高清晰度电视摄像和制作的系统性探讨

吴昊

（枞阳电视台技术播出部，安徽 安庆 246700）

高清晰度电视摄像和制作的系统性探讨

吴昊

（枞阳电视台技术播出部，安徽 安庆 246700）

在全国性的高清晰度电视快速普及的前提下，县级电视台的电视高清化指日可待。高清晰度电视的摄制是一个系统性的知识，与标清有很大的区别。枞阳电视台在多年高清摄制实践的基础上，总结出相关拍摄和制作的经验。这些方法经过具体实施，证明具有高度的可操作性和实用性，并得到同行们良好的反应。

高清；逐行；聚焦；分辨率；拍摄；制作

2005年9月中央电视台高清影视频道试播以来，全国电视节目已经开始逐步向高清化推进。经过近十年的发展，高清晰度电视基本普及到了县级电视台。2013年年底，枞阳台收到省台的通知：安徽广播电视台从2013年10月22日开始实行《安徽新闻联播》高清播出，新闻素材要求从标清逐步过渡到高清。2014年7月又收到安庆市广播电视台的通知：为了确保省台的新闻联播节目发稿率，要求各县在2014年年底完成外宣高清设备的更新，并做到高清上传稿件。在这种情况下，枞阳台在前几年开始尝试部分栏目进行高清拍摄制作。总结了很多经验与大家共同探讨。

1 拍摄视频格式的选取

拍摄格式的选取是所有后期环节中的重中之重。错误的选取格式会发生制作资源浪费，节目交换不便等麻烦。但是数字环境下的制作、传输和显示格式可以相对独立。节目的拍摄、视频的压缩编码和图像的传输以及最终用户显示的格式可以根据这3个环节的应用条件和需要各自确定。

在2000年，国家广电总局颁发了高清晰度电视演播室系列行业标准中，推荐了3种视频拍摄、制作格式：

逐行扫描1 920×1 080 24p；逐行扫描1 920×1 080 25p；隔行扫描1 920×1 080 50i。

根据上述标准和建议，作为节目发行的电视台更应该充分重视图像质量，首先应该考虑选取1 920×1 080 25p逐行格式，理由有以下几种：

1）清晰度高

隔行和逐行说法最初仅仅适用于有扫描线的老式CRT普通显示器上，但转换到平板电视或投影机显示图像后会带来比较明显的闪烁和模糊[1]。这是因为在拍摄运动图像时奇、偶场的取样时间不同，在空间上就不会重合，强制重合后就会产生锯齿现象。从信号转换来看，逐行转换成隔行仅仅是数据简单的重新组合，图像质量没有变化；而隔行转换逐行则需要重新计算编码处理，图像质量肯定有损失。

2）减少制作资源的占用，提高压缩效率高

逐行的视频格式比隔行具有更高的编码效率[2]。图像观看质量相差不多的720p与1 080i相比，在压缩编码上720p能减少20%～30%码率。从压缩编码技术原理来说，场频的提高使帧间运动估计计算数量增多，场间预测与编码计算量需求增高，降低了压缩效率。在进行三维等更加复杂编辑时还需要更加复杂的运算、处理。另外在编辑隔行信号时，还需要保证奇偶两场符合原始拍摄帧的关系，否则，编辑合成后会有闪烁的现象。大家可以在非编中播放一段视频，在视频属性中把上、下场优先顺序强行颠倒一下再播放，会发现移动的物体出现抖动现象，特别是移动得快的物体抖动越严重。

3）转换为播出格式灵活方便，与50i录像、非编设备兼容性好

1 920×1 080 25p的高清逐行扫描信号可灵活的下变换成标清隔行PAL制式的720×576 50i用于播出，也可以通过Psf接口很方便与1 920×1 080 50i的隔行设备兼容，还可以转换为逐行标清720×576 25p MPEG2文件用于高质量的DVD制作。

