柯学

（黄石电视台 技术制作部，湖北 黄石 435000）

无带化高清摄像机的选型与应用

柯学

（黄石电视台 技术制作部，湖北 黄石 435000）

通过介绍黄石电视台在高清摄像机的实践应用，包括ENG新闻采访类高清摄像机、演播室级高清摄录系统、演播室级高清摄录系统的应用等，以及无带化的工作管理流程，阐述了高清摄像机在选型、拍摄、存储格式和采集编辑模式的选择等相关方面的经验，并提出了相应的解决方案。

高标清；P2卡；SxS卡；非编；航拍

进入21世纪以来，广播电视完成了两个重大的变革，从模拟到数字的整体转换以及从标清到高清的逐步过渡。随着市场对高清节目需求的增加，高清摄像机已成为前期拍摄中不可或缺的设备。黄石电视台作为一个地市级电视台在资金有限的情况下，针对高清摄像机做了很多有益的探讨和尝试，在实践应用中也取得了很多宝贵的经验，现将心得体会与同行们分享。

1 高清摄像机的选型

当前各省级电视台已基本完成了高清平台的建设，对地市级电视台来讲实现高标清同播也已经迫在眉睫。由于高清素材采集码流高、存储空间大、存储介质和格式众多，对高清设备也提出了更高的要求。从高清摄像机的选择到高清非编制作网和高清播控平台的搭建直至媒资系统的管理对地市级台来说仍然是一笔不小的开支。如何利用现有的资源，逐步实现从标清到高清的过渡是每个地市台必须考虑的问题。

全数字化高清时代的来临已基本摒弃了过去磁带采集、编辑、播出、存储的模式，取而代之的是全新的记录介质，采集编辑流程和存储方式，前期高清摄像机的选择尤为重要[1-3]。

1）使用的安全可靠性

传统的磁带摄录方式由于走带机构复杂、磁鼓的自身损耗以及掉磁磁带易脏等特点极易造成轧带、成像马赛克、声音断续等现象，更严重的会因为结露、视频磁头脏而出现无法录制的状况。无带化高清摄像机没有复杂的走带结构，重量更轻，功耗更小，而且可以实现热插拔长时间不间断录制，一定程度上加强了其安全性能。但必须考虑到全数字化模式存储的素材有可能在特殊情况下造成无法挽回的损失。例如在P2卡的使用中，有可能会出现因在记录中突然断电或者取出了访问中的P2卡而出现不良的剪辑，带黄色的不良剪辑可以通过修复场景片段功能进行修复，但是红色的场景片段是无法修复的，也是不可播放的。

2）操作简捷，具有较多的辅助功能和丰富的输入输出接口

由于仍处于高标清同播的时代，黄石电视台每日的新闻直播节目是标清播出，但对上送省台的新闻又要求是高清素材，部分栏目制作是高清模式通过下变换为标清格式进行播出，记者在拍摄时不得不在高清标清之间来回进行选择，同时高标清记录格式众多，经常让人感到很困惑。这就要求高清摄像机必须提供更多的辅助功能，比如在拍摄高清格式时必须附带4∶3的安全框标记来兼顾标清的选择，具有上下变换功能（包括边缘裁剪、信箱模式、挤压模式），考虑到高清拍摄容易丢焦，寻像器要能够进行调整和设置，通过调节寻像器对比度、亮度、屈光值和峰值参数，突出图像轮廓，使寻像器中彩色图像或黑白图像的各灰度层次分明、清晰，利用摄像机自带的辅助对焦功能，开启聚焦状态条更有助于轻松对焦。在选购时应选配较好的高清镜头和对灵敏度高、照度要求低的摄像机。同时具有丰富的输入输出接口：模拟复合、Y/C、分量、数字视频/内嵌音频接口，模拟平衡音频接口，AES/EBU数字接口，1394接口，REMOTE接口，可灵活配置其他类型的高清摄像机和小型微波车系统搭建EFP平台，实现突发新闻的现场直播。

3）录制存储格式与后期非编网的契合

当前常用的封装有MXF，AAF，GXF，QuickTime（MOV）和 AVI等，常用的编码有 MPEG2-I，MPEG2-IBP，DNxHD，DVCproHD，ProRes422，AVCin⁃tra，H.264等。存储在P2卡上的素材主要有DVCPRO，DVCPRO50，DVCPRO-HD，AVC-intra50，AVC-intra100这5个种类以及即将成为P2HD的编解码新成员的AVC-ULTRA；SONY XDCAM对应格式有MPEG IMX，DVCAM，MPEG HD422，MPEG HD这4种压缩编码格式，XDCAM EX系列提供的封装格式为MXF文件格式（UDF）和MP4文件格式（FAT）。由于高清素材记录码流很高，要求编辑站点应该完全支持P2和XDCAM，至少能实现实时4层50 Mbit/s或2层100 Mbit/s的视频编辑，具备10 bit高质量视频、16/24 bit音频处理能力，上载素材的压缩格式和码流可以灵活设置，可实现AVI，DV，DV25，DV50，MPEG-2，MPEG-4，WMV，MXF，RM，Flash文件等多格式的实时混合编辑。

