Avid DNxHD高清编码

全球HD后期制作市场发展迅速

高清,其实不是一个新的话题，自从2000年Avid最早推出HD后期制作产品DS以来，全球以及国内很多用户都用Avid产品创造了诸多精彩的作品。从过去来看，高清应用主要集中在低成本电影、数字影院节目、高清电视剧以及广告制作等领域。整个后期制作领域高清的应用发展非常快。
2000年Avid把当时自己在音频领域、视频领域、电影领域，包括剪辑、动画、合成多个杰出产品做了技术整合，推出最早的高清产品，这个产品大家都很熟悉，叫DS|HD。这几年针对电影业的发展DS产品又做了很多改进，包括支持2K、4K DPX胶片电影格式图象处理，用32bit 进行RGB图像渲染，硬件指标是10bit，音频采样96K等等。这样的改进更多地满足高端影视后期制作的需求。

 

成本高是高清晰度电视广播发展缓慢的主要原因

高清在电视行业的推广，准确地讲应该是高清晰度电视的播出推广，在全球发展都比较缓慢。成本高是导致高清广播推广比较慢的主要原因。过去，接收机的成本太高是主要问题，今天来看，主要还是录像机和磁带的成本高清相对于标清还比较高。在高清低成本非线性制作方面，去年NAB的时候Avid就推出了纯粹基于软件模式的低成本制作系统，它除了支持标清的DV25和DV50以外还可以支持1:1标清，同时支持DVCPRO HD100高清源码流采集编辑、HDV的采集编辑以及Avid高清压缩编码（DNxHD）的编辑，它可以通过1394火线接口直接和录像机连接，采集DVCPRO100兆高清的源码流。Avid是全球第一个能够支持通过1394火线接口直接采集DVCPRO100兆1080 50i高清源码流的厂家。

通过十几年的发展，大家应该都有这样一个共识：应该用非线性编辑代替传统线性对编。针对高清来讲，如果仅仅用非线性“孤岛”代替传统对编，有很多问题没有解决。首先成本问题就没有很好地解决。举一个例子，电视台内有很多节目制作环节，剪辑、音频、字幕、审片、播出等。如果没有网络，各个环节还像以前一样用磁带进行传递，意味着每一个HD非编环节还需要配HD录像机，HD录像机成本很高，而且格式也有很多种，HD磁带相对于标清也贵很多。还要特别强调的是高清的数据量很大，如果我们用非线性“孤岛”做高清节目，非线性设备不连网，没有存储共享，会导致比标清更大的存储浪费。1080格式高清数据量大约是标清的6倍，如果用1:1的非压缩进行HD非编，一个TB的硬盘容量只能够存储大概2个小时的1:1非压缩高清节目。可以算一算就算给每台非线性设备配几个TB的硬盘容量，也做不了几个小时节目，也就是说如果完全按单机工作模式的话只能对付一些广告片或者短的节目，真正应付电视台大规模生产播出所要求的生产力是完全不可能的。

 

传统多带拷贝的流程导致HD图象质量的严重下降

对于大规模的HD电视节目生产，还有一个问题，我们应该特别注意避免高清磁带拷贝的多带损耗。过去传统模拟磁带多带拷贝损耗大家都会注意，数字录象机时代，通过SDI进行拷贝，因为它是非压缩的数字接口，多带损耗就容易被忽视。目前用的主流高清录像机，HDCAM和DVCPRO，它们的压缩比比传统的DVW要高很多。HD录象机压缩比很高，这也是由于前期的磁带记录方法导致必须这么做。假设电视台采用的是一种磁带拷贝的生产流程，所有的编辑环节都用高清对编，虽然我们用HD SDI接口连接，每记录到磁带的时候要重新再编码一次，也就是说它需要用高压缩比7:1或者9:1再压缩一次，多版拷贝以后虽然没有数模损耗，但是有多版压缩损耗，这个损耗很大。也就是说高清的磁带拷贝会比标清面临更大的损耗。
    

如果采取非线性“孤岛”工作模式，用一台非线性加一台高清录像机对编，就算非线性设备本地硬盘用的是1:1的非压缩格式存储，从录像机到硬盘的时候是不压缩的，从非线性再回到录像带的时候需要再编码一次，又是7:1或者9:1的压缩，同样会导致高清的节目信号多带损耗，所以真正大规模的生产是不能采用这样的方法去做的。
    

一个电视台要做高清节目的播出，会真正面临从无到有的大规模生产压力，最迫切的应该就是怎样建立高清节目的非线性制作网络，这不光是解决成本问题，也是解决质量问题的关键。
    

Avid是全球最大的广播电视非线性网络解决方案厂家，在全球有超过2600家大规模的广播电影电视用户采用Avid网络方案。Avid在去年NAB的时候首家推出了高清网络解决方案，把5年来开发的成熟的非线性网络技术和高清技术进行了融合。如果采用这样的网络体系来制作节目，剪辑、音频、合成、特技、审片都在网络里完成，做完的节目通过硬盘播出系统直接播出，也就是说从制作到播出不用再拷磁带了，就可以真正避免多版拷贝损耗，所以非线性网络是真正解决高清多带损耗的重要方法。

 

