高清演播室技術(shù)-楊磊

高清演播室技術(shù)主講教師：楊磊1

第1章高清技術(shù)概述

第2章演播室技術(shù)概述

第3章演播室的數(shù)字化

第4章高清演播室的技術(shù)特點(diǎn)

第5章高標(biāo)清之間的幅型變換

第6章高清演播室設(shè)備

第7章高清演播室設(shè)計(jì)與改造實(shí)例

第8章高清虛擬演播室技術(shù)及實(shí)例

課程主要內(nèi)容2廣播電視技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)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(dòng)畫/特技電影拍攝電視電影圖像及聲音圖像及聲音轉(zhuǎn)播車衛(wèi)星信號(hào)收錄磁帶庫網(wǎng)絡(luò)制播網(wǎng)絡(luò)電視移動(dòng)電視虛擬演播室3原國際無線電咨詢委員會(huì)（CCIR）對高清晰度電視的定義：“高清晰度電視應(yīng)是一個(gè)透明系統(tǒng)，一個(gè)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(zhì)量應(yīng)具有觀看原始景物或表演時(shí)所得到的印象?！盚3H1.1什么是高清第1章高清技術(shù)概述41.2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(diǎn)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(chǎn)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(jìn)行“彩色電視會(huì)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。）5

1964年，日本NHK開始進(jìn)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(rèn)為：下一代電視系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)全新的高質(zhì)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(bào)了“新研究計(jì)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(biāo)準(zhǔn)。

1978年，NHK的HDTV暫行標(biāo)準(zhǔn)在CCIR第4次全會(huì)上被寫入801報(bào)告書。

1.2.1日本的高清研究6

HDTV的掃描格式為1125/60/2:1，亮度20MHz，兩個(gè)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(zhì)量極佳，但傳輸帶寬達(dá)27MHz，且接收機(jī)造價(jià)昂貴（1994年上半年在日本，一臺(tái)32英寸接收機(jī)的售價(jià)約合1萬美元），實(shí)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(xué)技術(shù)博覽會(huì)上進(jìn)行了MUSE廣播實(shí)驗(yàn)。1988年9月，用MUSE編碼方案成功地對漢城奧運(yùn)會(huì)進(jìn)行了高清晰度電視實(shí)況轉(zhuǎn)播。從1989年6月3日開始，NHK在BS11頻道每天1小時(shí)HDTV衛(wèi)星試驗(yàn)廣播，直至2007年9月停播。服務(wù)了100萬戶家庭。7

2000年12月，日本首家提供衛(wèi)星數(shù)字直播業(yè)務(wù)的PerfectTV利用BSAT-2A衛(wèi)星采用ISDB-S標(biāo)準(zhǔn)開始直播數(shù)字/高清電視節(jié)目，2007年收視用戶達(dá)500萬戶。

2003年12月開始ISDB-T，2007年收視用戶達(dá)160萬戶。

2005年，日本進(jìn)一步開始超高清電視（SuperHi-Vision）研究，分辨率為HDTV的16倍，視角達(dá)100度，并配有22.2聲道的聲音。演示用的投影屏幕分別達(dá)450英寸和600英寸。100’450’600’81.2.2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(tuán)針對日本的高清激進(jìn)過渡方案而提出的一種漸進(jìn)過渡方案（由D2-MAC到W-MAC再到HD-MAC）。在1986年CCIR第16屆全會(huì)上，歐洲集團(tuán)與日本曾就這兩種過渡方案進(jìn)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(jìn)行了大規(guī)模的宣傳及演示，D2-MAC曾在我國做過試驗(yàn)，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！9

HD-MAC也是歐洲的尤里卡95計(jì)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?jīng)_擊）。因?yàn)槊绹?0年5月提出了全數(shù)字高清晰度電視的實(shí)現(xiàn)方案——DigiCipher。

因此，尤里卡95計(jì)劃夭折，1991年成立歐洲啟動(dòng)集團(tuán)ELG，1993年改名DVB。101.2.3美國的高清研究美國很早就關(guān)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(shù)字高清晰度電視的實(shí)現(xiàn)方案——DigiCipher，這也是數(shù)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(hào)，場頻59.94Hz，畫面寬高比為16:9，采用了DCT、VLC和ME/MC等技術(shù)，最后采用16QAM方式進(jìn)行傳送。后來共7家公司組成大聯(lián)盟，研究ATSC。111.2.4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(jìn)行正交調(diào)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。121989年開始“高清晰度電視軟科學(xué)研究”。1993年，以廣科院為主的“高清晰度電視技術(shù)研究”項(xiàng)目被國家科委批準(zhǔn)為“八五”攻關(guān)項(xiàng)目。1994年11月，國務(wù)院成立了由11個(gè)部委局組成的數(shù)字高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調(diào)小組。1996年，國家科委將數(shù)字高清電視列為國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目，全力進(jìn)行數(shù)字高清電視的研究開發(fā)。1998年6月，中國第一臺(tái)完全自主開發(fā)的高清晰度電視功能樣機(jī)系統(tǒng)在北京試驗(yàn)成功，并于同年9月8日至12日的5天時(shí)間里上中央廣播電視發(fā)射塔進(jìn)行了數(shù)字高清電視節(jié)目的發(fā)射和接收實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行了國慶50周年盛況的高清電視轉(zhuǎn)播試驗(yàn)。

13中央電視臺(tái)成為國內(nèi)第一家引入高清HDCAM的電視臺(tái)?，F(xiàn)已有多輛高清車和多個(gè)高清演播室。新大樓全面采用高清系統(tǒng)。中央臺(tái)的第一輛高清車即是為1999年國慶50周年盛況高清轉(zhuǎn)播向SONY定制的6訊道車，后升級(jí)為8訊道。奧運(yùn)前再次向SONY定制20訊道A級(jí)高清車。中央臺(tái)拍攝的第一部大型紀(jì)錄片是《故宮》，全程HDCAM；第一個(gè)演播室也是全HDCAM，包括ENG、錄像機(jī)等。目前在制播領(lǐng)域應(yīng)用更多的就是HDCAM格式，因?yàn)樵摳袷奖阌谂c既有的數(shù)字Bata和SR兼容，前后期系統(tǒng)的聯(lián)接性好。