2 高清摄像机在黄石电视台的应用实践及解决方案

2.1 ENG新闻采访类高清摄像机的应用

为了适应广播电视行业数字化高清化的需求，黄石电视台早在2006年就已经做出了有益的尝试，批量购买了7台松下的AG-HVX200机型。它配有LeicaDi⁃coma高清镜头，可以同时插入两块P2卡，并可以在卡上记录DVCPRO HD、DVCPRO 50、DVCPRO 25、DV格式，同时配备有Mini磁带系统，可以在Mini磁带上记录DV格式。AG-HVX200 DVCPRO HD P2手持式高清摄录一体机在专业领域以其广播级的质量享有极高的声誉。P2卡更加符合IT化潮流，是一种面向未来的存储介质。然而当时在实际应用中由于P2卡的低兼容性、居高不下的价格以及松下公司在高清格式记录时50 Mbit/s甚至100 Mbit/s超高码流所造成的拍摄时间过短等因素均严重制约了P2卡在地方电视台和制作单位的推广应用。在2006年1张8 Gbyte的P2卡价格高达5 000元以上，录制DVCPRO标清格式约32 min，DVCPRO HD高清格式约8 min，对于新闻记者外出采访的时长显然是不够的，因此黄石电视台仍然长期使用磁带作为记录媒介。

结合黄石电视台实际情况，更廉价、记录时间更长、兼容性更好的记录模式成为大家关注的目标。在2010年底，为了配合两会的顺利召开以及将来标清向高清的逐步转型，黄石电视台购置了索尼公司的XD⁃CAM EX系列PMW-EX330和PMW-EX1R两款机型各2台，同时配备了多张SBP-32 SxS PRO储存卡以及记忆棒适配器搭载ScanDisk公司的Class 10系列高速卡套装进行记录。该产品采用MPEG-2压缩技术，可以多种帧率记录1 920×1 080，1 280×720以及1 440× 1 080格式的高清信号，以SxS存储卡作为主要存储媒体。SxS卡的高清记录码率为35 Mbit/s，标清记录码率为25 Mbit/s，也就是说它无需和P2卡100 Mbit/s码率的高清格式DVCPRO HD那样需要庞大的存储空间，而得到的画质与DVCPRO HD相差无几，因此SxS卡不但增加了记录时间，也节约了存储空间。同时配备常用的高速SD卡以及专用的读卡器可以代替昂贵的SxS卡，这种低成本的解决方案使它的兼容性、方便性和廉价性得以体现。XDCAM EX系列机型独特的聚焦环机制专业手动聚焦和自动聚焦，能在很大程度上解决在高清拍摄中因为景深变浅而造成的虚焦问题，PMW-EX330还配备了1/2 in（1 in=2.54 cm）“EX卡口”可换镜头系统，搭配高清广角镜头能够拍摄出更具震撼力的高清素材。

该EX330系列机型黄石电视台在开始使用过程中发现标清拍摄时画面质量不是太好，主要表现是画面较灰、层次较少、颜色偏淡、彩色还原不够真实等，通过与索尼公司的沟通发现主要原因是当前EX330系列的出厂设置不能满足中国客户的使用习惯而引起的。从2011年9月份开始，PMW-EX330系列摄录一体机的出厂设置安装了全新的“中国设定”（见表1），使用户有更好的标清拍摄效果。通过参照最新的“中国设定”参数表进行调整终于达到了满意的拍摄效果。

