1、HDStudio高清演播室技术高清演播室技术主讲教师：杨磊主讲教师：杨磊HDStudio第第1章章高清技术概述高清技术概述第第2章章演播室技术概述演播室技术概述第第3章章演播室的数字化演播室的数字化第第4章章高清演播室的技术特点高清演播室的技术特点第第5章章高标清之间的幅型变换高标清之间的幅型变换第第6章章高清演播室设备高清演播室设备第第7章高清演播室设计与改造实例章高清演播室设计与改造实例第第8章高清章高清虚拟演播室技术及实例虚拟演播室技术及实例课程主要内容课程主要内容HDStudio广播电视技术系统的构成广播电视技术系统的构成演播室拍摄演播室拍摄新闻素材采集新闻素材采集录像录像编辑编辑录像
2、录像播播出出传输发传输发射射接接收收图像及声音图像及声音前期系统前期系统后期系统后期系统电视中心电视中心卫星广播卫星广播-S地面广播地面广播-T有线电视传输有线电视传输-C字幕字幕/动画动画/特技特技电影拍摄电影拍摄电视电影电视电影图像及声音图像及声音图像及声音图像及声音转播车转播车卫星信号收录卫星信号收录磁带库磁带库网络制播网络电视移动电视虚拟演播室HDStudio原国际无线电咨询委员会（原国际无线电咨询委员会（CCIR）对）对的定义：的定义：“高清晰度电视应是一个透明系统，一个高清晰度电视应是一个透明系统，一个正常视力的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上正常视力的观众在距该系统显示屏高度
3、的三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印象。到的印象。”H3H1.11.1什么是高清什么是高清HDStudio1.21.2高清历史回顾高清历史回顾1954年年1月，美国月，美国制彩色电视开播制彩色电视开播1959年年12月，法国月，法国制彩色电视开播制彩色电视开播1964年，德国提出了年，德国提出了制制 1964年，日本开始高清晰度电视研究！年，日本开始高清晰度电视研究！（1960年年9月，日本月，日本NTSC制彩色电视开播，着眼点是迅速建立制彩色电视开播，着眼点是迅速建立起自己的彩电工业，向美国以及全世界的市场出口产品）起
4、自己的彩电工业，向美国以及全世界的市场出口产品）（我国于（我国于1959年开始年开始NTSC制彩色电视的研究，中止制彩色电视的研究，中止10年，年，1969年重新开始进行年重新开始进行“彩色电视会战彩色电视会战”，尝试，尝试PAL制，制，1973年年5月月1日试播，并于同年日试播，并于同年10月月1日正式播出。）日正式播出。）HDStudio1964年，日本年，日本NHK开始进行下一代电视的研讨，于开始进行下一代电视的研讨，于1970年开始高品位电视的研究（年开始高品位电视的研究（1985年年2月命名为月命名为Hi-Vision）。）。NHK认为：认为：1972年年3月，月，NHK向向CCIR
5、上报了上报了，即，即HDTV，并于，并于1974年被年被CCIR采采纳。纳。1977年，年，NHK制定了宽高比为制定了宽高比为5:3（后来改为（后来改为16:9）的的HDTV暂行标准。暂行标准。1978年，年，NHK的的HDTV暂行标准在暂行标准在CCIR第第4次全会上次全会上被写入被写入801报告书。报告书。HDStudioHDTV的扫描格式为的扫描格式为1125/60/2:1，亮度，亮度20MHz，两个，两个色差分别为色差分别为7.0MHz和和5.5MHz，宽高比先，宽高比先5:3，后为，后为16:9。伴音采用前面伴音采用前面3声道、后面声道、后面1声道的声道的3-1方式。方式。HDTV图
6、像质量极佳，但传输带宽达图像质量极佳，但传输带宽达27MHz，且接收，且接收机造价昂贵（机造价昂贵（1994年上半年在日本，一台年上半年在日本，一台32英寸接收机的英寸接收机的售价约合售价约合1万美元），实用受限。万美元），实用受限。到到1984年初，年初，NHK提出提出MUSE编码方案，频带压缩编码方案，频带压缩到到8MHz，于，于1985年年3月在日本筑波国际科学技术博览会月在日本筑波国际科学技术博览会上进行了上进行了MUSE广播实验。广播实验。，用，用MUSE编码方编码方案成功地对案成功地对。从从1989年年6月月3日开始，日开始，NHK在在BS11频道每天频道每天1小时小时HDTV卫星
