高清电视节目制作的关键技术和趋势

□陈 坚 郭 华

非线性编辑系统的核心组成部分有视音频板卡、视音频编解码以及渲染引擎。当这三个部分都提供高清的处理能力时，非线性编辑系统即具备了高清编辑能力。笔者以电视台普遍使用的大洋高清制作网为例，解析高清电视节目制作的关键技术和发展趋势。

板卡技术。在较早的非编系统中，板卡扮演着极为重要的角色，除了完成视音频信号的采集、输出之外，还集成了编解码的功能。随着CPU+GPU+I/O技术的发展，非编产品的主流做法逐渐演变成将信号输入输出与编解码分别处理，非编也由此获得了前所未有的自由度，无论是性能还是编辑格式都有了巨大飞跃。但是，在剥离了编解码功能之后，板卡是否只剩下I/O？这里不同的厂商有不同的理解。市场上主要有两种技术路线：一种是板卡只负责信号输入输出，纯粹作为I/O板卡使用，这种产品造价比较低廉；另一种是在板卡上提供专用硬件加速，比如特技渲染、上下变换等。如大洋的红桥三代系列板卡（RedBridgeIII），就在板卡上集成了大洋独有的AMEC下变换处理技术。

视音频压缩技术。在电视节目后期制作中，依靠非编采集SDI通道的信号，依然是常见的制作方式。除了要求采用的编码格式具有良好的一次压缩质量之外，还必须要求其具有很好的多代复制能力，即经过多次反复编解码之后，画面质量仍能保持较高的水平。在高清领域使用最广泛的MPEG-2I帧的压缩方式，要达到较高的压缩质量，通常要采用200—300Mbps码率，相比标清码率高4—6倍，对于网络化制作系统来说无论带宽还是存储空间都是不小的考验。大洋的解决方案是DYHQ压缩技术。这是在MPEG-2的基础上经过码率优化而来的一种编码方式。对于1080/50i的高清，在100M码率上就可完成高质量的压缩，并且具有良好的兼容性，可以直接与其它系统进行交互。

渲染引擎。高清数据量的提升对制作系统的渲染能力提出巨大考验，一个架构合理、性能优异的渲染引擎可以支持尽可能多的实时操作，避免打包生成带来的效率下降。大洋的应对之道在于：非编单机采用64位Windows7操作系统，数据处理速度提高一倍，内存寻址能力几乎无限，编辑制作效率明显提升；结合最新CPU架构及AVX指令集的GP2U+Acc渲染引擎，合理使用系统资源，平衡分配渲染任务；可以将工程分发至后台的服务器群进行分布式集群渲染，提升合成效率；以集群渲染为核心，构建“云渲染服务——瘦客户端”的制作平台。

高清电视的发展已经进入快车道，超高清的研究也已开始。UltraHDTV或者SuperHighVision，像素数达到HDTV的16倍，拥有20个以上的环绕声道。在国外，BBC和NHK已经在做UltraHDTV的尝试，但目前仅停留在实验阶段。

我们知道，画幅越大，要求的放映距离越远，这就注定超高清在大多数家庭的客厅里找不到足够的放映空间。其实，在现有技术条件下，要提高现有HDTV的观感，比较切实可行的是保持1920×1080分辨率，将帧数提高一倍，同时采用逐行扫描方式，即1080/50P，就可以有效避免隔行系统固有的跳跃感和爬行现象。

由于帧频提高一倍，数据量相应也提高一倍，现有的1.5GbSDI通道的带宽不足以传输50P信号，因此需要3Gb SDI通道的支持。事实上更宽的通路意味着可以做更多事情，比如，以双倍速进行1080/50i信号的上载，实时上载和预监2K、4K数字电影，立体电视节目制作时的左右眼信号的同步采集、预监和输出等等。

我们注意到高清晰度电视节目制作和高清/标清兼容性制作是两个同时需要关注的问题，高清节目制作在许多方面有别于标清节目制作。例如，16:9宽高比取景、聚焦的准确性、根据被摄场景的镜头滤色片与光圈的掌握、照明灯光的光比、舞美制景和演员服装与化装，甚至与电影曝光相对应的伽玛曲线的运用等均已经引起大家的认真讨论与实践。然而对于电视台来说，由于目前制作和播出高清节目的经济回报不足以支撑和组织更多纯高清节目的制作，只能按照“精选台内现有频道栏目录制、贮备和播出高清晰度电视节目，同时变换标清在现有频道播出”的原则，把可视性强、有在高清晰度电视频道重播价值的节目特别安排在高清制作系统完成。因此，推动高清晰度电视节目制作，不能局限于仅仅制作探索性的精品样片，还应该将高清节目纳入电视台节目制作规划，选好固定栏目，落实相关政策，调动编导参与高清节目制作的积极性，锻炼高清节目制作队伍。