525／59.94系統(tǒng)的并行接口標準由SMPTE125M定義，625／50系統(tǒng)的并行接口由EBUTech3267定義。兩者都被ITU-R采用合并為Rec.656?！鶬TU-RBT.656403.6數字分量并行接口及ITU-RBT.656接口是

ITU-RBT.656標準要求視頻數據流結構要最大限度地滿足“525行/59.94Hz”和“625行/50Hz”兩大掃描體系，進而明確規(guī)定了在對這兩大掃描體系的視頻信號進行數字化時其行、場消隱的時間基準；規(guī)定了視頻數據流可有并行及串行兩種形式，進而分別給出了8bit視頻數據在并行傳輸及串行傳輸時的具體格式、串行傳輸時的比特順序（先傳低位，后傳高位）；還給出了同步脈沖信號的頻率及方波寬度、脈沖沿抖動等具體參數。41ITU-RBT.656標準要求視頻數據流結構要最大限度

Rec.656標準的物理接口使用11對雙絞線的25針“D”型接插座（10對為數據，第11對為27MHz的時鐘；另有1對系統(tǒng)地和1根電纜屏蔽地）。在傳輸時以樣值為單位，按CB，Y，CR，Y，CB，Y??順序將各比特并行傳輸，位速率為27Mb／s。在每一電視有效行的開始前和結束時，分別有4比特的有效視頻起始標志SAV（StartofActiveVideo）和有效視頻結束標志EAV（EndofActiveVideo）。整個數字有效行包括720個亮度字和720個色度字(CB，CR各360個)。

ITU-R的最新接口標準可提供10比特精度的接口，當用于傳送8比特數據時，在最低位加兩個零。由于數字分量信號的EAV和SAV已含同步信息，因而無需再傳送同步信號，在行、場消隱期間可傳送數字音頻信號和其它輔助數據。42Rec.656標準的物理接口使用11對雙絞線的25針“DITU-RBT.656規(guī)定的幀劃分方法水平（H）、垂直（V）和場（F）信號作為嵌入到視頻數據流中的一串比特來發(fā)送，這一串比特構成了一個控制字。43ITU-RBT.656規(guī)定的幀劃分方法水平（H）、垂ITU-RBT.656規(guī)定的視頻數據流特性圖中AB為控制字節(jié)（ControlByte），由值1、F、V、H和4個誤碼檢測及校正位組成。有效視頻（ActiveVideo）部分由720個Y、360個CB和360個CR（共計1440個樣點）組成，而整個視頻幀結構除了這1440個有效視頻樣點值外，還包括NTCS制258字節(jié)或PAL制280字節(jié)的水平消隱（EAV和SAV代碼之間的空間）以及垂直消隱（V＝1對應的空間）。44ITU-RBT.656規(guī)定的視頻數據流特性圖中AB為3.7演播室串行數字接口SDI串行數字接口（SDI）是把數據字的各個比特以及相應的數據通過單一通道順序傳送的接口。由于串行數字信號的數據率很高，在傳送前必須經過處理。用擾碼的不歸零倒置(NRZI)來代替早期的分組編碼，其標準為SMPTE259M和EBUTech3267，標準包括了含數字音頻在內的數字復合和數字分量信號。在傳送前，對原始數據流進行擾頻，并變換為NRZI碼，確保在接收端可靠地恢復原始數據。這樣在概念上可以將數字串行接口理解為一種基帶信號調制。453.7演播室串行數字接口SDI串行數字接口（SDI）是輔助數據（音頻）協(xié)處理器CRC計算移位寄存器擾碼器編碼器27MHz時鐘270MHz時鐘27MHz時鐘并行CbYCrY…串行輸出NRZINRZ10bit并行數據碼流的串行處理46輔助數據（音頻）協(xié)處理器CRC計算移位寄存器擾碼器編碼器27不歸零碼NRZ的特征：對邏輯1規(guī)定一個適當高的DC電平，對邏輯0規(guī)定一個適當低的DC電平。串行數字信號不單獨傳送時鐘信號，在接收設備中用一個鎖相環(huán)PLL和壓控振蕩器VCO重新產生時鐘信號，鎖相環(huán)通過數字信號中0到1或1到0的跳變沿進行鎖定。然而NRZ碼可能出現(xiàn)連0和連1狀態(tài)，鎖相環(huán)會失去基準，此間接收端數據再生精度就取決于VCO穩(wěn)定度了。另外，NRZ碼有直流分量，不適于交流耦合0

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0NRZNRZI47不歸零碼NRZ的特征：對邏輯1規(guī)定一個適當高的DC電平，

