未來電視臺攝錄設備分析

摘要： 本文主要分析了專業光盤和固態存儲卡這兩種應用于未來電視臺記錄介質的特性和相關攝錄設備的特性，并探討了由此帶來的電視臺工作流程的改變。
　　隨著 IT 和 AV 的不斷融合，新一代的專業攝錄設備已經躍入我們的視線，由此將在廣播電視制作領域產生根本性的變革。新的攝錄設備的出現打破了傳統的線性磁帶記錄方式，將具有 IT 屬性的素材記錄在新的記錄介質上，可以直接在非線性節目制作網上使用。消除了原先素材進入非線性節目制作網時上載速度慢的瓶頸，使得在前端設備上即可實現 AV 與 IT 的相互融合。

　　新一代的攝錄設備剛剛問世，我們就它們的特點和適用性進行分析，探討改進電視臺的制作方式，以期達到更合理、更富效率的電視臺節目生產需要。

　　•  未來電視臺攝錄設備分析

　　1 、 記錄介質分析

　　記錄介質是攝錄設備記錄信息的基礎。對于信息載體的記錄介質，我們常從幾個方面衡量它的使用價值：是否可以方便的記錄信息、是否可以安全穩定的保存信息、是否可以便于信息的流通、是否具有高性能價格比。傳統的專業廣播電視信息記錄需要記錄介質具有信息容量大、信息‘吞吐'量高、安全可靠的特點，長期以來磁帶成為這種應用需求的主流介質。無論是早期的模擬信號經調制后直接記錄，還是目前大量采用的不同壓縮方式的數字信號經調制后間接記錄。目前電視臺的節目制作仍然以磁帶作為主要記錄介質，貫穿采集、制作、播出以及存儲的各類廣播電視應用，不同的視頻設備生產商所生產的攝錄設備大多以磁帶為記錄介質。作為用戶的電視臺更多關注的是記錄格式的選擇。比如是選擇 Betacam IMX 格式，還是 DVCPRO50 格式。而隨著 IT 技術在專業廣播電視領域的滲透和發展，磁帶這種單一的、線性的流媒體記錄方式已經不是 IT 環境的最佳選擇。硬盤、光盤、半導體固態存儲器，這些與 IT 設備有天然親和性的記錄介質的使用，使得人們不再把焦點放在記錄格式上，而是針對光盤、硬盤和半導體固態存儲器的特性去開發非線性的制作、播出和媒體資產管理系統，更好的進行節目生產。在我們身邊光盤、 U 盤已經廣泛使用，而專業光盤和專業半導體固態存儲器就是根據廣播電視的生產要求，把藍光盤和 SD 卡進行專業化處理的產物。以下以 SONY 的 專業 光盤和松下公司的半導體固態存儲卡 P2 為例對新型記錄介質進行分析比較。

　　Sony 公司生產的攝錄設備的記錄介質采用的是專業光盤，光盤直徑 120 毫米，盤盒尺寸 129*131*9 毫米，重量 90 克，記錄格式是相變記錄。它采用波長為 405nm 的藍紫激光和 0.85 相對孔徑的透鏡。可記錄 85 分鐘 DVCAM 或 45 分鐘 (50Mb/s) 、 55 分鐘 (40Mb/s) 和 75 分鐘 (30Mb/s) 的 MPEG IMX 視音頻素材，存儲時間 30 年，相關設備運行條件 0 ～ 40℃ ，存儲條件 -20 ～ 60℃ 。

　　作為全新專業記錄媒體，專業光盤具有以下的特點：

　　（ 1 ） IT 型記錄媒體，素材記錄以文件方式存在（開放的國際通用標準），可以采用通用的 FTP 軟件（指令）訪問， 在記錄內容從光盤上重放時，它在光盤上的物理位置與所需要的存取時間不會沖突。記錄的存取時間只相當于在磁帶上存取信息所需時間的很小一部分。 無論是各種碼率的素材還是系統設計需要的附屬數據、元數據，均可以根據需要進行多樣的應用。這一點意味著任何廠家、甚至是用戶可以根據自己的需求，適配不同的應用環境，進一步開發創造特有的應用模式。