表1 PMW-EX330系列摄录一体机相关参数

黄石电视台于2006年投资建成的索贝公司E-NET非线性编辑网络是XDCAM EX系列大规模使用的瓶颈，该非编网通过软件升级仍不能很好地支持XDCAM EX素材的批量导入并提供素材库缩略图的快速浏览，在实际应用中很不方便。2012年借助黄石电视台搭建150 m2的高清演播室以及大洋D3-Edit高清非编网的契机，又把视线转回了松下P2卡系列阵营，此时P2卡的价格已经大幅降低，而且存储空间也在逐步加大，批量购置了30多张32 Gbyte容量的P2卡以及2台HPX173和5台HPX393机型，从此奠定了黄石电视台从标清向高清快速转型的基础。由于前期的AG-HVX200机型长期使用磁带录制，磁鼓寿命已到期，基本处于报废的边缘，因此考虑全部改用P2卡进行新闻采访，既方便又安全，也能保证足够的新闻拍摄时长（录制DVCPRO标清格式约128min，DVCPRO HD高清格式约32 min），但将新32 Gbyte的P2卡装入机器后发现无法识别，通过与松下公司的沟通，进行版本升级（见图1），将原有的2.02、4.05、4.06版本升级至4.10版本，即可支持32 Gbyte P2卡，使旧机器重新焕发了青春。

图1 升级步骤（截图）

至此黄石电视台P2卡机型近15台，通过松下P2卡读卡器AJ-PCD2能够与现有的索贝E-NET标清新闻采集非编网和大洋ME高清非编网完美结合，缩短了新闻素材采集时间，简化了素材编辑流程，极大提升了黄石电视台《新闻直通车》和《黄石新闻》两档新闻直播的制作能力，配合原有的磁带式摄像机机型，完全能够满足日常新闻直播的需求。

在平时的设备使用过程中，由于黄石电视台的新闻媒资系统并未完全建成，全台网也未打通，解决P2卡内素材的存档需求及节目资源共享再利用的问题迫在眉睫。P2卡价格昂贵，不可能像磁带一样作为存档介质，领用一定数量并长期使用，那么如何使卡的流转效率更高，充分利用P2卡10万次读写寿命降低P2卡使用成本，对卡的管理提出了更高的要求。黄石电视台结合自身实际情况，由负责单机发放的技术部门统一管理，对每张P2卡事先编上序号，新闻记者领取机器时，会根据不同的拍摄时长领用不同数量的卡，责任到人，设立足够的上载站点，机器和卡可以分开归还，卡给予一两天的缓冲时间，以方便拍摄人员上载素材；对于录制时间及编辑周期长的栏目制作部门，按照其节目生产量一次性给予相应数量的卡由其栏目内部保管。这样的管理制度，看似简单，执行起来并不容易。首先单机发放人员增加了卡的保管分发工作，而且机卡分开归还，需不断通过电话通知其尽快归还，以免遗忘；其次卡的个头不大，容易遗失，而且价格贵，持有人责任压力较大，同时分配到个人的新闻素材存储空间有限，所以也给记者带来不便。但由于新闻素材时效性强，这样做最大程度提高了卡的利用率，降低了成本，该模式依然不失为一个好的管理措施，是最适合黄石电视台自身特点的管理措施。

同时针对主力机型HPX393，由于高清摄像机在拍摄时景深较浅容易造成虚焦的情况，对室外光线要求也更为苛刻，很多记者在拍摄初期有很多困惑，因此组织了多次内部培训并对选单进行了微调。

1）打开选单后进入场景文件设置列表。场景文件设置列表见表2。

表2 场景文件设置列表

2）打开选单后显示设置列表，打开聚焦状态条，显示对焦条，对焦条的长度表示对焦的精确度，越长表示越精确。

3）按下机身靠近镜头处的FOCUSASSIST按钮，可以放大图像中心，以辅助对焦。

4）在环境光比较暗的情况下，可以适当考虑打开增益，并补光以减少因景深变化而造成的虚画情况。

5）在拍摄手法上HPX393聚焦以拍人物正面为主，光圈与滤光片的调整（光圈在11和4之间最佳，再调整滤光片），因感光范围不同，高清下比标清效果更好。

6）聚焦方式不同于标清先变焦至最大焦距处精确调焦，然后再变至短焦距处拍摄，这种方法不适合高清摄像技术的调焦要求。为了获得被摄主体的最清晰影像，就必须在所用焦距状态下直接精确调焦后拍摄，否则容易丢焦而影响画面的清晰度。