SDI采用倒相NRZ碼（NRZInvertedcode），“1”跳，“0”不跳。跳變沿增加，可改進PLL的性能。

NRZI碼仍有直流和低頻分量，為進一步改進接收端的時鐘再生，采用擾碼（Scrambling），可使長串連0連1序列及數據重復方式隨機化并擾亂，限制了直流分量，提供了足夠的信號電平轉換次數，保證時鐘恢復可靠。48SDI采用倒相NRZ碼（NRZInvertedcod串行數據在編碼擾頻電路中進行擾頻時，將輸入數字信號除以多項式X9+X4+1，然后再進行倒置，用多項式X+1除擾頻后的數字流，形成NRZI碼。在數據流的接收端，SDI接口利用X9+X4+1和X+1多項式，從NRZI碼流恢復原數據流。

SDI信號用單根同軸電纜傳送，最長傳輸距離300米。

SDI接口不能直接傳送壓縮數字信號，因此數字錄像機、硬盤等設備記錄的壓縮信號重放后，必須經解壓并經SDI接口輸出才能進入SDI系統(tǒng)。然而如果反復解壓和壓縮，必將引起圖像質量下降和延時增加，為此，各種不同格式的數字錄像機和非線性編輯系統(tǒng)，都規(guī)定了自己的用于直接傳輸壓縮數字信號的接口。49串行數據在編碼擾頻電路中進行擾頻時，將輸入數字信號除以多

(a)索尼公司的串行數字數據接口SDDI（SerialDigitalDataInterface），用于Betacam-SX非線性編輯或數字新聞傳輸系統(tǒng)，通過這種接口，可以4倍速從磁帶上載到磁盤。

(b)索尼公司的4倍速串行數字接口QSDI（QuarterSerialDigitalInterface），在DVCAM錄像機編輯系統(tǒng)中，通過該接口以4倍速從磁帶上載到磁盤、從磁盤下載到磁帶或在盤與盤之間進行數據拷貝。

(c)松下公司的壓縮串行數字接口CSDI（CompressionSerialDigitalInterface），用于DVCPRO和Digital-S數字錄像機、非線性編輯系統(tǒng)中，由帶基到盤基或盤基之間可以4倍速傳輸數據。50(a)索尼公司的串行數字數據接口SDDI（SerialSDTI串行數字傳輸接口

1998年7月，SMPTE推出SDTI接口標準，統(tǒng)一了SDDI、QSDI、CSDI三種接口，被稱為SMPTE305M標準。SDTI規(guī)定了在演播室和制作中心內傳送打包數據的數據流格式，其中數據是打包的，同步信息與ANSI／SMPTE259M一致。SDTI可用于傳送各種類型的數字數據，無需解碼即可直接傳輸到目的地，避免反復解碼／編碼引起的質量損失。51SDTI串行數字傳輸接口1998年7月，SMPTE推出各種壓縮的數字信號為9比特或8比特數據流，經格式化器映射為10比特的數據流，然后經SDI編碼成為標準SDI數據流。通過SDI系統(tǒng)，在接收端首先經過均衡器均衡，再進行SDI解碼，然后是反格式化，從10比特映射為9(或8)比特數字流，恢復原壓縮數字信號。整個過程沒有對壓縮信號進行解壓和再壓縮。對應270Mb／s標準和360Mb／s標準(16：9格式)，所傳有效數據流的最大速度分別為200Mb／s和270Mb／s。所傳輸的串行、擾頻的NRZI碼數據流，按照SMPTE259M和ITU-RBT.656標準格式化。SDTI規(guī)定的打包數據與SDI規(guī)定的數字信號一樣，可在現(xiàn)有數字演播室內流通。52各種壓縮的數字信號為9比特或8比特數據流，經格式化器映射5353

SMPTE259M闡述的擾頻NRZI串行接口也可以用來傳送復合數字信號。從10比特并行接口來的數據經過串接，按照分量接口使用的同樣算法經過擾頻處理，變換為NRZI信號。最終的數據率為：NTSC是143.2Mb／s，PAL是177.3Mb／s。與分量信號相比，復合信號從并行到串行的變換要稍微復雜些，因為并行復合接口不具備SAV和EAV這樣的信號，必須在串接之前，在并行信號中插入適當的定時基準信號(TRS)，在同步頂位置插入3個字的TRS信號，以保證在串行接收機中實現(xiàn)數字成幀，然后，接收機應能夠從接收到的并行信號中去掉TRS信號。復合并行接口不具備發(fā)送附加數據的能力，諸如音頻信號之類的附加信號可以預先在信號串接時加入，這個過程通常是利用插人TRS的同一個公用處理器實現(xiàn)的。54SMPTE259M闡述的擾頻NRZI串行接口也可以用來5555本國前言本標準等同采用ITU-RBT.711-1建議書。ITU前言建議：按ITU-RBT.601及ITU-RBT.656建議運行的數字分量設備的同步基準信號應符合本標準。56本國前言563.8數字高清演播室信號接口高清信號的數據率高，在演播室間的信號傳輸需采用光纜。ITU-RBT.1120-2建議書規(guī)定了1125/60和1250/50系統(tǒng)的傳輸規(guī)范。我國于2000年頒布了《數字高清晰度電視演播室視頻信號接口標準》GY-T157-2000。