5年內(nèi)，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(biāo)清播出。北京電視臺(tái)也將HDCAM作為高清主力格式。14為加快我國電視節(jié)目高清化進(jìn)程，國家廣電總局于2009年8月6日發(fā)布《廣電總局關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》。一方面，為了推進(jìn)高清電視的發(fā)展，要求有線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（已完成數(shù)字轉(zhuǎn)換的有線網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)全部接入已經(jīng)開播的高清頻道；且不得收取接入費(fèi)用，不得向用戶額外收費(fèi)，地面無線播出的高清頻道不得加密，不得收費(fèi)。另一方面，對開播的高清頻道有嚴(yán)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(yīng)高于50%，第二年度應(yīng)高于70%，第三年度達(dá)到全高清播出。第一、二年度高清頻道黃金時(shí)段（18:30-23:00）應(yīng)全部播出高清節(jié)目，高清時(shí)段播出的廣告、氣象等節(jié)目也應(yīng)高清。15

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

三、嚴(yán)格規(guī)范要求，確保技術(shù)質(zhì)量。同播的高清頻道節(jié)目制作、播出應(yīng)遵循《廣電總局關(guān)于高標(biāo)清同播技術(shù)要求的若干意見》（廣發(fā)〔2010〕34號(hào)）的要求，確保技術(shù)質(zhì)量。要進(jìn)一步加強(qiáng)對頻道呈現(xiàn)樣式的規(guī)范，重大事件轉(zhuǎn)播、綜藝、影視劇、體育、專題和廣告節(jié)目應(yīng)采用16:9構(gòu)圖播出，其中體育和專題節(jié)目可根據(jù)需要兼顧4:3保護(hù)框；按高清格式制作的新聞節(jié)目應(yīng)采用16:9構(gòu)圖播出，并兼顧4:3保護(hù)框。播出高清節(jié)目應(yīng)在屏幕右上角標(biāo)注“高清”字樣，播出非高清節(jié)目不得標(biāo)注“高清”字樣。高清節(jié)目的伴音應(yīng)加大5.1環(huán)繞立體聲制作、播出比例。16第2章演播室技術(shù)概述演播室是錄制電視節(jié)目的重要場所，每個(gè)電視臺(tái)都有大小不等的多個(gè)演播室，供不同性質(zhì)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(dāng)今電視演播室的主流。17

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

數(shù)字演播室的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)模擬結(jié)構(gòu)的框架一樣，但是所有視頻信號(hào)通過數(shù)字視頻矩陣來分配和調(diào)度，經(jīng)過數(shù)字特技切換臺(tái)進(jìn)行切換和特技處理。音頻信號(hào)則經(jīng)過數(shù)字音頻矩陣來分配，經(jīng)過數(shù)字調(diào)音臺(tái)進(jìn)行處理。對于復(fù)雜的特技處理，還需要配備專用的數(shù)字特技機(jī)。所有信號(hào)在數(shù)字演播室的切換臺(tái)經(jīng)過切換、混合和過渡等處理后，進(jìn)行記錄或送至播出中心，經(jīng)主控室傳送出去。音頻部分相對視頻來說有不同的技術(shù)。高清化（含虛擬演播室）22第3章演播室的數(shù)字化當(dāng)今的高清演播室一定是數(shù)字化的，視頻信號(hào)的數(shù)字化涉及到取樣、量化、編碼這3個(gè)過程。國際上從20世紀(jì)60年代末開始數(shù)字電視的研究：一是電視演播中心的數(shù)字化（電視設(shè)備的數(shù)字化和PCM編碼標(biāo)準(zhǔn)的確定）；二是電視信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)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(shù)字化方面取得進(jìn)展，而這些進(jìn)展主要體現(xiàn)在各獨(dú)立電視設(shè)備的數(shù)字化處理方面：設(shè)備內(nèi)部全數(shù)字處理，但具有模擬的輸入輸出接口，可以在演播中心內(nèi)與模擬電視設(shè)備混合使用。23發(fā)表日期設(shè)備名稱發(fā)表的公司備注1973年數(shù)字時(shí)基校正器英國廣播公司（BBC）BBC最先發(fā)表樣機(jī)，但美國CVS公司最先進(jìn)行商品化生產(chǎn)。1973年電視制式轉(zhuǎn)換器英國獨(dú)立廣播公司（IBA）由美國NTSC信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星送到英國轉(zhuǎn)換為歐洲PAL信號(hào)。1974年幀同步機(jī)美國國家廣播公司（NBC）最先用于NBC電視臺(tái)，1975年后在美、日成為商品。1976年數(shù)字式電子靜止圖像存儲(chǔ)器美國哥倫比亞廣播公司（CBS）與安培（Ampex）公司1977年數(shù)字式噪聲抑制器法國湯姆遜公司（THOMSON）1978年數(shù)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(shù)字錄像機(jī)英國廣播公司（BBC）因磁帶消耗量極大而未能進(jìn)行實(shí)用。

3.1最早的演播室數(shù)字設(shè)備面世

24上表所列的各獨(dú)立電視設(shè)備的數(shù)字化，使原來單一性的模擬電視系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字/模擬混合式的電視系統(tǒng)，但當(dāng)其中串入的獨(dú)立設(shè)備增多時(shí)，由于每一臺(tái)數(shù)字設(shè)備都有一次模/數(shù)、數(shù)/模的編/解碼轉(zhuǎn)換過程，使各環(huán)節(jié)的量化噪聲積累，圖像質(zhì)量下降。因此，提出了從攝像機(jī)到發(fā)射機(jī)調(diào)制器之間所有處理和操作的全數(shù)字化問題，使各數(shù)字設(shè)備之間的信號(hào)格式不再轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，而是直接的“數(shù)字—數(shù)字”接口。這種全數(shù)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(biāo)準(zhǔn)方便地互相交換。25為了統(tǒng)一全世界數(shù)字電視制式，前國際無線電咨詢委員會(huì)（CCIR）于1982年提出了全數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn)——CCIR601建議書（CCIR后來成為ITU下屬的無線電委員會(huì)，簡稱ITU-R，因此該建議書相應(yīng)改為現(xiàn)在的ITU-RBT.601）。

