超高清電視一體化視頻產(chǎn)品研究

目前，廣播電視臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)的，并且逐漸轉(zhuǎn)向高分辨率。隨著技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)，高速終端已經(jīng)成為電影行業(yè)的一個(gè)新熱點(diǎn)。為了保持新的市場(chǎng)和利潤(rùn)，無(wú)論是傳統(tǒng)的電視制造商還是網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商，無(wú)論是善于“愚弄”的互聯(lián)網(wǎng)公司，他們積極推動(dòng)了高速世界的發(fā)展和普及。目前，全球數(shù)據(jù)集已經(jīng)覆蓋了從攝影、記錄、生產(chǎn)、傳輸?shù)揭曨l、表演和其他方面的信息。影視制作領(lǐng)域已進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。目前，高清的發(fā)展主要集中在4k級(jí)。高清主要指的是高端高山。在超高清攝像機(jī)方面,當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了面向不同用戶群體的眾多產(chǎn)品,其性能特點(diǎn)、價(jià)格、操作方式以及后期制作流程都存在較大的差異.攝像機(jī)的使用及后期制作流程,在很大程度上影響著超高清視頻的制作.因此,選擇合適的超高清攝像機(jī)完成畫面拍攝,構(gòu)建高效便捷的超高清制作平臺(tái)和工作流程就顯得十分重要.1超高清攝像機(jī)的分類近幾年,在超高清拍攝設(shè)備上,傳統(tǒng)的廣電設(shè)備供應(yīng)商如索尼、松下、JVC等都陸續(xù)推出了超高清攝像機(jī)產(chǎn)品,并在不斷豐富自身的產(chǎn)品線.除此之外,很多非廣電設(shè)備廠商也推出了眾多的超高清攝像機(jī)產(chǎn)品,主要廠商有RedDigitalCinemaCamera公司、CANON公司、BlackmagicDesign公司、GoPro公司等.市面上的超高清攝像機(jī)產(chǎn)品覆蓋了高中低端多個(gè)層次,基本能夠滿足當(dāng)前4K超高清內(nèi)容的拍攝需求.超高清攝像機(jī)根據(jù)面向的領(lǐng)域不同,大概可以分為電影級(jí)、專業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)三大類.電影級(jí)超高清攝像機(jī)功能強(qiáng)大,價(jià)格昂貴,使用較為繁瑣.典型的產(chǎn)品包括索尼的F65、F55,RedDigitalCinema公司的REDONE、EPIC、SCARLET,松下的Varicam35,CANON的EOS-C500,AJACIONProductionCamera等.在超高清時(shí)代,數(shù)字電影和電視制作的界線越來(lái)越模糊,融合發(fā)展的趨勢(shì)越來(lái)越明顯.越來(lái)越多的制作者也選擇這一類設(shè)備攝制高質(zhì)量電視節(jié)目.專業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)主要面向?qū)I(yè)創(chuàng)作人員,具有功能豐富,使用專業(yè)級(jí)格式記錄,性價(jià)比較高的特點(diǎn).典型的產(chǎn)品包括PXW-FS7K、NEX-FS700RH、PXW-Z100、URSA、BMPC4K、EOS-1DC、EOSC300MarkII、GH4等.消費(fèi)級(jí)超高清攝像機(jī)主要面向家庭消費(fèi)者,具有使用便捷、價(jià)格便宜的特點(diǎn).