時間碼在電視節目采編播流程中的應用

文丨劉國慶

（長春電視臺，吉林長春 130061）

保持媒體設備之間的相對同步并不要求播放速度保持恒定不變，在整個節目的播放中保持相對速度和位置不變依然重要。比如，在模擬設備上就很難實現恒定不變的播放速度。由于機械構造、電壓波動、磁帶滑動等原因，模擬磁帶設備根本無法維持一個恒定的播放速度，即便播放時間很短也不行。因此在缺少時鐘的情況下，要達到模擬、數字設備間的完全同步幾乎是不可能的[1]。所以，如果制作過程中需要使用多種媒體和多種錄音重放系統的話，就一定要采用一種保持同步的方法。

1 時間碼的概念

時間碼在音頻、視頻、電影播放時互鎖時鐘的標準方法是采用電影與電視工程師協會(SMPTE，WWW.smpte.org)研發的時間碼。這種時間碼(或SMPTE時間碼)通過分配數字地址(隨著節目的播放這個地址在不斷增長)，來識別磁帶或媒體文件準確的時間位置。同時，地址代碼本身會保持在原先分配的位置并且不會漏碼，這就可以使針對磁帶位置的連續監測達到1/24～1/30s（視媒體類型和幀頻而定）的精度。這些分割后形成的段落稱作幀（Frame，電影制作專用語）。每個視頻或音頻幀都用一個唯一的數字標明（稱為時間碼地址），以便識別。時間編碼地址采用8位數表示，如00：00：00：00，分別標明小時：分鐘：秒：幀-HH：MM：SS：FF[2]。

1.1 時間碼字

每一個音頻或視頻同步幀中所嵌入的全部時間碼信息通常稱為時間碼字。每個字分為等分的80段，并編號為0-79。每個字包含一個完整的音/視頻幀，也就是每一幀對應唯一的一個時間碼地址。地址信息以一系列0、1這種二進制位的形式記錄在時間碼字中，而這些0、1本身將以調制方波的形式記錄（即模擬SMPTE信號），這種編碼方式稱為雙相調制。使用這種編碼時，若電壓在方波半周期處有跳變，則代表一個“1”的比特值，而在半周期處沒有電壓跳變，則代表一個“0”的比特值。這種編碼最為重要的特征是用脈沖內部的跳變而不是脈沖的極性來表示0和1。因此，無論正向播放還是反向播放，也不管卷帶速度的快與慢、時間碼都可以被讀出來。

1.2 同步信息數據

編入時間碼字的另一種信息為同步數據。它被記錄在每個時間碼字的最后16bit中，用以定義每一幀的結束。由于可以從任何方向讀出時間碼，因此同步數據也可以用來說明磁帶或數字設備的播放方向。

1.3 時間碼中“幀”的標準

在制作中采用時間碼，很重要的一點就是時間碼的顯示要與節目真正的進行時間直接相關聯，特別是在對時間要求苛刻的廣播中更是如此。正是出于上述原因，時間碼的幀率可能會由于不同的媒體、制作室和國家而產生不同。

2 時間碼的類型

2.1 LTC和VITC時間碼

記錄在模擬音頻軌或視頻提示軌(Cue Track)中的時間碼稱為縱向時間碼(LTC)。LTC使用雙相碼將時間碼編入模擬音頻或提示軌中，并采用2400 bit/s的雙相調制方波記錄編碼。即使處在最佳條件下，想要完美地將方波記錄到磁性音軌中也并非易事。因此，SMPTE標準允許在錄制及復制過程中記錄有效編碼時，出現25微秒±5微秒的上升時間。此容差要求信號帶寬為15kHz，這是大部分專業音頻錄音設備都能夠支持的。變速時間碼讀碼器可在1/10到100倍正常播放速度間對時間碼進行解碼。這對于大多數音頻設備來說是很有效的，但對于視頻的后期制作來說，通常需要以慢速和靜態對畫面進行監控。LTC無法在低于正常速度的1/10到1/20的播放速度下被讀出[3]，但還有兩種方法可以讀出時間碼。一種是使用字符生成器把時間碼直接寫在工作帶附本的視頻畫面中。這種方法使時間碼即使在文件慢速播放或靜止的狀態中也易于識別。由于LTC的簡易與實用，在多數情況下，人們會在音頻、電子音樂以及中級視頻制作中使用它。

