[图文]关于硬盘技术在慢动作制作中的应用

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[图文]关于硬盘技术在慢动作制作中的应用 2006年7月26日 9:43  来源：《世界广播电视》

作者：盛晓晖先生，上海文广新闻传媒集团技术运营中心视频工程师。     关键词：慢动作制作　视频服务器 　　近几年来上海与世界各体育赛事如F1、V8房车赛、NBA季前赛、网球大师杯赛、世界乒乓球锦标赛等项目的积极合作，使我们在开拓转播思路的同时，认识到硬盘慢动作技术在转播中的重要作用。它使得观众可以欣赏到视角更全面、细节更丰富的画面，甚至把比赛进程中双方教练、球员细微的情绪变化也都尽收眼底，大大提高了体育转播的现场感。本文着重探讨如何在转播中用好慢动作技术。 慢动作系统 　　众所周知，传统的慢动作系统是基于磁带录像机，配置一个遥控面板来实现不同速度的回放，现在很多电视台的转播车上还保留着这种设备。这种慢动作制作方式操作简单、设备价格低廉，但是它有一个缺点，那就是回放过程中不能记录。而体育比赛的特点是瞬息万变，如果在回放的过程中错过了精彩片段，对观众来说无疑是一大遗憾。此外，它需要倒带时间、以较低速度回放时画面质量不高、播出时断磁会产生黑场等不足都制约着慢动作质量的提高。　　为解决这些问题，一些国外厂商研发了基于硬盘技术的慢动作系统，比较流行的有草谷(GVG)公司的Profile、傲威(Orad)公司的Forum和EVS公司的SLSM，它们各有所长。 　　Profile视频服务器 　　Profile系列新一代媒体平台Profile XP，同时支持标清和高清；模块化的结构，可扩充的软件、硬件、RAID存储器和远程错误检测，便于维护机箱结构，使其成为工业界具有高扩展性和升级性能的视频服务器。 　　PVS1100视频服务器是针对诸如新闻和体育制作应用而优化设计的，其特点是支持DVCPRO、DVCPRO50、50Mb/s时的MPEG-2 4∶2∶2 I帧和D10等格式；配置方式包括2、4、6和8双向通道，能根据需要再配置，且所有通道提供增强的慢动作能力，以实现无闪动的播放。为了与制作流程合拍，PVS1100内部配置了双通道SDTI，能以高达4倍的速度实时记录来自磁带录像机的压缩视频。许可50多个Profile XP媒体平台应用程序开发商全方位开发软件。PVS1100支持GVG的应用程序，包括基于SNMP的远程监测NetCentralTM软件和Profile InSyncTM自动镜像软件。 　　虽然Profile具有很稿稳定性和良好的扩展性，但它毕竟不是专门用于慢动作制作的硬盘服务器，在与第三方应用程序开发方面考虑得不够周全，操作性也不强，对高速支持方面也存在问题，至今没有完善的慢动作解决方案，不太适合体育节目的现场直播。 　　Forum视频服务器 　　Forum是多通道慢动作视频服务器，主要由2部分组成：Forum服务器主机和Elefant II管理控制单元。它共有6个通道，可以同时设置4个通道录制或者重放，通过内部路由器可以设置通道的输入和输出，为使用者提供了大的自由度。由于采用小波压缩技术，Forum可提供令人惊叹的视频重放质量，图像质量不会随重放速度变化而改变。超级慢动作包含音频的配置，每个通道有4路音频跟随视频同时录制，音频是无压缩格式。它支持外部Time-Code设备连接及Sony BVW协议，允许磁带录像机复位信号无缝嵌入，并确保冗余。配备双电源，不同存储容量的　Forum可以连续录制24～72h(压缩比4∶1)，标准录制时间是48h。另外，用外部的RAID5单元连接Forum，可以代替内置存储器。 图1 Elefant面板与主机的连接案例 点击此处查看全部新闻图片 　　Elefant II是Forum的控制面板，配置精确耐用的Jog/Shuttle搜索轮，提供类似磁带录像机的操作模式。设置精彩片断和时间点只需按一个键，能迅速地编辑播出列表；可以任意速度重放，摄像机视角变换时可以平滑过渡；使用用户自定义按键，可以迅速地将大量的精彩片断按照不同的主题分类排列，并快速编辑播放列表。