制式、格式、磁带格式

　　制式、格式、磁带格式，针对这三个问题中的每一个都可以写一本书。本文在这里不是要把三个问题从头讨论一遍，而是HDV包含和涉及了以上三个问题。

　　1制式是电视的标准，有演播室标准，开路播出标准，闭路播出标准和卫星传输标准，是以国家的权威规定的。今天的电视制式包含了行频、场频、伴音载频和彩色副载波等具体的内容；数字电视也是一样，有垂直取样(相当于行频)，场/帧频，隔行或逐行扫描(i或p)，如1080/50i，还有宽高比，伴音方式等。制式还是国家主权的象征，冷战时代，不同的电视制式可以阻碍不同意识形态的入侵。今天，不同的高清制式也可以成为阻挡外来经济入侵和保护自身利益的武器。从技术上来说，不同的电视制式规定了不同的技术质量，也决定了电视所携带的信息量和显示质量，如我们现在熟知的PAL与NTSC制。下面我们计算一下数字电视各种制式所携带的信息量(以4:2:2作色差取样标准和8bit作为量化标准，水平像素按制式规定的上限即方形取样)。1080/50i原始信息的公式是：1920×1080×2×8×25=829 Mbps；对720/50p是：1280×720×2×8×50=737 Mbps。二种显示方式的信息量都大于当前标准电视的166Mbps(720×576×2×8×25)。实际应用中，为取得信息的相对平衡，1080被赋予了隔行扫描(1080i)， 720被赋予了逐行扫描和加倍的帧频(720p)。在HDV领域，综合其它技术因素，没有应用1920×1080/50i，而是以1440×1080/50i和1280×720/50p代替，这2种制式在信息总量相当的前提下(以4:2:0取样，信息总量分别为467Mbps和553Mbps)，各有不同的优势。

　　需要特别注意的是，电视制式对电视显示质量的影响实际体现在规定了电视质量的上限，是一个范围。一方面，低质量的节目也可以变换成高质量的方式进行显示，而实际质量并没有提高；另一方面，只要满足了制式的规定，就能在制式的系统里运行。比如1080/50i制式，上限(方形取样)是1920×1080，但1440×1080， 1280×1080也是同一制式；再比如电视机，能显示1080i制式的电视不一定就能达到1920×1080所要求的清晰度，对摄像机、录像机也是一样，虽然我国演播室制作标准是1080/50i，但很多广播级数字高清摄像机也不能达到1920×1080的上限标准。

　　在我们现在使用的电视制式中，规定了行、场频率和频带宽度(6MHz)，也是规定了电视质量的上限。当年的模拟复合录像机，有C格式，U-matic BVU和VO等，都符合广播制式的要求，但清晰度等指标却是不一样的。只有C格式可以达到400线的标准，BVU和VO都只有不到300线。

　　HDV格式的1440×1080和1280×720也是规定了质量的上限(分别被命名为HDV2和HDV1)，其中某一款机型能达到什么指标还要分析其它因素，如摄像机的像素和录像机的压缩。对于HDV格式选择以上哪一种方式也是普遍受到关注的问题，可以从几个方面分析。

　　A.从它们所代表的原始信息总量上，1440×1080i和1280×720p分别为467Mbps和533Mbps，基本相当。但它们所强调的信息密度分别在空间轴和时间轴。我们上面分析过，对电视显示，隔行扫描在一定程度上有更高的信息效率，同时也留下视觉的缺陷。

　　B.在空间方面的信息量容易受到其它因素的影响如摄像机和显示器，比如1440×1080要求摄像机CCD的有效像素在156万以上为好，虽然像素不足可以通过插值运算来弥补，却是以牺牲图像质量为代价的。当前的显示器也普遍只支持到1280×768，支持1440×1080甚至1920×1080的很少且价格贵。1280×720的信息量偏向时间轴，比较容易获得摄像机和显示器方面的支持，从这方面说，1280×720的信息效率更高。

　　C.1280×720真正体现了制式所规定的宽高比，每个像素都是方型的；1440×1080表面上不是16∶9，实际上1080i由于是隔行扫描，不能表现垂直分辨率1080行，而应该是1080的1/2到1080之间。如果按水平像素1440和16∶9去推算，垂直分辨率为787行，与720也没有多少差别了。所以只有当1080p逐行扫描的情况下，水平像素1920才有实际意义。在取样时，1440×1080方式的像素不是方型而是矩形，使整个图像还是16∶9，在以后文件编辑时要转换到1920×1080，本文暂不作讨论。

　　D.HDV的压缩方式对二种制式的影响也不一样，在本文的后面还有分析。

　　2格式与制式有本质的不同，数字压缩格式是把电视信号，处理、压缩成方便记录和传输的数据，也称为三要素，即取样、量化和压缩，如4:2:0取样，8bit量化，MPEG-2压缩。在以前标清压缩方式的讨论中已经详尽地探讨了取样、量化和压缩三个基本问题，高清信号与标清信号在这方面是基本相同的。

　　3磁带格式关系数据是如何记录在磁带上的，格式的内容有记录频率，磁带宽度，磁迹宽度，方位角，磁迹角度，磁带速度等。磁带格式原理上对信号质量没有影响，但会影响录像机的稳定性和工作性能，对图像质量产生间接的影响。HDV使用了和DV一样的磁带格式，工作稳定性和操作性与DV是相当的。但因为HDV数据的压缩较DV更大，在发生同样问题(如磁带)产生误码时，对HDV造成的图像损失比对DV更严重。所以HDV应配合更精确耐用的机芯和使用更高质量的磁带。

　　在标清时代，产生了不下十种数字格式录像机，在几乎同样的行场频率和取样、量化规格条件下，只是压缩方式、压缩比和色差信号取样不同就分成了如此多的不能互换的记录格式，那么在高清领域，比标清大得多的领域里，由于制式不同，取样、量化和压缩方式不同以及记录媒体不同，同样可能产生多记录格式，HDV即不是第一个也肯定不是最后一个。