高清技术简介及其运用

提要： 本文介绍了现有的高清技术以及高清技术在各个领域的运用，如在广播电视、资料片、记录片、医学等领域的应用.... 本文是作者对高清技术发展过程中一些问题的思考，主要说明高清的出现不仅仅是技术的更迭，更重要的是它将对各行业，特别是中国电视行业原有的运行流程发生深刻变化。
关键词： HDTV、标清、数字电视

    目前我们大家所看到的电视和DVD节目虽然内容精彩，可惜总感觉和电影院中相差甚远，清晰度就是其中最重要的区别，特别是大屏幕电视普及后，标清显得越发力不从心了,大尺寸显示屏幕是高清节目需求的主要推动力，观看者对单位显示面积的像素数不足表现出明显的不满足，这样就促进了HDTV的发展，那下面我们就先来讲讲什么是HDTV：
一、什么是HDTV？
    要解释清楚什么是HDTV，我们首先要了解数字电视（DTV）。数字电视，是指从演播室到发射、传输、接收过程中的所有环节都是使用数字电视信号，或对该系统所有的信号传播都通过由二进制数字所构成的数字流来完成。数字信号的传播速率为每秒19.39MBPS，如此大的数据流传输速度保证了数字电视的清晰度，克服了模拟电视的先天不足。同时，由于数字电视可以允许几种制式信号的同时存在，因此每个数字频道下又可分为若干个子频道，能够满足以后频道不断增多的需求。数字电视在这里是广义的概念，数字电视系统可按节目制作，一次分配、二次分配、发送和接收分类；也可以按卫星传输系统，地面传输系统和有线电视传输系统分类；或按消费类、专业类和演播室数字设备分类；或按低清晰度、常规清晰度和高清晰度业务分类。因此市场上会出现多种多样的数字电视系统和设备。HDTV是DTV标准中最高的一种，即High Definision TV(高清晰度数字电视)，故而称为HDTV。
按照国际电信联盟CCIR（ITU-R）的定义，高清晰度电视应是这样一个系统，即一个具有正常视觉的观众在距该系统显示屏高度的3倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的质量。这就要求HDTV图像的水平与垂直分解力较常规电视都提高1倍以上，其图像有效扫描线在1000行以上，每行有效像素达1920个像素，信息是常规电视的5倍多。其显示屏宽高比为16:9，水平视角30度，更符合人们的视觉特性。其图像质量可与35mm电影首映质量媲美，其伴音则采用多个声道，如可采用5个声道（左、中、右、左后、右后），具有环绕立体声效果，并可加一个重低音声道，每个声道的收听质量与激光唱盘（CD）相当。

    我们都知道数字电视的图像清晰度可以用每一扫描行的有效像素数及每帧图像的有效扫描行数来表示。这两个数越大，表示清晰度越高。CCIR-601所规定的图像清晰度即是标准清晰度（标清）电视（SDTV）的参数，每一扫描行有720个有效像素，而每一帧的有效扫描行数对于525/60及625/50两种制式分别为480行及576行。SDTV（500-600线）即标准清晰度电视，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图像质量为演播室水平；LDTV（200-300线）即普通清晰度电视，主要是对应现有VCD的分辨率量级。从视觉效果来看，数字 HDTV（High Definition Television）图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，它将500多线的视频画面提升到1080线的清晰度，加上高清的16:9宽屏幕模式，意味着你能看到几倍于原标清节目的细节。举例来讲，在标清的画面中你只能看到演员的眉毛、眼睛；但是在高清的画面下，你差不多能数清楚演员眼睫毛的根数了。从下图就可以很清楚的看出标清和高清图象质量的明显区别：

