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迈入家用市场的HD摄影机标准

时间:2006-09-11 00:00来源:compotechasia.com 作者:admin 点击:
目前在全球各地快速蔓延展开中的HDTV/SDTV数字电视广播布局,以及数字平板型电视近几年来价格快速的下滑及尺寸的提升,正为数字电视的高分辨率化奠定基础。时至今日,视频媒体的数字化与高分辨率化的时代已然到来,在此世代交替的转换过程中,高分辨率数字视频节目内容的来源将是一大重要课题,而此重要环节的最源头,正是高分辨率(HD, High Definition)化的数字摄影机。

事实上,在专业等级设备的领域中,高分辨率数字摄影机的出现已有多年历史,存在的各家标准也为数不少,其中较著名的有Panasonic于1994年推出的D5-HD和较近期的D7-HD(或大家较熟悉的DVCPRO-HD)、以及Sony于1997年推出的HDCAM、及HDCAM-SR等。

然而这些标准毕竟是以专业设备市场为诉求的产物,低压缩效果的存储数据位率动辄数百Mbps之谱,硬件上的成本相当可观,对于一般消费者而言可说是遥不可及的一高价位领域。但随着家庭视听环境全面高分辨率化时代的来临,行之有年的家用等级DV摄影机也将逐渐面临到升级的压力;从另一个角度来看,对于家用摄影机厂商来说,这也是创造市场世代交替商机的绝佳机会。因此,家用HD摄影机的市场近年来已逐步成型,并极有可能在未来的2-3年内开始威胁到DV的市场。

对于家用HD摄影机的发展来说,非常重要的一项前置工作便是业界规格标准的制订,以便让产品制造商在开发产品时有所依循,也可避免不同厂商出品的产品搭配时兼容性上的困扰(如存储媒体与不同厂牌摄影机之间的共享性等)。如果标准能够统一,对于大部份的消费者而言可以必省掉不少的困扰,然而就目前的发展现况来看,家用HD摄影机市场似乎已是不可避免的将重演类似当年的Beta与VHS标准大战。本文中我们就来了解一下目前的相关标准及其竞争态势。
  
HDV标准率先登场

HDV(High Definition Video)高分辨率摄影机标准,是由JVC率先主导提出,并结合Canon、Sharp、与Sony等其它三大家电厂商共同组成HDV协会(HDV Consortium),共同制订与发表的第一个针对家用市场(或至少可说是“低价位”市场)的HD摄影机标准。该协会核心成员首先在2003年的6月达成制订共同标准的共识,接着并于同年10月共同完成发表了HDV标准。

为了将庞大的高分辨率数字影像数据做适当的压缩以便利存储,HDV选择了MainProfile@High 1440 (MP@H-14) MPEG-2做为影像数据的压缩规格;在音频部份,HDV则是采用了MPEG-1 Audio Layer II技术来进行数据的压缩,以获得合理的音效及存储空间使用效率。至于串流的系统格式,HDV将720p与1080i两种规格区分为不同的作法,720p使用的是封包长度不定的PES (Packetized Elementary Stream)格式;而1080i则采用了目前数字电视广播中最普遍使用的固定封包长度TS (Transport Stream)格式。除此之外,HDV标准的主要诉求特点还包括:
  
1. 使用传统之DV或MiniDV录像带作为存储媒体:
由于目前市场主流的DV或MiniDV录像带具有相当高的普遍性,不但取得容易,价格也在大众化的范围内,因此HDV标准选择将HD摄影机的高分辨率影像内容录制到DV或Mini DV带子上,对于市场面而言,有助于提高其普及化的速度;而就摄影机制造商的角度,机构部份也得以和DV产品共享,对于原本就拥有DV机构关键技术的厂商而言特别有利。

就存储时间长度而言,HDV摄影机在进行录制内容时,录制的数据内容格式虽然与DV不同,但录像带的转数和录像头的磁道间距都维持DV原有的规格,因此在使用相同DV录像带的情况下,HDV所能达到的录制时间长度也和DV一样(但HDV并不支持类似DV的LP录制模式)。
  
2. 支持720p渐进式扫描及1080i交错式扫描:
由于目前全球HDTV市场上同时采用了720p及1080i两种扫描规格选项,为了对应不同的应用与市场需求,HDV的初期标准所支持的规格涵盖了下列项目:
(a) 720p(渐近式扫描):含60p、30p、50p、25p;
(b) 1080i(交错式扫描):含60i、50i。

3. 强化错误更正能力
为了确保画面的稳定性,HDV除了保有DV标准中所采用的磁道内错误修正外,更加入磁道间修正技术,让错误修正能力进一步的提升,以降低因掉格等问题所造成的画面不良影响。
  