　　（ 2 ）記錄容量大，目前為 23.3GB ，可以滿足高質量節目長時間的記錄（ IMX 50Mbps 可以記錄 45 分鐘）。隨著技術的進一步發展，民用領域的藍光盤已經推出了雙層存儲技術，記錄容量倍增，這也將逐漸使用在專業領域中。

　　（ 3 ）讀寫速率高，目前單光頭可以實現 72Mbps 的讀寫速率，雙光頭可以實現 144Mbps 的讀寫速率。不僅可以實現目前高質量標準清晰度節目的記錄，而且系統技術的不斷發展，為包括高清晰度在內的各種應 用提供良好的發展空間。

　　（ 4 ）可多次重復擦寫，標稱 1000次重復擦寫；在實際加速老化實驗中，重復擦寫次數高達數千次以上。即使作為即時使用的‘中間介質'（日常新聞素材采集用），也完全可以達到使用要求。相比之下，一般磁帶標稱可以重復使用200到300次（不同技術、不同廠家結果差異較大），實際應用中為30到50次，有些格式（高碼流、低冗余平臺）甚至更少。

　　（ 5 ）信息記錄安全可靠，專業光盤是采用特殊合金物質與激光系統實現‘相變技術'記錄信息的，材料物理變化是在 400 到 600 攝氏度工作環境中進行的，常規的高溫 / 低溫環境下極為穩定，作為通用媒體應用十分重要。這一點與磁帶、磁盤（硬盤）和半導體存儲技術中，通過電磁或電荷交變等物理過程實現信號保存完全不同，專業光盤對溫度濕度等環境因素的容忍能力遠遠好于其他記錄媒體。

　　松下 公司 去年推出了應用于廣播級圖像存儲的半導體固態存儲卡 P2 ， P2 的意思是專業內插式（ professional plug in ）。松下推出的 P2 卡作為新聞采集系統的記錄介質是以配備 Flash EEPROM 的 SD 卡為技術核心的，它是將 4 片 SD 存儲卡組合到了一塊 PCMCIA 卡中使它的容量和速度是標準的 1GB SD 存儲卡的 4 倍 , 傳輸速度達到了 640M b/s 。 P2 卡支持 3 萬次以上的插拔， 10 萬次讀寫。 P2 卡具有非常高的可靠性，能夠抵抗劇烈沖擊，對外界環境的工作溫度適應性強。由于 半導體固態存儲是 IT 的一項技術使得這個卡作為計算機閃存的一部分，在安裝 微軟 Windows XP/2000 操作系統的計算機中因為有其驅動程序 能夠被認成可識別的驅動器，直接參與對數據的處理，使 數據可以高速傳送到計算機硬盤。目前， 一塊 4G 的 P2 卡 可存儲 16 分鐘的 DVCPRO 壓縮數據， 8 分鐘的 DVCPRO 50 壓縮數據。

　　2 、 攝錄專業設備的分析

　　以新的記錄介質為基礎， SONY 和松下都推出了新的廣播級應用的專業設備，它們都保持了傳統設備的優點，又具有了一些適應 IT 環境的改變。以下是對兩個公司新產品的具體分析。

　　SONY 推出的基于專業光盤的新型 PDW 攝錄一體機采用藍紫激光和千兆以太網技術提高了記錄容量，并加快了無磁帶采集和編輯的速度。 PDW 攝錄一體機提供記錄和重放 MPEG IMX 和 DVCAM 格式的功能，并具有 i.LINK （ SBP2 ）接口。此系統還有三種型號的錄像機分別為便攜式錄像機 PDW-V1 、與非線性編輯相配合的小型錄像機 PDW-1500 和演播室錄像機 PDW-3000 。此系列的設備可以同時記錄高分辨率和較低分辨率碼流信號。攝錄一體機及便攜式錄像機可以提供快于實時 30 倍的速度傳遞低分辨率素材，單光頭設計可實現 1.25 倍 MPEG IMX （以 50Mb/s ）和 2.5 倍 DVCAM 流的傳輸速度；而小型及演播室錄像機能以快于實時 50 倍速度傳遞低分辨率素材，雙光頭設計可實現 2.5 倍 MPEG IMX （以 50 Mb/s ）和 5 倍 DVCAM 流的傳輸速度。