3.2

ITU-RBT.601標(biāo)準(zhǔn)26

ITU-RBT.601全稱：演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)（Studioencodingparametersofdigitaltelevisionforstandard4:3andwide-screen16:9aspectratios)編碼信號(hào)為分量信號(hào)(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(jié)構(gòu)是正交結(jié)構(gòu)，量化級(jí)是8比特，可選用10比特及PCM編碼方式等等。我國相應(yīng)國標(biāo)：演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)規(guī)范（Thespecificationsofencodingparametersofdigitaltelevisionforstudio），GB／T14857-93

ITU-RBT.601規(guī)定了演播室分量信號(hào)的編碼參數(shù)，是信號(hào)取樣標(biāo)準(zhǔn)，但不是接口標(biāo)準(zhǔn)。其對應(yīng)接口標(biāo)準(zhǔn)分別由SMPTE和EBU標(biāo)準(zhǔn)化，→ITU-RBT.656。2728Rec.ITU-RBT.601-4(4:2:2)29Rec.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(jié)構(gòu)31

4:1:1samplingisusedin525/59.94(“NTSC”)DVandDVCAM,andinboth525/59.94and625/50(“PAL”)DVCPRO。32

Co-sited4:2:0samplingisusedin625/50(“PAL”)DVandDVCAMformats.CrandCbsamplesareonalternatelinesineachfield(aframeviewwouldshowtwolinesofYCr,Ypairs,thentwolinesofYCb,Ypairs).Notethatthisisdifferentfromthe4:2:0chromasamplepositioninginJPEG,MPEG-1,andH.261formats!Theyuseinterstitiallysited4:2:0sampling!33343536以PAL制為例：行頻為15.625kHz，則亮度信號(hào)在水平方向的取樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)為13.5MHz/15.625kHz

=864點(diǎn)/行，但行掃描逆程期間不用傳信號(hào)，則水平方向的實(shí)際樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)為864×(64-12)/64=702點(diǎn)/行（BT.601規(guī)定為720點(diǎn)/行）。場逆程期間（兩場共49行）也不需要傳信號(hào)，因此垂直方向的有效掃描行數(shù)為576行/幀。兩個(gè)色差信號(hào)的取樣點(diǎn)數(shù)在水平和垂直方向均減半，即：水平360點(diǎn)/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(gè)像素按8bit量化，總碼率為15.552×8=124.4Mb/s。3.4數(shù)字視頻信號(hào)的基本碼率37直接根據(jù)每秒樣點(diǎn)數(shù)計(jì)算：標(biāo)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

復(fù)合編碼是將復(fù)合彩色信號(hào)直接編碼成PCM形式。碼率低，設(shè)備簡單，適用于在模擬系統(tǒng)中插入單個(gè)數(shù)字設(shè)備的情況。缺點(diǎn)是取樣頻率必須與彩色副載頻保持一定的關(guān)系，而各種制式的副載頻各不相同，難以統(tǒng)一。另外，采用復(fù)合編碼時(shí)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(zhì)量。分量編碼是將三基色信號(hào)R、G、B分量或亮度和色差信號(hào)Y、CR、CB分別編碼成PCM形式。與制式無關(guān)，只要取樣頻率與行頻有一定的關(guān)系，便于制式轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一，而且由于Y、CR、CB分別編碼，可采用時(shí)分復(fù)用方式，避免亮色互串，可獲得高質(zhì)量的圖像。缺點(diǎn)是總碼率較高，設(shè)備價(jià)格相應(yīng)較貴。3.5復(fù)合編碼與分量編碼393.6數(shù)字分量并行接口及ITU-RBT.656接口是一個(gè)涉及兩臺(tái)設(shè)備或兩個(gè)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(shù)量和功能，以及由這些電路交換的信號(hào)的類型和形式。并行接口是把數(shù)據(jù)字的各個(gè)比特通過分別的通道同時(shí)傳送的接口。

525／59.94系統(tǒng)的并行接口標(biāo)準(zhǔn)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。→ITU-RBT.65640

ITU-RBT.656標(biāo)準(zhǔn)要求視頻數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)要最大限度地滿足“525行/59.94Hz”和“625行/50Hz”兩大掃描體系，進(jìn)而明確規(guī)定了在對這兩大掃描體系的視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化時(shí)其行、場消隱的時(shí)間基準(zhǔn)；規(guī)定了視頻數(shù)據(jù)流可有并行及串行兩種形式，進(jìn)而分別給出了8bit視頻數(shù)據(jù)在并行傳輸及串行傳輸時(shí)的具體格式、串行傳輸時(shí)的比特順序（先傳低位，后傳高位）；還給出了同步脈沖信號(hào)的頻率及方波寬度、脈沖沿抖動(dòng)等具體參數(shù)。41

Rec.656標(biāo)準(zhǔn)的物理接口使用11對雙絞線的25針“D”型接插座（10對為數(shù)據(jù)，第11對為27MHz的時(shí)鐘；另有1對系統(tǒng)地和1根電纜屏蔽地）。在傳輸時(shí)以樣值為單位，按CB，Y，CR，Y，CB，Y??順序?qū)⒏鞅忍夭⑿袀鬏?，位速率?7Mb／s。在每一電視有效行的開始前和結(jié)束時(shí)，分別有4比特的有效視頻起始標(biāo)志SAV（StartofActiveVideo）和有效視頻結(jié)束標(biāo)志EAV（EndofActiveVideo）。整個(gè)數(shù)字有效行包括720個(gè)亮度字和720個(gè)色度字(CB，CR各360個(gè))。

