高清·进化

来源 :数码影像时代 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caipeng1999
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  从CCTV在1999年国庆阅兵典礼上采用高清设备进行了高清试验拍摄开始,“高清”这一次词汇慢慢进入我们的视野。直至2004年索尼发布HDR-FX1E开始,高清在用户基数最大的行业应用中得以发展,这一发展历程见证了高清技术的发展进化。从CcD到CMOS、从线性磁带到闪存无带化、从隔行25帧到逐行50帧等一系列的技术升级,高清进化已经趋于成熟,但技术发展并没停止,摆在面前的4K分辨率、低压缩率高帧频编码甚至RAW数据流的发展也正进入这一领域。
  在本专题结束时,我们和大家一起展望一下后高清时代的未来。
  数字摄像机兴起已有十多年的历史,随着数字技术不断创新,数字摄像机的编解码记录方式也一直在不断演进。后高清时代的编码采样方式,不得不从2004年HDV的兴起说起,时至今日,索尼HDV系列的经典机型HVR-Z5C仍然在索尼官网上销售。从十余年来高清发展的编码演进来看,分辨率、码流、色彩采样率、比特率在不断提升,其终极目的就是为了能够获得更高质量的影像。一方面,各厂商也在努力推陈出新,这期间的屡次变革都由数字摄像机生产厂家推动:另一方面,市场需求以及影视节目制作人发出的信号反过来促使厂商进行技术的革新。
  A 帧内压缩
  HDCAM、DVCPRO HD作为最初广电市场的两大高清编码格式,被广泛用于国内电视剧、电视节目的生产当中,其中以索尼HDW-750P、HDW-790P和Panasonic AJ-HDX900MC、AJ-HDX500MC为代表机型。它们都采用2/3英寸的CCD传感器设计,记录1440×1080分辨率画面,磁带作为介质记录高码流视频素材。这些设备主要集中于各大中型电视台,在制播分离大规模开展之后,一些大型影视制作机构也配备了这样的高精尖设备。另外,值得一提的是此后索尼HDCAM SR和PanasonicHD D5这两种编码方式都实现了1920×1080全高清记录,HDCAM SR在HQ模式下码流高达880Mbps,SQ模式下也达440Mbps。D5HD采用场内压缩,视频码率为235M bs(1080/50i)。4:2:2 10bit采样率使得这两种编码格式被广泛用于黄金时间电视节目的母带格式中。
  B MPEG-2
  HDV的年代,1080i及720p是官方制定的两个分辨率标准,采用当时压缩效率较高的MPEG-2作为编解码方式,25Mbps是HDV采用的码流指标,代表机型有索尼HDR-FXLE、HVR-Z5C以及佳能XL H1、JVC GY-HD101等。
  2008年,索尼推出了PMW-EX1,采用XDCAM EX编码方式,色彩采样率为4:2:0,索尼首次在手持高清摄像机上将码流提升到了35Mbps。JVC也推出了ProHD系列的GY-HM100EC、GY-HM750E、GY-HM790E等机型。
  XDCAM HD是索尼第一代采用蓝光光盘作为存储介质的高清摄像机,HQ模式码流可达35Mbps,在行业内,这个系列的高清摄像机一直处于不温不火的状态,被一部分电视台栏目组所采用。
  XDCAM HD422格式是索尼应对广播级用户推出的新一代全高清数字摄像机,8bit 4:2:2色彩取样率、50Mbps的视频格式让其成为广电行业的新宠。2010年,佳能率先推出了手持高清摄像机XF305,并搭载了8bit 4:2:2色彩取样率、50Mbps码流,令影视制作人对佳能这个非传统厂商刮目相看。
  C H.264/MPEG-4 AVC (H.264)
  H.264/MPEG-4 AVC(H.264)是在MPEG-4技术的基础之上建立起来的,1995年自MPEG-2视频压缩标准发布以后的新一代的视频压缩标准。通过该标准,在同等图象质量下的压缩效率比以前的标准(MPEG-2)提高了两倍左右,因此,H.264被普遍认为是最有影响力的行业标准。
  基于H.264,索尼Handycam于2010年发布了手持高清摄像机HDR-AX2000E,Panasonic AG-AC153等AVCCAM系列所有机型均采用该编码方式,以及JVC在2012年推出的GY-HM650/600、索尼NEX-FS100、HXR-NX5,佳能EOS C100等。
  H.264/MPEG-4 AVC(H.264)是目前行业标准里压缩效率最高的编解码方式,被广泛用于业务级数码摄像机领域,1920×1080的全高清分辨率以及8bit 4:2:0 17Mbps/21Mbps/24Mbps/28Mbps等不同码流,对于网络视频以及家庭播出来说其图像质量完全足够了。