第二種方法就是使用場消隱時間碼（VITC），大型視頻制作單位一般都會采用它。VITC采用與LTC一致的SMPTE地址與用戶編碼結構，但在將編碼寫入視頻磁帶時采用了完全不同的方法。實際上，VITC是把時間碼信息寫入到視頻信號本身中，即寫入到垂直消隱區的場中，這一場是位于可視畫面掃描區域之外的。由于把時間碼信息寫入到視頻信號里，所以專業的旋轉掃描錄像機可以在慢速播放甚至是靜止的情況下讀出時間碼。同時，錄像機上還可以空出一條軌來記錄音頻或提示信息，并且也不需將時間碼寫到畫面上。

3 時間碼在電視節目采編播流程中的應用

當SMPTE信號的質量下降到同步器不能區分出脈沖信號的時候，時間碼就會消失，受控的從機也會停止運行，除非系統有即興同步功能。即興同步是指同步器在完全沒有同步碼輸入的情況下，也能輸出下一個時間碼的功能。由于同步器生成的時間碼與錄在磁帶上的真正的時間碼不一定一樣，因此，可以認為發生器僅是以一種慣性的方式在運作。不過，如果丟碼只是發生在一個很短的時間內，即興同步就能夠很好地對信號進行檢測或更新（這在處理錄像帶中音頻軌的丟碼和誤碼時+分有用）。有兩種即興同步的方式可供選擇：慣性方式、持續方式。

在慣性方式中，當檢測到一個有效地址碼時，接收時間碼的操作會使生成器的輸出被初始化。隨后，發生器開始獨自進行升序計數，不理會時間碼中的任何失真或中斷，獨立產生新的連續的SMPTE地址數值。當原始地址碼必須保持原樣、不能用簡單的連續升序計數代替時，就需要使用持連續型即興同步。在這種模式下，讀碼器機開始運行之后，發生器每幀都會更新地址計數，使之與接收到的新地址數值保持一致，并輸出一個一模一樣的備份。

為了在多個音頻、視頻、電影的模擬播放器間達到逐幀時間碼鎖定的效果，需要使用一種叫做同步器的設備。同步器的基本功能是控制磁帶（一盤或多盤）、計算機音頻工作站或電影的播放器（作為附屬設備），使它們在播放時的速度和相對位置與特定的播放設備（主設備）保持完全一致。雖然界限不是很分明，但一般來說同步器可分為兩種基本類型：用于電子音樂制作及小型工作室的設備和用于大型音頻與視頻（后期）制作的設備。這樣分類的原因在不于系統的性能，而更多地在于價格和應用中的設備類型。在小型工作室中，同步器通常由多端口的MIDI接口擔任。這類MIDI接口可以將LTCSMPTE時間碼轉換成MIDI時間碼，使模擬音頻或視頻的播放與數字音頻、MIDI或電子音樂系統同步。按照這種方法，一臺設備便可完成多項任務，并實現高精確度的同步，而且價格經濟。視頻制作系統以及更高級的制作系統通常會要求對設備進行更高級別的控制，需要系統中的所有設備都有遙控功能。這種配置通常要求更為復雜的設備，比如說一臺同步控制器，或是一臺編輯決策表（EDL，Edit Decision List）控制器。在此系統中需要增加1臺時間碼轉換器。此時的錄像機的LOCAL/REMOTE開關設置成LOCAL方式。這樣當錄像設備在放像時，就有時間碼輸出，經過轉換后去同步控制錄音機的工作。

總之，由于時間碼能夠實現音視頻設備間的同步運行，因此在現代電視節目采編播制作領域使用越來越普遍。

[1]亢秉泰，楊英菊，董建華. 正確設置電視節目錄像帶時間碼——參評“電視節目技術質量獎”的體會.廣播與電視技術，2007（2）：122.

[2]朱俊.節目制作中時間碼概念和應用.視聽界（廣播電視技術），2007（2）：110.

[3]董建華.電視節目錄像帶時間碼的錄制.現代電視技術，2008（7）：150.