ITU-R的最新接口標(biāo)準(zhǔn)可提供10比特精度的接口，當(dāng)用于傳送8比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)，在最低位加兩個(gè)零。由于數(shù)字分量信號(hào)的EAV和SAV已含同步信息，因而無需再傳送同步信號(hào)，在行、場消隱期間可傳送數(shù)字音頻信號(hào)和其它輔助數(shù)據(jù)。42ITU-RBT.656規(guī)定的幀劃分方法水平（H）、垂直（V）和場（F）信號(hào)作為嵌入到視頻數(shù)據(jù)流中的一串比特來發(fā)送，這一串比特構(gòu)成了一個(gè)控制字。43ITU-RBT.656規(guī)定的視頻數(shù)據(jù)流特性圖中AB為控制字節(jié)（ControlByte），由值1、F、V、H和4個(gè)誤碼檢測及校正位組成。有效視頻（ActiveVideo）部分由720個(gè)Y、360個(gè)CB和360個(gè)CR（共計(jì)1440個(gè)樣點(diǎn)）組成，而整個(gè)視頻幀結(jié)構(gòu)除了這1440個(gè)有效視頻樣點(diǎn)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(yīng)的空間）。443.7演播室串行數(shù)字接口SDI串行數(shù)字接口（SDI）是把數(shù)據(jù)字的各個(gè)比特以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過單一通道順序傳送的接口。由于串行數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率很高，在傳送前必須經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)為SMPTE259M和EBUTech3267，標(biāo)準(zhǔn)包括了含數(shù)字音頻在內(nèi)的數(shù)字復(fù)合和數(shù)字分量信號(hào)。在傳送前，對原始數(shù)據(jù)流進(jìn)行擾頻，并變換為NRZI碼，確保在接收端可靠地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。這樣在概念上可以將數(shù)字串行接口理解為一種基帶信號(hào)調(diào)制。45輔助數(shù)據(jù)（音頻）協(xié)處理器CRC計(jì)算移位寄存器擾碼器編碼器27MHz時(shí)鐘270MHz時(shí)鐘27MHz時(shí)鐘并行CbYCrY…串行輸出NRZINRZ10bit并行數(shù)據(jù)碼流的串行處理46不歸零碼NRZ的特征：對邏輯1規(guī)定一個(gè)適當(dāng)高的DC電平，對邏輯0規(guī)定一個(gè)適當(dāng)?shù)偷腄C電平。串行數(shù)字信號(hào)不單獨(dú)傳送時(shí)鐘信號(hào)，在接收設(shè)備中用一個(gè)鎖相環(huán)PLL和壓控振蕩器VCO重新產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，鎖相環(huán)通過數(shù)字信號(hào)中0到1或1到0的跳變沿進(jìn)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(huì)失去基準(zhǔn)，此間接收端數(shù)據(jù)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

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

NRZI碼仍有直流和低頻分量，為進(jìn)一步改進(jìn)接收端的時(shí)鐘再生，采用擾碼（Scrambling），可使長串連0連1序列及數(shù)據(jù)重復(fù)方式隨機(jī)化并擾亂，限制了直流分量，提供了足夠的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換次數(shù)，保證時(shí)鐘恢復(fù)可靠。48串行數(shù)據(jù)在編碼擾頻電路中進(jìn)行擾頻時(shí)，將輸入數(shù)字信號(hào)除以多項(xiàng)式X9+X4+1，然后再進(jìn)行倒置，用多項(xiàng)式X+1除擾頻后的數(shù)字流，形成NRZI碼。在數(shù)據(jù)流的接收端，SDI接口利用X9+X4+1和X+1多項(xiàng)式，從NRZI碼流恢復(fù)原數(shù)據(jù)流。

SDI信號(hào)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(shù)字信號(hào)，因此數(shù)字錄像機(jī)、硬盤等設(shè)備記錄的壓縮信號(hào)重放后，必須經(jīng)解壓并經(jīng)SDI接口輸出才能進(jìn)入SDI系統(tǒng)。然而如果反復(fù)解壓和壓縮，必將引起圖像質(zhì)量下降和延時(shí)增加，為此，各種不同格式的數(shù)字錄像機(jī)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(shù)字信號(hào)的接口。49

(a)索尼公司的串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口SDDI（SerialDigitalDataInterface），用于Betacam-SX非線性編輯或數(shù)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(shù)字接口QSDI（QuarterSerialDigitalInterface），在DVCAM錄像機(jī)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(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝。

(c)松下公司的壓縮串行數(shù)字接口CSDI（CompressionSerialDigitalInterface），用于DVCPRO和Digital-S數(shù)字錄像機(jī)、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(shù)據(jù)。50SDTI串行數(shù)字傳輸接口

1998年7月，SMPTE推出SDTI接口標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了SDDI、QSDI、CSDI三種接口，被稱為SMPTE305M標(biāo)準(zhǔn)。SDTI規(guī)定了在演播室和制作中心內(nèi)傳送打包數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流格式，其中數(shù)據(jù)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(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，無需解碼即可直接傳輸?shù)侥康牡?，避免反?fù)解碼／編碼引起的質(zhì)量損失。51各種壓縮的數(shù)字信號(hào)為9比特或8比特?cái)?shù)據(jù)流，經(jīng)格式化器映射為10比特的數(shù)據(jù)流，然后經(jīng)SDI編碼成為標(biāo)準(zhǔn)SDI數(shù)據(jù)流。通過SDI系統(tǒng)，在接收端首先經(jīng)過均衡器均衡，再進(jìn)行SDI解碼，然后是反格式化，從10比特映射為9(或8)比特?cái)?shù)字流，恢復(fù)原壓縮數(shù)字信號(hào)。整個(gè)過程沒有對壓縮信號(hào)進(jìn)行解壓和再壓縮。對應(yīng)270Mb／s標(biāo)準(zhǔn)和360Mb／s標(biāo)準(zhǔn)(16：9格式)，所傳有效數(shù)據(jù)流的最大速度分別為200Mb／s和270Mb／s。所傳輸?shù)拇?、擾頻的NRZI碼數(shù)據(jù)流，按照SMPTE259M和ITU-RBT.656標(biāo)準(zhǔn)格式化。SDTI規(guī)定的打包數(shù)據(jù)與SDI規(guī)定的數(shù)字信號(hào)一樣，可在現(xiàn)有數(shù)字演播室內(nèi)流通。5253

SMPTE259M闡述的擾頻NRZI串行接口也可以用來傳送復(fù)合數(shù)字信號(hào)。從10比特并行接口來的數(shù)據(jù)經(jīng)過串接，按照分量接口使用的同樣算法經(jīng)過擾頻處理，變換為NRZI信號(hào)。最終的數(shù)據(jù)率為：NTSC是143.2Mb／s，PAL是177.3Mb／s。與分量信號(hào)相比，復(fù)合信號(hào)從并行到串行的變換要稍微復(fù)雜些，因?yàn)椴⑿袕?fù)合接口不具備SAV和EAV這樣的信號(hào)，必須在串接之前，在并行信號(hào)中插入適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)基準(zhǔn)信號(hào)(TRS)，在同步頂位置插入3個(gè)字的TRS信號(hào)，以保證在串行接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字成幀，然后，接收機(jī)應(yīng)能夠從接收到的并行信號(hào)中去掉TRS信號(hào)。復(fù)合并行接口不具備發(fā)送附加數(shù)據(jù)的能力，諸如音頻信號(hào)之類的附加信號(hào)可以預(yù)先在信號(hào)串接時(shí)加入，這個(gè)過程通常是利用插人TRS的同一個(gè)公用處理器實(shí)現(xiàn)的。5455本國前言本標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行的數(shù)字分量設(shè)備的同步基準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)。563.8數(shù)字高清演播室信號(hào)接口高清信號(hào)的數(shù)據(jù)率高，在演播室間的信號(hào)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(shù)字高清晰度電視演播室視頻信號(hào)接口標(biāo)準(zhǔn)》GY-T157-2000。