上图为HDTV的画面? 下图是 SDTV的画面

??  目前，我国的数字高清标准尚未出台。美国、欧洲和日本各自形成三种不同的数字电视标准：即以美国为代表的ATSC、以欧洲为典型的DVB-T和由欧洲的DVB-T衍生出来的集中在日本的ISDB-T。由于HDTV信号传输带宽的要求很高，因此一个实用的HDTV制式就可能依据于数字电视技术的解决方案。
    美国电影电视工程师协会确定的高清标准格式分别为1280×720p/60、1920×1080i/60和1920×1080p/60，其中1080P被称为目前数字电视的顶级显示格式，这种格式的电视在逐行扫描下能够达到1920×1080的分辨率；日本基本上与美国相同；欧洲倾向于1920X1080i/50；其中720p需要的行频支持为45kHz，而1080i/60Hz的行频支持只需33.75kHz，1080i/50Hz的行频要求就更低了，仅为28.125kHz。其中i是隔行扫描，p是逐行扫描。如果同是60Hz，1080i采用了隔行扫描的方式，每秒钟在奇数行和偶数行交错提供30幅画面，所以1080i模式下的画面会感觉有些闪烁。而720P采用了逐行扫描的方式，要比隔行扫描的画面更稳定，更不闪烁，效果更好。我们可以算一下，欧洲的标准1080i（隔行）实际上折算后，效果只相当于540p（逐行）。
    一般来说，目前世界上只有60英寸以上的显示屏才能够显示出1920×1080的信号。现在市场上出现的所谓1080P高清数字电视并不能真正给消费者带来1920×1080的图像，这些彩电只是能够接收和处理1920×1080格式的信号而已，但是显示出来的效果是什么样子则很难说。而目前各厂家纷纷炒作的1080P顶级高清数字电视概念，在现有技术条件下很难实现，因为无论是来自我国各电视台的信号源，还是这些厂商生产出来的显示屏，都无法做到这个标准。

二、高清技术在各个领域的运用
1、高清使节目的制作过程发生改变
    不管HDTV是否已经开播，它已经使电视台设备投资观念发生了变化。对于一些电视剧、重要综艺节目的拍摄，以往的DVW已经不能满足需求，制片人更愿意选择高清拍摄，一次投资，可以获得高清、标清(PAL/NTSC)多版本回报。在高清到来之前，人们已经在标清的画面下生活了几十年，特别是电视台和电影厂的工作人员，已经熟悉了标清节目拍摄和制作的全过程，一旦上升到高清，特别是1080i以上的高清规格后，一切熟悉的环节都要推倒重来，这也意味着拍摄高清节目的投资将大幅度增加，在高清摄像机面前，演员的化妆、布景方式都要重新进行改变。首先，高清节目拍摄的时候，对灯光要求特别高，清晰度高了，体现高清的层次感特别明显，一幅漂亮的构图对灯光的层次要求很高，传统手法拍摄不好的画面，有时候觉得还没有标清画面感觉好，因为高清本身图像细致，对层次要求很高，所以用光的要求也很高。另外，高清对布景的要求也高了，布景方式都要重新进行改变，原本订钉子来挂布景的方式不行了，因为标清摄像机“看不见”的钉子以及布景上的脏渍都会在高清摄像机下纤毫必现，破坏了画面的效果，高清摄像机的好眼神确实比较挑剔，很多演员不敢拍高清，因为原来脸上的皱纹在标清上看不见，现在在高清上看得清清楚楚了，所以制作高清节目不仅仅是设备的投入，对制作环境以及人员的要求都相应提高了。同样，高清电视制作对道具的要求也增加了，高清节目要求体现出清晰度和质感，那到底什么样的道具更能体现出来清晰和质感？如果使用非常有质感的道具放在环境里会凸现晶莹剔透的感觉，比如玻璃器皿里面有水，这样拍出来是非常透亮的画面，更能体现高清节目的表现力。高清如果用很好的道具，马上就能体现出高清节目的质感。
    除了对布景方式和道具的改变外，HDTV对前期节目拍摄方式也有不少改变，拍摄人员对拍摄过程的改变将有一个习惯过程。电视制作要求快，我们采集新闻或者拍摄什么内容，摄像机到外面一转就回来，实际标清的摄像机镜身相对比较长，在跟踪聚焦方面稍微马虎一点问题都不大，但是高清摄像机不仅镜身短，而且高清摄像机的焦点不易对准，这是由高清的高清晰度引起的，因为高清的分辨率高，水平视场角比标清大，画面包容的景物多，景深比标清小很多，这对摄像人员就提出了更高的要求，聚焦时要格外小心，不清楚的镜头回来是不能用的。