HDV的现状与展望

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　HDTV（高清晰度电视）的概念正逐渐被人们所熟知，中国一些城市已经开始试播高清电视节目，部分观众也已率先体验到这种技术带给人们的全新感受。目前，高清节目的制作工艺相对复杂，成本相对较高，尚局限于专业制作机构。那么，如何降低高清制作的门槛，使得广大的DV fans也能圆一个高清梦呢？为此，几大巨头纷纷打起了高清DV的主意，于是今天的主角——HDV应运而生了。

 

现状
　　高清电视是在标清电视的基础上发展起来的，虽然没有严格的定义，但国际上普遍承认的高清电视信源标准是ITU-R BT.709建议。该建议推荐使用1920×1080作为高清电视的通用图像格式，因与扫描格式（逐行/隔行和帧/场频率）无关，所以方便了国际范围内的节目交换。另一种高清图像格式——1280×720，虽未被整合在709建议中，却获得了美国电影电视工程师协会的承认，成为SMPTE 296M标准。在实际应用中，二者共存，各有一定市场。
　　HDV是Sony与JVC的注册商标。2003年9月底，Canon、JVC、Sharp和Sony在日本东京联合发布了HDV格式，规范了在DV磁带上记录和重放高清晰度视频的格式，这四家公司还将促使该格式称为国际标准。HDV一经发布便得到了业内的积极回应，直至本文完成时，该格式已得到以下公司和机构的支持（按字母顺序排列）。

 

 Adobe Systems Incorporated
 Ahead Software AG
 Apple
 Avid Technology, Inc
 Canopus Co., Ltd.
 CineForm, Inc.
 CyberLink Corp.
 FOCUS Enhancements, Inc.
 Hamamatsu Photonics K.K.
 KDDI R&D Laboratories
 KEISOKU GIKEN Co.,Ltd.
 MAGIX AG
 MainConcept AG
 Miranda Technologies Inc.
 NewSoft Technology Corp
 PC DTV Technologies, LLC
 Pinnacle Systems, Inc.
 Pixela Corp
 Sigma Designs, Inc.
 Sobey Digital Technology Co., Ltd.
 Sony Pictures Digital Networks
 Ulead Systems, Inc.

 

　　虽然我们尚无法获得该规范的官方文档，但仅就一些已知的数据，仍可以管中窥豹。

 

HDV与DV规格比较表

 

　　通过比较，我们看到HDV与DV的最大区别就在于其对高清的支持，由此引出几个问题。
1． 关于成像。通过上面的介绍，我们了解到，两种高清图像格式所含像素数量约为二百万和一百万，远大于标清的几十万。面积一定的感光器件，像素数量与单个像素的面积成反比，而单个像素的面积又与器件的光电转换性能密切相关。因此，高清摄像机对感光器件以及光学镜头的性能都提出了更高的要求。
2． 关于格式。在DV时代，我们整天与50i为伴，偶尔会听说25p。HDV给了我们更多的选择，特别是720/50p，使我们真正有机会清晰地捕捉到精彩瞬间，不用再忍受50i闪烁的困扰和25p运动的不连贯。此外，格式的多样性也给节目的交换带来一定的麻烦，看来HDV的软硬件都要具备高清与高清以及高清与标清的多格式转换能力了。
3． 关于压缩。以1080i模式为例，为了使压缩后的视频码率降到25Mbps左右，HDV使用的是长GOP的MPEG-2 MP@HL-14压缩。通过4:2:0色度亚取样结构（不同于DV的4:2:0）和预滤波（使每行只保留1440个亮度取样）等措施，使压缩前的数据量大大减少。MPEG-2之所以具有很大的压缩效率，主要得益于IBP三种帧结构的结合使用。一定数量的IBP帧称作一个GOP，常见的GOP多为12，GOP越长压缩效率越高，所需的运算量也越大。而压缩工作主要由专用处理器完成，大量的运算要消耗更多的时间，这对HDV来说是不容许的，若使用运算速度更快的处理器，价格自然要升高，而且耗电量也随之增大。因此HDV把GOP定为6，在压缩效率与运算量之间取得了一个平衡。许多人不免心生疑虑，对25Mbps级别的高清图像没有信心。一开始笔者也有此担忧，但事实表明，世界范围内大多数高清传输系统都把每一路节目限定到21Mbps以下，也许这个数字可以为HDV的潜在用户吃一颗定心丸，但这也并不等于否定CineAlta、Varicam等高端产品，还是那句话，用途不同。
4． 记录方面。HDV保持了与DV在记录媒体上的兼容（DV/MiniDV），并改进了纠错算法，使磁迹之间有了进行误码校正的能力。由于采用了IBP帧结构，使得图像的搜索遇到了困难，好在HDV可以在专用的磁带上记录特殊的数据，使磁带快进和慢放时仍然可以显示出图像，方便了使用。
5． 编辑方面。还是由于压缩，HDV的编辑便不在像DV一样简单了。在进行非线性编辑时，无论是定位还是编辑都需要计算，就连回放都变得更复杂了。不过，已经有了很多解决方案，专门应对MPEG的编辑。