  在H.264的基础上,Panasonic P2HD的目标群主打电视台,其最新的AG-HPX265这款手持高清摄像机采用10bit、4:2:2、AVC-Intra100视频编解码器,成为电视台新闻纪录的利器。NAB2013年的AJ-PX5000G为Panasonic首款具原生AVC-Ultra记录和内置microP2卡插槽的P2 HD摄录一体机,220万像素3MOS摄像机有720p和1080p记录以及1080/50p记录,通过AVC Ultra,可提供从25Mbps 4:2:2 10bit一直到400Mbps记录的选择,是行业一大里程碑。
  索尼于今年在PMW-F55/F5上采用的全新XAVC编解码方式,
  该格式采用MPEG-4 AVC/H.264 level 5.2,是基于行业标准的最高图像分辨率,和帧频的视频压缩编解码方式。XAVC能够为内容制作,实现更宽范围操作的可能性:从低码流到4K像素分辨率、帧内和帧间长GOP方案,以及108050P/60P级别的能力。
  码率(Mbps)
  使用佳能XF305和XF105时我通常将码流设定为50Mbps,码率越高画质越好。最近我们也拍了一个低成本MV,用到了抠像,效果可以说跟HDV不可同日而语了。我的抠像布由于长期不用,打开后皱褶特别多,对抠像质量影响很大,但是XF305抠像的效果令人惊讶,抠得很干净。以前用HDV拍摄的素材,后期抠像以后还要用框选的办法把人物外的皱褶部分去掉,非常麻烦。而且HDV的画面质量也不高,边缘抠像很不干净。XF系列摄像机拍摄的画面色彩柔和、纯净,抠像的画面非常干净舒服、边缘过渡自然。要是把HDV比作是图片格式中的JPEG文件的话,XF摄像机拍摄的画面就是TIFF文件了。   分辨率
  我们工作室正在做视频素材库,画质越高当然也越好卖,虽然XF系列摄像机还有35M和25M码流可选择,但是我只用50M码流进行拍摄。XF系列摄像机在50Mbps码流和4:2:2的色彩取样的设定下有1920×1080(50i)以及1280×720(50p)两种分辨率选择。平时拍摄我一般选择1920×1080(50i)格式,而1280×720(50p)格式用来拍摄慢镜头。
  50MbpS 4:2:2色彩取样的优势
  XF305/XF300能够把影像数据的记录码流设定为相当于HDV记录码流两倍的50Mbps,另外其4:2:2和4:2:0采样率与同类产品对比,结果佳能4:2:0采样能够更出色的还原色彩的细节。对于目前各大电视台虚拟演播室的应用,佳能XF系列的两款产品在抠像合成方面相信能带来实质的效应,大大的提高虚拟演播室应用的效率与品质。而对于需要进行大量的校色处理的视频影视工作人员来说,4:2:2采样能提供更多的信息量,能够在复杂或多次的校色当中不损失画面的细节,带来高质量的视频。
  大画幅单反数码相机在婚礼视频领域横行的年代,1/3、1/2英寸这些小画幅传感器的ENG高清摄像机似乎被不少婚礼摄影师冷落。然而,即便是新人多么地喜欢唯美的浅景深画面,婚礼拍摄毕竟是现场纪实感较强的影像类型,类似索尼PMW-EX280这样的高品质摄像机必然能够在婚礼影像中担纲重任。所谓“工欲善其事,必先利其器”,我们公司在摄像设备的甄选过程中,特别注重器材的性能和性价比。综合对比考量了很久,最终团队选择了索尼PMW-EX280作为“主力武器”。
  婚礼微电影中,也不乏为新人打造抠像、合成等内容,索尼PMW-EX280采用了3片1/2英寸Exmor CMOS成像器件,这是目前手持式摄像机成像器件的最大尺寸。另外,大尺寸的感光元件使得摄像机的灵敏度和信噪比得到大幅提升,尤其因为婚礼拍摄的工作特性,在婚礼跟拍过程中器材对现场环境光线变化的“抵御能力”尤其重要,而这款机器由于采用新一代1/2英寸的传感器,单个像素的采光面积相对1/3英寸的提升不少,因此在低照环境下更凸显了它的优势。婚礼现场的舞台灯光与精致节目制作过程的灯光不一样,总不会尽如人意的地方,而高码率及高采样率的视频素材能给后期编辑很大的调节余地,后期在修补过曝和欠曝镜头时,50Mbps的宽容度相比25Mbps/35Mbps当然更胜一筹。这款机器采用的50Mbps 4:2:2采样率,素材清晰度着实大大提升,套用我们团队后期人员的话说:“看惯了EX280的素材,老机器拍回来的素材看着怎么那么模糊呢?”
  使用传统小画幅高清摄像机配合数码单反相机拍摄婚礼是目前业界十分流行的方式,小画幅设备保证平稳流畅的纪实性跟拍效果,大画幅设备营造唯美的浅景深效果,特别是索尼PMW-EX280这种高品质摄像机投入到高端婚礼视频中,一定能够让画面得到很大程度的提升。
  责编 郑继凯
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