超高清电视一体化视频产品研究

超高清电视一体化视频产品研究

目前，广播电视台的标准是标准的，并且逐渐转向高分辨率。随着技术的发展和市场需求的驱动，高速终端已经成为电影行业的一个新热点。为了保持新的市场和利润，无论是传统的电视制造商还是网络供应商，无论是善于“愚弄”的互联网公司，他们积极推动了高速世界的发展和普及。目前，全球数据集已经覆盖了从摄影、记录、生产、传输到视频、表演和其他方面的信息。影视制作领域已进入一个新的发展阶段。目前，高清的发展主要集中在4k级。高清主要指的是高端高山。在超高清摄像机方面,当前已经出现了面向不同用户群体的众多产品,其性能特点、价格、操作方式以及后期制作流程都存在较大的差异.摄像机的使用及后期制作流程,在很大程度上影响着超高清视频的制作.因此,选择合适的超高清摄像机完成画面拍摄,构建高效便捷的超高清制作平台和工作流程就显得十分重要.1超高清摄像机的分类近几年,在超高清拍摄设备上,传统的广电设备供应商如索尼、松下、JVC等都陆续推出了超高清摄像机产品,并在不断丰富自身的产品线.除此之外,很多非广电设备厂商也推出了众多的超高清摄像机产品,主要厂商有RedDigitalCinemaCamera公司、CANON公司、BlackmagicDesign公司、GoPro公司等.市面上的超高清摄像机产品覆盖了高中低端多个层次,基本能够满足当前4K超高清内容的拍摄需求.超高清摄像机根据面向的领域不同,大概可以分为电影级、专业级和消费级三大类.电影级超高清摄像机功能强大,价格昂贵,使用较为繁琐.典型的产品包括索尼的F65、F55,RedDigitalCinema公司的REDONE、EPIC、SCARLET,松下的Varicam35,CANON的EOS-C500,AJACIONProductionCamera等.在超高清时代,数字电影和电视制作的界线越来越模糊,融合发展的趋势越来越明显.越来越多的制作者也选择这一类设备摄制高质量电视节目.专业级超高清摄像机主要面向专业创作人员,具有功能丰富,使用专业级格式记录,性价比较高的特点.典型的产品包括PXW-FS7K、NEX-FS700RH、PXW-Z100、URSA、BMPC4K、EOS-1DC、EOSC300MarkII、GH4等.消费级超高清摄像机主要面向家庭消费者,具有使用便捷、价格便宜的特点.典型产品包括FDR-AX1E、AX100E、DMC-FZ1000、GYHMQ10、GoProHero3等.根据使用镜头的方式,超高清摄像机可以分为可换镜头式、一体式.可换镜头超高清摄像机能够根据拍摄内容及拍摄需求使用相应的镜头获得更好的拍摄效果.电影级的超高清摄像机都是可换镜头式的.专业级超高清摄像机中大部分都使用可换镜头系统,常见的机型包括PXW-FS7K、NEX-FS700RH、URSA、BMPC4K、EOS-1DC、EOSC300MarkII、GH4、GY-LS300等.一体式超高清摄像机通常拥有大变焦比镜头,操作比较便捷,符合传统高清摄像机的操作习惯.主要的机型包括PXW-Z100、FDR-AX1E、AX100E、GY-HM200、GY-HM170等.根据主要设计功能用途,超高清摄像机可以分为传统形式的摄像机、具备超高清视频拍摄能力的照相机和移动终端设备.根据传感器尺寸大小的不同,超高清摄像机可以分为大画幅和小画幅;根据视频记录方式的不同,超高清摄像机可以分为机内录制和外置记录仪录制.2专业高端摄像头2.1超高清系统典型参数当前典型的专业级超高清产品中一部分为传统形式的摄像机,比如PXW-FS7K、NEX-FS700RH、PXW-Z100、URSA、BMPC4K和EOSC300MarkII,另一部分主要是具备超高清拍摄或者信号输出能力的数码相机,包括EOS-1DC、GH4和a7s.这些机器的差异主要体现在感光元器件、镜头卡口类型、视频记录格式、信号输入输出性能等方面.在超高清模式下其典型参数见表1和表22.2高效的拍摄设备每一款超高清摄像机都有自身的特点.NEX-FS700虽然不支持机内录制超高清内容,但是通过外接记录仪,可以实现4KRAW拍摄,同时还可以在机内录制一个AVCHD的副本.由于记录的AVCHD文件与RAW文件具有相同时码,因此可以将AVCHD文件作为后期编辑的代理文件使用.PXW-FS7可以认为是FS700的升级版,具备了机内录制超高清的能力,由此带来了简化的后期制作流程,能够有效提高制作效率.PXW-Z100则是一款XDCAM专业4K手持摄录一体机,具备专业的超高清记录格式,其特点是操作方式与现有的高清手持摄录一体机完全一样,任何高清拍摄用户都能够方便地使用该机器.URSA4K和BMPC4K都使用了Super35传感器,具备专业的全域快门,可以录制CinemaDNGRAW和AppleProRes格式的超高清视频,其特点是能够接驳各种不同类型的镜头,机内录制功能强大.EOSC300MarkII则是其中最新的产品,较之前一代产品加入了机内4K影像记录的功能.EOS-1DC是佳能首款可在CF卡上记录4K和全高清视频的数码单反相机,在极低亮度场景下也能拍摄出优秀的画质.EOS-1DC最大的特点在于其机身小巧灵活,不使用第三方记录设备,不需要其他配件就可以进行4K拍摄.GH4可以在机内SD卡以100Mbps的码率记录4096×2160视频,帧率可达24fps.通过拓展单元DMW-YAGH,提供XLR接口、SDI接口等众多广播级扩展能力,其主要特点在于接口丰富,记录码率高,升格能力强.