管理Forum可以通过Elefant II控制面板，也可以使用基于Windows的软件，比如通过Orad Cyber-Sport软件直接控制Forum。后面这种控制方式为体育赛事直播提供了新的效果，比如可以画出静态或动态越位线、测量球速、标出球的运动轨迹等应用。 　　Forum是一个可以升级的硬盘慢动作系统，在需要同时录制很多机位的情况下，可以将Forum级联，通过SDTI网络传送数据。 　　Forum的特长在于Cyber Graphic和CyberSport图文直播系统，在制作慢动作的过程中能插入三维带特技的字幕，最近还增加了在球场画面上插入三维图形进行解说的功能。其缺点是:Elefant面板与主机的连接比较复杂；仅仅支持Sony BVW等少数控制协议；编辑集锦(PlayList)比较复杂；不支持高速；可扩展性相对较差。 　　EVS的硬盘录像机 　　SLSM是EVS早期的慢动作硬盘录像机，因为没有音频模块，另外配备了一款EVS的数字音频配件与主机相连，可进行遥控。该机器具有良好的稳定性，由于不支持SDTI网络，这种单机模式已经不适用于大型体育赛事的转播。 　　为此，EVS推出了新一代产品LSM-XT，它有6个通道，支持4∶2∶2 10b 270MHz SDI信号，可自由设置输入和输出，16路AES/EBU和8路ANOLOG音频输入/输出口，RAID3阵列，支持SDTI网络，与MAXS、Airbox等设备组成Sport-Net网络，适用于大型体育比赛转播。LSM XT的内部信号流程如图2所示： 图2 EVS LSM XT 　　LSM XT记录时，数字视频信号从数字输入板输入后经编码器编码，然后通过视频磁盘冗余阵列控制器分离后记录在硬盘上；重放则是另一路径，过程与记录时相反。视频磁盘冗余阵列使用RAID3技术(带奇偶校验码的并行传送)，使用一个专门的磁盘E存放所有的校验数据，而在剩余的磁盘中创建带区集分散数据的读写操作，假如某一个硬盘损坏，视频磁盘冗余阵列会通过RAID3技术根据校验值重建丢失的数据，并用备份数据覆盖丢失的信息。 　EVS LSM-XT的传输速率270/540MB/s；允许在即时重放的同时进行带划像、变形特技处理的集锦序列编辑；支持几乎所有基于RS-422控制的接口协议；可根据用户需要自定义压缩比来获得相应的图像质量；只需更换模板，进行简单设置，即可支持高速、高清。 　　最新版的LSM-XT软件为完整的足球赛事直播提供增强功能：在设置菜单中为摄像机命名——与LSM XT传统的CAM A/B/C/D/E的摄像机屏幕显示名称不同，现在可以为其制定相关性更强的名称，比如Side Left、Side Right、Goal Left、Goal Right等。可以使用键盘或者LSM遥控器为每个片断赋予3个关键字，比如片断111A，带三个关键字Ronaldo、Goal、Head；可以为每个片断附加质量评分(0～***)；可以直接在遥控器上为片断附加归档到Xfile系统的标记。通过这些相关信息，操作者可以根据特定的策略对片断进行排序(本地或者网络上的所有机器)。可根据关键字进行搜索；根据图像质量进行搜索；搜索TC码，显示网络上所有LSM中特定TC时码时的相关片断。通过强大的搜索功能和网络环境，为导播提供优质的慢镜头重放画面。 　　与其它公司的同类产品相比，EVS的硬盘录像机具有很多独特的优势。而EVS的SportNet和新的IP Director组成的慢动作系统也比较成熟，这使得EVS硬盘录像机成了慢动作制作的主流产品。 EVS慢动作技术在体育赛事转播中的应用 　　LSM-XT作为单机使用 　　作为单机使用，EVS LSM-XT最常用的是其快速重放功能。操作人员首先要对赛事和比赛规则比较熟悉，有经验的人会在比赛的关键时刻不停的打MARK(标记)，利用LAST CUE(上一个标记)可以方便地在第一时间找到关键点，稍作调整即可重放。如果是精彩片段，则可以打好入点和出点作为CLIP(素材)保存或PUSH到集锦机器作为集锦重放。在这种工作模式下，比较实用的功能是多角度连放。