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常用视频格式


XDCAM 为 sony 在 2003 年所推出的无影带式专业录影系统。2003 年 10 月 开始发售 SD 系统商品,2006 年 4 月开始发售 HD 系统。 XDCAM 的首两代 XDCAM 及 XDCAM HD,使用 Professional Disc 作储存 媒体,媒体和 Blu-ray Disc 相似及同样可储存 23 GB(PFD23,单面)或 50 GB(PFD50,双面)数据。第三代 XDCAM EX,使用固态 SxS 记忆卡。在 2008 年,JVC 宣布和 Sony 结盟支援 XDCAM EX 格式。 XDCAM 产品范围包括了摄影机和录影机, 作为突发取代传统录影机的格 式,容许 XDCAM 光碟可以应用在传统影带式的工作流程。其录影机亦可作 为随机存取磁盘机,以 IEEE 1394 及以太网等途径容易汇入录像到非线性 编辑系统。所以与过去使用影带的录影机系统比起来,进行非线性编辑更 容易。

一 . 压缩方式
XDCAM 格式使用数种不同的压缩方式和储存格式。 虽然 DVCAM 及 IMX 独 立型号有提供,很多标清 XDCAM 摄影机可简易切换 IMX 至 DVCAM 等格式。 IMX (MPEG IMX) IMX 容许录影标清视讯, 使用 MPEG-2 编码, 位元率达 30、 或 50 Mbit/s。 40 MPEG IMX 不使用暂时压缩,这可适合作剪接格式。50 Mbit/s 的品质 在视觉上可和 Digital Betacam 比较,及常作电视制作用途,主要是电子 新闻采集,因在实际上色彩分辨率(DigiBeta 的 10 位元对 IMX 的 8 位元) 和更低压缩比比 Digital Betcam 更好 DVCAM (DV25) DVCAM 使用标准 DV 编码,位元率高达 25 Mbit/s,相容于大部分 DV 剪 接系统。 XDCAM HD (XDCAM HD420, MPEG HD420) XDCAM HD 支援多种品质模式。HQ 模式位元率可达 35 Mbit/s,使用可 变动位元率 (VBR) MPEG-2 长 GOP 式压缩。可选的 18 Mbit/s (VBR) 及 25 Mbit/s (CBR)模式可增加录影时间,相对地减少视讯品质。 XDCAM HD422 (MPEG HD422) 第三代 XDCAM 使用 4:2:2 抽样的 MPEG-2 编码,比以往的格式有双倍色 度分辨率。为可容纳更细致的色度,最大位元率增加至 50 Mbit/s。 2008 年后期,Sony 推出了 PDW-700 摄影机及 PDW-HD1500 半体积录影 机。同时,Sony 亦藉着免费固件升级,扩展 XDCAM HD422 支援至 PDW-U1 录 影机。 XDCAM EX

XDCAM EX 索尼公司于 2007 年 11 月发布了 XDCAM EX 标准和 PMW-EX1 摄影机。该 标准使用同 XDCAM 相似的编码格式,只是存储介质换成了 SxS 内存卡。该 标准能够以 25Mbit/s 的固定码率存储标清格式 (1440x1080) 或以 35 Mbit/s 的浮动码率存储高清格式(1920x1080)的视频。相比于 XDCAM 标准的 MXF 文件格式,已编码的视频存储为 MP4 格式。两个标准在封装文件上规格的 不同意味着在 XDCAM EX 格式发布之初,既存编辑软件对于 XDCAM HD 的编 解码器无法处理 XDCAM EX 的编码。 使用 SxS 内存卡时, 由于文件系统为 FAT32 格式, 单条长视频编码后会被分割成一系列不超过 4GB 更确切的说, ( 3.49GB) 的文件(折合约 13 分钟的高清或约 19 分钟的标清素材)。 PMW-EX1 摄影机搭载 3 块 1/2 英寸、分辨率超过两百万像素、代号 “Exmor”的 CMOS 传感器。该机型在全美广播工作者协会(NAB)2007 年展 会上首次展出。该机在使用 SxS 固态存储内存卡时,使用 4:2:0 MPEG-2 Long-GOP 编码,但是其内部色度抽样实为 4:2:2,并且可以在 HD-SDI 接口 上实现 4:2:2 抽样的输出。XDCAM EX1 被索尼定位为 CineAlta 系列(索尼 的高清电影摄像机系列)产品的一款设备,它提供丰富的帧数模式,可以 实现从 60 帧/秒(在 1080p 模式下 30 帧/秒)到间隔拍摄。 在 2008 年 4 月,索尼在 XDCAM EX 产品线推出了一款新的可更换镜头 的摄影机,PMW-EX3。EX3 在内部设计上和 EX1 并无二致,在外观上改用了 肩托支撑设计(也许可以理解为向佳能 XL 系列的外型致敬?),并增加了 可选外挂硬盘系统。相应的,售价相对于 EX1 大幅度提升。 在 2008 年 12 月,JVC 首次推出了自己的 SxS 存储介质产品,数码摄像 机转录适配器 KA-MR100G。 MR100 可以匹配 JVC Pro HD 系列摄像机 (GY-HD200 及后继机型),驳接于电池和机身之间。MR100 允许摄像机通过一条 68 针 的排线将视频以 XDCAM EX 格式记录于 SxS 卡上。JVC 已将 KA-MR100G 作为 GY-HM700 等型号的选购配件,为 JVC 用户提供一整套新的固态存储方案。 代理串流 低分辨率的代理串流 (proxy stream) 以 1.5 Mbit/s MPEG-4 视讯及 每声道 64 kbit/s 音讯储存。其分辨率为 CIF 大小。