2.2 演播室级高清摄录系统的应用

黄石电视台2012年为了配合大型政论片《电视资政》的开播，搭建了全新的150 m2的高清演播室和大洋D3-Edit高清非编网（见图2、图3），使黄石电视台的高清节目制作水准有了质的飞跃。150 m2演播室系统为4信道高清数字演播室系统，主要用于现场制作、新闻点评类、访谈类、简单互动类等节目直录播，架设4台松下新一代高清多格式摄像机AK-HC3500MC，采用光纤方式传送信号，摄像机镜头采用3个17倍高清半伺服广播级标准镜头，1个12倍广播级演播室高清广角镜头，搭配3个三脚架和1个小摇臂的组合。当初在摄像机选型的时候，曾对5家有代表性的高清摄像机生产厂商进行前期考察，包括索尼HDC 1580、松下AK-HC3500MC、池 上 HDK-79EXⅢ 、汤 姆 逊LDK-8000Elite、日立SK-HD1000，经过在性价比、图像质量、色彩还原等方面对比研究，最终选择了AK-HC3500MC这一机型。该机型具有独特的高灵敏度，低拖尾2/3 in 220万像素IT-3CCD，14 bit A/D转换盒，38 bit数字信号处理器（DSP），达到了F11的高灵敏度和60 dB高信噪比。在节目正式直播过程中，此款摄像机拍摄出来的画面色彩还原度尤其出色，但该机型的ROP遥控面板缺少色温显示功能，当手动调整色温时需要配合色温测试仪来对肤色有一种更直观的感觉。

图2 150m2高清演播室

考虑黄石电视台实际设备情况，选用P2卡HD/SDI录像机便于节目录制和播出，并选用1台松下AJ-HPD2500MC和1台松下AJ-HPD24MC。操作上，AJ-HPD2500MC提供了与以往磁带设备一样的操作面板，使得放像人员可以像磁带录像机来使用它；功能上，AJ-HPD2500MC提供了6个卡槽，可同时插入6张卡，播出时不用频繁更换P2卡，大大减少了工作人员的工作量；“one clip play”播出模式更可以将除暂停键以外的整个操作面板锁定，避免了误操作，播出时还提供倒计时、新闻播出次序编排等功能；在高标清同播的时代，AJ-HPD2500MC内置的上下变换器，使其兼容了标清和高清信号，对于松下所有的记录格式都是自动识别且可以直接播放。

图3 150m2高清演播室技术区

针对节目制作需要，在高清非编网络建设时增加采购一台高清录制站，将站点设在150m2演播室，可直接录制节目进入11楼新高清非编网络中，方便节目制作。至此黄石电视台高清节目制作的“采、编、播”三个环节已基本打通，为将来节目高标清同播做好了准备。

2.3 室外航拍高清摄像机的应用

2009年，为隆重庆祝新中国成立60周年，展现黄石市60年来发生的巨大变化，黄石电视台决定采用直升机航拍的形式，对黄石的历史文化、社会变迁、社会改革发展、城市建设等内容进行全方位、立体式的报道和真实的记录，推出了大型直播活动——《直播黄石》。十多年前黄石电视台曾经举行过一次航拍，采用的是第二代拍摄技术，即采用简单的减震材料，将摄像师和摄像机捆绑固定在直升机起降落架上，以当时的条件来看，已经较好地解决了空中稳定拍摄的需求。随着技术的发展，高端高清节目的制作，对于拍摄平台的稳定性要求更严格，因此黄石电视台采用了更先进的航拍技术和设备，大胆使用陀螺稳定仪和和航拍稳定外挂系统。虽然配置了稳固的陀螺仪，但考虑到机器在高空中仍有可能会受到比较剧烈的颠簸，为提高拍摄过程中的可靠性、安全性，磁带、蓝光盘、硬盘均存在从磁头读取的的机械运动模式，因此不予考虑，P2卡便成了唯一的选择。

对于拍摄摄像机的选型，本文充分考虑了以下因素：一是要考虑拍摄的清晰度，一定要选择专业高清摄像机；二是要配备广角镜头，能拍摄出全景画面；三是要选择续航能力强的摄像机，考虑到飞机起降飞行费用，一次拍摄时长在2 h以上的摄像机为最佳选择；四是要选择重量轻的摄像机；五是摄像机遥控方便，在飞机上由于空间有限，方便的遥控能更好地拍摄；六是对强烈光线的抑制能力强，飞机拍摄因为离太阳近，光线更强，对摄像机进光量控制要求更高，需要有更好的灰片控制等级。在充分考虑以上因素和要求前提下，本文选定了松下AJ-HPX3000MC P2高清电影摄像机，该机采用了AVC-lntra 100压缩码，具有全帧率原始1 920×1 080像素（带3个HD—SDI输出端口），可装入5张32 Gbyte卡作为记录媒体，可连续录制最长320 min的DVCPRO HD内容（采用自然720/25pN格式），或最长160 min的DVCPRO HD内容（采用1 080i/720p格式），或最长320 min的DVCPRO 50内容，在一个完整架次里完全不需要落地换卡，充分使用飞行时间，提高拍摄效率。同时购买了2台大洋ME100非编设备，进行拍摄素材的保存和编辑。

