未来电视台摄录设备分析

摘要： 本文主要分析了专业光盘和固态存储卡这两种应用于未来电视台记录介质的特性和相关摄录设备的特性，并探讨了由此带来的电视台工作流程的改变。
　　随着 IT 和 AV 的不断融合，新一代的专业摄录设备已经跃入我们的视线，由此将在广播电视制作领域产生根本性的变革。新的摄录设备的出现打破了传统的线性磁带记录方式，将具有 IT 属性的素材记录在新的记录介质上，可以直接在非线性节目制作网上使用。消除了原先素材进入非线性节目制作网时上载速度慢的瓶颈，使得在前端设备上即可实现 AV 与 IT 的相互融合。

　　新一代的摄录设备刚刚问世，我们就它们的特点和适用性进行分析，探讨改进电视台的制作方式，以期达到更合理、更富效率的电视台节目生产需要。

　　•  未来电视台摄录设备分析

　　1 、 记录介质分析

　　记录介质是摄录设备记录信息的基础。对于信息载体的记录介质，我们常从几个方面衡量它的使用价值：是否可以方便的记录信息、是否可以安全稳定的保存信息、是否可以便于信息的流通、是否具有高性能价格比。传统的专业广播电视信息记录需要记录介质具有信息容量大、信息‘吞吐'量高、安全可靠的特点，长期以来磁带成为这种应用需求的主流介质。无论是早期的模拟信号经调制后直接记录，还是目前大量采用的不同压缩方式的数字信号经调制后间接记录。目前电视台的节目制作仍然以磁带作为主要记录介质，贯穿采集、制作、播出以及存储的各类广播电视应用，不同的视频设备生产商所生产的摄录设备大多以磁带为记录介质。作为用户的电视台更多关注的是记录格式的选择。比如是选择 Betacam IMX 格式，还是 DVCPRO50 格式。而随着 IT 技术在专业广播电视领域的渗透和发展，磁带这种单一的、线性的流媒体记录方式已经不是 IT 环境的最佳选择。硬盘、光盘、半导体固态存储器，这些与 IT 设备有天然亲和性的记录介质的使用，使得人们不再把焦点放在记录格式上，而是针对光盘、硬盘和半导体固态存储器的特性去开发非线性的制作、播出和媒体资产管理系统，更好的进行节目生产。在我们身边光盘、 U 盘已经广泛使用，而专业光盘和专业半导体固态存储器就是根据广播电视的生产要求，把蓝光盘和 SD 卡进行专业化处理的产物。以下以 SONY 的 专业 光盘和松下公司的半导体固态存储卡 P2 为例对新型记录介质进行分析比较。

　　Sony 公司生产的摄录设备的记录介质采用的是专业光盘，光盘直径 120 毫米，盘盒尺寸 129*131*9 毫米，重量 90 克，记录格式是相变记录。它采用波长为 405nm 的蓝紫激光和 0.85 相对孔径的透镜。可记录 85 分钟 DVCAM 或 45 分钟 (50Mb/s) 、 55 分钟 (40Mb/s) 和 75 分钟 (30Mb/s) 的 MPEG IMX 视音频素材，存储时间 30 年，相关设备运行条件 0 ～ 40℃ ，存储条件 -20 ～ 60℃ 。

　　作为全新专业记录媒体，专业光盘具有以下的特点：

　　（ 1 ） IT 型记录媒体，素材记录以文件方式存在（开放的国际通用标准），可以采用通用的 FTP 软件（指令）访问， 在记录内容从光盘上重放时，它在光盘上的物理位置与所需要的存取时间不会冲突。记录的存取时间只相当于在磁带上存取信息所需时间的很小一部分。 无论是各种码率的素材还是系统设计需要的附属数据、元数据，均可以根据需要进行多样的应用。这一点意味着任何厂家、甚至是用户可以根据自己的需求，适配不同的应用环境，进一步开发创造特有的应用模式。