HD-SDI碼率為1485Mb/s573.8數字高清演播室信號接口高清信號的數據率高，在演播3.9輔助數據的插入（Ancillarydata）時間碼的傳送（LTC、VITC、實時時鐘等）數字聲音的傳送（可多達16路AES/EBU20比特的數字聲音信號）監(jiān)測與診斷信息的傳送（誤碼檢測校驗字、狀態(tài)標識位）圖像顯示信息的傳送（4:3/16:9寬高比標識信令）其他應用（圖文電視、節(jié)目制作和技術操作信令等）插入位置：行輔助數據HANC（小于280或268字）可插在行消隱期，場輔助數據VANC只能插在場消隱期間的各有效行內（小于1440字）。每個數據塊的前3個字為000

3FF

3FF583.9輔助數據的插入（Ancillarydata）時間碼3.10音頻取樣頻率的確定音頻取樣原理與視頻取樣原理一樣，都應符合取樣定理。音頻范圍：20Hz～20kHz。實用取樣頻率主要有3種：

1）32kHz（專業(yè)傳輸標準）：滿足FM立體聲廣播要求，最高音頻15kHz。

2）44.1kHz（消費級標準）：數字音頻最早用磁帶錄像機來記錄，因此要符合電視行場格式，規(guī)定利用每場312.5行中的294行記錄數字音頻，每行記錄3個樣值，因此，50Hz×294×3=44100Hz。后來用這類錄像機做CD復制的信號源，也用于R-DAT記錄。

3）48kHz（廣播級標準）：與32kHz有簡單換算關系，便于進行標準的轉換。593.10音頻取樣頻率的確定音頻取樣原理與視頻取樣原理一國家廣電總局于2000年制定了行業(yè)標準《演播室數字音頻參數》GY/T156-2000。參數標準規(guī)定取樣頻率（kHz）48，44.1，32編碼方式PCM量化比特（bit）20，16，18，24不采用預加重網絡60國家廣電總局于2000年制定了行業(yè)標準《演播室數字音頻參3.11數字演播室的特點