 

　　其实，早在HDV诞生前，JVC就发布了世界上第一款支持720p的摄录一体机GR-HD1及其专业版本JY-HD10U。或许它们的核心是相同的，只不过后者增加了一个XLR接口，加之外观和价格使它显得更专业一点。大家可能注意到了，两种HDV图像格式所用的数据流类型并不相同。笔者猜测，720本是JVC的杰作，而1080却出自Sony之手，而后两者合并，才演变成了如今的HDV，出现两种数据流类型也就不难理解了。
　　不论如何，NAB2004成了各家首次展示HDV的舞台。JVC的前两个产品受到不少人的异议，只因为单CCD结构无论如何标榜自己，也不能为专业人士所认同。于是，JVC以“Affordable HD”为主题，在本次展会上展示了GY-HD7000U，这是一款3CMOS的ENG/EFP机型。细看机头部分，与JVC的另一款摄像机产品KH-F870U一模一样，采用了Rockwell Scientific与JVC合作开发的CMOS、12位ADC，可提供68dB的动态范围。该机的亮点还包括：
1． 与DV / MiniDV磁带兼容
2． 1080/59.94i，720/59.94p，720/29.97p，720/23.98p四种模式可切换
3． CMOS为2/3英寸，标准镜头接口，可配Canon及Fujinon的HD镜头
4． 标准SDI输出
5． 分量输出，可配合磁带、硬盘以及半导体等多种存储方案
6． 高清晰度电子寻像器
　　据悉，该机将于2004年底上市，售价约,000（不含镜头）。也许这将是世界上第一款可以满足低成本HD制作要求的HDV摄录一体机！此外，JVC还展出了一款演播室录像机（BR-HD60?）和一款支持HDV的便携式录放像机CU-VH1U-P，方便了与非线性编辑系统的连接。
　　本次展会上，Sony喊出的口号是“Ride the HD Wave”，可见HD在今年的炙手可热。对于HDV，Sony又提出了“Add HDV to your DVCAM Workflow!”的概念，但展出的只是一个样机，不过Sony似乎并不在意720p，只是大肆宣扬1080i。这台罩在玻璃外壳里的展品或多或少地说明了一些问题：
1. 仍使用Sony自家的CCD，虽然也是3片，但只有1/3英寸
2. 可记录1440×1080/59.94i（29.97p），并支持到1280×720/59.94p的下变换
3. 无真正的23.98p模式
4. 随机配备12X镜头，不可更换
5. 可记录SMPTE时间码
6. 手动聚焦、手动光圈，双密度片
该机的上市时间可能会在2005年底，预计售价00。
Sharp最初与JVC合作开发720p，计划发布的两款机器为HD-Z3000和HD-Z2000，后者似乎是前者的单CCD简化版。HD-Z3000的主要特性有：
1. 3片1/3英寸CCD
2. PAL型号支持720/50i，720/25p，576/50i
3. 手动控制
4. 带光学防抖的10X一体光学镜头
5. Sharp自家开发的MPEG2编码器
6. 最低照度5 lux
　　在夏季的CES上，Sharp有可能推出上述机型的改进型，分别具有输出1080i的能力，3CCD的型号还将具有1080/23.98p模式。
　　虽然Canon也是HDV组织的一员，但在本届展会上，并没有HDV产品展出。不过，还是有一些消息。Canon的首款HDV可能与XL1十分相像，除了保留可更换镜头这个显著的特点外，只是将原来的CCD换作了CMOS（在数码相机领域，Canon就是这样做的），图像格式方面，支持720/23.98p，720/59.94p，480/59.94p，480/59.94i。
　　除了以上四大巨头，HDV的支持者们也不甘落后，同步推出了面向HDV的后期编辑解决方案。
　　Apple可谓是数字视频行业的一匹黑马，大有后来者居上的架势。在未来的苹果产品中，HDV 将得到支持。现在Final Cut Pro可以通过第三方产品支持HDV，例如 Lumiere HDV、Heuris Indie HD和Pro-Indie HD toolkits。
Pinnacle的观点是“HDV – The Alternative for Practical HD Production”。通过IEEE 1394可以方便地将HDV素材上载到装有Liquid的非线性编辑系统，并以MXF文件的形式存储，这样Liquid就具备了处理标清、高清、DV多种素材的能力。Pinnalce坚信MXF与HDV的结合可以创造行之有效的高清工作流程。
　　AVID宣布其全线产品支持高清，其最低成本的产品Xpress Pro和加速器MOJO可以通过1394接口采集HDV和DVCPRO HD源码流，也可以支持AVID DNxHD压缩高清码流的实时编辑，该产品可以配备在台式机或笔记本电脑上，既可以成为移动HD编辑站，也可以在网络中成为一个HD网络编辑站点。针对全球广大的AVID MC用户，AVID还推出了MC Adrenaline产品的HD视频卡，从而使MC产品具备了HD 1：1采集编辑的能力，亦可以采集DVCPRO HD和HDV源码流，支持AVID DNxHD压缩HD码流。这一系列新产品的推出，主要是针对未来广大低成本HD节目制作的市场需求。
　　作为HDV的开创着之一，Sony自身的Vegas 5编辑软件新增了对节目流和传输流的双重支持，其中后者便是HDV 720p使用的数据流模式。同时，Vegas 5也提供了对基本流的支持，但目前尚不清楚该功能是否可以配合HDV 1080i模式工作。至此，Vegas也具备了支持DV、HDV和HD的能力。
大多数DV fans使用Adobe的Premiere，针对HDV编辑的需求，CineForm为使用Adobe Premiere Pro的用户提供了一个插件——Aspect HD。安装了此插件，Adobe Premiere Pro就可以从容地处理HDV素材了，但只有使用插件自带的过渡和效果才可以做到实时。另外，此插件还支持从Adobe Premiere Pro和Adobe After Effects的时间线上直接导出为与HDV/D-VHS兼容的MPEG-2流。另一种产品Prospect HD更支持直接从HD-SDI专业采集卡实时采集HDV素材。
Ulead的专业视频编辑软件MediaStudio Pro 7也受到了很多朋友的欢迎，其实时MPEG编辑功能更是领先。3月，Ulead为支持HDV发布了一个高清插件，使MediaStudio Pro 7可以对HDV素材进行随意的编辑，而不需要任何其它的软件或接口。Ulead的DVD软件也将支持HDV。
　　Canopus的编解码技术可谓有口皆碑，其ProCoder 2.0全面支持高清，可在高清、标清之间进行无缝转换，并支持MPEG、DivX、Windows Media 9和QuickTime间分辨率及帧频率的转换。同时，也兼容从HDV摄像机或座机采集到的MPEG传输流。
　　KDDI研发实验室成立于1953年，其专利技术可以使MPEG的编辑速度相当或低于播放速度，其开发的MPEG Edit Studio Pro的LE版本随JVC的GR-HD1和JY-HD10捆绑销售。此软件可以提供近无损的帧精度快速MPEG-4/MPEG-2编辑。
纵观HDV产品和市场，我们发现，巨大的市场需求是HDV诞生的摇篮。消费应用方面，随着今后高清播出的普及，高清接收机进入家庭是大势所趋，下一个走进家庭的理应是高清光盘播放机，如EVD或蓝光产品等，当然这些产品都会具备录放两种功能。不难想象，接下来将要普及的必定是高清摄录一体机。专业应用方面，则呈现出两极分化的态势，越来越多的电视人意识到了这个问题。很明显，高清与DV是两个极端，越来越多的节目也随之分化。用高清制作的影视节目会越来越多，这些大投入的制作更多地关心图像质量，以满足高清电视以及数字电影等新兴行业的需要；同时，追求时效性、机动性和性价比的低成本制作也会越来越多，新闻、体育、公司、政府、教育、医疗都将成为HDV的潜在市场，独立纸片人恐怕更是HDV的忠实拥护者了。