HD-SDI碼率為1485Mb/s573.9輔助數(shù)據(jù)的插入（Ancillarydata）時(shí)間碼的傳送（LTC、VITC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等）數(shù)字聲音的傳送（可多達(dá)16路AES/EBU20比特的數(shù)字聲音信號(hào)）監(jiān)測與診斷信息的傳送（誤碼檢測校驗(yàn)字、狀態(tài)標(biāo)識(shí)位）圖像顯示信息的傳送（4:3/16:9寬高比標(biāo)識(shí)信令）其他應(yīng)用（圖文電視、節(jié)目制作和技術(shù)操作信令等）插入位置：行輔助數(shù)據(jù)HANC（小于280或268字）可插在行消隱期，場輔助數(shù)據(jù)VANC只能插在場消隱期間的各有效行內(nèi)（小于1440字）。每個(gè)數(shù)據(jù)塊的前3個(gè)字為000

3FF

3FF583.10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(yīng)符合取樣定理。音頻范圍：20Hz～20kHz。實(shí)用取樣頻率主要有3種：

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

2）44.1kHz（消費(fèi)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）：數(shù)字音頻最早用磁帶錄像機(jī)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(shù)字音頻，每行記錄3個(gè)樣值，因此，50Hz×294×3=44100Hz。后來用這類錄像機(jī)做CD復(fù)制的信號(hào)源，也用于R-DAT記錄。

3）48kHz（廣播級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）：與32kHz有簡單換算關(guān)系，便于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。59國家廣電總局于2000年制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《演播室數(shù)字音頻參數(shù)》GY/T156-2000。參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(yù)加重網(wǎng)絡(luò)603.11數(shù)字演播室的特點(diǎn)

1）數(shù)字演播室包括數(shù)字視音頻信號(hào)的產(chǎn)生、處理、記錄、傳輸、切換、播出等設(shè)備，傳輸介質(zhì)為同軸電纜及光纖，主要傳輸信號(hào)格式為SDI，傳輸質(zhì)量是其他網(wǎng)絡(luò)不能比擬的。

2）聲音和輔助數(shù)據(jù)可嵌入到視頻信號(hào)的行場消隱期間傳送，也可單獨(dú)通過一層開關(guān)矩陣傳送，與視頻信號(hào)同步切換。

3）時(shí)間碼是聲音和圖像的同步標(biāo)識(shí)信號(hào)。控制信號(hào)和數(shù)據(jù)采用從發(fā)端到收到的點(diǎn)對點(diǎn)連接方式單獨(dú)傳送。

4）通過開關(guān)矩陣實(shí)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(jié)構(gòu)和同軸電纜。

6）SDI系統(tǒng)為重放DVR等設(shè)備記錄的壓縮信號(hào)，需反復(fù)解壓，降質(zhì)。因此98年7月出臺(tái)SMPTE305M→SDTI（串行數(shù)據(jù)傳輸接口），可傳輸打包的壓縮視頻信號(hào)。通過包頭數(shù)據(jù)來區(qū)分SDI、SDTI以及壓縮方式，可直接通過矩陣分配。61第4章高清演播室的技術(shù)特點(diǎn)高清演播室與傳統(tǒng)演播室或數(shù)字演播室的技術(shù)功能是一樣的，其主要特點(diǎn)是所有設(shè)備一定是高清或高標(biāo)清兼容的。演播室高清化帶來的主要問題：數(shù)據(jù)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(biāo)清同播，信號(hào)格式變得復(fù)雜（易出錯(cuò)）。624.1高清與標(biāo)清的對比標(biāo)清：ITU-RBT.601取樣頻率：Y為13.5MHz，CB和CR各為6.75MHz。樣點(diǎn)數(shù)：Y:CB:CR＝720:360:360，簡記4:2:24:2:2時(shí)分復(fù)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(diǎn)數(shù)：Y:CB:CR＝1920:960:960時(shí)分復(fù)用傳輸：(Cb1Y1),(Cr1Y2),(Cb3Y3),(Cr3,Y4),…。其中Yi表示每行的第i個(gè)亮度有效樣值，CbiCri表示與Yi取樣點(diǎn)位置相同的色差分量樣值。634.2高清帶來高數(shù)據(jù)率標(biāo)清SDTV：SDI碼率270Mb/s，信號(hào)帶寬135MHz高清HDTV：HD-SDI碼率1.485Gb/s，信號(hào)帶寬750MHz模擬視頻信號(hào)帶寬：6MHz3G高清（1080p）：碼率達(dá)3Gb/s644.3高清信號(hào)傳輸對電纜的要求在高頻情況下，傳輸電纜分布參數(shù)的影響凸顯出來，表現(xiàn)為沿導(dǎo)線長度分布的損耗電阻、電感、電容和漏電導(dǎo)。因此，在高清視頻信號(hào)傳輸時(shí)，可用電纜長度大大縮短，這在進(jìn)行高清演播室的設(shè)計(jì)時(shí)必須要注意！尤其是對于大型高清演播室，首先應(yīng)考慮光纜傳輸。65Belden數(shù)字視頻電纜推薦使用長度66TEK-TG700同步機(jī)彩條信號(hào)671855A60米測量TEK-TG700同步機(jī)輸出彩條684.4高清格式與標(biāo)清格式的相互轉(zhuǎn)換高清→標(biāo)清：抽行、抽點(diǎn)標(biāo)清→高清：加行、加點(diǎn)（內(nèi)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1/3s69第5章高標(biāo)清之間的幅型變換現(xiàn)有電視為4:3的幅型，數(shù)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(gè)衛(wèi)視頻道正式開始高標(biāo)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(gè)衛(wèi)視臺(tái)正式開始高標(biāo)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(fù)雜的幅型變換。就4:2:2取樣結(jié)構(gòu)來說，針對兩種不同的幅型，也有兩種不同的方案。70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(hào)：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(biāo)準(zhǔn)就是SMPTE267M，包括了13.5MHz和18MHz兩種系統(tǒng)。因?yàn)?6:9的13.5MHz取樣信號(hào)在電平上不能與普通4:3信號(hào)相區(qū)別，因此可以和該信號(hào)一起傳送。18MHz取樣的16:9格式的數(shù)碼率在360Mb／s，也可以使用同樣的算法進(jìn)行處理和傳送。71720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/s72寬屏電影或電視劇其他新聞素材其他16:916:94:34:373節(jié)目源高清播出問題標(biāo)清播出問題高清節(jié)目源16:9構(gòu)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(diǎn)，1920→720，(是原來的720/1920=0.375)4:3保護(hù)框構(gòu)圖拍攝左右切邊下變換播出，畫面充滿屏幕，保護(hù)框內(nèi)信息不丟失抽點(diǎn)，1080→576，(是原來的576/1080=0.533)標(biāo)清節(jié)目源4:3構(gòu)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(gòu)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

