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HDV综合概述
HDV综合概述
HDTV(高清晰度电视)的概念正逐渐被人们所熟知,中国一些城市已经开始试播高清电视节目,部分观众也已率先体验到这种技术带给人们的全新感受。
目前,高清节目的制作工艺相对复杂,成本相对较高,尚局限于专业制作机构。
那么,如何降低高清制作的门槛,使得广大的DVfans也能圆一个高清梦呢?
为此,几大巨头纷纷打起了高清DV的主意,于是今天的主角——HDV应运而生了。
现状
高清电视是在标清电视的基础上发展起来的,虽然没有严格的定义,但国际上普遍承认的高清电视信源标准是ITU-RBT.709建议。
该建议推荐使用1920×1080作为高清电视的通用图像格式,因与扫描格式(逐行/隔行和帧/场频率)无关,所以方便了国际范围内的节目交换。
另一种高清图像格式——1280×720,虽未被整合在709建议中,却获得了美国电影电视工程师协会的承认,成为SMPTE296M标准。
在实际应用中,二者共存,各有一定市场。
HDV是Sony与JVC的注册商标。
2003年9月底,Canon、JVC、Sharp和Sony在日本东京联合发布了HDV格式,规范了在DV磁带上记录和重放高清晰度视频的格式,这四家公司还将促使该格式称为国际标准。
HDV一经发布便得到了业内的积极回应,直至本文完成时,该格式已得到以下公司和机构的支持(按字母顺序排列)。
AdobeSystemsIncorporated
AheadSoftwareAG
Apple
AvidTechnology,Inc
CanopusCo.,Ltd.
CineForm,Inc.
CyberLinkCorp.
FOCUSEnhancements,Inc.
HamamatsuPhotonicsK.K.
KDDIR&DLaboratories
KEISOKUGIKENCo.,Ltd.
MAGIXAG
MainConceptAG
MirandaTechnologiesInc.
NewSoftTechnologyCorp
PCDTVTechnologies,LLC
PinnacleSystems,Inc.
PixelaCorp
SigmaDesigns,Inc.
SobeyDigitalTechnologyCo.,Ltd.
SonyPicturesDigitalNetworks
UleadSystems,Inc.
虽然我们尚无法获得该规范的官方文档,但仅就一些已知的数据,仍可以管中窥豹。
HDV与DV规格比较表
通过比较,我们看到HDV与DV的最大区别就在于其对高清的支持,由此引出几个问题。
1.关于成像。
通过上面的介绍,我们了解到,两种高清图像格式所含像素数量约为二百万和一百万,远大于标清的几十万。
面积一定的感光器件,像素数量与单个像素的面积成反比,而单个像素的面积又与器件的光电转换性能密切相关。
因此,高清摄像机对感光器件以及光学镜头的性能都提出了更高的要求。
2.关于格式。
在DV时代,我们整天与50i为伴,偶尔会听说25p。
HDV给了我们更多的选择,特别是720/50p,使我们真正有机会清晰地捕捉到精彩瞬间,不用再忍受50i闪烁的困扰和25p运动的不连贯。
此外,格式的多样性也给节目的交换带来一定的麻烦,看来HDV的软硬件都要具备高清与高清以及高清与标清的多格式转换能力了。
3.关于压缩。
以1080i模式为例,为了使压缩后的视频码率降到25Mbps左右,HDV使用的是长GOP的MPEG-2MP@HL-14压缩。
通过4:
2:
0色度亚取样结构(不同于DV的4:
2:
0)和预滤波(使每行只保留1440个亮度取样)等措施,使压缩前的数据量大大减少。
MPEG-2之所以具有很大的压缩效率,主要得益于IBP三种帧结构的结合使用。
一定数量的IBP帧称作一个GOP,常见的GOP多为12,GOP越长压缩效率越高,所需的运算量也越大。
而压缩工作主要由专用处理器完成,大量的运算要消耗更多的时间,这对HDV来说是不容许的,若使用运算速度更快的处理器,价格自然要升高,而且耗电量也随之增大。
因此HDV把GOP定为6,在压缩效率与运算量之间取得了一个平衡。
许多人不免心生疑虑,对25Mbps级别的高清图像没有信心。
一开始笔者也有此担忧,但事实表明,世界范围内大多数高清传输系统都把每一路节目限定到21Mbps以下,也许这个数字可以为HDV的潜在用户吃一颗定心丸,但这也并不等于否定CineAlta、Varicam等高端产品,还是那句话,用途不同。
4.记录方面。
HDV保持了与DV在记录媒体上的兼容(DV/MiniDV),并改进了纠错算法,使磁迹之间有了进行误码校正的能力。
由于采用了IBP帧结构,使得图像的搜索遇到了困难,好在HDV可以在专用的磁带上记录特殊的数据,使磁带快进和慢放时仍然可以显示出图像,方便了使用。
5.编辑方面。
还是由于压缩,HDV的编辑便不在像DV一样简单了。
在进行非线性编辑时,无论是定位还是编辑都需要计算,就连回放都变得更复杂了。
不过,已经有了很多解决方案,专门应对MPEG的编辑。
其实,早在HDV诞生前,JVC就发布了世界上第一款支持720p的摄录一体机GR-HD1及其专业版本JY-HD10U。