二 . 储存媒体
Professional Disc Sony 采用 Professional Disc 作为专业非线性视讯拍摄的媒体有很多 原因,列明在白皮书 Why Sony Adopted Professional Disc [1] SxS 固态内存 (XDCAM EX) SDHC 固态内存 (XDCAM EX)

AVCHD
AVCHD 使用 8 厘米的 mini-DVD 光碟, 单张可存储大约 20 分钟的高解析度 视讯内容,今後的双层和双面光碟可存储 1 小时以上,而没有 AVCHD 编码 的 mini-DVD 光碟一般只能存储 30 分钟左右的 480i 视讯内容。

音像规格
记录媒体 8cm DVD 记录波长 650nm 影像 视讯信号 1080/60i 1080/50i 1080/24p 720/60i 720/50i 720/24p 480/60i 576/60i 像素(水准×垂直) 1920x1080 1440x1080 1280x720 720x480 720x576 显示比例 16:9 16:9 16:9 / 4:3 16:9 / 4:3 压缩方式 MPEG-4 AVC/H.264 取样频率 74.25MHz 55.7MHz 74.25MHz 13.5MHz 13.5MHz 取样构造 4:2:0 量子化比特数 8 BIT(辉度/色) 声音 压缩方式 杜比数位(AC-3) 线形的 PCM 压缩比 64~640Kbps 1.5Mbps 声音方式 5.1 声道 7.1 声道 压缩方式 MPEG-2 串流格式 传输率 18Mbps

扩展介绍
随着大屏幕高清电视(HDTV)越来越多地进入家庭,家用摄像机也面临 着向高清升级的需求。 对日本领先的消费电子设备制造商而言,向高清升级已成为必然趋势。 在他们竞相推出的各种高清摄像机中, 存储介质五花八门, 包括 DVD 光盘、 Mini DV 磁带,以及闪存卡等。 但是,上述诸多努力却有可能事与愿违,因为格式之间的互不兼容不 可避免地会使供应商和消费者陷入困惑。