例如足球比赛中射门中的制作，我们将LSM-XT设置成4进2出、PGM/PVW模式，选中SWITCH TO IN(回到进点)，锁定4路不同角度的摄像机，最好是在同一半场内的不同景别；射门之前打好进点，回放时PGM先放一路体现整体战术配合的镜头(比如命名为Side LeftT)，PVW选择一路体现个人技术的镜头准备好(命名为Goal Left)；当选中Goal Left时是自动回到进点的，PGM放完之后马上按TAKE(切换)，Goal Left切换为PGM的同时自动进行播放，然后另选一路作为PVW，依次类推，切换的方式可以设置为划像或叠化。这种方式的好处是，可以迅速并有序地重放进球画面。当然，并不一定要设置成SWITCH TO IN，比如转播棒球比赛时，往往是击球画面接着跑位画面放而不需要回到进点。 　　当有两台以上LMS-XT组成一个SportNet网络时，慢动作制作就更加灵活。我们可以将一台LMS-XT专门用来制作比赛集锦，使用专门的编控器来提高效率；也可以把两台LMS-XT都用作普通的慢动作制作设备，从而可以选择更多的摄像机路数。 　　鉴于体育比赛的爆发性和激烈性，人们往往采用高速摄像机来获取更佳的画面。例如，在网球比赛中运动员和网球运动速度相对较快，普通慢动作镜头中物体拖尾现象严重，如果速度过慢还会出现不连续的跳动现象。针对不同的现象，我们采取不同的方法予以解决：首先把所有用于慢动作拍摄的摄像机打上DTL按键，适当加强轮廓；与场地的工作人员协商，在得到允许的情况下适当增加场地照度，这样大倍率镜头可以得到充足的光线，使得摄像机的快门速度可以提高到120Hz；所有高速拍摄的镜头在重放时速度统一确定为正常重放速度的33%左右，高速摄像机本身是150Hz的场频拾取信息，经过计算进行运动补偿，即使用最慢的速度进行慢动作重放，物体的运动还是比较清晰流畅的，因此，高速摄像机将占用3路LSM-XT的通道150/3=50Hz，符合观众对慢动作画面的欣赏要求，同时又不会出现运动物体跳动的现象。 　　SportNet网络的应用 　　EVS的SportNet网络在实际运用中体现出非常强的宏观调控性。举一个排球比赛的例子。假设1号机是50倍镜头的座机，作为转播的主机位；2号机采用20倍镜头，作为辅助机位，兼做LMS-XT1硬盘慢动作机位A路；3、4号机采用33倍镜头，拍摄双方运动员发球镜头，兼捕获运动员表情和动作，作为LMS-XT1的B、C路；6号机是20倍LDK-23高速摄像机，提供高速LMS-XT2硬盘慢动作；7号机用于顶摄，作为LMS-XT1的D路输入；8号机其广角镜头位于边线正中央，提供网前争抢、发球失误镜头，作为LMS-XT2的D路输入；位于两底线的9、10号摄像机一起作为MAXS的硬盘慢动作机位；5号机作为游动机位主要拍摄双方教练，可接入LMS-XT3的A路；10号机提供侧全景镜头。慢动作输入信号都可以通过矩阵选择面板进行选择，提高了慢动作的灵活性，相对扩充了慢动作机位。LMS-XT3主要负责慢动作集锦制作；条件允许的话，还可以增加一台Airbox，它与LSM XT、MAXS通过SDTI网络相连。作为转播车的中心编辑索引服务器，它通过Windows数据库系统对网络中的全部素材进行管理，可以进行关键字定义、分类及排序。通过Airbox，可以方便地准备集锦包，集锦可以使用网络中任意EVS设备中的素材；可以进行循环播出、定义不同的入点及视频过渡，使集锦更加精彩；即使上线播出，播表仍然可以被编辑。从排球赛事直播的素材存储到完整的打包、播出，包括固定片花制作，一应俱全，系统如图3所示。 图3 EVS SportNet网络用于排球比赛直播 点击此处查看全部新闻图片 　　运用这样一套完整的慢动作系统，完全可以抓住场上每一个精彩镜头，并且分工明确，只需要2个慢动作制作人员和一个集锦制作人员即可。该系统的MAXS仅仅作为LMS-XT2的MAP镜像通道，增加了两个摄像机通道；实际上，MAXS还可以作为素材的存储器或者键发生器，但是它没有制作集锦的功能。通常我们在回放慢动作时总会有一段过场动画，这段动画就可以通过MAXS来实现。（全文完