7、试验广播，直至卫星试验广播，直至2007年年9月停播。服务了月停播。服务了100万万户家庭。户家庭。HDStudio2000年年12月，日本首家提供卫星数字直播业务的月，日本首家提供卫星数字直播业务的Perfect TV利用利用BSAT-2A卫星采用卫星采用ISDB-S标准开始直播标准开始直播电视节目，电视节目，2007年收视用户达年收视用户达500万户。万户。2003年年12月开始月开始ISDB-T，2007年收视用户达年收视用户达160万户。万户。2005年，日本进一步开始年，日本进一步开始（Super Hi-Vision）研究，）研究，。演示用的投影屏幕分别达。演示用的投影屏幕分别达45
8、0英寸和英寸和600英寸。英寸。100450600HDStudio英国英国IBA于于1981年首先提出年首先提出MAC制（制（Multiplexed Analogue Components），并在），并在1982年的年的IBC上作了演上作了演示。示。1982年年9月月IBA建议用建议用C-MAC方式来传送卫星电视，方式来传送卫星电视，1983年年6月欧洲广播联盟（月欧洲广播联盟（EBU）通过决议将）通过决议将C-MAC制定为欧洲卫星广播的统一制式。制定为欧洲卫星广播的统一制式。MAC制是欧洲集团针对日本的高清制是欧洲集团针对日本的高清方案方案而提出的一种而提出的一种方案（由方案（由D2-MAC
9、到到W-MAC再再到到HD-MAC）。在）。在1986年年CCIR第第16届全会上，欧洲集届全会上，欧洲集团与日本曾就这两种过渡方案进行了激烈的争论（此团与日本曾就这两种过渡方案进行了激烈的争论（此前日本已说服美国和加拿大采用其前日本已说服美国和加拿大采用其MUSE制）。制）。1989年年BIRTV上上，欧洲的，欧洲的MAC制也曾进行了大规模的宣传及制也曾进行了大规模的宣传及演示，演示，D2-MAC曾在我国做过试验，并曾被广电部推曾在我国做过试验，并曾被广电部推荐为我国卫星电视用传输制式。荐为我国卫星电视用传输制式。目睹高清！目睹高清！HDStudioHD-MAC也是欧洲的尤里卡也是欧洲的尤里
10、卡95计划的重要部计划的重要部分，分，1989年在中国全面展示，但在年在中国全面展示，但在90年代初即受年代初即受到美国的冲击（我国也同样受到冲击）。因为美到美国的冲击（我国也同样受到冲击）。因为美国于国于90年年5月提出了月提出了的实现方的实现方案案DigiCipher。因此，尤里卡因此，尤里卡95计划夭折，计划夭折，1991年成立欧洲年成立欧洲启动集团启动集团ELG，1993年改名年改名DVB。HDStudio美国很早就关心向美国很早就关心向HDTV的发展，的发展，1983年年9月即月即成立了成立了ATSC。1990年年5月，美国通用仪器公司（月，美国通用仪器公司（GI）提出了）提出了全数
11、字高清晰度电视的实现方案全数字高清晰度电视的实现方案DigiCipher，这也是这也是的最早方案。的最早方案。DigiCipher的输入视频源为的输入视频源为1050行行2:1隔行扫描的隔行扫描的YUV分量信分量信号，场频号，场频59.94Hz，画面宽高比为，画面宽高比为16:9，采用了，采用了DCT、VLC和和ME/MC等技术，最后采用等技术，最后采用16QAM方式进行方式进行传送。后来共传送。后来共7家公司组成大联盟，研究家公司组成大联盟，研究ATSC。HDStudio国情：改良兼容过渡。国情：改良兼容过渡。IDTV、EDTV、IPAL、PAL-plus。6MHz12MHz亮度高频分两段进
12、行正交调制，并与色度逐行亮度高频分两段进行正交调制，并与色度逐行轮换。水平清晰度提高一倍，并与现行系统兼容。轮换。水平清晰度提高一倍，并与现行系统兼容。HDStudio开始开始“高清晰度电视软科学研究高清晰度电视软科学研究”。，以广科院为主的，以广科院为主的“高清晰度电视技术研究高清晰度电视技术研究”项项目被国家科委批准为目被国家科委批准为“八五八五”攻关项目。攻关项目。，国务院成立了由，国务院成立了由11个部委局组成的数字高个部委局组成的数字高清晰度电视研究开发协调小组。清晰度电视研究开发协调小组。，国家科委将数字高清电视列为国家重大科技产，国家科委将数字高清电视列为国家重大科技产业工程项目