Psf其实就是传输的方式不同而已。逐行信号可以一帧帧传输，也可以把一帧分拆成奇、偶两场分别传送，接收端再合成完整的一帧图像，这种方法就是逐行分段传输，即Psf（Progressive segmented frame）。

采用逐行分段传输最大的优点就是能很好地与所有隔行设备兼容，因为一帧图像分拆成两场图像传输时的数据结构与隔行扫描信号的数据结构完全相同，这样所有50i的隔行设备都可以把25p逐行信号当作50i隔行信号直接处理，再在接收端利用Psf接口还原为25p逐行信号，而图像没有损任何失。要强调的一点是，隔行信号不可以通过Psf接口转换为逐行信号。如果强制合成后，图像边缘会出现毛刺现象。当然，固定的静止图像另当别论了，这点大家要注意。

4）1 080/50i与1 080/25p的制作资源占用是完全相同的

制作25p和50i节目的设备成本相差无几，因为25p和50i信号数据量一致，各种高清格式在10 bit量化时传输码率对比见表1。

表1 传输码率对比

在世界各地仍然以隔行播出为主的方式下，采用逐行拍摄制作，播出时再转隔行的方式被证明是最佳方案，已经是全球数字电视（DTV）发展的大方向。

2 拍摄注意要点

目前的高清晰度电视节目与普通电视节目相比，最具魅力的地方就是清晰度的提高而产生的视觉冲击力。就像当初VCD更换为DVD、黑白电视更换为彩色电视一样让人震撼。但是高清拍摄不能套用标清的摄像技术。

1）取景和构图

高清镜头的水平视角变大，画面上水平移动的物体在画面上停留的时间变长，在镜头处理上就要加快镜头节奏适应人眼的视觉感受。处理人物特写和近景时，如果要下变换为标清播出，一定要注意画幅变换的构图问题，不同的下变换模式采取不同的构图。通常使用摄像机寻像器中的4∶3的标识框来解决这个问题。

2）聚焦技术

高清比标清景深要浅得多，而且被拍摄对象移动时还容易出现跑焦。从摄像理论上来说，同样的光圈和焦距下，大底片上产生的景深要比小底片小。高清摄像机水平视角比标清的要大，相当于大幅底片；另外高清摄像CCD单个像素面积比标清又小，为了得到充分的照度必须加大几档光圈，这又进一步减小了高清摄像机的景深。再由于高清摄像机的CCD具有很高的分辨力，即使很小的焦距偏离也能显现出来，因此其拍摄景深宽容度远低于标清。拍摄前，不管头一天机器情况如何，特别是在摄像机经过长途运输或者气温变化比较大的情况下，首先要检查后聚焦。把镜头变焦环拉回来，也就是焦距最短，对准黑白射线网纹的“西门子星标”图，灰度镜打到最高或者在昏暗的的室内（目的是要把光圈打到最大，这时景深最小，容易辨别聚焦效果），调整后聚焦。后聚焦如果轻微不实，就会出现光线充足时图像清晰而昏暗的室内图像出现模糊的现象。

标清拍摄为了在全焦段都想获得清晰的图像，一般是推到最远处仔细调好焦距后再拉回到所需的景别拍摄。在高清拍摄中是不允许的，因为变焦镜头在变焦时不仅仅容易误触动已调好的聚焦位置，本身也会出现很小的焦点偏移现象。为了获得被摄主体的最清晰影像，应把高清摄像变焦镜头变焦至需要的景别处再精确调焦，当作定焦距镜头使用。尽量使用Focus Assist按钮放大屏幕的中心部分，直到寻像器中被摄主体的影像最清晰时为止。在摄像机的寻像器上都有调整图像边缘的对比度峰值的PEAKING旋钮。拍摄时要仔细调整聚焦环直到寻像器里面被拍摄物体图像边缘出现最强烈的白色包边，就说明聚焦已经调整好。条件允许的情况下，拍摄时最好带上大尺寸的高清监视器，并用皮尺测量予以辅助（调焦基线所指示的刻度值等于用皮尺所测量出的调焦距离时为最佳）。如果实在无法把握准确的情况，就要在不同聚焦状态下多拍几遍，在后期制作机房监视器回放选取最优画面。

