高清技术在同步录音录像中的应用

周健飞

沈阳音乐学院附属中等音乐学校 辽宁 沈阳 110000

前言

在当前的社会发展背景下,社会民主法治的推进以及民众法律意识的强化提升,使得同步录音录像的应用范围和应用价值更为显著。需要借助同步录音录像的作用优势进行重要信息发展过程的录音与录像。因此,高清技术在同步录音录像中的应用价值得以突显。高清的实现包括HD制作、节目传输和接收显示诸多环节,只有将这些环节理清应用,才能使高清技术在同步录音录像的三个组成部分的前端采集、传输过程以及存储和输出中应用价值充分显现。

一、高清技术分析

(一)高清技术标准

高清技术中最为重要的是“高清”二字,也就是“高分辨率”。通常所说的高清,包含四个内容含义,如高清电视、高清格式、高清设备和高清电影。而目前现有的,已经实现的高清包括网络高清和数字高清。网络高清是目前最为普遍的应用于构建高清监控系统的方式之一。其主要是通过前端摄像机进行音频视频录制,接着借助IP网络进行数据信息传输到服务器存储。其优缺点也较多,如优点一是可以将带宽压缩,便于在IP网络上传导运输,并且会使视频的存储容量适当缩小,不会造成较大的存储困难。二是因为网络的开放性特点,使其优势也变得更为显眼,如视频的收发、分享、共享更为便利。三是可以应用光纤、双绞线或者无线等,组合成网络,构建大型的、远距离的、可控制的监控传输系统。缺点则是会导致音频视频信号有延时性,无法实现同步[1]。另一个较为明显的缺点是编码格式不一使得最终的监控系统维护扩容及兼容性差,进行升级改造的可选择性较差。数字高清可以说是弥补了网络高清存在的一些不足,与网络高清相比较,数字高清也同样具有一定的优缺点。优点一是可以确保数据信息非压缩不失真,可以很好地保证了图像的原始性以及完整性,最为重要是可以实现数据图像的实时性目标,画面清晰、完整、逼真。优点二是因采用专线式闭合式线路,可以使其在工作时免受外界因素干扰,安全性强。优点三是数字高清应用的系统和设备,其管理方式基本无变化,并不需要进行专门的操作技术学习,实现无波澜升级。其缺点是无法实现海量存储,只能使用同轴电缆、光纤传输等,传输方式较为单一,并没有组建大型监控系统,更多应用于相对稳定的室内环境,并不具备防雷技术。

高清技术标准中,清晰度指标最高的是1920×1080/i。24P是一种应用于后期视频制作的高清电视格式,可以在最大程度上确保图像质量,是目前应用非常广泛的高清交换标准。此外,码率是高清技术中非常重要的一个技术参数,是制作与传输环节质量拥有保证的首要关注问题。码率一般是指比特率,是指单位时间内传送的比特数。通俗而言,在高清技术中,码率也可以称为取样率,单位时间内取样率越大,精度则越高,经过处理的文件也就越接近原始文件,也就是清晰度也越高。

(二)高清的实现包括HD制作、信号传输和接收显示诸多环节

首先,HD制作。HD是英文High Definition的简称,指垂直分辨率大于等于720的图像或者视频,也可以成为高清图像或者高清视频,尺寸一般为1280×720和1920×1080。“高清”的全称为“高清晰度”。高清的实现,需要借助计算机CPU的技术优势。若CPU的运算速度可以有效提高,则将会以其高速的运算能力完成高压缩比或较为复杂的算法解码工作[2]。在蓝光盘、半导体以及硬盘存储技术的高速发展下,大尺寸的高清媒体文件找到最适宜的存储方式,存储难题得以有效解决。在压缩编码技术的快速发展影响下,高清节目文件从其庞大的身躯逐步缩小为苗条的身材,变得更加适宜存储和传输。高清技术在移动现场编辑领域也有了较为明显的发展,如火线传输已经可以支持高清,这不仅可以极大地降低高清系统设备的组合成本,同时也大大提高工作人员的工作效率,保障工作质量,创新工作流程。

其次,高清信号的传输。在以上内容中提到,高清技术已经实现的有网络高清和数字高清,而网络高清存在实时性较差问题,所以高清信号的传输方式虽然可以采用虚拟的网络高清传输方式,也可以采用数字高清传输方式,但更为有效的、可以保证时效性的还是数字高清传输方式。

