高清晰度電視攝像和制作的系統性探討

吳昊

（樅陽電視臺技術播出部，安徽 安慶 246700）

高清晰度電視攝像和制作的系統性探討

吳昊

（樅陽電視臺技術播出部，安徽 安慶 246700）

在全國性的高清晰度電視快速普及的前提下，縣級電視臺的電視高清化指日可待。高清晰度電視的攝制是一個系統性的知識，與標清有很大的區別。樅陽電視臺在多年高清攝制實踐的基礎上，總結出相關拍攝和制作的經驗。這些方法經過具體實施，證明具有高度的可操作性和實用性，并得到同行們良好的反應。

高清；逐行；聚焦；分辨率；拍攝；制作

2005年9月中央電視臺高清影視頻道試播以來，全國電視節目已經開始逐步向高清化推進。經過近十年的發展，高清晰度電視基本普及到了縣級電視臺。2013年年底，樅陽臺收到省臺的通知：安徽廣播電視臺從2013年10月22日開始實行《安徽新聞聯播》高清播出，新聞素材要求從標清逐步過渡到高清。2014年7月又收到安慶市廣播電視臺的通知：為了確保省臺的新聞聯播節目發稿率，要求各縣在2014年年底完成外宣高清設備的更新，并做到高清上傳稿件。在這種情況下，樅陽臺在前幾年開始嘗試部分欄目進行高清拍攝制作。總結了很多經驗與大家共同探討。

1 拍攝視頻格式的選取

拍攝格式的選取是所有后期環節中的重中之重。錯誤的選取格式會發生制作資源浪費，節目交換不便等麻煩。但是數字環境下的制作、傳輸和顯示格式可以相對獨立。節目的拍攝、視頻的壓縮編碼和圖像的傳輸以及最終用戶顯示的格式可以根據這3個環節的應用條件和需要各自確定。

在2000年，國家廣電總局頒發了高清晰度電視演播室系列行業標準中，推薦了3種視頻拍攝、制作格式：

逐行掃描1 920×1 080 24p；逐行掃描1 920×1 080 25p；隔行掃描1 920×1 080 50i。

根據上述標準和建議，作為節目發行的電視臺更應該充分重視圖像質量，首先應該考慮選取1 920×1 080 25p逐行格式，理由有以下幾種：

1）清晰度高

隔行和逐行說法最初僅僅適用于有掃描線的老式CRT普通顯示器上，但轉換到平板電視或投影機顯示圖像后會帶來比較明顯的閃爍和模糊[1]。這是因為在拍攝運動圖像時奇、偶場的取樣時間不同，在空間上就不會重合，強制重合后就會產生鋸齒現象。從信號轉換來看，逐行轉換成隔行僅僅是數據簡單的重新組合，圖像質量沒有變化；而隔行轉換逐行則需要重新計算編碼處理，圖像質量肯定有損失。

2）減少制作資源的占用，提高壓縮效率高

逐行的視頻格式比隔行具有更高的編碼效率[2]。圖像觀看質量相差不多的720p與1 080i相比，在壓縮編碼上720p能減少20%～30%碼率。從壓縮編碼技術原理來說，場頻的提高使幀間運動估計計算數量增多，場間預測與編碼計算量需求增高，降低了壓縮效率。在進行三維等更加復雜編輯時還需要更加復雜的運算、處理。另外在編輯隔行信號時，還需要保證奇偶兩場符合原始拍攝幀的關系，否則，編輯合成后會有閃爍的現象。大家可以在非編中播放一段視頻，在視頻屬性中把上、下場優先順序強行顛倒一下再播放，會發現移動的物體出現抖動現象，特別是移動得快的物體抖動越嚴重。

3）轉換為播出格式靈活方便，與50i錄像、非編設備兼容性好

1 920×1 080 25p的高清逐行掃描信號可靈活的下變換成標清隔行PAL制式的720×576 50i用于播出，也可以通過Psf接口很方便與1 920×1 080 50i的隔行設備兼容，還可以轉換為逐行標清720×576 25p MPEG2文件用于高質量的DVD制作。