4. 特殊播放模式下的正常画面显示能力
由于HDV是采用MPEG-2压缩的视频规格,加上又是采用只能循序存取的录像带来存储数据,因此在进行快速前进或后退搜寻等特殊播放动作时,不容易将正常影像显示于画面上。为突破此一先天障碍,HDV规格中定义了特殊的信息,通过将此信息录制于录像带上的做法,来达到能够在快速前进或后退搜寻等特殊播放动作时,仍然能够正常显示画面的效果(但画质仍会有一定程度的降低)。
此外,读者一定会注意到,HDV所录制的1080i实际分辨率为1440×1080,而非目前数字电视所普遍采用的1920×1080,这是由于HDV摄影机所采用的影像传感器为1.33:1的像素比例规格,因此要达到16:9的拍摄尺寸规格,必须先以1440×1080的像素分辨率进行撷取存储,待播放或编辑时,再由放映或编辑设备加以还原为1920×1080的分辨率,当然此转换过程中必然会造成一定程度的水平信息损失。
  
HDV产品线日趋完整

自从2003年HDV标准的公布以来,表态支持并加入HDV协会会员的厂商已陆续增加到接近60家之谱(2006年7月为止),虽然该标准尚未如DV 般取得业界全面支持的规格统一局面,但根据HDV标准所推出的各类产品已在这几年内陆续问市,包括了摄影机产品、专业编辑系统、编辑软件、专为HDV设计的高档DV录像带等。其中在HDV摄影机的部份,主要有JVC、Sony、及Canon等家电厂商的产品上市,其中又以Sony推陈出新的脚步最为积极快速。以下为目前市面上较具代表地位的几款HDV摄影机:

● JVC GR-HD1:身为HDV规格的提出者,JVC率先于2003年5月推出全球第一台的HDV规格摄影机产品,该机种支持720p的录像模式,市场导入价格在$3,500,正式将HD摄影机带入家用等级(至少是“Prosumer”等级)。
● Sony HDR-FX1:Sony于2004年11月正式问市的HDR-FX1,为业界第一台支持1080i规格的Prosumer等级的HDV摄影机($3,500美元),此款产品的推出搭配上先前JVC所推出的GR-HD1,可以说正式将HDV摄影机市场带入了成熟的阶段,消费者从此能够有720p与1080i的完整HDV家用摄影机选择。

● Sony HDR-HC1:Sony于推出的第一台单CMOS Sensor HDV摄影机,由于改采了单一的CMOS影像传感器来取代之前机种所使用的3个CDD光学影像撷取架构,因此能够以$2000美元以下的市场导入价位进一步将HDV摄影机与消费者的期望价位拉近,让HDV摄影机更加平民化,在体积上也只有现有DV摄影机的两倍,更具有家用产品的感觉。

● Sony HDR-HC3:Sony于今年(2006)3月所推出的最新款HDV产品,将原先的HC1的11颗主要的LSI芯片(画质补正IC以外)浓缩到3颗LSI中,进一步将尺寸缩小到现有标准DV的大小(较HC-1小了26%的尺寸),也达到其500mm2及500g的目标,而HC3目前的官方价格也在$1,500美元以下,因此无论在体积与价格上,都可称得上正式跨入了家用产品等级的门坎。

● Canon XL H1:除了Sony及JVC两大主系家电产品厂牌外,Canon是第三家拥有HDV摄影机产品的厂商。Canon于2005年下半年正式上市的XL-H1,但相较于Sony的家用化推广企图,Canon推出的这台官方价格高达$9,000美元的机种严格来说是只能归类为专业等级的HD摄影机。

有关HDV的正式完整规格及授权细节,可前往HDV协会之官方网站,注册并成为会员后取得:http://www.hdv-info.org/。

HDV的插曲──ProHD

虽然HDV是由JVC为主导所推出的HD摄影机标准,但JVC在2005年的NAB盛会中所发表的新款HDV摄影机机种,却在当时造成了令人有些错愕的局面。针对这款专业级HD摄影机GY-HD100,JVC使用了ProHD一词来标榜该机种,让人不免产生JVC另起炉灶推出另一套新标准的联想。但根据JVC后来的补充解释,ProHD并非一个新标准,而是JVC的产品“技术方式”(Approach);JVC强调,ProHD绝对是基于HDV规格上所提供的产品系列,只是为了因应市场面的需求,在原有的HDV规格上增加了一些功能。这些后来也被正式纳入HDV标准的主要诉求的差异点包括了:

● ProHD支持True 24p HD模式,通过真正的24fps电影图框速率(Frame Rate)拍摄模式,ProHD所录制的节目内容能够直接转换为标准的16mm或25mm的电影输出(使用专业的激光打印机),省去图框速率上重新处理调整的麻烦过程。

● ProHD具有高度弹性的时间码(Time Code)读写能力,让内容的搜寻能更为迅速与精准。

● 除了HDV 720p规格中的2声道MPEG-1 Layer 2音频压缩规格之外,ProHD还保留了特定的轨区(Track Sector),用来录制额外的2声道16bit PCM (48kHZ)无压缩音频内容,以满足对于声音品质更高的使用需求。
除了上述的规格扩展外,或许是感受到HDV在使用DV录像带方式上,数据的读出作业时间无法缩短及弹性不够大的先天缺陷,JVC在ProHD产品上提供了可将内容同时录制到硬盘机的Hybrid Recording System机能,提供使用者一个更直接而方便的档案存取及编辑管道。
  