13、，全力进行数字高清电视的研究开发。业工程项目，全力进行数字高清电视的研究开发。，中国第一台完全自主开发的高清晰度电视，中国第一台完全自主开发的高清晰度电视功能样机系统在北京试验成功，并于同年功能样机系统在北京试验成功，并于同年9月月8日至日至12日日的的5天时间里上中央广播电视发射塔进行了数字高清电天时间里上中央广播电视发射塔进行了数字高清电视节目的发射和接收实验，取得了成功。视节目的发射和接收实验，取得了成功。，央视分别用广科院和国家，央视分别用广科院和国家HDTV总体组的两套系统（分别用总体组的两套系统（分别用43频道和频道和45频道播出）成功频道播出）成功地进行了国庆地进行了国庆50周年
14、盛况的高清电视转播试验周年盛况的高清电视转播试验。HDStudio中央电视台成为国内第一家引入高清中央电视台成为国内第一家引入高清HDCAM的电的电视台。现已有多辆高清车和多个高清演播室。视台。现已有多辆高清车和多个高清演播室。新大楼全新大楼全面采用高清系统面采用高清系统。中央台的第一辆高清车即是为中央台的第一辆高清车即是为1999年国庆年国庆50周年盛周年盛况高清转播向况高清转播向SONY定制的定制的6讯道车，后升级为讯道车，后升级为8讯道。讯道。奥运前再次向奥运前再次向SONY定制定制20讯道讯道A级高清车级高清车。中央台拍摄的第一部大型纪录片是中央台拍摄的第一部大型纪录片是故宫故宫，全程
15、，全程HDCAM；第一个演播室也是全；第一个演播室也是全HDCAM，包括，包括ENG、录像机等。目前在制播领域应用更多的就是录像机等。目前在制播领域应用更多的就是HDCAM格格式，因为该格式便于与既有的数字式，因为该格式便于与既有的数字Bata和和SR兼容，前兼容，前后期系统的联接性好。后期系统的联接性好。5年内，央视陆续开通年内，央视陆续开通3、5、6、8等高清频道，其等高清频道，其他频道也是采用他频道也是采用高清制作，再下变换到标清播出高清制作，再下变换到标清播出。北京电视台也将北京电视台也将HDCAM作为高清主力格式。作为高清主力格式。HDStudio为加快我国电视节目高清化进程，国家广
16、电总局于为加快我国电视节目高清化进程，国家广电总局于2009年年8月月6日发布日发布广电总局关于促进高清电视发展的广电总局关于促进高清电视发展的通知通知。一方面，为了推进高清电视的发展，要求有线数字一方面，为了推进高清电视的发展，要求有线数字网络（已完成数字转换的有线网络）应全部接入已经开网络（已完成数字转换的有线网络）应全部接入已经开播的高清频道；且不得收取接入费用，不得向用户额外播的高清频道；且不得收取接入费用，不得向用户额外收费，地面无线播出的高清频道不得加密，不得收费。收费，地面无线播出的高清频道不得加密，不得收费。另一方面，对开播的高清频道有严格的要求，开播另一方面，对开播的高清频道
17、有严格的要求，开播的高清频道第一年度的节目高清播出率应高于的高清频道第一年度的节目高清播出率应高于50%，第，第二年度应高于二年度应高于70%，第三年度达到全高清播出。第一、，第三年度达到全高清播出。第一、二年度高清频道黄金时段（二年度高清频道黄金时段（18:30-23:00）应全部播出高）应全部播出高清节目，高清时段播出的广告、气象等节目也应高清。清节目，高清时段播出的广告、气象等节目也应高清。HDStudio2010年年9月月2日，国家广电总局再发布日，国家广电总局再发布广电总局关广电总局关于进一步促进和规范高清电视发展的通知于进一步促进和规范高清电视发展的通知。三、严格规范要求，确保技术
18、质量。三、严格规范要求，确保技术质量。同播的高清频同播的高清频道节目制作、播出应遵循道节目制作、播出应遵循广电总局关于高标清同播技广电总局关于高标清同播技术要求的若干意见术要求的若干意见（广发（广发201034号）的要求，确号）的要求，确保技术质量。要进一步加强对频道呈现样式的规范，重保技术质量。要进一步加强对频道呈现样式的规范，重大事件转播、综艺、影视剧、体育、专题和广告节目应大事件转播、综艺、影视剧、体育、专题和广告节目应采用采用16:9构图播出，其中体育和专题节目可根据需要兼构图播出，其中体育和专题节目可根据需要兼顾顾4:3保护框；按高清格式制作的新闻节目应采用保护框；按高清格式制作的新
19、闻节目应采用16:9构图播出，并兼顾构图播出，并兼顾4:3保护框。播出高清节目应在屏幕保护框。播出高清节目应在屏幕右上角标注右上角标注“高清高清”字样，播出非高清节目不得标注字样，播出非高清节目不得标注“高清高清”字样。高清节目的伴音应加大字样。高清节目的伴音应加大5.1环绕立体声环绕立体声制作、播出比例。制作、播出比例。HDStudio演播室是录制电视节目的重要场所，每个电视台演播室是录制电视节目的重要场所，每个电视台都有大小不等的多个演播室，供不同性质的电视节目都有大小不等的多个演播室，供不同性质的电视节目采录（或直播），如综艺娱乐类或新闻访谈、体育等采录（或直播），如综艺娱乐类或新闻访谈