或许它们的核心是相同的,只不过后者增加了一个XLR接口,加之外观和价格使它显得更专业一点。
大家可能注意到了,两种HDV图像格式所用的数据流类型并不相同。
笔者猜测,720本是JVC的杰作,而1080却出自Sony之手,而后两者合并,才演变成了如今的HDV,出现两种数据流类型也就不难理解了。
不论如何,NAB2004成了各家首次展示HDV的舞台。
JVC的前两个产品受到不少人的异议,只因为单CCD结构无论如何标榜自己,也不能为专业人士所认同。
于是,JVC以“AffordableHD”为主题,在本次展会上展示了GY-HD7000U,这是一款3CMOS的ENG/EFP机型。
细看机头部分,与JVC的另一款摄像机产品KH-F870U一模一样,采用了RockwellScientific与JVC合作开发的CMOS、12位ADC,可提供68dB的动态范围。
该机的亮点还包括:
1.与DV/MiniDV磁带兼容
2.1080/59.94i,720/59.94p,720/29.97p,720/23.98p四种模式可切换
3.CMOS为2/3英寸,标准镜头接口,可配Canon及Fujinon的HD镜头
4.标准SDI输出
5.分量输出,可配合磁带、硬盘以及半导体等多种存储方案
6.高清晰度电子寻像器
据悉,该机将于2004年底上市,售价约,000(不含镜头)。
也许这将是世界上第一款可以满足低成本HD制作要求的HDV摄录一体机!
此外,JVC还展出了一款演播室录像机(BR-HD60?
)和一款支持HDV的便携式录放像机CU-VH1U-P,方便了与非线性编辑系统的连接。
本次展会上,Sony喊出的口号是“RidetheHDWave”,可见HD在今年的炙手可热。
对于HDV,Sony又提出了“AddHDVtoyourDVCAMWorkflow!
”的概念,但展出的只是一个样机,不过Sony似乎并不在意720p,只是大肆宣扬1080i。
这台罩在玻璃外壳里的展品或多或少地说明了一些问题:
1.仍使用Sony自家的CCD,虽然也是3片,但只有1/3英寸
2.可记录1440×1080/59.94i(29.97p),并支持到1280×720/59.94p的下变换
3.无真正的23.98p模式
4.随机配备12X镜头,不可更换
5.可记录SMPTE时间码
6.手动聚焦、手动光圈,双密度片
该机的上市时间可能会在2005年底,预计售价00。
Sharp最初与JVC合作开发720p,计划发布的两款机器为HD-Z3000和HD-Z2000,后者似乎是前者的单CCD简化版。
HD-Z3000的主要特性有:
1.3片1/3英寸CCD
2.PAL型号支持720/50i,720/25p,576/50i
3.手动控制
4.带光学防抖的10X一体光学镜头
5.Sharp自家开发的MPEG2编码器
6.最低照度5lux
在夏季的CES上,Sharp有可能推出上述机型的改进型,分别具有输出1080i的能力,3CCD的型号还将具有1080/23.98p模式。
虽然Canon也是HDV组织的一员,但在本届展会上,并没有HDV产品展出。
不过,还是有一些消息。
Canon的首款HDV可能与XL1十分相像,除了保留可更换镜头这个显著的特点外,只是将原来的CCD换作了CMOS(在数码相机领域,Canon就是这样做的),图像格式方面,支持720/23.98p,720/59.94p,480/59.94p,480/59.94i。
除了以上四大巨头,HDV的支持者们也不甘落后,同步推出了面向HDV的后期编辑解决方案。
Apple可谓是数字视频行业的一匹黑马,大有后来者居上的架势。
在未来的苹果产品中,HDV将得到支持。
现在FinalCutPro可以通过第三方产品支持HDV,例如LumiereHDV、HeurisIndieHD和Pro-IndieHDtoolkits。
Pinnacle的观点是“HDV–TheAlternativeforPracticalHDProduction”。
通过IEEE1394可以方便地将HDV素材上载到装有Liquid的非线性编辑系统,并以MXF文件的形式存储,这样Liquid就具备了处理标清、高清、DV多种素材的能力。
Pinnalce坚信MXF与HDV的结合可以创造行之有效的高清工作流程。
AVID宣布其全线产品支持高清,其最低成本的产品XpressPro和加速器MOJO可以通过1394接口采集HDV和DVCPROHD源码流,也可以支持AVIDDNxHD压缩高清码流的实时编辑,该产品可以配备在台式机或笔记本电脑上,既可以成为移动HD编辑站,也可以在网络中成为一个HD网络编辑站点。
针对全球广大的AVIDMC用户,AVID还推出了MCAdrenaline产品的HD视频卡,从而使MC产品具备了HD1:
1采集编辑的能力,亦可以采集DVCPROHD和HDV源码流,支持AVIDDNxHD压缩HD码流。
这一系列新产品的推出,主要是针对未来广大低成本HD节目制作的市场需求。
作为HDV的开创着之一,Sony自身的Vegas5编辑软件新增了对节目流和传输流的双重支持,其中后者便是HDV720p使用的数据流模式。