投下市场变量的新规格AVCHD

从2003年HDV标准的推出以来,全球的家电大厂及相关解决方案供货商均陆续表态加入HDV的支持行列,但其中众人瞩目的一个焦点是,在消费性电子产品市场中占有重要份量的Panasonic迟迟不表示支持的立场。在当时,Panasonic的想法引起不少的揣测,部份人士将Panasonic的态度解读为该公司打算用其现有的专业标准DVCPRO HD搭配逐步降价中的P2存储卡来对应此一市场需求。

今年4月所举办的NAB大会中,Panasonic首度透露了该公司将在其现有的DVCPRO HD标准外,导入名为“AVC-Intra”的MPEG-4 AVC(H.264)新摄影机技术标准,并于2007年的月开始逐步推出使用此新标准的专业级HD摄影机(P2-HD)产品。接着在今年的5月,此一揣测局面终于有了正式而明朗的结果,Panasonic与原本已支持HDV标准的Sony在大家的惊讶声中,正式发表了新的HD摄影机标准──“AVCHD Version 1.0”。

在影像压缩方式上,AVCHD因应了目前的市场趋势,选择使用压缩效能比MEPG-2更好的MPEG-4 AVC/H.264标准,以便能使用较小的存储媒体容量来存放更多的录制内容;但相对的,MPEG-4 AVC压缩所需的较大运算功耗,对于摄影机持续使用时间所造成的影响,则是厂商所需要去克服的。此外,AVCHD支持1080i(50i/60i)、1080p(24p)、720p(60p/50p/24p)的高分辨率影像规格,及480(60i)、576(60i)的标准分辨率影像规格等多种模式。AVCHD所采用的影像数字化格式,则与HDV同为4:2:0的8位标准。

至于音频的部份,AVCHD采用了DVD市场中最为普及的Dolby AC-3 (1~5.1ch)高效率压缩技术,除了一般的二声道录音模式外,更能在需要的时候发挥5.1声道环绕音效的录音特色;此外,为了对应高品质原音效果的可能需求,AVCHD同样也支持Linear PCM (1~7.1ch)的音频录制模式。
AVCHD提供更多的存储媒体选择

在串流系统格式上,AVCHD使用了与目前数字电视广播相同的MPEG-2 TS(Transport Stream),搭配上高效率的MPEG-4 AVC压缩技术,即使是采用规格中最高等级的录制标准,数据流最大也只达18Mbps,较HDV的25Mbps少了许多。

着眼于光盘存储的市场趋势,AVCHD放弃了已在摄影机市场中行之有年且普及率最高的录像带存储方式,改采8cm DVD光盘做为标准的存储媒体。根据Sony的官方说法,以1.4GB容量的8cm DVD而言,可存放约10分钟最高Bit Rate(18Mbps)的内容;但如果将Bit Rate降低到9Mbps,则可将存储长度增加到20分钟左右,而其高分辨率的影像品质仍能维持一定的水准(不过须要注意的是,AVCHD所录制的8cm DVD并不能在一般的DVD播放器上进行播放)。

Panasonic则是在AVCHD标准公布的同时,迫不急待的宣布了另一项正在开发中的计划,亦即使用AVCHD的技术规格,将HD的影像数据存入SD存储媒体中。此外,硬盘机也是AVCHD所纳入的存储媒体。至于在未来,两家公司也表示将可能会有使用Blue-Ray光盘的AVCHD摄影机产品问世。      
  
第一代AVCHD产品即将陆续问市

虽然Panasonic抢先宣布了采用SD存储媒体的AVCHD摄影机开发中计划,但Sony的产品推出时程还是快了一步。该公司在7月正式对外公布,将于今年9月10日率先推出使用8cm DVD做为存储媒体的AVCHD摄影机HDR-UX1,接着还会在10月10日推出使用30G硬盘机做为存储媒体的另一款HDR-SR1。为了助长其AVCHD产品的推广声势, Sony还进一步预告,即将在今年11月份隆重登场的PlayStation 3,也会具备播放AVCHD 所录制的8cm DVD的能力。

由于AVCHD具有非常弹性的存储媒体支持能力,过去在摄影机采用录像带时代中,读取机构精密技术及专利等障碍将大幅降低,因此相关产业的投入技术门坎也将相对降低。为此,Sony与Panasonic除了积极展开自家展品的开发之外,也同时采取收取权利金的方式,将此规格与Logo的受权开放给三大类型的对象,包括:

1. 能够以HDTV分辨率进行录放影的AVCHD摄影机;
2. 能够播放AVCHD摄影机所录内容的播放设备;
3. 以及能够在计算机上执行的录像、放影、及编辑AVCHD内容的软件。

截至目前(7月中)为止,已有Sharp、Pioneer、Samsung、Canon等摄影机家电大厂表态支持AVCHD,编辑软件类的厂商部份则有Adobe、Ulead、InterVideo、CyberLink等的加入。

有关AVCHD标准的详细规格数据,可于其官方网站通过正式申请授权后取得:http://www.avchd-info.org/。(责任编辑:admin)
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