第3種高→標(biāo)清下變換

2010廣州亞運(yùn)會(huì)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(nèi)容，但畫面變瘦長。當(dāng)接收機(jī)收到此4:3視頻時(shí)，寬屏電視的擴(kuò)展功能可將其復(fù)原到16:9，即前述的16:9標(biāo)清（歐洲一些國家多用）75為避免四周切邊的“郵票”畫面，在播出的視頻信號(hào)中插入標(biāo)識(shí)其畫面特征的描述信息，這樣上/下變換設(shè)備就能夠自動(dòng)識(shí)別在播節(jié)目原有的有效幅型比格式，并按照一定的轉(zhuǎn)換規(guī)則采用不同的幅型比轉(zhuǎn)換。寬屏信令WSS（WidescreenSignaling）嵌入在場逆程VBI中，普通電視機(jī)可接收WSS并按信令規(guī)定的顯示方式自動(dòng)顯示。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ETSI（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute）在DVB系統(tǒng)中引入了用于描述畫面格式的元數(shù)據(jù)，即AFD（ActiveFormatDescription）和邊條數(shù)據(jù)（BarData），比WSS還詳細(xì)，后被ATSC和SMPTE采納，并制定了標(biāo)準(zhǔn)。76活動(dòng)圖像格式描述符AFD用來描述一個(gè)視頻編碼幀中人們感興趣的那部分活動(dòng)圖像的顯示格式，它是一個(gè)4bit的碼字，每個(gè)編碼幀對應(yīng)一個(gè)。不僅給出本幀畫面中人們感興趣的那部分活動(dòng)圖像的幅型比，還標(biāo)識(shí)了此活動(dòng)圖像處于本幀畫面的什么位置，以及有無特殊區(qū)域保護(hù)要求等信息。例：當(dāng)編碼幀的幅型比為4:3時(shí)，AFD=“1010”表示活動(dòng)圖像的幅型比為16:9，并且居于4:3編碼幀的中心；當(dāng)編碼幀幅型比為16:9時(shí)，AFD=“1010”則表示活動(dòng)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(hù)區(qū)中，需要全屏顯示。4:316:977

BarData可作為AFD的輔助信息使用。當(dāng)活動(dòng)圖像不能填滿整個(gè)編碼幀，且AFD本身不能完整描述其范圍，就要用BarData。此時(shí)，它可以用來標(biāo)識(shí)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(hào)一起傳輸：1）插入到SDI信號(hào)的垂直輔助數(shù)據(jù)VANC中；2）經(jīng)過KLV編碼后，作為視頻信號(hào)的SMPTE元數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。78第6章高清演播室設(shè)備

6.1高清攝像機(jī)

6.2高清錄像機(jī)

6.3視頻切換與數(shù)字特技

6.4高清數(shù)字視頻矩陣796.1高清攝像機(jī)80818283數(shù)字信號(hào)處理攝像機(jī)的組成84變焦鏡頭的組成8586878889HDCAM高清一體機(jī)－HDW-800P9091SONY’sHighDefinitionVideoSystem(HDVS)includescameras,switchers,routers,VTRsandcamcorders.Thisrangeofproductsnowhasasignificantaddition,asSonyproudlyintroducesaninnovativeall-digitalproductionsystem----theHDC-900studiocamera,theHDC-950companionportablecamera,andtheHDCU-900cameracontrolunit.TheHDC-900/950familyhasbeendesignedtodeliveravarietyofchoicesofHDTVandSDTVtomeetmultipleglobaldigitaloriginationformats.Inparticular,therowinginterestinprogressivescanoriginationhasbeenmadeacentraldesignfocusofthisimportantnewcamerafamily.92NewTechnologiesImprovementsinDSP,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.939495SONY的14bit超級(jí)50i機(jī)型HDC1580全新采用PowerHADEXHDCCD（220萬像素），具有目前高清攝像機(jī)最出色的性能。高達(dá)F11的靈敏度，有效減輕了夜晚體育轉(zhuǎn)播時(shí)對燈光照度的要求。信噪比55dB，調(diào)制深度達(dá)到55%，有效降低了暗部畫面噪波，使得高清晰的畫面細(xì)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(jí)高清攝像機(jī)行業(yè)中最先進(jìn)的14bitA/D轉(zhuǎn)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(zhǔn)確度。高清晰度的14bitA/D轉(zhuǎn)換能夠忠實(shí)的再現(xiàn)畫面中亮到暗部區(qū)域的層次。有了這個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器，攝像機(jī)能夠真正在600％的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)清晰的再現(xiàn)物體的亮度層次。真正保證了室外節(jié)目轉(zhuǎn)播中高亮畫面和暗部畫面的完美重現(xiàn)。垂直拖尾的指標(biāo)達(dá)到-135dB，無論在室外或者室內(nèi)應(yīng)用，都已經(jīng)解決了垂直拖尾影響畫面的問題。性能已經(jīng)全面超越了以往的高清攝像機(jī)。96高清攝像機(jī)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(xì)節(jié)’功能，利用電路實(shí)時(shí)檢測拍攝圖像焦點(diǎn)的位置，并且疊加顯示在尋像器圖像上，讓攝像師能夠?qū)裹c(diǎn)的位置一目了然。97