Psf其實就是傳輸的方式不同而已。逐行信號可以一幀幀傳輸，也可以把一幀分拆成奇、偶兩場分別傳送，接收端再合成完整的一幀圖像，這種方法就是逐行分段傳輸，即Psf（Progressive segmented frame）。

采用逐行分段傳輸最大的優點就是能很好地與所有隔行設備兼容，因為一幀圖像分拆成兩場圖像傳輸時的數據結構與隔行掃描信號的數據結構完全相同，這樣所有50i的隔行設備都可以把25p逐行信號當作50i隔行信號直接處理，再在接收端利用Psf接口還原為25p逐行信號，而圖像沒有損任何失。要強調的一點是，隔行信號不可以通過Psf接口轉換為逐行信號。如果強制合成后，圖像邊緣會出現毛刺現象。當然，固定的靜止圖像另當別論了，這點大家要注意。

4）1 080/50i與1 080/25p的制作資源占用是完全相同的

制作25p和50i節目的設備成本相差無幾，因為25p和50i信號數據量一致，各種高清格式在10 bit量化時傳輸碼率對比見表1。

表1 傳輸碼率對比

在世界各地仍然以隔行播出為主的方式下，采用逐行拍攝制作，播出時再轉隔行的方式被證明是最佳方案，已經是全球數字電視（DTV）發展的大方向。

2 拍攝注意要點

目前的高清晰度電視節目與普通電視節目相比，最具魅力的地方就是清晰度的提高而產生的視覺沖擊力。就像當初VCD更換為DVD、黑白電視更換為彩色電視一樣讓人震撼。但是高清拍攝不能套用標清的攝像技術。

1）取景和構圖

高清鏡頭的水平視角變大，畫面上水平移動的物體在畫面上停留的時間變長，在鏡頭處理上就要加快鏡頭節奏適應人眼的視覺感受。處理人物特寫和近景時，如果要下變換為標清播出，一定要注意畫幅變換的構圖問題，不同的下變換模式采取不同的構圖。通常使用攝像機尋像器中的4∶3的標識框來解決這個問題。

2）聚焦技術

高清比標清景深要淺得多，而且被拍攝對象移動時還容易出現跑焦。從攝像理論上來說，同樣的光圈和焦距下，大底片上產生的景深要比小底片小。高清攝像機水平視角比標清的要大，相當于大幅底片；另外高清攝像CCD單個像素面積比標清又小，為了得到充分的照度必須加大幾檔光圈，這又進一步減小了高清攝像機的景深。再由于高清攝像機的CCD具有很高的分辨力，即使很小的焦距偏離也能顯現出來，因此其拍攝景深寬容度遠低于標清。拍攝前，不管頭一天機器情況如何，特別是在攝像機經過長途運輸或者氣溫變化比較大的情況下，首先要檢查后聚焦。把鏡頭變焦環拉回來，也就是焦距最短，對準黑白射線網紋的“西門子星標”圖，灰度鏡打到最高或者在昏暗的的室內（目的是要把光圈打到最大，這時景深最小，容易辨別聚焦效果），調整后聚焦。后聚焦如果輕微不實，就會出現光線充足時圖像清晰而昏暗的室內圖像出現模糊的現象。

標清拍攝為了在全焦段都想獲得清晰的圖像，一般是推到最遠處仔細調好焦距后再拉回到所需的景別拍攝。在高清拍攝中是不允許的，因為變焦鏡頭在變焦時不僅僅容易誤觸動已調好的聚焦位置，本身也會出現很小的焦點偏移現象。為了獲得被攝主體的最清晰影像，應把高清攝像變焦鏡頭變焦至需要的景別處再精確調焦，當作定焦距鏡頭使用。盡量使用Focus Assist按鈕放大屏幕的中心部分，直到尋像器中被攝主體的影像最清晰時為止。在攝像機的尋像器上都有調整圖像邊緣的對比度峰值的PEAKING旋鈕。拍攝時要仔細調整聚焦環直到尋像器里面被拍攝物體圖像邊緣出現最強烈的白色包邊，就說明聚焦已經調整好。條件允許的情況下，拍攝時最好帶上大尺寸的高清監視器，并用皮尺測量予以輔助（調焦基線所指示的刻度值等于用皮尺所測量出的調焦距離時為最佳）。如果實在無法把握準確的情況，就要在不同聚焦狀態下多拍幾遍，在后期制作機房監視器回放選取最優畫面。