　　PDW 攝錄一體機，采用 16 ： 9/4 ： 3 可切換 CCD ，可以獲得 63dB(PAL) 高信噪比的出色的圖像質量， -140dB( 典型值 ) 的低拖尾電平以 F11 的高靈敏度，攝錄一體機還內置有高一致性的 12 比特 A/D 轉換器，對圖像進行高精確度處理。攝錄一體機含尋像器、話筒、專業光盤和 BP-IL75 電池的重量約為 5.3 公斤。在提供高圖像質量和易用性的同時，攝錄一體機側面板還提供了一個彩色 LCD 屏幕，可以方便的瀏覽素材、選擇圖像（某種意義的粗編），使拍攝 / 預編輯效率大大加強；   配合隨機附帶的軟件（ PDZ-1 ）可以實現現場（或臺內）的單機簡單編輯；   臺內編輯（ PDW-1500 做放機）實現快速的‘盤 -- 帶'編輯。可以大大節省傳統磁帶素材瀏覽使消耗的時間。

　　P2 CAM 是松下公司推出的基于 P2 技術的攝像機，由于它沒有機械結構，所以對于沖擊和震動具有極強的抵抗能力，還不會產生噪聲。此款攝錄機配置了 2/3 英寸 520 ， 000 像素（ NTSC ） /600 ， 000 像素（ PAL ） 3CCD 圖像系統，在 2000LUX 照度下具有 F13 的靈敏度，在時間蓄積 +20dB 增益下的最小照度為 0.001LUX ，因此此款攝錄機可以提供卓越的圖像質量。該機內置了彩色 LCD 尋像器和多個 P2 卡插槽，可以進行連續的記錄，延長記錄時間。它和傳統的攝像機的區別，除了取消了磁帶技術之外，有 USB2.0 和 IEEE1394 這些 IT 方面的接口，使它和網絡有一個很密切的聯系。同時攝像機也生成出來一個低質量素材，可以記入 SD 卡，在以后編輯的過程中再使用。 P2 攝像機有人機交流的界面，可以進行選擇、編輯、刪除的一些操作，實現了許多原有攝像機不能實現的一些功能，進而提高了效率。

　　P2 的臺式機與磁帶錄像機相比，體積更小，更輕，功耗更低。由于 P2 產品可以配置多個卡槽，在錄制時可以很方便更換存儲卡，因此錯過重要新聞的可能性比較小。 P2 臺式機配有磁帶錄像機類似接口和功能。也配置有 USB2.0 和 IEEE1394 的接口通過計算機網絡的連接實現更高的速度和靈活性。

　　•  未來電視臺攝錄設備的適用性分析

　　在現階段，專業光盤系統和 P2卡系統是各有千秋，在市場可得性上，專業光盤系統和P2卡系統都已有產品推出，并且SONY和國內的索貝公司、松下和大洋公司，和中央、地方的電視臺合作共同開發基于新產品工作流程的整體系統解決方案。從容量和價格上比較，專業光盤容量可以滿足廣播采集的需求，而且價格實惠，單張光盤大約幾百元人民幣，可以大量采納，但是在專業領域的應用，專業光盤還有很多具體的問題需要解決，比如說業內比較關心的對編的零幀編輯問題。比如說廣播電視設備對高質量和高可靠性的要求。這里包含著對媒介本身和相應設備的雙重要求，廣播電視設備需要應用于各種復雜苛刻的環境中，尤其是前期采訪用的攝錄一體機，要適合現場環境的溫度、濕度、粉塵、晃動、振動和撞擊等多種復雜因素的考驗 。而松下的固態存儲卡 P2 就價格而言，目前售價過高，預計一張 4GB的P2卡，價格在人民幣萬元左右，而在容量上一張4GB的P2卡僅能錄制8分鐘的DVCPRO50壓縮數據，但P2卡系統最大的優勢是沒有機械裝置，除可降低維護運營成本，在可靠、耐用和穩定性能上優勢也相當明顯，在綜合運營成本上略勝一籌。從讀寫速度上比較，雙光頭144Mb/s的速率使得專業光盤可以滿足目前標清的需求，而P2卡傳輸速率最高可達640Mb/s，今天就可以滿足高清記錄的要求。在工作流程上，專業光盤從采集、到后期再到存儲播出可以一盤貫穿到底，跟后續環節無縫整合；而P2卡是一種臨時工作介質，則給用戶第二次選擇存儲媒介的機會，在中心系統網絡建設上具有更大的靈活性。