近日,松下电器产业株式会社和索尼株式会社联合推出一项高清视频 摄像新格式——AVCHD,该格式将现有 DVD 架构(即 8cm DVD 光盘和红光)与 一款基于 MPEG-4 AVC/H.264 先进压缩技术的编解码器整合在一起。H.264 是广泛使用在高清 DVD 和下一代蓝光光盘格式中的压缩技术。由于 AVCHD 格式仅用于用户自己生成视频节目,因此 AVCHD 的制订者避免了复杂的版 权保护问题。 AVCHD 与其他格式的对比 AVCHD 整合了于 2003 年出现的基于 Mini DV 磁带的 HDV,以及在 SD 卡 上存储视频内容的新方法。 AVCHD 在传统 DVD 格式和 H.264 压缩技术之间搭 起一座桥梁,后者的压缩效率据说比 MPEG-2 标准高出一倍,而且视频信号 质量也具有实质性改善。 但是面对新格式也有人提出质疑:尚未成熟的市场是否真的还需要另 一种新的格式?目前市场何时起飞还不明朗,只有等到有足够的需求才可 能吸引芯片公司积极推出能处理高清数据的低功耗 H.264 编解码器。 在一张 8cm 的 DVD 刻录光盘上,AVCHD 能以平均 9Mbps 的速率录制 20 分钟左右的高清(1,080i,720p)内容,而一张双面光盘能存储 40 分钟左右 的视频内容。AVCHD 格式还能同时进行 AC-3 或线性 PCM 音频录制。 当以 4.5Mbps 的速度录制标清视频时,一张 AVCHD 光盘能存储 40 分钟 的节目,时间比采用 MPEG-2 的 DVD 格式长一倍。AVCHD 定义的数据录制速 率最大为 18Mbps。 但一位长期跟踪数字成像和相关音视频产品的自由分析师 Reiji Asakura 指出:“20 分钟的录制时间让人回想起 80 年代使用的 VHS-C 录像 带格式。AVCHD 看来无法满足用户要求。”他认为,AVCHD 格式只是蓝光光 盘摄像机面市前的一种过渡形态。 一些制造商已经在开发基于蓝光的摄像机。但他们遇到一系列障碍, 特别是对价格和体积方面的要求,他们需要低成本、低功耗,且具有高清 能力的 H.264 编解码器。另外,这些器件还必须具有极高的可靠性以支持 便携产品应用。 松下和索尼都支持蓝光,但他们认为需要专门为高清摄像机量身打造 一种格式,来满足消费者对更时尚的高清录制的品位要求。 但是无论是否采用 AVCHD,有一点都很明确:高清视频不再仅仅瞄准专 业应用领域。 三年前,佳能、JVC、夏普和索尼推出了以 Mini DV 磁带为存储介质的 HDV 格式。2004 年 10 月,索尼率先推出了基于 HDV 格式的肩扛型摄像机 HDR-FX1。佳能随后推出类似的产品。前不久,索尼推出的掌上型 Handycam HC3 同样基于 HDV 格式。而三洋电子也推出了一款高清摄像机 Xacti,该摄 像机采用传统 MPEG-4 压缩格式(不是 H.264),视频分辨率达 720p。该款掌 上摄像机采用 SD 卡存储数据。

事实上,AVCHD 并不是利用传统 DVD 架构的唯一格式。索尼、松下、佳 能和日立都推出了兼容 DVD 的摄像机,利用 8cm DVD 光盘录制 MPEG-2 压缩 的标清图像。 兼容性问题 AVCHD 格式使高清摄像机制造商的产品能够兼容所有 8cm DVD 光盘格式, 包括 DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+RW 以及 DVD+R。但是目前的 DVD 机却 无法播放 AVCHD 光盘,而 AVCHD 的支持者也不打算推出专门针对该格式的 录制或播放器平台。如果想要欣赏由 AVCHD 摄像机摄录的节目,那就必须 通过传输线从摄像机中直接导出,或使用专用软件从 PC 中导出。 松下曾透露过其开发意图: AVCHD 格式将不仅用于基于 DVD 格式的摄像 机,而且还用于采用 SD 卡的摄像机中。对此,分析师 Asakura 指出:“松 下没有采用 HDV1080i 格式; 取而代之, 该公司开发了一种专用高清摄像机, 利用 SD 卡作为录制媒介。而松下采用 SD 卡存储 AVCHD 格式内容,远远比 其 8cm DVD 摄像机方面的计划更引人注目。” 之所以会这样,是因为 AVCHD 格式不支持 SD 卡。事实上,两位新格式 的倡导者在闪存卡市场上是死对头, 索尼支持记忆棒, 而松下则支持 SD 卡。 为了使 AVCHD 格式支持 SD 卡, 松下打算开发一种接口和一个文件系统, 并且已经开始着手进行一种 SD 卡格式的升级工作,以满足 AVCHD 对数据速 率及容量方面的要求。

寻求合适的编解码器
AVCHD 倡导者面临的另一项挑战, 是缺少支持高清分辨率视频的低功耗、 低成本 H.264 编/解码器。 目前面向低分辨率图像(类似 Half-D1,352×480 像素)的单片 H.264 编解码器正在涌向市场。前不久,日本开通了基于 H.264 压缩技术、面向 移动接收设备的“One-Seg”地面数字电视广播。索尼计算机娱乐公司的 PSP 游戏机对存储在通用媒介光盘(UMD)和记忆棒上的数据也采用 H.264 格 式压缩。去年秋天,索尼开发了一款面向 PSP 的 H.264 编码器,它允许个 人录像机把以 MPEG-2 压缩的高清内容生成标清数据。富士通也于今年早期 开始提供单片 H.264 解决方案,其 MB93475 的双核配置版本能对 253×480 像素的图像进行编解码。 但是事实上,目前尚没有出现便携设备所要求的低功耗、低成本,且 能处理高清内容的芯片。虽然赛灵思近日在 FPGA 平台上实现了具备高清能 力的 H.264 编码器,但大多数具有高清性能的 H.264 编码器都是以机柜式 计算机或其它庞大系统形式出现的。 当被问及他们希望高清摄像机市场何时提供丰富的编解码器资源时, 松下和索尼都未明确表态。但是松下的一位发言人称:“半导体行业正在 努力开发解决方案。松下有信心能在需要的时候拿到芯片。”