典型產(chǎn)品包括FDR-AX1E、AX100E、DMC-FZ1000、GYHMQ10、GoProHero3等.根據(jù)使用鏡頭的方式,超高清攝像機(jī)可以分為可換鏡頭式、一體式.可換鏡頭超高清攝像機(jī)能夠根據(jù)拍攝內(nèi)容及拍攝需求使用相應(yīng)的鏡頭獲得更好的拍攝效果.電影級(jí)的超高清攝像機(jī)都是可換鏡頭式的.專業(yè)級(jí)超高清攝像機(jī)中大部分都使用可換鏡頭系統(tǒng),常見(jiàn)的機(jī)型包括PXW-FS7K、NEX-FS700RH、URSA、BMPC4K、EOS-1DC、EOSC300MarkII、GH4、GY-LS300等.一體式超高清攝像機(jī)通常擁有大變焦比鏡頭,操作比較便捷,符合傳統(tǒng)高清攝像機(jī)的操作習(xí)慣.主要的機(jī)型包括PXW-Z100、FDR-AX1E、AX100E、GY-HM200、GY-HM170等.根據(jù)主要設(shè)計(jì)功能用途,超高清攝像機(jī)可以分為傳統(tǒng)形式的攝像機(jī)、具備超高清視頻拍攝能力的照相機(jī)和移動(dòng)終端設(shè)備.根據(jù)傳感器尺寸大小的不同,超高清攝像機(jī)可以分為大畫幅和小畫幅;根據(jù)視頻記錄方式的不同,超高清攝像機(jī)可以分為機(jī)內(nèi)錄制和外置記錄儀錄制.2專業(yè)高端攝像頭2.1超高清系統(tǒng)典型參數(shù)當(dāng)前典型的專業(yè)級(jí)超高清產(chǎn)品中一部分為傳統(tǒng)形式的攝像機(jī),比如PXW-FS7K、NEX-FS700RH、PXW-Z100、URSA、BMPC4K和EOSC300MarkII,另一部分主要是具備超高清拍攝或者信號(hào)輸出能力的數(shù)碼相機(jī),包括EOS-1DC、GH4和a7s.這些機(jī)器的差異主要體現(xiàn)在感光元器件、鏡頭卡口類型、視頻記錄格式、信號(hào)輸入輸出性能等方面.在超高清模式下其典型參數(shù)見(jiàn)表1和表22.2高效的拍攝設(shè)備每一款超高清攝像機(jī)都有自身的特點(diǎn).NEX-FS700雖然不支持機(jī)內(nèi)錄制超高清內(nèi)容,但是通過(guò)外接記錄儀,可以實(shí)現(xiàn)4KRAW拍攝,同時(shí)還可以在機(jī)內(nèi)錄制一個(gè)AVCHD的副本.由于記錄的AVCHD文件與RAW文件具有相同時(shí)碼,因此可以將AVCHD文件作為后期編輯的代理文件使用.PXW-FS7可以認(rèn)為是FS700的升級(jí)版,具備了機(jī)內(nèi)錄制超高清的能力,由此帶來(lái)了簡(jiǎn)化的后期制作流程,能夠有效提高制作效率.PXW-Z100則是一款XDCAM專業(yè)4K手持?jǐn)z錄一體機(jī),具備專業(yè)的超高清記錄格式,其特點(diǎn)是操作方式與現(xiàn)有的高清手持?jǐn)z錄一體機(jī)完全一樣,任何高清拍攝用戶都能夠方便地使用該機(jī)器.URSA4K和BMPC4K都使用了Super35傳感器,具備專業(yè)的全域快門,可以錄制CinemaDNGRAW和AppleProRes格式的超高清視頻,其特點(diǎn)是能夠接駁各種不同類型的鏡頭,機(jī)內(nèi)錄制功能強(qiáng)大.EOSC300MarkII則是其中最新的產(chǎn)品,較之前一代產(chǎn)品加入了機(jī)內(nèi)4K影像記錄的功能.EOS-1DC是佳能首款可在CF卡上記錄4K和全高清視頻的數(shù)碼單反相機(jī),在極低亮度場(chǎng)景下也能拍攝出優(yōu)秀的畫質(zhì).EOS-1DC最大的特點(diǎn)在于其機(jī)身小巧靈活,不使用第三方記錄設(shè)備,不需要其他配件就可以進(jìn)行4K拍攝.GH4可以在機(jī)內(nèi)SD卡以100Mbps的碼率記錄4096×2160視頻,幀率可達(dá)24fps.