　　（ 2 ）记录容量大，目前为 23.3GB ，可以满足高质量节目长时间的记录（ IMX 50Mbps 可以记录 45 分钟）。随着技术的进一步发展，民用领域的蓝光盘已经推出了双层存储技术，记录容量倍增，这也将逐渐使用在专业领域中。

　　（ 3 ）读写速率高，目前单光头可以实现 72Mbps 的读写速率，双光头可以实现 144Mbps 的读写速率。不仅可以实现目前高质量标准清晰度节目的记录，而且系统技术的不断发展，为包括高清晰度在内的各种应 用提供良好的发展空间。

　　（ 4 ）可多次重复擦写，标称 1000次重复擦写；在实际加速老化实验中，重复擦写次数高达数千次以上。即使作为即时使用的‘中间介质'（日常新闻素材采集用），也完全可以达到使用要求。相比之下，一般磁带标称可以重复使用200到300次（不同技术、不同厂家结果差异较大），实际应用中为30到50次，有些格式（高码流、低冗余平台）甚至更少。

　　（ 5 ）信息记录安全可靠，专业光盘是采用特殊合金物质与激光系统实现‘相变技术'记录信息的，材料物理变化是在 400 到 600 摄氏度工作环境中进行的，常规的高温 / 低温环境下极为稳定，作为通用媒体应用十分重要。这一点与磁带、磁盘（硬盘）和半导体存储技术中，通过电磁或电荷交变等物理过程实现信号保存完全不同，专业光盘对温度湿度等环境因素的容忍能力远远好于其他记录媒体。

　　松下 公司 去年推出了应用于广播级图像存储的半导体固态存储卡 P2 ， P2 的意思是专业内插式（ professional plug in ）。松下推出的 P2 卡作为新闻采集系统的记录介质是以配备 Flash EEPROM 的 SD 卡为技术核心的，它是将 4 片 SD 存储卡组合到了一块 PCMCIA 卡中使它的容量和速度是标准的 1GB SD 存储卡的 4 倍 , 传输速度达到了 640M b/s 。 P2 卡支持 3 万次以上的插拔， 10 万次读写。 P2 卡具有非常高的可靠性，能够抵抗剧烈冲击，对外界环境的工作温度适应性强。由于 半导体固态存储是 IT 的一项技术使得这个卡作为计算机闪存的一部分，在安装 微软 Windows XP/2000 操作系统的计算机中因为有其驱动程序 能够被认成可识别的驱动器，直接参与对数据的处理，使 数据可以高速传送到计算机硬盘。目前， 一块 4G 的 P2 卡 可存储 16 分钟的 DVCPRO 压缩数据， 8 分钟的 DVCPRO 50 压缩数据。

　　2 、 摄录专业设备的分析

　　以新的记录介质为基础， SONY 和松下都推出了新的广播级应用的专业设备，它们都保持了传统设备的优点，又具有了一些适应 IT 环境的改变。以下是对两个公司新产品的具体分析。

　　SONY 推出的基于专业光盘的新型 PDW 摄录一体机采用蓝紫激光和千兆以太网技术提高了记录容量，并加快了无磁带采集和编辑的速度。 PDW 摄录一体机提供记录和重放 MPEG IMX 和 DVCAM 格式的功能，并具有 i.LINK （ SBP2 ）接口。此系统还有三种型号的录像机分别为便携式录像机 PDW-V1 、与非线性编辑相配合的小型录像机 PDW-1500 和演播室录像机 PDW-3000 。此系列的设备可以同时记录高分辨率和较低分辨率码流信号。摄录一体机及便携式录像机可以提供快于实时 30 倍的速度传递低分辨率素材，单光头设计可实现 1.25 倍 MPEG IMX （以 50Mb/s ）和 2.5 倍 DVCAM 流的传输速度；而小型及演播室录像机能以快于实时 50 倍速度传递低分辨率素材，双光头设计可实现 2.5 倍 MPEG IMX （以 50 Mb/s ）和 5 倍 DVCAM 流的传输速度。