20、、体育等专题类。从电视节目制作流程上看，属于电视前期系专题类。从电视节目制作流程上看，属于电视前期系统。统。具有具有直播功能直播功能的演播室已成为当今电视演播室的的演播室已成为当今电视演播室的主流。主流。HDStudioThere are many different jobs involved in creating a television news broadcast.While the anchors,foreground,who read the news are the major on-camera focus,numerous directors,producers,and t
21、echnical staff work behind the scenes to make the newscast come off smoothly.HDStudio传统演播室（即模拟演播室）所有视频信号通过传统演播室（即模拟演播室）所有视频信号通过视频矩阵来分配和调度，经过特技切换台进行切换和视频矩阵来分配和调度，经过特技切换台进行切换和特技处理。音频信号则经过音频矩阵来分配，经过调特技处理。音频信号则经过音频矩阵来分配，经过调音台进行处理。音台进行处理。即使有些设备是数字化处理的数字设备，但即使有些设备是数字化处理的数字设备，但I/O口处仍为模拟信号。口处仍为模拟信号。所有信号在演播室
22、的切换台经过切换、混合和过所有信号在演播室的切换台经过切换、混合和过渡等处理后，进行记录或送至播出中心，经主控室传渡等处理后，进行记录或送至播出中心，经主控室传送出去。送出去。HDStudio在整个演播室系统中，所有信号的在整个演播室系统中，所有信号的同步同步是十分重是十分重要的问题。必有确立要的问题。必有确立全台统一的时间基准全台统一的时间基准，使各路视，使各路视频信号在切换、混合、过渡和特技合成时能够平衡衔频信号在切换、混合、过渡和特技合成时能够平衡衔接，避免画面的滚动、跳跃、撕裂或丢色的现象。接，避免画面的滚动、跳跃、撕裂或丢色的现象。统一的同步基准由电视台主控发送，所有演播室统一的同步
23、基准由电视台主控发送，所有演播室的主同步机的振荡频率和相位都要跟踪主控发出的基的主同步机的振荡频率和相位都要跟踪主控发出的基准同步信号。准同步信号。HDStudio演播室视频系统图演播室视频系统图HDStudio数字数字演播室的系统结构与传统模拟结构的框架一演播室的系统结构与传统模拟结构的框架一样，但是所有视频信号通过样，但是所有视频信号通过数字数字视频矩阵来分配和调视频矩阵来分配和调度，经过度，经过数字数字特技切换台进行切换和特技处理。音频特技切换台进行切换和特技处理。音频信号则经过信号则经过数字数字音频矩阵来分配，经过音频矩阵来分配，经过数字数字调音台进调音台进行处理。对于复杂的特技处理，
24、还需要配备专用的行处理。对于复杂的特技处理，还需要配备专用的数数字字特技机。特技机。所有信号在数字演播室的切换台经过切换、混合所有信号在数字演播室的切换台经过切换、混合和过渡等处理后，进行记录或送至播出中心，经主控和过渡等处理后，进行记录或送至播出中心，经主控室传送出去。室传送出去。音频部分相对视频来说有不同的技术。音频部分相对视频来说有不同的技术。高清化高清化（含虚拟演播室）HDStudio当今的高清演播室一定是当今的高清演播室一定是的，视频信号的的，视频信号的数字化涉及到数字化涉及到这这3个过程。个过程。国际上从国际上从20世纪世纪60年代末开始数字电视的研究：年代末开始数字电视的研究：一
25、是一是电视演播中心的数字化电视演播中心的数字化（电视设备的数字化和（电视设备的数字化和PCM编码标准的确定）；二是编码标准的确定）；二是电视信号传输的数字电视信号传输的数字化化（以信源及信道码率压缩为主的高效编码方法）。（以信源及信道码率压缩为主的高效编码方法）。到到70年代初，欧美各国相继在电视演播中心数字年代初，欧美各国相继在电视演播中心数字化方面取得进展，而这些进展主要体现在各独立电视化方面取得进展，而这些进展主要体现在各独立电视设备的数字化处理方面：设备的数字化处理方面：设备内部全数字处理，但具设备内部全数字处理，但具有模拟的输入输出接口，可以在演播中心内与模拟电有模拟的输入输出接口，