AVCHD 格式没有使用 DVD 论坛的技术信息, 因此松下和索尼可自由地将新格式授 权给其它公司,而两家公司也正打算马上授权该技术。

HDV 的定义
HDV 是由佳能、夏普、索尼、JVC 四大厂商推出的一种使用在数码摄像 机上的高清标准。采用这一标准的数码摄像机能以 720 线的逐行扫描方式或 1080 线隔行扫描方式进行拍摄。 高清是什么? 高清是新一代的视频标准, 它不是一台摄像机或电视机, 它是一个系统, 一个世界。高清主要是一种视频格式,目前还没有完全统一的标准,各国的 发展进度也不一致,但是一个基本的标准,即视频比例一定为 16:9 且分辨 率高于或等于 1280*720。对应的,低于这个分辨率的视频,一般称为标清。 目前,高清视频的分辨率主要是 1280*720 和 1920*1080,一般采取以下 方式表示:1080/50i。其中,1080 表示分辨率为 1920*1080,50 表示每秒播 放 50 场,i 表示为隔行扫描。对应的分辨率为 1280*720,每秒播放 30 帖, 逐行扫描的视频为:720/30p。 什么是 HDV? HDV 是高清格式的一种,由索尼、夏普、佳能、JVC 于 2003 年 9 月 30 日联合宣布的。HDV 标准的目的是为了能开发准专业小型高清摄像机和家用 便携式高清摄像机,使高清能够在更广的范围内普及。
HDV 的特点

1 、 HDV 可以在 DV 磁带上录制高清晰画面 用于录制 DV 的 DV 磁带也可以用于高清晰影像的录制,录制时间也是相 等的。而且,主要的录制装置也与 DV 标准相同。 2 、 先进的压缩算法 HDV 采用了广泛应用于数字广播和 DVD 的 MPEG-2 压缩方式, 在保持高画 质的同时可以实现有效压缩。因此,与 DV 相比,尽管码流相同,但其分辨 率要高 4 倍。为了使用 MPEG-2 来压缩大量高清晰画面数据(这些数据远远 多于 SD 画面数据)要求有一种非常大的信号处理电路。不过由于半导体和 信号处理技术的发展,现在可以将编解器作为个人设备的一种标准。索尼为 此专门开发了先进的处理芯片。 3 、 HDV 具备强大的纠错功能 利用使用帧间压缩的 MPEG-2 压缩方法(或编解码器),数据丢失带来 的影响将远远大于 DV 标准的数据丢失影响。因此,运用了 HDV 制式的纠错 代码实现了比 DV 制式更加精确的纠错功能。而且,通过将只在轨道内进行 DV 纠错的方法转化为多轨道间的纠错方法,可显著改善纠错功能,并可极大 地增强对于数据丢失的容错性。 4 、 HDV 的音质和 CD 一样好 HDV 的 MPEG-1 音频层 II 被用作音频压缩, 使您能够享受近乎 CD 的音质。 5 、 HDV 支持两类录制体系 HDV 标准具有两种类型的录制体系:720p(逐行)规范和 1080i(隔行) 规范。
HDV 视频压缩

在 HDV 标准下,MPEG-2 制式被用于 DV 磁带的记录方式。MPEG-2 制式是 视频媒介的标准压缩方法,已被广泛使用于 DVD、卫星和陆地数字广播。由 于 MPEG-2 制式的压缩方法通过使用数据量为常规视频信号的 4.5 倍的帖间 和 HD 视频信号之间的差异等信息,实现在极低比特率时也能实现很高的分 辨率,并且记录在 DV 磁带上。此外,录制时间与 DV 制式下的时间相同。
HDV 代表产品