　　PDW 摄录一体机，采用 16 ： 9/4 ： 3 可切换 CCD ，可以获得 63dB(PAL) 高信噪比的出色的图像质量， -140dB( 典型值 ) 的低拖尾电平以 F11 的高灵敏度，摄录一体机还内置有高一致性的 12 比特 A/D 转换器，对图像进行高精确度处理。摄录一体机含寻像器、话筒、专业光盘和 BP-IL75 电池的重量约为 5.3 公斤。在提供高图像质量和易用性的同时，摄录一体机侧面板还提供了一个彩色 LCD 屏幕，可以方便的浏览素材、选择图像（某种意义的粗编），使拍摄 / 预编辑效率大大加强；   配合随机附带的软件（ PDZ-1 ）可以实现现场（或台内）的单机简单编辑；   台内编辑（ PDW-1500 做放机）实现快速的‘盘 -- 带'编辑。可以大大节省传统磁带素材浏览使消耗的时间。

　　P2 CAM 是松下公司推出的基于 P2 技术的摄像机，由于它没有机械结构，所以对于冲击和震动具有极强的抵抗能力，还不会产生噪声。此款摄录机配置了 2/3 英寸 520 ， 000 像素（ NTSC ） /600 ， 000 像素（ PAL ） 3CCD 图像系统，在 2000LUX 照度下具有 F13 的灵敏度，在时间蓄积 +20dB 增益下的最小照度为 0.001LUX ，因此此款摄录机可以提供卓越的图像质量。该机内置了彩色 LCD 寻像器和多个 P2 卡插槽，可以进行连续的记录，延长记录时间。它和传统的摄像机的区别，除了取消了磁带技术之外，有 USB2.0 和 IEEE1394 这些 IT 方面的接口，使它和网络有一个很密切的联系。同时摄像机也生成出来一个低质量素材，可以记入 SD 卡，在以后编辑的过程中再使用。 P2 摄像机有人机交流的界面，可以进行选择、编辑、删除的一些操作，实现了许多原有摄像机不能实现的一些功能，进而提高了效率。

　　P2 的台式机与磁带录像机相比，体积更小，更轻，功耗更低。由于 P2 产品可以配置多个卡槽，在录制时可以很方便更换存储卡，因此错过重要新闻的可能性比较小。 P2 台式机配有磁带录像机类似接口和功能。也配置有 USB2.0 和 IEEE1394 的接口通过计算机网络的连接实现更高的速度和灵活性。

　　•  未来电视台摄录设备的适用性分析

　　在现阶段，专业光盘系统和 P2卡系统是各有千秋，在市场可得性上，专业光盘系统和P2卡系统都已有产品推出，并且SONY和国内的索贝公司、松下和大洋公司，和中央、地方的电视台合作共同开发基于新产品工作流程的整体系统解决方案。从容量和价格上比较，专业光盘容量可以满足广播采集的需求，而且价格实惠，单张光盘大约几百元人民币，可以大量采纳，但是在专业领域的应用，专业光盘还有很多具体的问题需要解决，比如说业内比较关心的对编的零帧编辑问题。比如说广播电视设备对高质量和高可靠性的要求。这里包含着对媒介本身和相应设备的双重要求，广播电视设备需要应用于各种复杂苛刻的环境中，尤其是前期采访用的摄录一体机，要适合现场环境的温度、湿度、粉尘、晃动、振动和撞击等多种复杂因素的考验 。而松下的固态存储卡 P2 就价格而言，目前售价过高，预计一张 4GB的P2卡，价格在人民币万元左右，而在容量上一张4GB的P2卡仅能录制8分钟的DVCPRO50压缩数据，但P2卡系统最大的优势是没有机械装置，除可降低维护运营成本，在可靠、耐用和稳定性能上优势也相当明显，在综合运营成本上略胜一筹。从读写速度上比较，双光头144Mb/s的速率使得专业光盘可以满足目前标清的需求，而P2卡传输速率最高可达640Mb/s，今天就可以满足高清记录的要求。在工作流程上，专业光盘从采集、到后期再到存储播出可以一盘贯穿到底，跟后续环节无缝整合；而P2卡是一种临时工作介质，则给用户第二次选择存储媒介的机会，在中心系统网络建设上具有更大的灵活性。