3）鏡頭的運用

因為25p每秒拍攝的畫面數量只有50i的一半。在拍攝推、拉、搖、移這類運動鏡頭時會出現圖像抖動現象。不管后期如何處理都無法消除這種抖動現象。要想消除這種抖動感就要改變標清電視拍攝習慣，少用運動鏡頭，即便運動鏡頭大多都是追隨主體的相對運動鏡頭。

4）曝光問題

曝光量直接影響到畫面的層次、細節、色彩飽和度，曝光不足則信號弱，使畫面暗區失去層次，曝光過度會使畫面高光區缺乏細節。拍攝前一定要觀察拍攝對象的光照情況，不能有很大的光線反差。陰天時要使用燈光進行補光，晴天的陽光直射下一定要使用發光板輔助補光，就會得到很好的圖像效果。

由于攝像機取景器亮度很難反映出景物的真實亮度?？梢越柚甘酒毓饬康腪EBRAON開關來進行曝光輔助測量。ZEBRAON開關有OFF、70%及100%三檔，分別表示關閉斑馬紋功能、達到70%或達到100曝光量時在對應的圖像區域疊加顯示斑馬紋。只要調整到70%或者100%檔位處，觀察尋像器調整光圈大小，直到畫面最亮的區域剛出現斑馬紋而較亮的地方斑馬紋完全消失即可得到理想的曝光效果，但是斑馬紋并不會被記錄在視頻圖像上。

5）白平衡的調整

高清攝像機白平衡要求更高[3]。首先根據觀察現場環境光線選擇濾色片進行整體粗略調整。然后把標準白紙置于拍攝位置傾斜45°角充分反射現場光線，鏡頭對準白紙推上鏡頭使白紙充滿整個畫面，再按順序分別打開黑平衡調整開關和白平衡調整開關進行調節。在演播室內，如果同時使用彩色燈光照明，人物的面部應注意不要受其光線影響，攝像機白平衡應該以面光為準。自動白平衡跟蹤因為不是很準確，平常拍攝盡量不用，但在新聞搶拍和畫面整體色溫同步變化的場合中較實用。

6）如何在演播室內使用監視器調整高清拍攝的曝光

高清電視照明要求光比小、光線柔和，被拍攝主體和背景的亮度變化相差不能太大。在人物面部的聚光燈前要加上紗網或柔光片使光線變軟。當被攝的景物高亮度部分比較高，層次和細節丟失時要打開伽馬曲線的調整功能，增大光線適應范圍。

在演播室內應該使用監視器來觀察攝像機畫面進行曝光值的調整。使用監視器前，首先輸入75%彩條信號，按下監視器blue only按鍵，調整色度鍵使彩條左邊的白、黃、藍、綠四格亮度一致就可以讓監視器準確地重顯出原始的色彩（因為在標準75%彩條的白、黃、藍、綠四格里面藍色成分信號強度是完全一致）。其次就是監視器亮度對比度調整。調整亮度電平后只要正確區分出亮區和暗區細節即可。調整對比度電平時根據環境光線以及個人感覺調整到一個合適的電平讓整體畫面清晰即可。也可以把對比度調整到監視器相應預置值。調整好監視器后就可以以監視器的圖像作為標準來調整攝像機的曝光值。

3 制作注意事項

根據《廣電總局關于電視臺高標清同播節目制作、播出技術要求的若干意見》要求：高清節目采集、制作推薦采用4∶2∶2采樣方式。采用基于DCT幀內壓縮編碼技術時，碼率采用100 Mbit/s或以上；采用MPEG-2長GoP幀間壓縮編碼技術或新一代壓縮編碼算法時，碼率采用50 Mbit/s或以上。今天高清非線性編輯線已經十分成熟了，大家基本都是利用非線性編輯線進行編輯。有3點大家要注意：