3）镜头的运用

因为25p每秒拍摄的画面数量只有50i的一半。在拍摄推、拉、摇、移这类运动镜头时会出现图像抖动现象。不管后期如何处理都无法消除这种抖动现象。要想消除这种抖动感就要改变标清电视拍摄习惯，少用运动镜头，即便运动镜头大多都是追随主体的相对运动镜头。

4）曝光问题

曝光量直接影响到画面的层次、细节、色彩饱和度，曝光不足则信号弱，使画面暗区失去层次，曝光过度会使画面高光区缺乏细节。拍摄前一定要观察拍摄对象的光照情况，不能有很大的光线反差。阴天时要使用灯光进行补光，晴天的阳光直射下一定要使用发光板辅助补光，就会得到很好的图像效果。

由于摄像机取景器亮度很难反映出景物的真实亮度。可以借助指示曝光量的ZEBRAON开关来进行曝光辅助测量。ZEBRAON开关有OFF、70%及100%三档，分别表示关闭斑马纹功能、达到70%或达到100曝光量时在对应的图像区域叠加显示斑马纹。只要调整到70%或者100%档位处，观察寻像器调整光圈大小，直到画面最亮的区域刚出现斑马纹而较亮的地方斑马纹完全消失即可得到理想的曝光效果，但是斑马纹并不会被记录在视频图像上。

5）白平衡的调整

高清摄像机白平衡要求更高[3]。首先根据观察现场环境光线选择滤色片进行整体粗略调整。然后把标准白纸置于拍摄位置倾斜45°角充分反射现场光线，镜头对准白纸推上镜头使白纸充满整个画面，再按顺序分别打开黑平衡调整开关和白平衡调整开关进行调节。在演播室内，如果同时使用彩色灯光照明，人物的面部应注意不要受其光线影响，摄像机白平衡应该以面光为准。自动白平衡跟踪因为不是很准确，平常拍摄尽量不用，但在新闻抢拍和画面整体色温同步变化的场合中较实用。

6）如何在演播室内使用监视器调整高清拍摄的曝光

高清电视照明要求光比小、光线柔和，被拍摄主体和背景的亮度变化相差不能太大。在人物面部的聚光灯前要加上纱网或柔光片使光线变软。当被摄的景物高亮度部分比较高，层次和细节丢失时要打开伽马曲线的调整功能，增大光线适应范围。

在演播室内应该使用监视器来观察摄像机画面进行曝光值的调整。使用监视器前，首先输入75%彩条信号，按下监视器blue only按键，调整色度键使彩条左边的白、黄、蓝、绿四格亮度一致就可以让监视器准确地重显出原始的色彩（因为在标准75%彩条的白、黄、蓝、绿四格里面蓝色成分信号强度是完全一致）。其次就是监视器亮度对比度调整。调整亮度电平后只要正确区分出亮区和暗区细节即可。调整对比度电平时根据环境光线以及个人感觉调整到一个合适的电平让整体画面清晰即可。也可以把对比度调整到监视器相应预置值。调整好监视器后就可以以监视器的图像作为标准来调整摄像机的曝光值。

3 制作注意事项

根据《广电总局关于电视台高标清同播节目制作、播出技术要求的若干意见》要求：高清节目采集、制作推荐采用4∶2∶2采样方式。采用基于DCT帧内压缩编码技术时，码率采用100 Mbit/s或以上；采用MPEG-2长GoP帧间压缩编码技术或新一代压缩编码算法时，码率采用50 Mbit/s或以上。今天高清非线性编辑线已经十分成熟了，大家基本都是利用非线性编辑线进行编辑。有3点大家要注意：