1）數字演播室包括數字視音頻信號的產生、處理、記錄、傳輸、切換、播出等設備，傳輸介質為同軸電纜及光纖，主要傳輸信號格式為SDI，傳輸質量是其他網絡不能比擬的。

2）聲音和輔助數據可嵌入到視頻信號的行場消隱期間傳送，也可單獨通過一層開關矩陣傳送，與視頻信號同步切換。

3）時間碼是聲音和圖像的同步標識信號。控制信號和數據采用從發(fā)端到收到的點對點連接方式單獨傳送。

4）通過開關矩陣實現(xiàn)SDI系統(tǒng)中的資源共享。

5）頻帶寬，可繼續(xù)使用現(xiàn)有演播室結構和同軸電纜。

6）SDI系統(tǒng)為重放DVR等設備記錄的壓縮信號，需反復解壓，降質。因此98年7月出臺SMPTE305M→SDTI（串行數據傳輸接口），可傳輸打包的壓縮視頻信號。通過包頭數據來區(qū)分SDI、SDTI以及壓縮方式，可直接通過矩陣分配。613.11數字演播室的特點1）數字演播室包括數字視音頻信第4章高清演播室的技術特點高清演播室與傳統(tǒng)演播室或數字演播室的技術功能是一樣的，其主要特點是所有設備一定是高清或高標清兼容的。演播室高清化帶來的主要問題：數據率提高、畫面寬高比改變、光照度要求提高、景深變小。特別是自2009年9月28日開始高標清同播，信號格式變得復雜（易出錯）。62第4章高清演播室的技術特點高清演播室與傳統(tǒng)演播室或數字4.1高清與標清的對比標清：ITU-RBT.601取樣頻率：Y為13.5MHz，CB和CR各為6.75MHz。樣點數：Y:CB:CR＝720:360:360，簡記4:2:24:2:2時分復用傳輸：Cb1Y1Cr1,Y2,Cb2Y3Cr2,Y4,Cb3Y5Cr3,Y6,…Cb360Y719Cr360,Y720高清：ITU-RBT.709取樣頻率：Y為74.25MHz，CB和CR各為37.125MHz。樣點數：Y:CB:CR＝1920:960:960時分復用傳輸：(Cb1Y1),(Cr1Y2),(Cb3Y3),(Cr3,Y4),…。其中Yi表示每行的第i個亮度有效樣值，CbiCri表示與Yi取樣點位置相同的色差分量樣值。634.1高清與標清的對比標清：ITU-RBT.601高清：4.2高清帶來高數據率標清SDTV：SDI碼率270Mb/s，信號帶寬135MHz高清HDTV：HD-SDI碼率1.485Gb/s，信號帶寬750MHz模擬視頻信號帶寬：6MHz3G高清（1080p）：碼率達3Gb/s644.2高清帶來高數據率標清SDTV：SDI碼率270Mb/4.3高清信號傳輸對電纜的要求在高頻情況下，傳輸電纜分布參數的影響凸顯出來，表現(xiàn)為沿導線長度分布的損耗電阻、電感、電容和漏電導。因此，在高清視頻信號傳輸時，可用電纜長度大大縮短，這在進行高清演播室的設計時必須要注意！尤其是對于大型高清演播室，首先應考慮光纜傳輸。654.3高清信號傳輸對電纜的要求在高頻情況下，傳輸電纜分布參Belden數字視頻電纜推薦使用長度66Belden數字視頻電纜推薦使用長度66TEK-TG700同步機彩條信號67TEK-TG700同步機彩條信號671855A60米測量TEK-TG700同步機輸出彩條681855A60米測量TEK-TG700同步機輸出彩條684.4高清格式與標清格式的相互轉換高清→標清：抽行、抽點標清→高清：加行、加點（內插：最近鄰、雙線性）幅型變換（詳見第5章）16:9→4:3，以寬為主，上下加邊，多用于字幕4:3→16:9，（與現(xiàn)行主流寬屏電視一樣）3-2下拉變換：24幅膠片或24p逐行掃描圖像→60場1/3s694.4高清格式與標清格式的相互轉換高清→標清：抽行、抽點標第5章高標清之間的幅型變換現(xiàn)有電視為4:3的幅型，數字電視有4:3和16:9兩種幅型，而高清電視規(guī)定了16:9的幅型。2009年9月28日，中央一套及北京、東方、江蘇、湖南等全國5個衛(wèi)視頻道正式開始高標清同播（央視原有高清綜合頻道），到10月8日，又有黑龍江、浙江、廣東、深圳等4個衛(wèi)視臺正式開始高標清同播。同一節(jié)目以兩種不同的幅型來制作和播出，帶來復雜的幅型變換。就4:2:2取樣結構來說，針對兩種不同的幅型，也有兩種不同的方案。70第5章高標清之間的幅型變換現(xiàn)有電視為4:3的幅型，數字在4:2:2取樣格式下，有兩種方法可以得到16:9幅型的視頻信號：一種是保留ITU-RBT.601中4:3格式的13.5MHz的取樣頻率；另一種方法是保持原來的水平空間排序，增加水平方向的信息，所建議的標準就是SMPTE267M，包括了13.5MHz和18MHz兩種系統(tǒng)。因為16:9的13.5MHz取樣信號在電平上不能與普通4:3信號相區(qū)別，因此可以和該信號一起傳送。18MHz取樣的16:9格式的數碼率在360Mb／s，也可以使用同樣的算法進行處理和傳送。71在4:2:2取樣格式下，有兩種方法可以得到16:9幅型的720像素720像素720像素960像素120像素120像素16:9

18MHz取樣360Mb/s4:3

13.5MHz取樣270Mb/s16:9

13.5MHz取樣270Mb/s72720像素720像素720像素960像素120像素120像素寬屏電影或電視劇其他新聞素材其他16:916:94:34:373寬屏電影或電視劇其他新聞素材其他16:916:94:34:3節(jié)目源高清播出問題標清播出問題高清節(jié)目源16:9構圖拍攝16:9正常畫面播出上下加黑邊下變換播出（信箱方式），畫面信息不丟失抽點，1920→720，(是原來的720/1920=0.375)4:3保護框構圖拍攝左右切邊下變換播出，畫面充滿屏幕，保護框內信息不丟失抽點，1080→576，(是原來的576/1080=0.533)標清節(jié)目源4:3構圖拍攝左右加黑邊上變換播出，畫面信息不丟失上變換放大1.875倍4:3正常畫面播出上下加黑邊遮幅構圖拍攝上下切邊上變換播出，畫面充滿屏幕，畫面信息不丟失上變換放大2.667倍，畫面清晰度差74節(jié)目源高清播出問題標清播出問題高清節(jié)目源16:9構圖拍攝16