1）非線性編輯設備采集25Psf素材后，要把輸入場序設置成關的狀態來編輯25p逐行節目才不影響后期輸出為25p的質量。而打開后就以場為單位處理圖像，適用于制作50i隔行掃描節目。

2）非編壓縮也會產生質量損失。非編渲染合成時就是拆包解壓、數據處理、再打包壓縮的過程。所以盡量不要使用渲染合成后的文件再進行二次剪輯，應該保存非編剪輯工程，二次剪輯時候在剪輯工程內修改，圖像質量才能夠得到保證。

3）高清下變換盡量不要在非編中進行，目前10萬以內的非編都不能很好地進行高清下變換，下變換出來的標清圖像質量沒有直接用標清攝像機拍攝的好。所以制作格式就用素材本身的格式編輯，不要混合編輯，然后成品再用硬件高標清上下變換器進行變換，這樣下變換出來的標清圖像質量遠比標清格式拍攝的效果好得多，色彩柔和，圖像細膩。

有一個很重要的知識點，用50i設備編輯25Psf傳輸的逐行掃描信號時，如果只進行簡單的CUT（硬切）編輯，這與普通的復制相同，不會破壞奇偶兩場合成為原始拍攝幀的關系，終端再用25Psf傳輸轉回25p沒有問題。但是如果以50i的編輯設備進行鍵控、三維等更加復雜的編輯以及即使是看起來并不復雜的疊畫或劃像后，就不能通過25Psf傳輸轉回25p了，復雜編輯后那就是標準的50i圖像了。就如同不能把拍攝活動畫面的50i隔行掃描通過Psf接口轉換成25p的視頻一樣，也就是剛才說明的要求編輯25Psf時要關閉輸入場序保證全程是逐行制作的原因，這點大家一定要注意。下面舉個例子來理解，以疊加移動字幕為例，字幕疊加在一幀畫面上時，因為50i的編輯設備以場為單位運算、處理信號，因為字幕是移動的，每幀畫面的奇、偶場上的字幕就不在同一個位置。如果通過25Psf傳輸轉回25p，雖然作為背景的圖像沒有毛刺，但是字幕就有嚴重的毛刺了。所以制作25p節目并通過25Psf還原到25p時必須確保拍攝、制作的各個環節都要采用逐行掃描模式。

下面談談傳輸問題。大家往往以為通過HD-SDI或者是SDI數字的傳輸是絕對的克隆，從一版拷到另一版沒有任何質量損失。事實上不是絕對的克隆，這個傳輸過程里面有壓縮和解壓縮的過程。雖然HD-SDI或者SDI是沒有壓縮的數據流，但是存儲的素材包括磁帶、P2卡上都是有損壓縮的數據。用示波器來看，復制第三、四版就可以看出質量的變化；如果是搞后期工作的專業人員，大概到第五、六版可以看出質量的變化；普通人在第十版以后就可以看到質量的變化。HD-SDI或者SDI傳輸拷貝數據過程中圖像指標會衰減、碼流會出錯而增加失真。大家做后期的時候盡量控制在三版以內，質量才會得到保證。還有另外一個解決方案就是利用Sony的SDTI的傳輸，SDTI是真正的數據流的傳輸，從一個帶子傳到另外一個帶子或者傳到一個硬盤里面，理論上這個傳輸不會損耗，相當于數據文件拷貝。拷貝的設備需要全部是Sony自己的才能這樣處理，或者是兩臺高清的錄放機都有SDTI的板卡，就可以用SDTI數據流的方式來進行真正克隆。這也是保證拷貝質量的一種方法。

[1]宦文宇.液晶高清數字電視技術發展與主流解決方案分析[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[2]國家新聞出版廣電總局.廣播電視先進音視頻編碼（AVS+）技術應用指南[EB/OL].[2014-03-10].http://www.miit.gov.cn/n11293472/ n11295210/n11298313/n15960458.files/n15960457.pdf.

[3] 布朗.電視照明藝術[M].吳保國，譯.北京：中國傳媒大學出版社，2005.

責任編輯：閆雯雯

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10.16280/j.videoe.2015.04.020

2014-10-10

【本文獻信息】吳昊.高清晰度電視攝像和制作的系統性探討[J].電視技術，2015，39（4）.