　　如果我们以发展的眼光去审视固态存储卡和专业光盘的适用性，可以看到固态存储技术基于民用产品， P2卡本身采用和民用共用的存储介质SD卡， SD卡目前全球市场的销售量和市场的占有量是第一位的。全世界630多家企业支持SD卡的技术的应用，同时开发它的相应产品。同时，SD卡价格呈现出每年下降的变化趋势。松下公司 计划今明两年，在全球建立 94 家进行 P2 设备维修的维修站。服务的内容主要着眼于通过网络实现故障诊断软件升级，因为其硬件上产生故障的可能性较小。在国内松下还和大洋公司进行联合开发具有大容量的 P2 MATE 存储器，以期解决 P2 卡存储在价格和容量上的瓶颈问题。

　　作为投入要从购置资金和运营时候的成本和维护时候的花费几个方面考虑：传统磁带本身是在使用中会出现不断的消耗，一盘磁带的实际使用大约几十次。而存储卡它是作为摄像机的一部分来循环使用。从介质来讲， P2 卡的使用寿命超过了 10 万次，可循环使用。另外，从摄像机的角度来看， P2 卡摄像机，由于省掉了原有的机械系统，为成本的降低和成本的创新创造了条件。过去磁带方式是由两台录像机来工作。采用 P2 卡，就需要一台 P2 卡台式机来完成，可以完成编辑和制作，省掉一台设备，至少省掉超过 50 ％的投入成本。在过去的系统里，节目上传需要录像机和特殊的网卡，而在 P2 系统里边只需要驱动器就可以直接连接，数据可以直接传输，省去了转换的过程。因此， P2 的成本与传统的录像系统比较更为节省。

　　在工作流程上，采用固态存储卡的 P2 摄像机可以进行粗编，工作起来非常灵活。素材是通过 P2 卡来记录的，记录完以后从摄像机里取出，可以直接插在笔记本电脑里直接进行更进一步的编辑。使 P2 卡上的内容在编辑过程中直接被应用，省掉了过去数据上载的时间。

　　编辑这一部分主要是通过 P2 卡的台式机来实现的。它的优点是能够直接编辑， P2 卡的编辑里边有 5 个插槽，可以完成对编、剪辑这样的工作，能够起到过去多台录像机的作用。而且它的操作还沿用了现有的操作习惯，采用了与录像机接近的键板和按键的设计，并且提供了视频和音频、遥控的接口，和我们现用的录像机能够有一个很好的连接。作为 P2 的台式机，它的核心部分是计算机，采用 Linux 的操作系统，相应的编辑采用的是非线性编辑的方式，因此使用非常方便，可以提高编辑效率。当然台式机也有 USB2.0 、 IEEE1394 、以太网这些 IT 接口，能够和网络有一个很好的连接。 P2 台式机输出接口可以满足常用的传统视音频信号的输出，可以录成 SDI 、模拟分量、模拟复合等格式的节目磁带，或者可以上传到网络进行共享的使用。 P2 的台式机还将集成光盘刻录机，可以进行光盘的制作，便利数据存储和使用。在 IT 制作网络的共享系统里， P2 的高速传输也为提高效率创造了一个好的条件。系统上载所能达到的速度本身是和传输方式、硬盘本身的速度有直接的关系。在整体传输速度上来看，目前 P2 的传输速度不会成为系统速度的瓶颈。