同时,Vegas5也提供了对基本流的支持,但目前尚不清楚该功能是否可以配合HDV1080i模式工作。
至此,Vegas也具备了支持DV、HDV和HD的能力。
大多数DVfans使用Adobe的Premiere,针对HDV编辑的需求,CineForm为使用AdobePremierePro的用户提供了一个插件——AspectHD。
安装了此插件,AdobePremierePro就可以从容地处理HDV素材了,但只有使用插件自带的过渡和效果才可以做到实时。
另外,此插件还支持从AdobePremierePro和AdobeAfterEffects的时间线上直接导出为与HDV/D-VHS兼容的MPEG-2流。
另一种产品ProspectHD更支持直接从HD-SDI专业采集卡实时采集HDV素材。
Ulead的专业视频编辑软件MediaStudioPro7也受到了很多朋友的欢迎,其实时MPEG编辑功能更是领先。
3月,Ulead为支持HDV发布了一个高清插件,使MediaStudioPro7可以对HDV素材进行随意的编辑,而不需要任何其它的软件或接口。
Ulead的DVD软件也将支持HDV。
Canopus的编解码技术可谓有口皆碑,其ProCoder2.0全面支持高清,可在高清、标清之间进行无缝转换,并支持MPEG、DivX、WindowsMedia9和QuickTime间分辨率及帧频率的转换。
同时,也兼容从HDV摄像机或座机采集到的MPEG传输流。
KDDI研发实验室成立于1953年,其专利技术可以使MPEG的编辑速度相当或低于播放速度,其开发的MPEGEditStudioPro的LE版本随JVC的GR-HD1和JY-HD10捆绑销售。
此软件可以提供近无损的帧精度快速MPEG-4/MPEG-2编辑。
纵观HDV产品和市场,我们发现,巨大的市场需求是HDV诞生的摇篮。
消费应用方面,随着今后高清播出的普及,高清接收机进入家庭是大势所趋,下一个走进家庭的理应是高清光盘播放机,如EVD或蓝光产品等,当然这些产品都会具备录放两种功能。
不难想象,接下来将要普及的必定是高清摄录一体机。
专业应用方面,则呈现出两极分化的态势,越来越多的电视人意识到了这个问题。
很明显,高清与DV是两个极端,越来越多的节目也随之分化。
用高清制作的影视节目会越来越多,这些大投入的制作更多地关心图像质量,以满足高清电视以及数字电影等新兴行业的需要;同时,追求时效性、机动性和性价比的低成本制作也会越来越多,新闻、体育、公司、政府、教育、医疗都将成为HDV的潜在市场,独立纸片人恐怕更是HDV的忠实拥护者了。
展望
如果说,HDV是D-VHS的终结者,那HDV的下一代会是什么样子呢?
分析目前搜集到的信息,便可以初见端倪。
在发布HDV的四家公司中,缺了广电行业的巨人Panasonic,不过它也没闲着。
众所周知,P2是Panasonic近期宣传的重点,如果采用MPEG,对P2设备来说很简单,只需要改变相关编码器即可,希望在2006年可以看到价格在00左右、采用SD卡来记录MPEG-2HD信号的3CCD机型。
与Panasonic类似,Sony的蓝光系列产品近来真可谓大放异彩,有迹象表明,Sony可能会采用2X速度的蓝光技术,和更大容量的蓝光盘,并将取样结构扩展至4:
2:
2,这种格式可能会被命名为XDCAMHDV2。
为了与JVC竞争,Canon也许会推出三片CMOS、4:
2:
2取样、像素数为1440×1080、拥有23.98p模式、码率为50Mbps的Pro-HDV。
Sharp很可能会采用Sony的CCD和压缩技术,推出3CCD的HDV2机型来取代其第一代HDV机型。
同时,Hitachi的蓝光HD摄录一体机、Ikegami的50MbpsHD摄录一体机以及Samsung面向消费机级的HD摄录一体机都会相继面市。
在可以预见的未来,HDV必将有更广阔的发展空间,希望更多的专业技术能够不断融入其中,期待着每一个人的高清梦想都能随着HDV时代的来临早日实现!
参考资料
1.ITU-RBT.709-5,ParametervaluesfortheHDTVstandardsforproductionandinternationalprogrammeexchange,ITU,2002
2.ITU-RBT.1375-2,High-definitiontelevision(HDTV)recording,ITU,2002
3.SMPTE296M-2001,Television-1280×720ProgressiveImageSampleStructure–AnalogandDigitalRepresentationandAnalogInterface,SMPTE,2001
4.BobPank,TheDigitalFactBook,QuantelLimited,2002
5.SRW-5000,SonyCorporation,2003
6.UnderstandingandUsingHigh-DefinitionVideo,Adobe,2004
7.透视HDTV的技术走向,Avid,2004
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