 

展望
　　如果说，HDV是D-VHS的终结者，那HDV的下一代会是什么样子呢？分析目前搜集到的信息，便可以初见端倪。在发布HDV的四家公司中，缺了广电行业的巨人Panasonic，不过它也没闲着。众所周知，P2是Panasonic近期宣传的重点，如果采用MPEG，对P2设备来说很简单，只需要改变相关编码器即可，希望在2006年可以看到价格在00左右、采用SD卡来记录MPEG-2 HD信号的3CCD机型。与Panasonic类似，Sony的蓝光系列产品近来真可谓大放异彩，有迹象表明，Sony可能会采用2X速度的蓝光技术，和更大容量的蓝光盘，并将取样结构扩展至4:2:2，这种格式可能会被命名为XDCAM HDV2。为了与JVC竞争，Canon也许会推出三片CMOS、4:2:2取样、像素数为1440×1080、拥有23.98p模式、码率为50Mbps的Pro-HDV。Sharp很可能会采用Sony的CCD和压缩技术，推出3CCD的HDV2机型来取代其第一代HDV机型。同时，Hitachi的蓝光HD摄录一体机、Ikegami的50Mbps HD摄录一体机以及Samsung面向消费机级的HD摄录一体机都会相继面市。
　　在可以预见的未来，HDV必将有更广阔的发展空间，希望更多的专业技术能够不断融入其中，期待着每一个人的高清梦想都能随着HDV时代的来临早日实现！