目前除了索尼推出两款 HDV 产品 HDR-FX1E 和 HDR-HC1E 之外,其它厂商 并没有推出 HDV 产品。 HDR-FX1E 是索尼于 2004 年 9 月 7 日发布全世界第一部民用高清(符合 HDV1080i 标准)摄像机。HDR-FX1E 采用普通 DV 磁带,不但可以拍摄高清格 式,也可以拍摄 DV 格式,一盘磁带 DV 的时间都是 60 分钟。在操控性和功 能方面,HDR-FX1E 也提供了很多以前在专业领域才会有的功能,给独立节目 制作人和 DV 发烧友带来更大的发挥空间。 HDR-HC1E 是索尼今年 7 月推出的又一款轻巧型高清数码摄像机, 这是一 款真正意义上的民用高清数码摄像机。 HDR-HC1E 净重仅为 680 克 (不含电池, 磁带),体积为 188 毫米 X71 毫米 X94 毫米,易于随身携带,是影像制作爱好 者的最佳选择。HDR-HC1E 采用了最新开发的 1/3 英寸、297 万像素的大尺寸 CMOS 传感器,配备了专业级的高精细卡尔蔡司 Vario-Sonnar T*镜头。在图 像色彩方面,索尼特别开发了 Enhanced Imaging Processor 影像增强回路 来扩大明暗间的动态范围,影像及画质鲜明丰富。考虑到目前的显示设备和 编辑设备,在 HDR-HC1E 的输入/输出部分,拍摄格式可以选择 HDV1080i 或 DV 两种格式。与同等级的 MiniDV 比较,HDR-HC1E 具有更多的功能,特别是 手动功能相当丰富,可以进行手动曝光、手动对焦、定点对焦、点测光、手 动白平衡等设置。 小结: 小结 : “数字高清”可以说是 2005 年广电市场最为时髦的字眼了。先是广电 总局给出一个时间表,要将高清电视作为未来几年内广电事业的发展重点, 并选择了杭州等几个地区作为试点,接着便是有媒体宣称国家广电总局提出 2008 年将以高清数字全面转播 08 年奥运盛典。毫无疑问,无论是从观众的 视觉还是从产业的角度来看,高清已经成为数字时代发展的趋势。 同时,随着索尼推出的两款 HDV—HDR-FX1E&HDR-HC1E,HDV 也开始向普 通大众消费者迈进。
HDV 的规范

根据 HDV 制式,有两种类型的高清晰录制体系。第一种为 720p 逐 行扫描,规定了 720 个有效扫描行和 1280 个水平像素。另一种体系为 1080i 隔行扫描,规定了 1080 个有效扫描行和 1920 个水平像素。因此,他们为高 清晰时代建立了必要的高分辨率录制和回放体系。

DV
DV 是 Digital Video 的缩写,译成中文就是“数字视频”的意思,它是由索尼、松下、胜 利、夏普、东芝和佳能等多家著名家电巨擘联合制定的一种数码视频格式。
存储格式

存储格式
编码方式 CCIR 601 在电视广播中广泛使用 ; MPEG-4 是用于在线发布的视频资料 ; MPEG-2 使用在 DVD 和 SVCD 中 ; MPEG-1 使用在 VCD 中; H.261 使用在视频电话和视频会议中 ; H.263 使用在视频电话和视频会议中 ; H.264 也就是 MPEG-4 第十部分,或者 AVC。具有非常广 磁带

DV 带

Betacam SX, Betacam IMX, Digital Betacam ; D1, D2, D3, D5, D9 (aka Digital-S) ; DV, MiniDV - 使用在现在大多数消费类摄像机中 ; DVCAM, DVCPRO - 使用在专业广播设备中 ; Digital8 - 。

DVCAM
由 Sony 开发的一种专业级数码摄录标准。其水平解析度达 800 线以上。 Sony 公司于 1996 年在 DV 格式的成功基础上开发了基于 1/4 英寸磁带的 DVCAM 专业数字分量记录格式。DVCAM 格式是世界标准 DV 格式的专业扩展。

该格式采用 5:1 的压缩比,4:2:0(PAL)取样方式,8bit 数字分量记录,与 家用 DV 格式双向兼容,同时更宽的磁迹宽度又可实现保证专业编辑精度。 作为数字设备,DVCAM 系列产品可保证专业视频制作所要求的图象质量、编 辑性能及多代复制性能;而通过提供一系列模拟接口,它又可以方便地配置 到现有的模拟编辑系统中。独一无二的压缩算法可以提供出色的图像质量和 超级的多代复制性能。DVCAM 格式具有更宽的 15 微米的磁迹宽度(相比之下 DV 格式是 10 微米),从而提供了专业编辑的高可靠性。它还提供优异的数 字音频性能,具有很宽的动态范围和出色的信噪比,可与 CD 的质量媲美。 有两种音频通道模式可选:48KHz/16 比特的两声道记录或 32KHz/12 比特的 四声道记录。 随着 DVCAM 技术的发

展,自 2002 年 9 月开始,Sony 提出了新的 DVCAM 网络应用产品。


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