最后,高清信号的接收。数字高清传输方式优点中提到,只要不压缩图像与视频,则图像与视频并不会失真,将会保持与原图更为相近的清晰度,更完整、更逼真、也更安全。在高清信号传输过程中使用压缩编码,高清的基带码流可以达到每秒1.5Gb,这也就意味着,与标准清晰服务相比,高清信号需要更高的带宽。高清信号被传输前,首先需要经历压缩步骤,应用较为实用的压缩方法,从压缩质量和压缩效率上找到平衡点,确保当前的计算机技术可以满足当前高清信号所需的带宽和存储量。在当前网络信息技术和科学技术迅猛发展的时代环境下,曾经应用的MPEG-2压缩编码,已经被当前发展起来的WMV9,H.264等更先进的编码压缩技术所替代,可以将带宽有效节省一半之多,这样的技术发展变革,为高清信号传输与接收带来巨大发展影响。

二、高清技术在同步录音录像中的应用

(一)前端采集中应用

组成一个最为简单的同步录音录像,包括前端采集,中端传输和后端存储输出三个部分。其中前端采集设备主要包括以下一些部分:视频采集设备和音频采集设备。根据应用的环境不同,前端设备中还包括控制设备、电源、支架、云台等。一般情况下,监控区域还必须配备一个温湿度显示器与时钟。通过对前端设备组成具体分析后,可以看到视频采集设备主要应用的是摄像机,音频采集设备主要应用监控麦克风,拾音器。这些设备的质量将直接影响采集到的图像、视频以及音频的质量。同步录音录像主要应用在特定的环境区域内,当前应用到审讯室、监控区较多,这些区域对录音、录像的全程性、完整性、实时性以及清晰度要求都非常高。尤其是清晰度,若清晰度不高,即使保证了其他的几点同步录音录像标准要求,也将难以获得想要的资料信息。为此,将高清技术应用在前端信息采集上是非常重要环节之一[3]。摄像机种类繁多,但其主要的工作原理是一致的,都是将光学图像信号转变为电信号,以便于存储或者传输,当拍摄目标物时,此目标物上反射的光将被摄像机镜头收集,使其聚焦在摄像器件的受光面上,再通过摄像器件把光转变为电能,即得到了“视频信号”。光电信号非常微弱,需要通过预放电路进行放大,再经过各种电路进行处理和调整,最后得到标准信号可以送到录像机等记录媒介上记录下来,或者是通过传播系统传送到监视器上显示出来。由此可见,摄像机的工作运行原理中涉及到高清技术,并且高清技术的作用价值非常之重要。因此,在同步录音录像中,需要选择高清摄像机。根据专业人士解释分析,可以了解到常用的监控摄像机只有两种等级,低解330线左右,高解480线左右。而随着生产技术的不断提高,处理能力达到7MH的DSP高通滤波器使水平分辨率达到520线左右,进而出现了更进一步的高清监控摄像机产品。实际上,同步录音录像中前端收集应用的摄像机,其图像清晰度的影响因素中,不仅与采用的CCD技术指标有直接关系,同时与后端信息处理技术,如勾边电路、信噪比、彩色还原性、选用的镜头、对比度、调焦是否准确等因素都有直接关系,都会不同程度地影响最终的录音录像清晰度。

(二)中端传输过程应用

中端传输应用的简单的传输设备主要包括线缆,光端机等,根据不同的系统需求,可能还需要配备电脑主机,网络摄像机,无线发射机等。线缆是光缆和电缆等物品的统称,用途非常广泛,主要用于控制安装、设备连接、输送电力等多重作用,在日常生活中常见并且不可缺少的一种东西。线缆主要是由PVC塑料粒子加工护套绝缘以及各种规格的铜丝绞合成缆。为此,其材料和规格将直接影响其传输质量。线材选型需要遵循以下原则:①视频线。摄像机与监控主机之间的距离若小于等于200米,则选用RG59视频线,若摄像机与监控主机距离大于200米时,则选用SYV75-5视频线。②云台控制线。云台与控制器之间的距离小于等于100米时,选用RVV6×0.5护套线。云台与控制器之间的距离大于100米时,选用RVV6×0.75护套线。③镜头控制线,一般选用RVV4×0.5护套线。④解码器通讯线。选用RVVP2×1屏蔽双绞线[4]。⑤摄像机电源线。若同步录音录像系统中有20台普通的摄像机,并且摄像机与监控主机之间的平均距离在50米,则应选用BVV6m铜芯双塑料作电源主线。