通過(guò)拓展單元DMW-YAGH,提供XLR接口、SDI接口等眾多廣播級(jí)擴(kuò)展能力,其主要特點(diǎn)在于接口豐富,記錄碼率高,升格能力強(qiáng).索尼的a7s可以通過(guò)HDMI輸出4∶2∶28bit的超高清畫面,使用外接記錄儀可以記錄高質(zhì)量的超高清視頻.在拍攝動(dòng)態(tài)影像時(shí),ISO為100-409600,該機(jī)具有高感光度低噪點(diǎn)的成像特點(diǎn),在微弱的光線下也可以進(jìn)行拍攝,高質(zhì)量的輸出接口為第三方記錄儀進(jìn)行高質(zhì)量的超高清畫面記錄奠定了基礎(chǔ).3素材制作超高清視頻文件記錄格式的不同,后期流程也不盡相同.總體可以分為RAW格式(索尼RAW、CinemaDNGRAW等)和非RAW格式(XAVC、ProRes、MP4等).RAW格式記錄的素材制作流程相對(duì)復(fù)雜.首先需要進(jìn)行素材的處理,包括音頻匹配、元數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)碼等,格式轉(zhuǎn)換時(shí)需要加載LUT以獲得合適的圖像色彩;其次將轉(zhuǎn)碼后的高清素材導(dǎo)入非編進(jìn)行剪輯,將剪輯后的項(xiàng)目導(dǎo)出,為XML/EDL/AAF的文件供調(diào)色軟件調(diào)用;再次將XML/EDL/AAF文件導(dǎo)入到調(diào)色軟件中,重新鏈接源高質(zhì)量的素材,進(jìn)行調(diào)色處理后分鏡頭渲染輸出并導(dǎo)出新的文件;最后在利用新的文件合成輸出得到成片非RAW格式的超高清項(xiàng)目后期制作流程與現(xiàn)有高清項(xiàng)目基本相同,主要包括素材的下載、剪輯和輸出.當(dāng)前主流的非編軟件基本都能直接導(dǎo)入XAVC、ProRes、MP4格式的超高清視頻,直接進(jìn)行超高清視頻的剪輯4優(yōu)秀視頻錄制和生產(chǎn)實(shí)踐4.1多卡錄像拍攝PXW-Z100不論是從外觀還是操作方式上都與高清攝像機(jī)非常相似,幾乎立即可以上手拍攝.由于采用的是不可換鏡頭的方式,拍攝時(shí)創(chuàng)意空間受到一定的限制.該機(jī)裝有2個(gè)XQD存儲(chǔ)卡插槽和1個(gè)SD卡插槽,使用XQD卡作為超高清視頻存儲(chǔ)介質(zhì).經(jīng)過(guò)實(shí)際拍攝測(cè)試,利用單張32G容量的QD-S32E存儲(chǔ)卡,在3840×2160@25P/XAVC格式下可以錄制約16min的內(nèi)容,在50P下可以錄制約8min的內(nèi)容,當(dāng)錄制時(shí)間剩余4min左右時(shí)攝像機(jī)開(kāi)始提示存儲(chǔ)空間將滿,卡滿后攝像機(jī)自動(dòng)停止記錄.為了防止頻繁換卡中斷拍攝,建議使用2張64G的XQD卡進(jìn)行拍攝,同時(shí)開(kāi)啟攝像機(jī)中的連續(xù)記錄功能,即當(dāng)?shù)谝粡埓鎯?chǔ)卡記錄滿后,會(huì)不間斷自動(dòng)記錄到第二張存儲(chǔ)卡中.BMPC4KEF直接連接各種EF鏡頭,使用SSD作為存儲(chǔ)介質(zhì),整機(jī)感覺(jué)比較小巧靈活.通過(guò)內(nèi)置的觸摸顯示屏可以直接監(jiān)視畫面,能夠查看直方圖和音頻表,還能更改攝像機(jī)設(shè)置和錄入元數(shù)據(jù),顯示各種狀態(tài)信息,可以連按兩下屏幕放大畫面獲得精準(zhǔn)對(duì)焦.但固定于機(jī)身后的屏幕對(duì)于低角度或者高角度拍攝時(shí)就成為了一個(gè)問(wèn)題,而不得不借助于外接的電子尋像器.由于小型化機(jī)身及觸摸屏控制參數(shù)的方式,很多操作都必須進(jìn)入菜單才可以,與傳統(tǒng)攝像機(jī)相比其操控性比較差.