为了充分利用现有资源，采用的方案是两台摄像机同时上天拍摄，松下AJ-HPX3000MC放在直升机机舱内（见图4），由摄像师直接操作，用摄像机控制手柄控制推拉、聚焦和录像，这台摄像机拍摄视角和直升机飞行放像有一定的夹角，主要用来拍摄全景画面：另外一台摄像机利用黄石电视台原有的松下AG-HVX200悬挂在直升机外（见图5），用遥控设备进行摄像，拍摄角度和直升机飞行同方向，可以拍摄出具有震撼力的航拍画面。两套设备一次拍摄时间超过2 h，考虑在机舱外摄像机做个录制备份，通过摄像机接模拟复合视频到直升机机舱内索尼PD190P摄像机上，用PD190摄像机的内录功能录制机外摄像机的画面，购置一台国产液晶监视器作为机舱内摄像机监视用。整个航拍有效飞行时间达17 h，舱内摄像机拍摄画面总长约15 h，成带在80%，外挂拍摄画面总长约12 h，有用素材约2 h。

在2012年8月，为了迎接黄石市举办的“两节”，制作了6集大型航拍系列片《飞阅黄石》，再次进行了一次小规模的航拍，有了上次航拍的基础，这次制作起来更加得心应手，仍然使用陀螺稳定遥控平台，拍摄摄像机选用的是松下AJ-HPX3100MC配置富士HA13× 4.5BERM高清广角镜头，重量更轻，功耗更小，同时增加了操作的灵活性和便利性。由于该机型只有2个P2卡槽，选用了录制时间更长的64 Gbyte的P2卡，又一次取得了巨大成功。

图4 机舱外松下AG-HVX200摄像机

图5 机舱内松下AJ-HPX3000MC摄像机

在使用AJ-HPX3000MC和AJ-HPX3100MC航拍时需要特别注意“色温、焦点、光圈”的变化，在事先在选单中对“伽马、拐点、饱和度”进行了调整以控制画面层次、亮暗部细节和色彩饱和度。松下AJ-HPX3000MC和AJ-HPX3100MC摄像机有4档CC滤镜（3 200 K，4 300 K，5 600 K，6 300 K），4档ND滤镜（CLEAR，1/4ND，1/16ND， 1/64ND）， 松 下AG-HVX-200摄像机有3档ND（CLEAR，1/8ND，1/64ND）。全天拍摄时间为上午9：00至下午4：00，天气晴朗，实测白平衡在5 300～6 300，由于舱外的AG-HVX200无法人工操作，用无线遥控器进行控制，记录格式为标清模式，场景为全景，所以要求不高，将摄像机打到全自动模式，FOCUS开关选择自动聚焦，手动变焦拉至最远，开启防抖功能，白平衡设置为ATW自动跟踪模式，灰片打至1/8ND档，舱内松下AJ-HPX3000MC（AJ-HPX3100MC）摄像机色片打至5 600 K，手动调整色温，灰片调至1/16ND，舱内摄像师用摄像机的控制手柄控制推拉、聚焦和录像，参照舱内高清监视器，基本满足拍摄中近景和全景的兼顾。在临近中午降落时将摄像机灰片均打至1/64ND，重新手动对白。在后期制作时通过校色，对亮度、对比度和色饱和度进行处理，明显改善了前期摄像机校正的欠缺，最终成像的效果让人十分满意。

3 结束语

前期高清摄像机的选择很大程度上决定了后期编辑的流程以及成片质量，无论在拍摄手法、格式转换、对光线等细节的要求、后期编辑存储方式等各方面均与标清有很大的不同。虽然各大厂商均已提出了比较完善的“采编播存”的管理方案，但从观众的收视习惯以及资金的限制来看，各地市台对搭建全高清的制播平台热情并不高，高标清同播仍将持续一段时间，与此同时，超高清4K的概念方兴未艾，必将加剧高清摄像机新一轮的变革。只有让观众切切实实感受到高清节目所带来的视觉享受，降低高清的准入门槛，大力推广高清频道的播出，全高清的时代才能够真正的到来。

[1] 冯雨清，夏雨，窦勇.《2009-飞越新江苏》航拍高清制作[J].电视工程，2010（1）：5-9.

[2]余涛.南方台的P2 HD故事[J].世界广播电视，2012（3）：34-36.

[3] 张子斌.高清摄像机能否使用标清镜头——一些关于调制传递（MTF）的思考[J].电视技术，2013，37（20）：71-73.

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�� 雯

2013-12-13

【本文献信息】柯学.无带化高清摄像机的选型与应用[J].电视技术，2014，38（12）.