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

Sony采用的光纖傳輸平臺(tái)具有1.5G的帶寬，能夠以4:2:2的全數(shù)字方式傳輸分量信號(hào)，同時(shí)使得攝像機(jī)到CCU的距離可以最大擴(kuò)展到3000米。通過MSU和CNU連接Sony的S-BUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，攝像機(jī)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(jī)的Tally信號(hào)，從而在大中型轉(zhuǎn)播中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。991001016.2高清攝像機(jī)特有的精確對焦技術(shù)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?qū)は衿骰蛐”O(jiān)視器線數(shù)太低。但當(dāng)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(bǔ)的對焦錯(cuò)誤。無窮小點(diǎn)光斑很小光斑大，明顯未對焦焦點(diǎn)成像點(diǎn)SDTV尋像器HDTV尋像器1026.2.1中央放大（如：松下AG-HVX203A）103

富士能于2004年推出全世界第一個(gè)廣播級(jí)的自動(dòng)對焦鏡頭（精確輔助聚焦的鏡頭，PRECISIONFOCUSASSISTSYSTEM）。從結(jié)構(gòu)上說，它是在鏡頭內(nèi)部裝入了兩組CCD，根據(jù)這兩組CCD成像重合的偏差，達(dá)到最佳焦點(diǎn)，實(shí)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(shù)104105106107108裝有PF的ENG廣角鏡頭HA13X4.5BRD-S28K裝有PF的EFP長焦鏡頭XA101X8.9BESM109PF系統(tǒng)鏡頭在實(shí)際拍攝運(yùn)用中的特性：

1、被攝體的距離越長，焦點(diǎn)距離越短，PF系統(tǒng)的調(diào)焦精度將會(huì)越好。在這樣的拍攝條件下，即使對于高速移動(dòng)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(diào)焦精度也高。3、系統(tǒng)的目的是輔助攝像師的自主調(diào)焦。為此，當(dāng)偏離最佳焦距很大時(shí)，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(dòng)停止。4、要使PF系統(tǒng)再次動(dòng)作的場合，需手動(dòng)調(diào)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(shí)，PF系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地開始動(dòng)作。NHK在2004年雅典奧運(yùn)會(huì)使用了“PF”鏡頭1106.3高清錄像機(jī)D1D2D3D5DigitalBetacamDVD9DVCPROBetacam-SXDVCAMMPEGIMXD6HD-D5DVCPROHDP2P2HDHDCAMHDCAMSRHDVXDCAMHD422111索尼公司于1986年推出了D1格式數(shù)字錄像機(jī)，采用ITU-RBT.601標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字分量記錄方式，3/4英寸盒式磁帶，12個(gè)旋轉(zhuǎn)磁頭，亮度信號(hào)的取樣頻率為13.5MHz，4路數(shù)字音頻通道則采用48kHz取樣，總的數(shù)據(jù)記錄碼率達(dá)到227Mb/s。

1988年，安培和索尼聯(lián)合推出采用數(shù)字復(fù)合視頻記錄方式的D2格式數(shù)字錄像機(jī)。也是3/4英寸磁帶，由于直接對復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化所需的比特?cái)?shù)少，因此D2格式數(shù)據(jù)記錄碼率低（大約為D1格式的一半），另外，D2錄像機(jī)的帶速還不到D1錄像機(jī)的一半，使磁帶的消耗量也比D1錄像機(jī)大為減少。

1990年松下推出D3格式，仍是數(shù)字復(fù)合視頻記錄，但磁帶減為1/2英寸。所用元器件數(shù)量和所需調(diào)整的部分均大大減少，帶速進(jìn)一步降低，因而可靠性比Dl、D2大為提高。D3錄像機(jī)還具有極好的慢動(dòng)作重放效果。到1992年，有1200多臺(tái)D3數(shù)字錄像機(jī)成功地應(yīng)用于巴塞羅那奧運(yùn)會(huì)的電視轉(zhuǎn)播。112

D5格式基于D3格式的設(shè)計(jì)，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(jī)的帶速和碼率均比D3高，最高記錄碼率達(dá)到300兆比特/秒，是一種高質(zhì)量、高性能的數(shù)字錄像機(jī)。

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

以上各種規(guī)格的數(shù)字錄像機(jī)都沒有采用數(shù)字壓縮技術(shù)對視頻信號(hào)進(jìn)行處理。113

數(shù)字Betacam錄像機(jī)是日本索尼公司于1993年推出的專門用于演播室的高檔數(shù)字分量錄像機(jī)。從數(shù)字錄像機(jī)的推出年代看，該款錄像機(jī)應(yīng)命名為D4格式，但是，索尼公司為了強(qiáng)調(diào)該格式與過去的模擬Betacam錄像格式具有沿襲的關(guān)系，即數(shù)字Betacam錄像機(jī)也可以重放模擬Betacam錄像帶的信號(hào)，因此寧可采用數(shù)字Betacam錄像格式的名稱，而將D4格式的名稱空閑未用。數(shù)字Betacam對視頻信號(hào)進(jìn)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(zhì)量，當(dāng)然價(jià)格也很昂貴。114隨著數(shù)字壓縮技術(shù)在廣播電視各個(gè)領(lǐng)域的迅速普及，MPEG-2技術(shù)也開始應(yīng)用到數(shù)字錄像機(jī)上，索尼的BetacamSX就是采用了比MPEG-2的MP＠ML質(zhì)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(shù)據(jù)傳輸碼率降為18兆比特/秒，圖像壓縮比達(dá)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(jī)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(hù)的費(fèi)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為適應(yīng)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，盡可能避免完全不兼容的數(shù)字格式，由索尼、飛利浦、湯姆遜等幾家公司倡導(dǎo)并擴(kuò)展到50余家公司的聯(lián)合體提出了統(tǒng)一的數(shù)字錄像機(jī)格式，即DV（DigitalVideo）格式。DV格式具有幾個(gè)衍生專業(yè)格式，即：DVCPRO、DVCAM和DVC等，這些數(shù)字錄像機(jī)的出現(xiàn)迅速取代了模擬分量錄像機(jī)的市場。盡管數(shù)字?jǐn)z、錄設(shè)備仍存在一些不足，但其諸多優(yōu)點(diǎn)，如很高的性能價(jià)格比、較低的維護(hù)費(fèi)用、方便靈活的操作方式、與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)的快速上下載、輕便耐用的機(jī)身、可供快速維修的基礎(chǔ)、可靠的信息存儲(chǔ)和傳輸?shù)姆绞?，以及今后的發(fā)展前景，使得這些新型數(shù)字設(shè)備迅速替代了模擬設(shè)備用于新聞電視節(jié)目的制作。116