第3種高→標清下變換

2010廣州亞運會將采用壓縮（Squeeze）下變換。將16:9畫面橫向擠壓為4:3，不丟失內容，但畫面變瘦長。當接收機收到此4:3視頻時，寬屏電視的擴展功能可將其復原到16:9，即前述的16:9標清（歐洲一些國家多用）75第3種高→標清下變換75為避免四周切邊的“郵票”畫面，在播出的視頻信號中插入標識其畫面特征的描述信息，這樣上/下變換設備就能夠自動識別在播節(jié)目原有的有效幅型比格式，并按照一定的轉換規(guī)則采用不同的幅型比轉換。寬屏信令WSS（WidescreenSignaling）嵌入在場逆程VBI中，普通電視機可接收WSS并按信令規(guī)定的顯示方式自動顯示。歐洲電信標準化協(xié)會ETSI（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute）在DVB系統(tǒng)中引入了用于描述畫面格式的元數據，即AFD（ActiveFormatDescription）和邊條數據（BarData），比WSS還詳細，后被ATSC和SMPTE采納，并制定了標準。76為避免四周切邊的“郵票”畫面，在播出的視頻信號中插入標識活動圖像格式描述符AFD用來描述一個視頻編碼幀中人們感興趣的那部分活動圖像的顯示格式，它是一個4bit的碼字，每個編碼幀對應一個。不僅給出本幀畫面中人們感興趣的那部分活動圖像的幅型比，還標識了此活動圖像處于本幀畫面的什么位置，以及有無特殊區(qū)域保護要求等信息。例：當編碼幀的幅型比為4:3時，AFD=“1010”表示活動圖像的幅型比為16:9，并且居于4:3編碼幀的中心；當編碼幀幅型比為16:9時，AFD=“1010”則表示活動圖像的幅型比為16:9，并且所有的圖像都處于16:9的圖像保護區(qū)中，需要全屏顯示。4:316:977活動圖像格式描述符AFD用來描述一個視頻編碼幀中人們感興

BarData可作為AFD的輔助信息使用。當活動圖像不能填滿整個編碼幀，且AFD本身不能完整描述其范圍，就要用BarData。此時，它可以用來標識畫面中未用區(qū)域的精確位置。

AFD和BarData是基于幀精度的，通常與其描述的視頻信號一起傳輸：1）插入到SDI信號的垂直輔助數據VANC中；2）經過KLV編碼后，作為視頻信號的SMPTE元數據進行傳輸。78BarData可作為AFD的輔助信息使用。當活動圖像不第6章高清演播室設備

6.1高清攝像機

6.2高清錄像機

6.3視頻切換與數字特技

6.4高清數字視頻矩陣79第6章高清演播室設備6.1高清攝像機796.1高清攝像機806.1高清攝像機80818182828383數字信號處理攝像機的組成84數字信號處理攝像機的組成84變焦鏡頭的組成85變焦鏡頭的組成858686878788888989HDCAM高清一體機－HDW-800P90HDCAM高清一體機－HDW-800P909191SONY’sHighDefinitionVideoSystem(HDVS)includescameras,switchers,routers,VTRsandcamcorders.Thisrangeofproductsnowhasasignificantaddition,asSonyproudlyintroducesaninnovativeall-digitalproductionsystem----theHDC-900studiocamera,theHDC-950companionportablecamera,andtheHDCU-900cameracontrolunit.TheHDC-900/950familyhasbeendesignedtodeliveravarietyofchoicesofHDTVandSDTVtomeetmultipleglobaldigitaloriginationformats.Inparticular,therowinginterestinprogressivescanoriginationhasbeenmadeacentraldesignfocusofthisimportantnewcamerafamily.92SONY’sHighDefinitionVideoSNewTechnologiesImprovementsinDSP,anewly

developed2.2-millionpixelCCDand12-bitA/Dconversionare

attheheartoftheHDC-900/950camerasystem.12-bitA/D

conversionimprovesgradationanalysisbyafactoroffour

comparedto10-bitconversion,significantlyimprovingcontrol

overpicturetonalreproduction,andaccuracyofcolor

reproduction.A600%dynamicrangeincombinationwiththe

12-bitA/DandthesuperiorDSPprocessingensuresuperb

processingofoverexposedpictureinformationandthehandling

ofspecularhighlights.93NewTechnologies9394949595SONY的14bit超級50i機型HDC1580全新采用PowerHADEXHDCCD（220萬像素），具有目前高清攝像機最出色的性能。高達F11的靈敏度，有效減輕了夜晚體育轉播時對燈光照度的要求。信噪比55dB，調制深度達到55%，有效降低了暗部畫面噪波，使得高清晰的畫面細節(jié)豐富，提供了更加通透的高清晰度圖像畫面。

HDC1580包含了廣播級高清攝像機行業(yè)中最先進的14bitA/D轉換器，使得由高性能CCD拍攝的圖像能夠在處理過程中保持最高的準確度。高清晰度的14bitA/D轉換能夠忠實的再現(xiàn)畫面中亮到暗部區(qū)域的層次。有了這個14位的A/D轉換器，攝像機能夠真正在600％的動態(tài)范圍內清晰的再現(xiàn)物體的亮度層次。真正保證了室外節(jié)目轉播中高亮畫面和暗部畫面的完美重現(xiàn)。垂直拖尾的指標達到-135dB，無論在室外或者室內應用，都已經解決了垂直拖尾影響畫面的問題。性能已經全面超越了以往的高清攝像機。96SONY的14bit超級50i機型HDC1580全新高清攝像機的景深淺，所以聚焦困難一直困擾著全世界的攝像師，Sony針對聚焦問題開發(fā)的‘尋像器聚焦細節(jié)’功能，利用電路實時檢測拍攝圖像焦點的位置，并且疊加顯示在尋像器圖像上，讓攝像師能夠對焦點的位置一目了然。97高清攝像機的景深淺，所以聚焦困難一直困擾著全世界的攝像師