索尼的a7s可以通过HDMI输出4∶2∶28bit的超高清画面,使用外接记录仪可以记录高质量的超高清视频.在拍摄动态影像时,ISO为100-409600,该机具有高感光度低噪点的成像特点,在微弱的光线下也可以进行拍摄,高质量的输出接口为第三方记录仪进行高质量的超高清画面记录奠定了基础.3素材制作超高清视频文件记录格式的不同,后期流程也不尽相同.总体可以分为RAW格式(索尼RAW、CinemaDNGRAW等)和非RAW格式(XAVC、ProRes、MP4等).RAW格式记录的素材制作流程相对复杂.首先需要进行素材的处理,包括音频匹配、元数据处理、转码等,格式转换时需要加载LUT以获得合适的图像色彩;其次将转码后的高清素材导入非编进行剪辑,将剪辑后的项目导出,为XML/EDL/AAF的文件供调色软件调用;再次将XML/EDL/AAF文件导入到调色软件中,重新链接源高质量的素材,进行调色处理后分镜头渲染输出并导出新的文件;最后在利用新的文件合成输出得到成片非RAW格式的超高清项目后期制作流程与现有高清项目基本相同,主要包括素材的下载、剪辑和输出.当前主流的非编软件基本都能直接导入XAVC、ProRes、MP4格式的超高清视频,直接进行超高清视频的剪辑4优秀视频录制和生产实践4.1多卡录像拍摄PXW-Z100不论是从外观还是操作方式上都与高清摄像机非常相似,几乎立即可以上手拍摄.由于采用的是不可换镜头的方式,拍摄时创意空间受到一定的限制.该机装有2个XQD存储卡插槽和1个SD卡插槽,使用XQD卡作为超高清视频存储介质.经过实际拍摄测试,利用单张32G容量的QD-S32E存储卡,在3840×2160@25P/XAVC格式下可以录制约16min的内容,在50P下可以录制约8min的内容,当录制时间剩余4min左右时摄像机开始提示存储空间将满,卡满后摄像机自动停止记录.为了防止频繁换卡中断拍摄,建议使用2张64G的XQD卡进行拍摄,同时开启摄像机中的连续记录功能,即当第一张存储卡记录满后,会不间断自动记录到第二张存储卡中.BMPC4KEF直接连接各种EF镜头,使用SSD作为存储介质,整机感觉比较小巧灵活.通过内置的触摸显示屏可以直接监视画面,能够查看直方图和音频表,还能更改摄像机设置和录入元数据,显示各种状态信息,可以连按两下屏幕放大画面获得精准对焦.但固定于机身后的屏幕对于低角度或者高角度拍摄时就成为了一个问题,而不得不借助于外接的电子寻像器.由于小型化机身及触摸屏控制参数的方式,很多操作都必须进入菜单才可以,与传统摄像机相比其操控性比较差.此外,在配上较重的镜头后,手持拍摄就显得不是那么方便,最好配上专用的附件辅助拍摄.BMPC4K拍摄时直接采用Sandisk480G的SSD固态硬盘进行录制,考虑到后期制作的效率,采用的压缩格式为AppleProRes422(HQ),经实际拍摄约可录制80min的内容.4.2双六核pct的实现超高清后期制作平台主要包括硬件和软件两个部分,主要结构如图3所示.非编硬件主要包括主机、高速直连存储、Thunderbolt2接口卡、IO卡以及监看电视.具体配置为HPZ620工作站,配备双六核XeonE5-2620v2CPU、32G内存、NVIDIAQuadroK4000显示卡、Thunderbolt2扩展卡,PCIE32T直连存储,DeckLink4KExtreme卡,65寸4K超高清电视,非编软件选用AdobePremiereProCC2014.2.4.2.1视频制作模块PXW-Z100拍摄好的素材利用SonyMRW-E80读卡器通过USB3.0接口将数据导入非编计算机,在导入到高速磁盘阵列中时,速度约为95MB/s.BMPC4KSSD固态硬盘中记录的素材可以通过USB3.0读卡器或Thunderbolt2读卡器下载到计算机.在使用USB3.0读卡器下载时,传输速度约135Mbps,使用BlackmagicMultiDock通过Thunderbolt2接口下载时,传输速度约340Mbps.此外,BlackmagicMultiDock在插入SSD硬盘后,可以直接进行剪辑,可以节约大量素材下载时间.Thunderbolt2接口在大量视频数据传输时存在极大的优势.4.2.2拖上传时间轴上的录像录像.打开PremiereProCC创建一个新的项目,利用媒体浏览器导入拍摄好的素材,将项目面板中的素材拖放到时间轴上自动创建与之匹配的序列,剪辑过程与高清影片剪辑一致.对于PXW-Z100拍摄的XAVC素材,剪辑时对CPU的要求比较高,能够同时进行2轨实时剪辑回放,3轨时不能实时回放.对于BMPC4K拍摄的AppleProRes422(HQ)可以同时进行6轨以上实时剪辑回放,此时CPU利用率约为50%.4.2.3超高清文件的录像输出PremiereProCC支持多种超高清格式的输出,包括DPX、H.264、XAVC-Intra和QuickTime.对于专业级应用,通常输出的格式主要为H.264和XAVC-Intra,如果是最终的成片交付,可以采用H.264编码的MP4文件,如果是再次编辑或者存档,可以选择XAVC-Intra.分别将PXW-Z100和BMPC4K拍摄的素材简单剪辑成2个10min的片子,其中均包含100s长的画中画.将两个影片都输出为mxf和MP4两个版本的超高清文件,片长和输出所需要的时间比见表3.需要特别指出的是,在XAVC剪辑后输出为XAVC编码的mxf文件过程中,当压缩