1）非线性编辑设备采集25Psf素材后，要把输入场序设置成关的状态来编辑25p逐行节目才不影响后期输出为25p的质量。而打开后就以场为单位处理图像，适用于制作50i隔行扫描节目。

2）非编压缩也会产生质量损失。非编渲染合成时就是拆包解压、数据处理、再打包压缩的过程。所以尽量不要使用渲染合成后的文件再进行二次剪辑，应该保存非编剪辑工程，二次剪辑时候在剪辑工程内修改，图像质量才能够得到保证。

3）高清下变换尽量不要在非编中进行，目前10万以内的非编都不能很好地进行高清下变换，下变换出来的标清图像质量没有直接用标清摄像机拍摄的好。所以制作格式就用素材本身的格式编辑，不要混合编辑，然后成品再用硬件高标清上下变换器进行变换，这样下变换出来的标清图像质量远比标清格式拍摄的效果好得多，色彩柔和，图像细腻。

有一个很重要的知识点，用50i设备编辑25Psf传输的逐行扫描信号时，如果只进行简单的CUT（硬切）编辑，这与普通的复制相同，不会破坏奇偶两场合成为原始拍摄帧的关系，终端再用25Psf传输转回25p没有问题。但是如果以50i的编辑设备进行键控、三维等更加复杂的编辑以及即使是看起来并不复杂的叠画或划像后，就不能通过25Psf传输转回25p了，复杂编辑后那就是标准的50i图像了。就如同不能把拍摄活动画面的50i隔行扫描通过Psf接口转换成25p的视频一样，也就是刚才说明的要求编辑25Psf时要关闭输入场序保证全程是逐行制作的原因，这点大家一定要注意。下面举个例子来理解，以叠加移动字幕为例，字幕叠加在一帧画面上时，因为50i的编辑设备以场为单位运算、处理信号，因为字幕是移动的，每帧画面的奇、偶场上的字幕就不在同一个位置。如果通过25Psf传输转回25p，虽然作为背景的图像没有毛刺，但是字幕就有严重的毛刺了。所以制作25p节目并通过25Psf还原到25p时必须确保拍摄、制作的各个环节都要采用逐行扫描模式。

下面谈谈传输问题。大家往往以为通过HD-SDI或者是SDI数字的传输是绝对的克隆，从一版拷到另一版没有任何质量损失。事实上不是绝对的克隆，这个传输过程里面有压缩和解压缩的过程。虽然HD-SDI或者SDI是没有压缩的数据流，但是存储的素材包括磁带、P2卡上都是有损压缩的数据。用示波器来看，复制第三、四版就可以看出质量的变化；如果是搞后期工作的专业人员，大概到第五、六版可以看出质量的变化；普通人在第十版以后就可以看到质量的变化。HD-SDI或者SDI传输拷贝数据过程中图像指标会衰减、码流会出错而增加失真。大家做后期的时候尽量控制在三版以内，质量才会得到保证。还有另外一个解决方案就是利用Sony的SDTI的传输，SDTI是真正的数据流的传输，从一个带子传到另外一个带子或者传到一个硬盘里面，理论上这个传输不会损耗，相当于数据文件拷贝。拷贝的设备需要全部是Sony自己的才能这样处理，或者是两台高清的录放机都有SDTI的板卡，就可以用SDTI数据流的方式来进行真正克隆。这也是保证拷贝质量的一种方法。

[1]宦文宇.液晶高清数字电视技术发展与主流解决方案分析[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[2]国家新闻出版广电总局.广播电视先进音视频编码（AVS+）技术应用指南[EB/OL].[2014-03-10].http://www.miit.gov.cn/n11293472/ n11295210/n11298313/n15960458.files/n15960457.pdf.

[3] 布朗.电视照明艺术[M].吴保国，译.北京：中国传媒大学出版社，2005.

责任编辑：闫雯雯

TN948

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10.16280/j.videoe.2015.04.020

2014-10-10

【本文献信息】吴昊.高清晰度电视摄像和制作的系统性探讨[J].电视技术，2015，39（4）.