26、可以在演播中心内与模拟电视设备混合使用。视设备混合使用。HDStudio发表日期发表日期设备名称设备名称发表的公司发表的公司备备 注注1973年年数字时基校数字时基校正器正器英国广播公司英国广播公司（BBCBBC）BBCBBC最先发表样机，但美国最先发表样机，但美国CVSCVS公司最先进行商品化生产。公司最先进行商品化生产。1973年年电视制式转电视制式转换器换器英国独立广播公司英国独立广播公司（IBAIBA）由美国由美国NTSCNTSC信号经卫星送到英信号经卫星送到英国转换为欧洲国转换为欧洲PALPAL信号。信号。1974年年帧同步机帧同步机美国国家广播公司美国国家广播公司（NBCNBC）最
27、先用于最先用于NBCNBC电视台，电视台，19751975年年后在美、日成为商品。后在美、日成为商品。1976年年数字式电子数字式电子静止图像存静止图像存储器储器美国哥伦比亚广播美国哥伦比亚广播公司（公司（CBSCBS）与安培）与安培（AmpexAmpex）公司）公司1977年年数字式噪声数字式噪声抑制器抑制器法国汤姆逊公司法国汤姆逊公司（THOMSONTHOMSON）1978年年数字视频特数字视频特技技日本日本NECNEC公司公司英国宽泰公司与日本英国宽泰公司与日本NECNEC公司公司发表的日期相近。发表的日期相近。1978年年数字录像机数字录像机英国广播公司英国广播公司（BBCBBC）因磁
28、带消耗量极大而未能进行因磁带消耗量极大而未能进行实用。实用。3.13.1最早的演播室数字设备面世最早的演播室数字设备面世 HDStudio上表所列的各独立电视设备的数字化，使原来单上表所列的各独立电视设备的数字化，使原来单一性的模拟电视系统转变为数字一性的模拟电视系统转变为数字/模拟混合式的电视系模拟混合式的电视系统，但当其中串入的独立设备增多时，由于每一台数统，但当其中串入的独立设备增多时，由于每一台数字设备都有一次模字设备都有一次模/数、数数、数/模的编模的编/解码转换过程，使解码转换过程，使各环节的量化噪声积累，图像质量下降。各环节的量化噪声积累，图像质量下降。因此，提出了从摄像机到发射
29、机调制器之间所有因此，提出了从摄像机到发射机调制器之间所有处理和操作的全数字化问题，使各数字设备之间的信处理和操作的全数字化问题，使各数字设备之间的信号格式不再转来转去，而是直接的号格式不再转来转去，而是直接的“数字数字数字数字”接接口口。这种全数字环境也使得各国各种格式的电视节目。这种全数字环境也使得各国各种格式的电视节目能以一定的能以一定的标准标准方便地互相交换。方便地互相交换。HDStudio为了统一全世界数字电视制式，前国际为了统一全世界数字电视制式，前国际无线电咨询委员会（无线电咨询委员会（CCIR）于）于1982年提出了年提出了全数字演播室标准全数字演播室标准CCIR 601建议书
30、建议书（CCIR后来成为后来成为ITU下属的无线电委员会，下属的无线电委员会，简称简称ITU-R，因此该建议书相应改为现在的，因此该建议书相应改为现在的）。）。3.23.2ITU-R BT.601ITU-R BT.601标准标准HDStudio全称：全称：演播室数字电视编码参数演播室数字电视编码参数（Studio encoding parameters of digital television for standard 4:3 and wide-screen 16:9 aspect ratios)编码信号为分量信号编码信号为分量信号(Y，CR，CB)，取样频率对，取样频率对Y是是13.5MH
31、z，对，对CR和和CB分别是分别是6.75MHz（简记为（简记为4:2:2），取样结构是正交结构，量化级是），取样结构是正交结构，量化级是8比特，可比特，可选用选用10比特及比特及PCM编码方式等等。编码方式等等。我国相应国标：我国相应国标：演播室数字电视编码参数规范演播室数字电视编码参数规范（The specifications of encoding parameters of digital television for studio），），GBT14857-93ITU-R BT.601规定了演播室分量信号的编码参数，规定了演播室分量信号的编码参数，是信号取样标准是信号取样标准，但不是接