　　在专业光盘的应用上， SONY推出的工作流程，低码率数据编辑将越加重要。它的使用类似非线性制作双网结构中的以太网上低码率素材的使用。低码率数据编辑是一种可以对低分辨率数据进行离线编辑的技术。随机存取和元数据是低码率编辑的基础。低码率数据量比高分辨率数据量小，使其更容易操作和通过标准TCP/IP网络传输，可实现高达30倍于实时速度传输。因为低码率和高分辨率数据同时记录到光盘上，而时间码也同步记录，可以首先编辑低码率数据，形成EDL表，而后自动编辑生成基于低码率编辑结果的高分辨率节目。与工作方式创新的概念一致，低码率节目编辑可在现场由笔记本电脑和非编软件完成。这种概念简单而有效。在镜头被采集之后，现场编辑可以通过标记入点（In）和出点（Out）立刻进行，而按照您所期望呈现节目的方式安排所需要的素材故事板。这是简单的剪切编辑。另外，脚本也可以在现场完成。这种信息与相应的高分辨率素材一起，稍后可以通过普通的TCP/IP网络以高速传输到电视台的非线性编辑间去，在那里您的节目组可以进行最终节目审定和调整，以便首先发送出去。低码率编辑也可以在演播室中进行。仅仅是收到来自现场的未编辑素材，编辑低码率数据，然后开始自动生成相应的高分辨率节目。在这两种情况下使用专业光盘媒体的好处是仅所需要的部分素材被传输，而低码率数据又可以远远快于实时地传输，因此减少了创建最终节目的总时间。

　　试想一下：一盘40分钟的演播室级图像质量的素材，只用一两分钟甚至更少的时间就可以传到笔记本编辑电脑上，编导可以在任何合适的时间，任何舒适和随意的环境编辑节目，使用的是和电视台里相同的编辑界面。甚至是文字、字幕和配音都可以完成。编辑结果可以存回光盘，或是传回电视台；节目素材回到电视台时，具有节目编辑结果的光盘直接在有卡的非线性编辑工作站上生成最终的节目。无论是时 间、存储空间都大大节省了。条件允许，可以通过网络传输节目，甚至在某些条件下，直接使用低分辨率的节目。

　　专业光盘还采用了通用的 MXF 交换文件格式和标准化的元数据，专业光盘产品配有标准音频、视频，以及控制接口，用户可以根据自身的实际情况，选择更加平稳、更加合理的不同媒体过渡方案或共存方案。可使您将这些产品与现有系统组合起来，这样就不必一次性投资更新制作系统了，并且可以根据专业光盘设备和系统的特点对应广播电视业务中的不同应用。

　　笔者认为，从适用性上来说，未来专业光盘以其容量大、价格低、速度较慢的特性，更多的会出现在后期数据存储的领域，而固态存储器损耗低、和先天 IT 设备的特性使得它在前期的制作中的优势更明显。特别是 2003 年， SONY 和 Scandisk 公司已经联合生产的固态存储卡 Memory stick PRO 单片已经达到 32GB ，这是 微软 Windows XP/2000 操作系统所能支持的可移动存储媒体的上限。如果 SONY 在适宜的时候，把它应用于摄录设备，必将极具竞争力。相应的 Panasonic 公司也把专业光盘作为其后期数据存档的介质。可以想象，根据以上的分析，未来摄录设备将主要以固态存储卡作为记录介质。而专业光盘将适合后期的数据存储领域。

　　总 结

　　在过去的十年中， IT 技术的进步致力于打破当前 AV 和 IT 基础结构之间的传统壁垒。原先属于 IT 领域的光盘和固态存储器作为记录介质引入传统视音频制作领域，使得这种可能性逐步实现。由此产生的新一代摄录设备符合广播电视制作流程更好、更快和更节约成本的关键要求，为广播电视制作领域带来全新的变化。