E-倍率（電子倍率）功能提供了數字的倍率功能，有效的解決了在體育轉播中使用光學倍率鏡的時候引起通光量減少需要增大光圈的問題，使得體育比賽時大倍率鏡頭的應用范圍更加廣闊。也使得箱式鏡頭的倍率效果進一步提高，如果使用100倍鏡頭（帶光學倍率鏡）再配合E-倍率功能，最高可達到400倍的效果。98E-倍率（電子倍率）功能提供了數字的倍率功能，有效的解

Sony采用的光纖傳輸平臺具有1.5G的帶寬，能夠以4:2:2的全數字方式傳輸分量信號，同時使得攝像機到CCU的距離可以最大擴展到3000米。通過MSU和CNU連接Sony的S-BUS網絡系統(tǒng)，攝像機控制系統(tǒng)可選擇系統(tǒng)中矩陣輸出,還可通過一根視頻電纜傳輸系統(tǒng)中所有攝像機的Tally信號，從而在大中型轉播中具有獨特的優(yōu)勢。99Sony采用的光纖傳輸平臺具有1.5G的帶寬，能夠以1001001011016.2高清攝像機特有的精確對焦技術起因：攝像師在拍攝高清節(jié)目期間，在小小尋像器里根本就看不出來是否精確對焦，因尋像器或小監(jiān)視器線數太低。但當拍攝完了之后在大尺寸的監(jiān)視器上回放，才可能發(fā)現(xiàn)這些不可再彌補的對焦錯誤。無窮小點光斑很小光斑大，明顯未對焦焦點成像點SDTV尋像器HDTV尋像器1026.2高清攝像機特有的精確對焦技術起因：攝像師在拍攝高6.2.1中央放大（如：松下AG-HVX203A）1036.2.1中央放大（如：松下AG-HVX203A）103富士能于2004年推出全世界第一個廣播級的自動對焦鏡頭（精確輔助聚焦的鏡頭，PRECISIONFOCUSASSISTSYSTEM）。從結構上說，它是在鏡頭內部裝入了兩組CCD，根據這兩組CCD成像重合的偏差，達到最佳焦點，實現(xiàn)精確輔助聚焦功能。6.2.2鏡頭中加CCD，并借助圖像處理技術104富士能于2004年推出全世界第一個廣播級的自動對焦鏡頭（105105106106107107108108裝有PF的ENG廣角鏡頭HA13X4.5BRD-S28K裝有PF的EFP長焦鏡頭XA101X8.9BESM109裝有PF的ENG廣角鏡頭HA13X4.5BRD-S28K裝有PF系統(tǒng)鏡頭在實際拍攝運用中的特性：

1、被攝體的距離越長，焦點距離越短，PF系統(tǒng)的調焦精度將會越好。在這樣的拍攝條件下，即使對于高速移動的被攝體，也可發(fā)揮較高的跟蹤性。2、對比度高的被攝體，調焦精度也高。3、系統(tǒng)的目的是輔助攝像師的自主調焦。為此，當偏離最佳焦距很大時，系統(tǒng)將判斷攝像師的意圖就是這樣的，因而使PF系統(tǒng)自動停止。4、要使PF系統(tǒng)再次動作的場合，需手動調焦至最佳焦距位置附近，或者，將鏡頭拉回最短焦后，再把鏡頭向長焦推去。這時，PF系統(tǒng)會自動地開始動作。NHK在2004年雅典奧運會使用了“PF”鏡頭110PF系統(tǒng)鏡頭在實際拍攝運用中的特性：NHK在2004年雅典6.3高清錄像機D1D2D3D5DigitalBetacamDVD9DVCPROBetacam-SXDVCAMMPEGIMXD6HD-D5DVCPROHDP2P2HDHDCAMHDCAMSRHDVXDCAMHD4221116.3高清錄像機D1MPEGIMX111索尼公司于1986年推出了D1格式數字錄像機，采用ITU-RBT.601標準的數字分量記錄方式，3/4英寸盒式磁帶，12個旋轉磁頭，亮度信號的取樣頻率為13.5MHz，4路數字音頻通道則采用48kHz取樣，總的數據記錄碼率達到227Mb/s。

1988年，安培和索尼聯(lián)合推出采用數字復合視頻記錄方式的D2格式數字錄像機。也是3/4英寸磁帶，由于直接對復合視頻信號進行數字化所需的比特數少，因此D2格式數據記錄碼率低（大約為D1格式的一半），另外，D2錄像機的帶速還不到D1錄像機的一半，使磁帶的消耗量也比D1錄像機大為減少。

1990年松下推出D3格式，仍是數字復合視頻記錄，但磁帶減為1/2英寸。所用元器件數量和所需調整的部分均大大減少，帶速進一步降低，因而可靠性比Dl、D2大為提高。D3錄像機還具有極好的慢動作重放效果。到1992年，有1200多臺D3數字錄像機成功地應用于巴塞羅那奧運會的電視轉播。112索尼公司于1986年推出了D1格式數字錄像機，采用ITU