32、口标准但不是接口标准。其对应接口标准。其对应接口标准分别由分别由SMPTE和和EBU标准化，标准化，。HDStudioHDStudioRec.ITU-R BT.601-4(4:2:2)HDStudioRec.ITU-R BT.601-4(4:4:4)HDStudio4:2:2 sampling is used in ITU-R BT.601,D-1,D-5,Ampex DCT,Digital Betacam,Digital-S,and DVCPRO50 formats。3.33.3ITU-R BT.601ITU-R BT.601的取样结构的取样结构HDStudio4:1:1 sampling
33、is used in 525/59.94(“NTSC”)DV and DVCAM,and in both 525/59.94 and 625/50(“PAL”)DVCPRO。HDStudioCo-sited 4:2:0 sampling is used in 625/50(“PAL”)DV and DVCAM formats.Cr and Cb samples are (a frame view would show two lines of YCr,Y pairs,then two lines of YCb,Y pairs).Note that this is different from
34、the 4:2:0 chroma sample positioning in JPEG,MPEG-1,and H.261 formats!They use interstitially sited 4:2:0 sampling!HDStudioHDStudioHDStudioHDStudio以以PAL制为例：行频为制为例：行频为15.625kHz，则亮度信号在水平，则亮度信号在水平方向的取样点数应为方向的取样点数应为13.5MHz/15.625kHz=864点点/行，但行，但行扫描逆程期间不用传信号，则水平方向的实际样点数应行扫描逆程期间不用传信号，则水平方向的实际样点数应为为864(64-1
35、2)/64=702点点/行（行（BT.601规定为规定为720点点/行）。行）。场逆程期间（两场共场逆程期间（两场共49行）也不需要传信号，因此垂直方行）也不需要传信号，因此垂直方向的有效扫描行数为向的有效扫描行数为576行行/帧。两个色差信号的取样点数帧。两个色差信号的取样点数在水平和垂直方向均减半，即：水平在水平和垂直方向均减半，即：水平360点点/行，垂直行，垂直288行行/帧，因而帧，因而每秒钟的像素速率每秒钟的像素速率为为(720576+2360288)25帧帧/s=15.552Mb/s。每个像素按每个像素按8bit量化，总码率为量化，总码率为15.5528=124.4Mb/s。3.
36、43.4数字视频信号的基本码率数字视频信号的基本码率HDStudio标清：标清：13.5+6.75+6.75=27Mpix/s每像素每像素8bit量化，量化，278216Mb/s每像素每像素10bit量化，量化，2710270Mb/s高清：高清：74.25+37.125+37.125148.5Mpix/s每像素每像素10bit量化，量化，148.5101485Mb/sHDStudio是将复合彩色信号直接编码成是将复合彩色信号直接编码成 PCM形式。形式。码率低，设备简单，适用于在模拟系统中插入单个数字设码率低，设备简单，适用于在模拟系统中插入单个数字设备的情况。缺点是取样频率必须与彩色副载频保
37、持一定的备的情况。缺点是取样频率必须与彩色副载频保持一定的关系，而各种制式的副载频各不相同，难以统一。另外，关系，而各种制式的副载频各不相同，难以统一。另外，采用复合编码时由取样频率和副载频间的差拍造成的干扰采用复合编码时由取样频率和副载频间的差拍造成的干扰将影响图像的质量。将影响图像的质量。是将三基色信号是将三基色信号R、G、B分量或亮度和色差分量或亮度和色差信号信号Y、CR、CB分别编码成分别编码成PCM形式。与制式无关，只要形式。与制式无关，只要取样频率与行频有一定的关系，便于制式转换和统一，而取样频率与行频有一定的关系，便于制式转换和统一，而且由于且由于Y、CR、CB分别编码，可采用时
38、分复用方式，避免分别编码，可采用时分复用方式，避免亮色互串，可获得高质量的图像。缺点是总码率较高，设亮色互串，可获得高质量的图像。缺点是总码率较高，设备价格相应较贵。备价格相应较贵。3.53.5复合编码与分量编码复合编码与分量编码HDStudio3.63.6数字分量并行接口及数字分量并行接口及ITU-R BT.656ITU-R BT.656接口是一个涉及两台设备或两个系统间相互连接接口是一个涉及两台设备或两个系统间相互连接规范的概念，这种规范包括互连电路形式、数量和功规范的概念，这种规范包括互连电路形式、数量和功能，以及由这些电路交换的信号的类型和形式。并行能，以及由这些电路交换的信号的类型和