　　如果我們以發展的眼光去審視固態存儲卡和專業光盤的適用性，可以看到固態存儲技術基于民用產品， P2卡本身采用和民用共用的存儲介質SD卡， SD卡目前全球市場的銷售量和市場的占有量是第一位的。全世界630多家企業支持SD卡的技術的應用，同時開發它的相應產品。同時，SD卡價格呈現出每年下降的變化趨勢。松下公司 計劃今明兩年，在全球建立 94 家進行 P2 設備維修的維修站。服務的內容主要著眼于通過網絡實現故障診斷軟件升級，因為其硬件上產生故障的可能性較小。在國內松下還和大洋公司進行聯合開發具有大容量的 P2 MATE 存儲器，以期解決 P2 卡存儲在價格和容量上的瓶頸問題。

　　作為投入要從購置資金和運營時候的成本和維護時候的花費幾個方面考慮：傳統磁帶本身是在使用中會出現不斷的消耗，一盤磁帶的實際使用大約幾十次。而存儲卡它是作為攝像機的一部分來循環使用。從介質來講， P2 卡的使用壽命超過了 10 萬次，可循環使用。另外，從攝像機的角度來看， P2 卡攝像機，由于省掉了原有的機械系統，為成本的降低和成本的創新創造了條件。過去磁帶方式是由兩臺錄像機來工作。采用 P2 卡，就需要一臺 P2 卡臺式機來完成，可以完成編輯和制作，省掉一臺設備，至少省掉超過 50 ％的投入成本。在過去的系統里，節目上傳需要錄像機和特殊的網卡，而在 P2 系統里邊只需要驅動器就可以直接連接，數據可以直接傳輸，省去了轉換的過程。因此， P2 的成本與傳統的錄像系統比較更為節省。

　　在工作流程上，采用固態存儲卡的 P2 攝像機可以進行粗編，工作起來非常靈活。素材是通過 P2 卡來記錄的，記錄完以后從攝像機里取出，可以直接插在筆記本電腦里直接進行更進一步的編輯。使 P2 卡上的內容在編輯過程中直接被應用，省掉了過去數據上載的時間。

　　編輯這一部分主要是通過 P2 卡的臺式機來實現的。它的優點是能夠直接編輯， P2 卡的編輯里邊有 5 個插槽，可以完成對編、剪輯這樣的工作，能夠起到過去多臺錄像機的作用。而且它的操作還沿用了現有的操作習慣，采用了與錄像機接近的鍵板和按鍵的設計，并且提供了視頻和音頻、遙控的接口，和我們現用的錄像機能夠有一個很好的連接。作為 P2 的臺式機，它的核心部分是計算機，采用 Linux 的操作系統，相應的編輯采用的是非線性編輯的方式，因此使用非常方便，可以提高編輯效率。當然臺式機也有 USB2.0 、 IEEE1394 、以太網這些 IT 接口，能夠和網絡有一個很好的連接。 P2 臺式機輸出接口可以滿足常用的傳統視音頻信號的輸出，可以錄成 SDI 、模擬分量、模擬復合等格式的節目磁帶，或者可以上傳到網絡進行共享的使用。 P2 的臺式機還將集成光盤刻錄機，可以進行光盤的制作，便利數據存儲和使用。在 IT 制作網絡的共享系統里， P2 的高速傳輸也為提高效率創造了一個好的條件。系統上載所能達到的速度本身是和傳輸方式、硬盤本身的速度有直接的關系。在整體傳輸速度上來看，目前 P2 的傳輸速度不會成為系統速度的瓶頸。