D5格式基于D3格式的設計，由松下公司于1995年推出。它與D3具有相同的磁跡間距，因而可以重放D3格式的錄像帶。但D5采用了10比特量化，因而有更高的信噪比。D5錄像機的帶速和碼率均比D3高，最高記錄碼率達到300兆比特/秒，是一種高質量、高性能的數字錄像機。

D6格式分別改進了D3、D2格式，是一種高清晰度數字錄像機，它的碼率和帶速均很高，消耗磁帶也較多，但圖像質量有了很大的改觀。

以上各種規(guī)格的數字錄像機都沒有采用數字壓縮技術對視頻信號進行處理。113D5格式基于D3格式的設計，由松下公司于1995年推出。

數字Betacam錄像機是日本索尼公司于1993年推出的專門用于演播室的高檔數字分量錄像機。從數字錄像機的推出年代看，該款錄像機應命名為D4格式，但是，索尼公司為了強調該格式與過去的模擬Betacam錄像格式具有沿襲的關系，即數字Betacam錄像機也可以重放模擬Betacam錄像帶的信號，因此寧可采用數字Betacam錄像格式的名稱，而將D4格式的名稱空閑未用。數字Betacam對視頻信號進行了2:1壓縮，使用與模擬Betacam／BetacamSP相同的磁帶盒，具有極高的圖像質量，當然價格也很昂貴。114數字Betacam錄像機是日本索尼公司于1993年推出的隨著數字壓縮技術在廣播電視各個領域的迅速普及，MPEG-2技術也開始應用到數字錄像機上，索尼的BetacamSX就是采用了比MPEG-2的MP＠ML質量更好的4:2:2P＠ML壓縮方式。這種基于MPEG-2的幀間壓縮方法大大降低了圖像的信息量，使數據傳輸碼率降為18兆比特/秒，圖像壓縮比達到10:1。BetacamSX的帶速由BetacamSP的101.5毫米/秒降為59.6毫米/秒，因而其機械伺服系統(tǒng)的可靠性和磁鼓的壽命均比BetacamSP大為提高，大大降低了保養(yǎng)維護的費用。帶速的降低還使磁帶消耗量降低。另外，BetacamSX還提供了可與模擬BetacamSP相兼容的功能。115隨著數字壓縮技術在廣播電視各個領域的迅速普及，MPEG-為適應數字技術的發(fā)展，盡可能避免完全不兼容的數字格式，由索尼、飛利浦、湯姆遜等幾家公司倡導并擴展到50余家公司的聯(lián)合體提出了統(tǒng)一的數字錄像機格式，即DV（DigitalVideo）格式。DV格式具有幾個衍生專業(yè)格式，即：DVCPRO、DVCAM和DVC等，這些數字錄像機的出現(xiàn)迅速取代了模擬分量錄像機的市場。盡管數字攝、錄設備仍存在一些不足，但其諸多優(yōu)點，如很高的性能價格比、較低的維護費用、方便靈活的操作方式、與計算機聯(lián)機的快速上下載、輕便耐用的機身、可供快速維修的基礎、可靠的信息存儲和傳輸的方式，以及今后的發(fā)展前景，使得這些新型數字設備迅速替代了模擬設備用于新聞電視節(jié)目的制作。116為適應數字技術的發(fā)展，盡可能避免完全不兼容的數字格式，由

DVCAM格式和DVCPRO格式分別由索尼公司和松下公司推出，它們均屬于DV格式的專業(yè)改進型格式，都是采用了數字分量記錄方式，采用寬度僅為l/4英寸的金屬磁帶，8比特量化，5.5:1的場內/幀內DCT視頻壓縮技術。DVCAM的分量格式為4:2:0，DVCPRO分量格式為4:1:1，視頻數據率均為24.948兆比特/秒，兩者的主要區(qū)別在于DVCAM格式沒有另設控制磁跡和提示磁跡，視頻磁跡寬度為15微米，而DVCPRO格式的視頻磁跡寬度為18微米，DVCPRO錄像機可以播放DVCAM格式攝像機拍攝的錄像帶，而兩者反過來則不行。另外，兩者的磁帶互不相容。117DVCAM格式和DVCPRO格式分別由索尼公司和松下公司由于DVCPRO記錄磁跡寬度較DVCAM寬3微米，所以，其相應的圖像質量比DVCAM稍好，但DVCAM在前期拍攝及后期制作上的功能比DVCPRO強，其獨特的ClipLink功能可以將每個關鍵素材段的首幀畫面縮小64倍寫進磁帶尾部的存儲器中，同時把相關的時間碼等數據寫入磁帶盒的半導體存儲器中。當DVCAM的節(jié)目素材磁帶被放進編輯錄像機后，縮小的索引畫面會在極短時間內被非線性工作站讀出，并依次將關鍵幀畫面顯示在編輯機的顯示器上，對編輯人員進行非線性視頻編輯十分有利。118由于DVCPRO記錄磁跡寬度較DVCAM寬3微米，所以，