39、形式。并行接口是把数据字的各个比特通过分别的通道同时传送接口是把数据字的各个比特通过分别的通道同时传送的接口。的接口。52559.94系统的并行接口标准由系统的并行接口标准由SMPTE 125M定定义，义，62550系统的并行接口由系统的并行接口由EBU Tech 3267定义。定义。两者都被两者都被ITU-R采用合并为采用合并为Rec.656。HDStudio标准要求视频数据流结构要最大限标准要求视频数据流结构要最大限度地满足度地满足“525行行/59.94Hz”和和“625行行/50Hz”两大扫描两大扫描体系，进而明确规定了在对这两大扫描体系的视频信体系，进而明确规定了在对这两大扫描体系的
40、视频信号进行数字化时其号进行数字化时其行、场消隐的时间基准行、场消隐的时间基准；规定了视；规定了视频数据流可有频数据流可有并行及串行两种形式并行及串行两种形式，进而分别给出了，进而分别给出了8 bit视频数据在并行传输及串行传输时的视频数据在并行传输及串行传输时的具体格式具体格式、串、串行传输时的行传输时的比特顺序比特顺序（先传低位，后传高位）；还给（先传低位，后传高位）；还给出了出了同步脉冲信号的频率及方波宽度、脉冲沿抖动同步脉冲信号的频率及方波宽度、脉冲沿抖动等等具体参数。具体参数。HDStudioRec.656标准的物理接口使用标准的物理接口使用11对双绞线的对双绞线的25针针“D”型接
41、插座（型接插座（10对为数据，第对为数据，第11对为对为的时钟；另有的时钟；另有1对系统地和对系统地和1根电缆屏蔽地）。在传输时以样值为单位，根电缆屏蔽地）。在传输时以样值为单位，按按CB，Y，CR，Y，CB，Y 顺序将各比特并行传输，顺序将各比特并行传输，位速率为位速率为27Mbs。在每一电视有效行的开始前和结束。在每一电视有效行的开始前和结束时，分别有时，分别有4比特的有效视频起始标志比特的有效视频起始标志SAV（Start of Active Video）和有效视频结束标志和有效视频结束标志EAV（End of Active Video）。整个数字有效行包括。整个数字有效行包括720个亮
42、度字和个亮度字和720个色度个色度字字(CB，CR各各360个个)。ITU-R的最新接口标准可提供的最新接口标准可提供10比特精度的接口，比特精度的接口，当用于传送当用于传送8比特数据时，在最低位加两个零。比特数据时，在最低位加两个零。由于数字分量信号的由于数字分量信号的EAV和和SAV已含同步信息，因已含同步信息，因而无需再传送同步信号，在行、场消隐期间可传送数字而无需再传送同步信号，在行、场消隐期间可传送数字音频信号和其它辅助数据。音频信号和其它辅助数据。HDStudioITU-R BT.656规定的帧划分方法规定的帧划分方法 水平（水平（H）、垂直（）、垂直（V）和场（）和场（F）信号作
43、为嵌入到视频数）信号作为嵌入到视频数据流中的一串比特来发送，这一串比特构成了一个控制字。据流中的一串比特来发送，这一串比特构成了一个控制字。HDStudioITU-R BT.656规定的视频数据流特性规定的视频数据流特性 图中图中AB为控制字节（为控制字节（Control Byte），由值），由值1、F、V、H和和4个误码检测及校正位组成。个误码检测及校正位组成。有效视频（有效视频（Active Video）部分由）部分由720个个Y、360个个CB和和360个个CR（共计（共计1440个样点）组成，而整个视频帧结个样点）组成，而整个视频帧结构除了这构除了这1440个有效视频样点值外，还包括个
44、有效视频样点值外，还包括NTCS制制258字节或字节或PAL制制280字节的水平消隐（字节的水平消隐（EAV和和SAV代码之间代码之间的空间）以及垂直消隐（的空间）以及垂直消隐（V1对应的空间）。对应的空间）。HDStudio3.73.7演播室串行数字接口演播室串行数字接口SDISDI串行数字接口（串行数字接口（SDI）是把数据字的各个比特以）是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理。行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理。用扰码的不归零倒置用扰码的不归零倒置(NRZI)