此外,在配上較重的鏡頭后,手持拍攝就顯得不是那么方便,最好配上專用的附件輔助拍攝.BMPC4K拍攝時(shí)直接采用Sandisk480G的SSD固態(tài)硬盤進(jìn)行錄制,考慮到后期制作的效率,采用的壓縮格式為AppleProRes422(HQ),經(jīng)實(shí)際拍攝約可錄制80min的內(nèi)容.4.2雙六核pct的實(shí)現(xiàn)超高清后期制作平臺(tái)主要包括硬件和軟件兩個(gè)部分,主要結(jié)構(gòu)如圖3所示.非編硬件主要包括主機(jī)、高速直連存儲(chǔ)、Thunderbolt2接口卡、IO卡以及監(jiān)看電視.具體配置為HPZ620工作站,配備雙六核XeonE5-2620v2CPU、32G內(nèi)存、NVIDIAQuadroK4000顯示卡、Thunderbolt2擴(kuò)展卡,PCIE32T直連存儲(chǔ),DeckLink4KExtreme卡,65寸4K超高清電視,非編軟件選用AdobePremiereProCC2014.2.4.2.1視頻制作模塊PXW-Z100拍攝好的素材利用SonyMRW-E80讀卡器通過(guò)USB3.0接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)入非編計(jì)算機(jī),在導(dǎo)入到高速磁盤陣列中時(shí),速度約為95MB/s.BMPC4KSSD固態(tài)硬盤中記錄的素材可以通過(guò)USB3.0讀卡器或Thunderbolt2讀卡器下載到計(jì)算機(jī).在使用USB3.0讀卡器下載時(shí),傳輸速度約135Mbps,使用BlackmagicMultiDock通過(guò)Thunderbolt2接口下載時(shí),傳輸速度約340Mbps.此外,BlackmagicMultiDock在插入SSD硬盤后,可以直接進(jìn)行剪輯,可以節(jié)約大量素材下載時(shí)間.Thunderbolt2接口在大量視頻數(shù)據(jù)傳輸時(shí)存在極大的優(yōu)勢(shì).4.2.2拖上傳時(shí)間軸上的錄像錄像.打開(kāi)PremiereProCC創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目,利用媒體瀏覽器導(dǎo)入拍攝好的素材,將項(xiàng)目面板中的素材拖放到時(shí)間軸上自動(dòng)創(chuàng)建與之匹配的序列,剪輯過(guò)程與高清影片剪輯一致.對(duì)于PXW-Z100拍攝的XAVC素材,剪輯時(shí)對(duì)CPU的要求比較高,能夠同時(shí)進(jìn)行2軌實(shí)時(shí)剪輯回放,3軌時(shí)不能實(shí)時(shí)回放.對(duì)于BMPC4K拍攝的AppleProRes422(HQ)可以同時(shí)進(jìn)行6軌以上實(shí)時(shí)剪輯回放,此時(shí)CPU利用率約為50%.4.2.3超高清文件的錄像輸出PremiereProCC支持多種超高清格式的輸出,包括DPX、H.264、XAVC-Intra和QuickTime.對(duì)于專業(yè)級(jí)應(yīng)用,通常輸出的格式主要為H.264和XAVC-Intra,如果是最終的成片交付,可以采用H.264編碼的MP4文件,如果是再次編輯或者存檔,可以選擇XAVC-Intra.分別將PXW-Z100和BMPC4K拍攝的素材簡(jiǎn)單剪輯成2個(gè)10min的片子,其中均包含100s長(zhǎng)的畫中畫.將兩個(gè)影片都輸出為mxf和MP4兩個(gè)版本的超高清文件,片長(zhǎng)和輸出所需要的時(shí)間比見(jiàn)表3.需要特別指出的是,在XAVC剪輯后輸出為XAVC編碼的mxf文件過(guò)程中,當(dāng)壓縮