DV格式的家用攝錄一體機采用了MiniDV盒式磁帶，其尺寸僅相當于普通盒式錄音磁帶的一半，但卻可提供約500線的清晰度。為了與Hi8格式的攝錄一體機兼容，索尼公司又于1999年初推出了磁帶寬度為8毫米的Digital8格式攝錄一體機，其每幀的磁跡數比DV格式減少了一半，視頻指標與民用DV格式基本相同。119DV格式的家用攝錄一體機采用了MiniDV盒式磁帶，其日本JVC公司于1995年4月推出的Digital-S格式（后來被稱為D9格式）數字錄像機使用l/2英寸磁帶，磁跡寬度為20微米，視頻信號為4:2:2分量格式，8比特量化，圖像質量優(yōu)于4:2:0的DVCAM或4:1:1的DVCPRO數字格式。Digital-S采用了Motion-JPEG壓縮技術，壓縮比為3.3:1，碼率為50兆比特/秒，并具有4聲道PCM音頻。120日本JVC公司于1995年4月推出的Digital-S格

硬盤錄像機

1997年索尼公司推出了盤帶結合型的數字錄像機DNW-A100P，將硬盤和磁帶結合在一臺機器里。在進行非線性編輯時，以BetacamSX格式記錄的節(jié)目素材能以4倍速下載到硬盤中，而以模擬BetacamSP格式記錄的內容也能以正常速度下載并數字化到硬盤中，用于進行隨機訪問的非線性編輯，也使得一臺盤帶結合數字錄像機充當了兩臺錄像機使用。2000年，索尼公司進一步推出多通道硬盤編輯錄像機MAV-555，它具有4個輸入/輸出通道，可同時完成多任務編輯操作；具有鍵控和實時視頻特技處理能力，適合于新聞節(jié)目及演播室的制作；其全新的超級慢動作系統(tǒng)則可以滿足體育及現(xiàn)場節(jié)目制作的要求；另外，該機器還具備了光纖接口，可直接進行ATM傳輸。121硬盤錄像機121DNW-A100P

MAV-555122DNW-A100PMAV-55512HDCAM及HDCAMSRHDW-2000系列高清錄像機123HDCAM及HDCAMSRHDW-2000系列高清錄像機16.4視頻切換與數字特技數字切換臺是演播室的核心設備，切換臺的數字化是演播室數字化的關鍵。目前，數字切換臺無論在外觀、操作還是內部框架結構上，均與傳統(tǒng)的模擬切換臺相似，不同之處在于：切換臺和計算機技術相結合起來，實現(xiàn)了多功能操作和聯(lián)網操作。其輸入的SDI接口不再與控制面板按鈕一一對應，而是由菜單設置其對應關系；輸入的視頻信號與鍵信號也不再區(qū)分，可接入任一路SDI輸入口。數字切換臺具有強大的設置菜單，可對制式、格式、寬高比、各種鍵及特技等在內的幾乎所有參數進行設置。1246.4視頻切換與數字特技數字切換臺是演播室的核心設備，DVS-7200數字切換臺125DVS-7200數字切換臺125DVS-7300數字切換臺126DVS-7300數字切換臺126

MVS/DVS系列切換臺系統(tǒng)提供了智能化和多功能的tally系統(tǒng)，它結合了切換臺和矩陣tally系統(tǒng)的功能。在切換臺系統(tǒng)中多路播出的tally信號提示和記錄tally提示可以很方便的進行編程設置。如需要額外的并行Tally端口，只需要在MKS-8700上加一個Tally板或使用MKS-2700即可。通過S-BUS總線接口，MVS/DVS系列切換臺系統(tǒng)可通過一個簡單的同軸電纜向矩陣控制面板提供tally輸出。127MVS/DVS系列切換臺系統(tǒng)提供了智能化和多功能的tal1281286.5高清數字視頻矩陣若要求前后兩個信號以某種慢轉換方式或特技效果方式來過渡，就需要較復雜的電路來實現(xiàn)。另外，為了保證信號切換前后的連貫性，需要參與切換的各信號嚴格同步，且切換時刻應該在場逆程期間進行，否則在信號切換時會出現(xiàn)畫面的跳動。多路視頻輸入多路視頻輸出多入多出的矩陣切換器1296.5高清數字視頻矩陣若要求前后兩個信號以某種慢轉換方第7章高清演播室設計與改造實例中央電視臺方案北京電視臺方案浙江電視臺方案江蘇電視臺方案宜興電視臺方案常州電視臺方案河北電視臺方案唐山電視臺方案山東電視臺方案珠海電視臺方案湛江電視臺方案……130第7章高