45、来代替早期的分组编码，来代替早期的分组编码，其标准为其标准为SMPTE 259M和和EBU Tech 3267，标准包括，标准包括了含数字音频在内的了含数字音频在内的数字复合数字复合和和数字分量数字分量信号。信号。在传送前，对原始数据流进行扰频，并变换为在传送前，对原始数据流进行扰频，并变换为NRZI码，确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样码，确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。制。HDStudio辅助数据辅助数据（音频）（音频）协处理器协处理器CRC计算计算移位寄移位寄存器存器扰码器扰码器编码器编
46、码器27MHz时钟时钟270MHz时钟时钟27MHz时钟时钟并行并行CbYCrY串行输出串行输出NRZINRZ10bit并行数据码流的串行处理并行数据码流的串行处理HDStudio不归零码不归零码NRZ的特征：对逻辑的特征：对逻辑1规定一个适当高的规定一个适当高的DC电平，对逻辑电平，对逻辑0规定一个适当低的规定一个适当低的DC电平。串行数电平。串行数字信号不单独传送时钟信号，在接收设备中用一个锁字信号不单独传送时钟信号，在接收设备中用一个锁相环相环PLL和压控振荡器和压控振荡器VCO重新产生时钟信号，锁相重新产生时钟信号，锁相环通过数字信号中环通过数字信号中0到到1或或1到到0的跳变沿进行锁
47、定。的跳变沿进行锁定。然而然而NRZ码可能出现连码可能出现连0和连和连1状态，锁相环会失状态，锁相环会失去基准，此间接收端数据再生精度就取决于去基准，此间接收端数据再生精度就取决于VCO稳定稳定度了。另外，度了。另外，NRZ码有直流分量，不适于交流耦合码有直流分量，不适于交流耦合01001110111100NRZNRZIHDStudioSDI采用采用倒相倒相NRZ码（码（NRZ Inverted code），），“1”跳，跳，“0”不跳。跳变沿增加，可改进不跳。跳变沿增加，可改进PLL的性能。的性能。NRZI码仍有直流和低频分量，为进一步改进接收码仍有直流和低频分量，为进一步改进接收端的时钟再
48、生，采用扰码（端的时钟再生，采用扰码（Scrambling），可使长串），可使长串连连0连连1序列及数据重复方式随机化并扰乱，限制了直序列及数据重复方式随机化并扰乱，限制了直流分量，提供了足够的信号电平转换次数，保证时钟流分量，提供了足够的信号电平转换次数，保证时钟恢复可靠。恢复可靠。HDStudio串行数据在编码扰频电路中进行扰频时，将输入串行数据在编码扰频电路中进行扰频时，将输入数字信号除以多项式数字信号除以多项式X9+X4+1，然后再进行倒置，用多，然后再进行倒置，用多项式项式X+1除扰频后的数字流，形成除扰频后的数字流，形成NRZI码。码。在数据流的接收端，在数据流的接收端，SDI接口
49、利用接口利用X9+X4+1和和X+1多项式，从多项式，从NRZI码流恢复原数据流。码流恢复原数据流。SDI信号用单根同轴电缆传送，最长传输距离信号用单根同轴电缆传送，最长传输距离300米。米。SDI接口不能直接传送压缩数字信号接口不能直接传送压缩数字信号，因此数字录，因此数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解压并经压并经SDI接口输出才能进入接口输出才能进入SDI系统。然而如果反复系统。然而如果反复解压和压缩，必将引起图像质量下降和延时增加，为解压和压缩，必将引起图像质量下降和延时增加，为此，此，。HDStudio(a)索尼公司的串行
50、数字数据接口索尼公司的串行数字数据接口SDDI（Serial Digital Data Interface），用于），用于Betacam-SX非线性编辑非线性编辑或数字新闻传输系统，通过这种接口，可以或数字新闻传输系统，通过这种接口，可以4倍速从磁倍速从磁带上载到磁盘。带上载到磁盘。(b)索尼公司的索尼公司的4倍速串行数字接口倍速串行数字接口QSDI（Quarter Serial Digital Interface），在），在DVCAM录像机编辑系统录像机编辑系统中，通过该接口以中，通过该接口以4倍速从磁带上载到磁盘、从磁盘下倍速从磁带上载到磁盘、从磁盘下载到磁带或在盘与盘之间进行数据拷贝。载