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(jìn)型格式，都是采用了數(shù)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(nèi)/幀內(nèi)DCT視頻壓縮技術(shù)。DVCAM的分量格式為4:2:0，DVCPRO分量格式為4:1:1，視頻數(shù)據(jù)率均為24.948兆比特/秒，兩者的主要區(qū)別在于DVCAM格式?jīng)]有另設(shè)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(jī)可以播放DVCAM格式攝像機(jī)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。117由于DVCPRO記錄磁跡寬度較DVCAM寬3微米，所以，其相應(yīng)的圖像質(zhì)量比DVCAM稍好，但DVCAM在前期拍攝及后期制作上的功能比DVCPRO強(qiáng)，其獨(dú)特的ClipLink功能可以將每個(gè)關(guān)鍵素材段的首幀畫面縮小64倍寫進(jìn)磁帶尾部的存儲(chǔ)器中，同時(shí)把相關(guān)的時(shí)間碼等數(shù)據(jù)寫入磁帶盒的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中。當(dāng)DVCAM的節(jié)目素材磁帶被放進(jìn)編輯錄像機(jī)后，縮小的索引畫面會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)被非線性工作站讀出，并依次將關(guān)鍵幀畫面顯示在編輯機(jī)的顯示器上，對編輯人員進(jìn)行非線性視頻編輯十分有利。118

DV格式的家用攝錄一體機(jī)采用了MiniDV盒式磁帶，其尺寸僅相當(dāng)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(jī)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(jī)，其每幀的磁跡數(shù)比DV格式減少了一半，視頻指標(biāo)與民用DV格式基本相同。119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(shù)字錄像機(jī)使用l/2英寸磁帶，磁跡寬度為20微米，視頻信號(hào)為4:2:2分量格式，8比特量化，圖像質(zhì)量優(yōu)于4:2:0的DVCAM或4:1:1的DVCPRO數(shù)字格式。Digital-S采用了Motion-JPEG壓縮技術(shù)，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

硬盤錄像機(jī)

1997年索尼公司推出了盤帶結(jié)合型的數(shù)字錄像機(jī)DNW-A100P，將硬盤和磁帶結(jié)合在一臺(tái)機(jī)器里。在進(jìn)行非線性編輯時(shí)，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(nèi)容也能以正常速度下載并數(shù)字化到硬盤中，用于進(jìn)行隨機(jī)訪問的非線性編輯，也使得一臺(tái)盤帶結(jié)合數(shù)字錄像機(jī)充當(dāng)了兩臺(tái)錄像機(jī)使用。2000年，索尼公司進(jìn)一步推出多通道硬盤編輯錄像機(jī)MAV-555，它具有4個(gè)輸入/輸出通道，可同時(shí)完成多任務(wù)編輯操作；具有鍵控和實(shí)時(shí)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(jí)慢動(dòng)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(jī)器還具備了光纖接口，可直接進(jìn)行ATM傳輸。121DNW-A100P

MAV-555122HDCAM及HDCAMSRHDW-2000系列高清錄像機(jī)1236.4視頻切換與數(shù)字特技數(shù)字切換臺(tái)是演播室的核心設(shè)備，切換臺(tái)的數(shù)字化是演播室數(shù)字化的關(guān)鍵。目前，數(shù)字切換臺(tái)無論在外觀、操作還是內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)上，均與傳統(tǒng)的模擬切換臺(tái)相似，不同之處在于：切換臺(tái)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了多功能操作和聯(lián)網(wǎng)操作。其輸入的SDI接口不再與控制面板按鈕一一對應(yīng)，而是由菜單設(shè)置其對應(yīng)關(guān)系；輸入的視頻信號(hào)與鍵信號(hào)也不再區(qū)分，可接入任一路SDI輸入口。數(shù)字切換臺(tái)具有強(qiáng)大的設(shè)置菜單，可對制式、格式、寬高比、各種鍵及特技等在內(nèi)的幾乎所有參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。124DVS-7200數(shù)字切換臺(tái)125DVS-7300數(shù)字切換臺(tái)126

MVS/DVS系列切換臺(tái)系統(tǒng)提供了智能化和多功能的tally系統(tǒng)，它結(jié)合了切換臺(tái)和矩陣tally系統(tǒng)的功能。在切換臺(tái)系統(tǒng)中多路播出的tally信號(hào)提示和記錄tally提示可以很方便的進(jìn)行編程設(shè)置。如需要額外的并行Tally端口，只需要在MKS-8700上加一個(gè)Tally板或使用MKS-2700即可。通過S-BUS總線接口，MVS/DVS系列切換臺(tái)系統(tǒng)可通過一個(gè)簡單的同軸電纜向矩陣控制面板提供tally輸出。1271286.5高清數(shù)字視頻矩陣若要求前后兩個(gè)信號(hào)以某種慢轉(zhuǎn)換方式或特技效果方式來過渡，就需要較復(fù)雜的電路來實(shí)現(xiàn)。另外，為了保證信號(hào)切換前后的連貫性，需要參與切換的各信號(hào)嚴(yán)格同步，且切換時(shí)刻應(yīng)該在場逆程期間進(jìn)行，否則在信號(hào)切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)畫面的跳動(dòng)。多路視頻輸入多路視頻輸出多入多出的矩陣切換器129第7章高清演播室設(shè)計(jì)與改造實(shí)例中央電視臺(tái)方案北京電視臺(tái)方案浙江電視臺(tái)方案江蘇電視臺(tái)方案宜興電視臺(tái)方案常州電視臺(tái)方案河北電視臺(tái)方案唐山電視臺(tái)方案山東電視臺(tái)方案珠海電視臺(tái)方案湛江電視臺(tái)方案……130