光端机是光信号传输的终端设备。视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展起来的,其就是把1到多路的模拟视频信号通过各种编码转换成光信号,通过光纤介质来传输的设备,又分为模拟光端机和数字光端机。高清技术在同步录音录像中的中端传输中的具体应用,主要在于光端机,其中模拟光端机采用了PFM调制技术实施传输图像信号。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后,再进行电-光转换,光信号传到接收端后,进行光-电转换,然后进行PFM解调,恢复出视频信号。但其还存在一定的技术难度没有被突破,于是又出现一种数字光端机,其与数字高清弥补模拟高清不足具有同样的功用。图像压缩数字光端机一般采用MPEG‖图像压缩技术,可以将活动图像压缩成N×2Mbps的数据流通过标准的电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。因为采用了图像压缩技术,它能极大地降低信号传输带宽。数字光端机具有的优势主要有①传输距离较长,可以达到80Km,最远甚至可达120Km。②支持视频无损再生中继,因此可以实现多级传输模式。③受环境干扰较小,因此传输质量高。④支持的信号容量可以达到16路,甚至更多,如32路、64路、128路。高清技术在中端传输中的应用,可以大大提升同步录音录像速度与质量,保证最终的监控效果。

(三)后端存储和输出的应用

同步录音录像构成中的后端存储和输出,主要包括存储中的电脑主机、硬盘刻录机、刻录机等;还包括输出中的显示器、喇叭(扬声器、耳机),若想实现对讲功能,则还需要麦克风等设备。高清技术在此处的具体应用,一来可以提升图像、视频的显示清晰度;二来可以确保高清信号的实时性和完整性[5]。同步录音录像是对某一特定环境,若审讯室、精品录播教室或者海关临时询问室等采用特定设备通过技术手段对环境现场进行音频视频同步记录的系统。尤其是随着我国法律制度的完善与健全,无论是社会大众,还是公检法,都非常重视对一些敏感区域的监控控制。另外,在精品录播教室中,对最后的节目录制效果要求也更为严格,因此,在同步录音录像的后端存储和输出中,高清技术的应用,显得尤为重要。比如说,其中的显示器。显示器是属于电脑的I/O设备,也就是输入输出设备,它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具,具有多种类型。显示器需要接收电脑的信号并形成图像,作用方式与电视接收机相同。显示器主要的技术参数是分辨率、栅距和点距、带宽、刷新率。分辨率就是构成图像的像素和,也就是屏幕包含的像素是多少。一般表示为水平分辨率(一个扫描行中像素的具体数目)和垂直分辨率(扫描行的具体数目)的乘积。这也就意味着分辨率越高,画面中包含的像素数就越多,图像也就越清晰细腻。与此同时,需要注意的是,显示器的分辨率会受到显示器的尺寸、电路特性等方面影响。带宽是显示器中一个非常重要的参数,也是高清技术中常常提到的技术参数,能够直接反映显示器性能的好坏。带宽实际上是显示器视频放大器通频带宽度的简称。一个电路的带宽实际上反映该电路对输入信号的响应速度和显示器的解像能力,带宽越宽,惯性越小,响应的速度越快,其允许通过的信号频率也就越高,信号失真也就越小。由上分析可知,高清技术中提到的各项技术要求与标准,与同步录音录像所需的技术要求与标准具有非常多的相似之处,高清技术在同步录音录像中的有效应用,将会极大地提升监控质量,保障监控效能。

总结

综上所述,高清技术在同步录音录像中的应用若想价值最大化,需要对高清技术进行整体分析,了解其具体原理与诸多环节的重要应用方式,从而使其在同步录音录像中充分发挥作用。不同市场需求的引导下,高清技术呈现不同的应用优势,但究其根本,还是为人类科技发展带来巨大推动作用。高清技术在同步录音录像中的有效应用,将会使传统的录音录像技术上升到新的高度,开拓出新的发展路径。