高清电视信号格式在摄像机中的实现方法

杨睿+杨涛

摘 要 随着录制设备的推陈出新，高清电视成为如今电视节目的主流，在高清电视信号格式方面出现了越来越多的问题，对我国电视传媒和国际接轨产生了负面作用，所以面对这种现象需要深入讨论高清电视信号格式与视频录制等多种技术。在阐述高清电视发展的前提下，对高清摄像机的使用和调整提出来了一定的方法，通过列举实例，阐述了高清电视信号产生的过程，展望了高清电视信号的发展，为相关技术的提高提供了理论支撑，也为高清电视相关设备的升级提供了基础。

关键词 高清电视信号；摄像机；广播

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）173-0071-02

高清电视，简称“HDTV”，这种电视格式是由美国电影电视工程师协会确定的标准格式。高清一般指的是电视的清晰度，清晰度衡量是以水平扫描线数作为计量的。高清晰度的标准也可以形象地表述为：视力正常的人在距离该电视高度三倍以上距离观看的图像应与实际图像无异。随着电视技术和摄影设备的快速发展，分辨率更高、失真度更低的电视信号走入人们的生活，提高了观看体验。其实早在1999年的国庆阅兵中，我国就已经进行了高清信号的直播尝试，在设备的使用上是1080i/60的设备。在这之后，我国开始制定电视信号1080i/50标准，包括演播室参数标准、音频编码标准、视频编码及复用标准等多项，CCTV等知名演播室开始拓展高清节目，引进一批高清视频专用设备包括摄像机、监视、字幕机等。近些年，不论是CCTV高清频道的出现还是点播台高清节目源的出现，都说明高清电视信号在我国的发展如火如荼。但是在高清电视中，不同的信号制式为信号转接和交换带来了诸多困难，这是一个世界范围的问题，因为不同行频、不同场频和不同的扫描方式带来了信号制式的差异，这种现象十分普遍，所以在节目制作等方面带来了极大的困扰，因此对于设备的研发和应用提出来更多的需求。随着广播电视高清化的发展，我国与世界在相关领域进行对接的过程中，高清电视信号格式方面的因素无法回避。

1 高清電视信号发展

高清视频的发展首先由日本进行研制和试播，其观看效果出乎意料，随之而来的是欧洲等发达国家的效仿，并因此产生了高清电视。为了提高电视信号的清晰度，应将标清电视的垂直扫描线数增加，现有的PAL625行扫描线和NTSC525行扫描线是较为普遍的，在电视画面是4：3的情况下，可以正常输出视频信号。高清画面是16：9，有效扫描线为1080，行扫描像素为1920，但是场频的不同派生出来不同的高清信号，50Hz或者60Hz。在广播电视中，隔行扫描会减少扫描线，降低了清晰度。当需要进行电影制作和电视画面后期处理时，信号帧频需要提高，隔行扫描的方式便不适用了，这时采用逐行扫描方式。当对于高速物体进行拍摄时，高速帧频可以减少曝光时间，获得清晰图像，这时可以输出高清图像信号了。

高清电视信号虽然得到了较为广泛的发展，但是其费用居高不下，成为了制约高清信号发展的瓶颈，但是随着电视终端尤其是高清电视终端的降价和普及，高清电视信号源的价格终将会会随着文广和央视的竞争而下调，高清电视将会成为今后电视信号的主流，带给观众更为流畅和幸福的体验。

2 高清摄像机使用与调整

没有高清摄像机对环境镜像的捕捉就不会有高清电视信号传输和格式转换方面的问题，所以如何进行高清晰度拍摄也是需要使用者注意的。高清拍摄可以通过加大光圈的方法，减少曝光时间，减少镜头抖动，更充分地还原环境景象。在硬件上一般采用多层镀膜镜头，这样可以防止鬼影和眩光的产生。摄像机一般都是CMOS或者CCD感光，在降噪和高感控制方面，高清摄像机会更为优秀。一般的电视节目拍摄都是在室内，想要拍摄出玲珑剔透的画面，通过良好的布光也可以提高照度，在拍摄中适当考虑各种光线的运用，通过科学摆放柔光灯、直射灯等器材，可以充分体现演播室的层次，使布光均匀有重点，增强表现力，为高清摄像提供可能。

当然为了提高艺术表现力，摄像机相关参数的设置也是十分重要的。一般情况下，手动调焦和自动调焦要相互结合，可以突出不同的拍摄重点，在曝光方面，如果环境光线较为复杂，暗部和亮部特征明显，就需要设置摄像机中的信号动态参数，诸如伽马曲线、拐点控制、黑电平等等。通过设置不同的参数，可以得到不同的对比度、饱和度等值，对画面明暗尽心二次调节可以得到更为理想的画面。当处于户外条件时，光照情况差强人意，为了得到更为真实、靓丽的颜色，需要认为进行实时调节，这根据摄影师的不同会产生不同的效果，如果在实际拍摄时没有达到要求，只能进行后期制作上的弥补。不同于标清电视节目的拍摄，高清电视节目拍摄时，对于灯光、化妆、服装等因素的要求提高了，在构图和推拉摇移上也必须十分谨慎，否则将会将缺点在镜头中展露无遗，使高清电视节目出现缺憾