　　在專業光盤的應用上， SONY推出的工作流程，低碼率數據編輯將越加重要。它的使用類似非線性制作雙網結構中的以太網上低碼率素材的使用。低碼率數據編輯是一種可以對低分辨率數據進行離線編輯的技術。隨機存取和元數據是低碼率編輯的基礎。低碼率數據量比高分辨率數據量小，使其更容易操作和通過標準TCP/IP網絡傳輸，可實現高達30倍于實時速度傳輸。因為低碼率和高分辨率數據同時記錄到光盤上，而時間碼也同步記錄，可以首先編輯低碼率數據，形成EDL表，而后自動編輯生成基于低碼率編輯結果的高分辨率節目。與工作方式創新的概念一致，低碼率節目編輯可在現場由筆記本電腦和非編軟件完成。這種概念簡單而有效。在鏡頭被采集之后，現場編輯可以通過標記入點（In）和出點（Out）立刻進行，而按照您所期望呈現節目的方式安排所需要的素材故事板。這是簡單的剪切編輯。另外，腳本也可以在現場完成。這種信息與相應的高分辨率素材一起，稍后可以通過普通的TCP/IP網絡以高速傳輸到電視臺的非線性編輯間去，在那里您的節目組可以進行最終節目審定和調整，以便首先發送出去。低碼率編輯也可以在演播室中進行。僅僅是收到來自現場的未編輯素材，編輯低碼率數據，然后開始自動生成相應的高分辨率節目。在這兩種情況下使用專業光盤媒體的好處是僅所需要的部分素材被傳輸，而低碼率數據又可以遠遠快于實時地傳輸，因此減少了創建最終節目的總時間。

　　試想一下：一盤40分鐘的演播室級圖像質量的素材，只用一兩分鐘甚至更少的時間就可以傳到筆記本編輯電腦上，編導可以在任何合適的時間，任何舒適和隨意的環境編輯節目，使用的是和電視臺里相同的編輯界面。甚至是文字、字幕和配音都可以完成。編輯結果可以存回光盤，或是傳回電視臺；節目素材回到電視臺時，具有節目編輯結果的光盤直接在有卡的非線性編輯工作站上生成最終的節目。無論是時 間、存儲空間都大大節省了。條件允許，可以通過網絡傳輸節目，甚至在某些條件下，直接使用低分辨率的節目。

　　專業光盤還采用了通用的 MXF 交換文件格式和標準化的元數據，專業光盤產品配有標準音頻、視頻，以及控制接口，用戶可以根據自身的實際情況，選擇更加平穩、更加合理的不同媒體過渡方案或共存方案。可使您將這些產品與現有系統組合起來，這樣就不必一次性投資更新制作系統了，并且可以根據專業光盤設備和系統的特點對應廣播電視業務中的不同應用。

　　筆者認為，從適用性上來說，未來專業光盤以其容量大、價格低、速度較慢的特性，更多的會出現在后期數據存儲的領域，而固態存儲器損耗低、和先天 IT 設備的特性使得它在前期的制作中的優勢更明顯。特別是 2003 年， SONY 和 Scandisk 公司已經聯合生產的固態存儲卡 Memory stick PRO 單片已經達到 32GB ，這是 微軟 Windows XP/2000 操作系統所能支持的可移動存儲媒體的上限。如果 SONY 在適宜的時候，把它應用于攝錄設備，必將極具競爭力。相應的 Panasonic 公司也把專業光盤作為其后期數據存檔的介質。可以想象，根據以上的分析，未來攝錄設備將主要以固態存儲卡作為記錄介質。而專業光盤將適合后期的數據存儲領域。

　　總 結

　　在過去的十年中， IT 技術的進步致力于打破當前 AV 和 IT 基礎結構之間的傳統壁壘。原先屬于 IT 領域的光盤和固態存儲器作為記錄介質引入傳統視音頻制作領域，使得這種可能性逐步實現。由此產生的新一代攝錄設備符合廣播電視制作流程更好、更快和更節約成本的關鍵要求，為廣播電視制作領域帶來全新的變化。