DNxHD高清编码是推广HD节目制作网络的关键
    

目前高清摄像机有很多种，高清格式很多，60场的、50场的，除了松下DVCPROHD100源码流可以通过1394接口采集，其他型号只有通过HD-SDI进行采集，而单轨HD 1：1的码流将近1200Mb/s，这样高的码流在现有的IT网络技术环境下是不可能支持大量非线性设备进行共享存储编辑的。目前前端HD摄象机的源码流并不开放，而后期HD制作领域也没有一个成型的压缩标准，在这样的背景下Avid在去年推出了DNxHD高清编码，这个编码的码流和HD摄像机的原始码流很接近，但是一个基于MXF格式开发的开放性HD压缩编码，Avid现有网络结构下可以非常好地支持SD 1:1高码流的共享编辑，而DNxHD和SD 1:1的码流相当，所以有了这个编码以后，现有的Avid网络就可以同样支持HD的生产流程。
    

通过DNxHD高清编码带来的好处，一是现有的网络可以支持很大规模的HD非线性网络终端，要支持大规模的网络共享，不做高清压缩编码是不行的，另外，通过这个编码以后，网络OK了，存储也OK了，如果不编码的话，1个TB硬盘容量才能存两个小时非压缩的高清节目，通过DNxHD编码，存储容量提高了将近5－10倍。中央存储共享的网络流程也能有效地节省硬盘空间。

    

DNxHD高清编码的品质
到底DNxHD编码细节是什么样呢？我们详细看一看，从指标来看，编码码流适中，比传统的HD码流优化，根据不同节目类型分三个码流，适应HD电视广播的各种需求。 

 

	AVID	SONY	Panasonic	AVID	Panasonic	SONY
	DNxHD 145	HDCAM	DVCPRO HD	DNxHD 220	HD-D5	HDCAM SR
图像解晰度	1280x720 1920x1080	1920x1080	1280x720 1920x1080	1280x720 1920x1080	1920x1080	1920x1080
比特率	8 bit	8bit	8bit	8bit 10bit	10bit	10bit
亮色采样	4:02:02	3:01:01	4:02:02	4:02:02	4:02:02	4:2:2/4:4:4
码流	145Mb	135Mb	100Mb	22OMb	235Mb	440Mb

   

DNxHD高清编码的开放性
    

DNxHD编码是基于MXF格式的开放性的编码。现在全球高清的后期制作编码领域是个空白，业界需要的是开放性的标准，而不是封闭的标准，Avid首先推出了品质非常高DNxHD编码格式，同时Avid又开放了这个编码，把这个编码开放给业界用户，包括给前端摄像机厂家。未来摄像机的格式发展很快，P2、蓝光盘、硬盘记录载体都是新的记录载体，据可靠的消息，Ikegami公司在今年NAB上将会展出用Avid DNxHD编码作为前端记录格式高清摄像机，也就是说从前端开始就可以用DNxHD编码格式进行高清的编码，从前端到播出就可以完全做到同一个码流。 

在合成软件中进行三维制作

目前在业界标准不能统一的情况下，通过HD SDI做一次采集编码以后，从制作到播出不再重复编码，也是目前过渡阶段比较好的方法。

    

建立HD/SD完全兼容的电视节目生产体系
    

Avid从去年NAB后的全线产品都支持DNxHD编码，特别强调Avid DNxHD编码不仅是在网络里面能够比较好的畅通，AVID的非线性终端也做了很大改进，Avid现在非线性产品重要的特色是实时的HD/SD上下转换，高清、标清全兼容。Avid过去的产品就支持各种压缩比混编，从M-JPEG、DV25、DV50或者是IMX50/40/30、1:1标清格式，各种格式可以混编。而今天的新产品可以支持高清、标清混编，这对在目前高清节目、标清节目混合的过渡阶段是很有好处的。
    

Avid的目标就是要把高清的生产流程融合到现有的标清生产流程中，Avid非线性编辑设备及网络都是HD/SD完全兼容的，保证标清的设备非常方便地过渡到高清，从这个意义上说，高清节目的制作成本等于标清节目的制作成本，这对推广高清播出来讲是非常有好处的。
    

—到底Avid高清非线性制作网络和标清非线性制作网络有些什么差异呢？差异顶多就是在上下载工作站增加一块HD采集卡。
    

如果前端用的是DNxHD硬盘摄像机，不存在这个问题，如果是DVCPRO HD100的摄像机也不存在这个问题，可以通过1394火线接口采集，如果以后用P2卡这个问题也不存在。如果你用的还是HDCAM或者是其他目前还没有开放编码的HD摄像机型号，顶多在上下载工作站环节增加一块高清采集卡就可以—建立HD/SD完全兼容的电视节目生产体系，这是Avid开发DNxHD编码的意义所在，这也是发展高清电视广播的重要基石。

起初这个编码推出以后一些客户对编码质量不是很有把握。日本NHK、中央电视台等用户反复的对此进行了认真的比较和测试，都反映不错。DNxHD编码的特点是按照1920X1080的满像素来进行编码的，在相同的码流下，它的质量优于非满像素编码的HD摄像机编码的质量。此外，它可以面对多版本渲染而不会有损耗。比如说我们在HD制作网里面可能需要做几十个特技，中间要做很多次渲染，DNxHD编码在多版渲染后基本上没什么损耗。