由于高清摄像机拍摄16：9的画面，可以更为直观地反应场景特征，带来更为强劲的视觉冲击，所以针对于人物的特写会产生或多或少的留白，这就需要进行后期填补。在白平衡的处理上，光照色温是不断变化的，当镜头更换后、当环境温度变化后、当时间变化后，都需要从新调整白平衡参数，令前后画面一致。对于黑平衡的处理也是一样，都需要进行适当地调整。高清节目在现有电视体系中使用时需要经过变换，如果考虑到兼容性问题，需要在前期摄像构图上进行调整，下图所示即为16：9的高清信号下变换成4：3的标清信号。

第一种画面虽然保留了内容，但是图像比例失调了，图像产生了失真，一般需要变换到标清再制作成可变形16：9的DVD时采用此法。第二种画面比例正常，但清晰度降低，这种方法广泛应用于电视剧的拍摄中。第三种方式使画面两边部分被剪掉，清晰度好，画面比例也正常，但是画面丢失一部分。进行高清节目的拍摄，需要熟悉摄像机各个参数对应的功能，除了构图上的考究，更需要运用更为专业的高清摄像技术，在硬件基础得到保证的同时，充分发挥技术作用，拍摄出更清晰的画面。3 高清电视信号格式实现

由于标清信号应用十分广泛，所以对于标清信号和高清信号间的转换需要深入研究，一般有两种方法，一是前期摄影摄像进行高清录制，二是后期对于已有的标清信号进行转换。对于后者，制式的转换器可以发挥它的作用，但是上述的转换方法会使画面质量降低，变换的过程经常带来信号的损失与硬件成本的增加，得不偿失，所以近年来更多地电视工作者通过在摄像机中加入转换电路的方式，改变录制画面。现有的摄像机已经可以进行多信号的录制，伴随着3D技术的应用，巨大的市场前景催生出更多的高端摄像设备，他们的设計思想多是参考汤姆逊公司。以汤姆逊公司的高清摄像机LDK6000MKII为例，该系列既可以实现标准拍摄，也可以拍摄多格式录像，它利用独特的高清动态像素管理技术，通过设置拍摄需求，在摄像机内部进行CCD变化，这样就可以实现不同格式信号的拍摄了，这种摄像机可以满足几乎任何国家和地区的高清电视信号格式，它“世界型”高清摄像机的美誉也由此产生，通过下图介绍这种摄像机多格式转换的过程。

LDK6000MKII摄像机进行格式转换的关键是其在FT型CCD中应用的HD-DPM+，即高清动态像素管理技术。这款CCD上水平向具有1920像素，在垂直向具有4320像素，所以920万像素的画质得到了充分的保证，当进行高清拍摄时，垂直方向采用不同数量的像素进行组合，得到不同的行扫描线，配合不同的场频和帧频可以得到不同种的高清信号，这种思想是十分先进的。以720P高清信号为例，采用6个像素进行组合，4320/6为720行扫描线，加之23.98的场频，可以得到720p/23.98的各种高清信号。

这种多功能摄像机可以实现不同格式不同帧频、场频信号的输出，如果需要标清数字电视信号，可以加入标清摄录模块，这就又实现了高清标清双选摄像机，对于电视信号格式的选择具有更深远的影响。试想当使用这种摄像机进行拍摄时，高清和标清信号可以同时播出或者分时播出，播出高清信号时满足高清电视信号需求，当被当作监视器使用时，输出标清信号，这样降低了节目录制的投资，也能实现更多的功能。在如今的电视转播中，并不是所有的电视信号都需要高清设备完成，很多节目只需要标清电视就可以实现信息的传递，这就没有增加高清摄录设备投资的成本的必要了，所以这种设备的使用也可以满足不同时段、不同需求的电视信号输出。

4 结论

本文通过阐述高清电视技术及其发展，对高清摄像机的使用和调整提出了可行的方法，通过介绍高清电视信号相关技术，明确了高清电视信号格式，为高清摄像提供了理论支撑。相信随着摄影摄像技术的发展，高清媒体将会遍及人们的生活，带来更美妙的观看体验。

参考文献

[1]吴美健，傅黎明.高清电视信号格式与摄像机中的实现方法[J].现代电视技术，2003（7）：38-47.

[2]王国栋.山东电视台高清数字转播系统项目研究[D].济南：山东大学，2008.

[3]谭庆慧，李远新.谈高清摄像机的使用与调整方法[J].现代电视技术，2008（1）：88-90.