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北京市实美职业学校电子与信息技术专业 视频系统集成 学习资料 第二单元 录像机 姓名 小组号 同组人员 第 1 页

单元名称 第一单元使用数字录像机 单元构成 使用数字录像机 (20 课时 ) 任务一 : 认识数字录像机 (2 课时 ) 录像机发展概况 录像机发基本原理 数字录像机的格式及技术特点 任务二 : 使用数字磁带录像机 SONY DSR 1000AP(6 课时 ) 使用录像机录像与重放 使用录像机进行编辑操作 录像机与非线性编辑系统连接 高清硬盘录像机的技术指标 任务二 : 使用高清硬盘录像机 --- 洋铭 DN-500(8 课时 ) 使用硬盘录像机录像与播放 录像机与计算机非编系统连接 任务四 : 使用高清影音播放器 --- 海迪美 300A(4 课时 ) 高清影音播放器的技术指标 使用播放器播放高清影音文件 第 2 页

任务一 : 认识数字录像机 一 录像机发展概况录像机是电视节目制作的重要设备 世界上第一台录像机由美国无线电公司 (RCA) 在 1945 年首次公开展示, 这种录像机企图按照传统录音的原理, 通过固定磁头并增加带速的办法来记录视频信号, 采用纵向磁迹记录技术, 带速为每秒 360 英寸, 录制 1 小时的节目需磁带数百千米, 带盘尺寸之大难以想象, 带速控制困难, 抖动大, 记录视频信号的带宽也达不到实用的要求 1956 年, 美国安培公司 (AMPEX) 开发出了四磁头横向磁迹记录的录像机, 这是第一部达到实用水平的磁带录像机 它使用 2 英寸磁带, 可以立即重放和多次复制, 被广泛用于电视广播, 但价格十分昂贵, 结构复杂, 体积庞大, 需经过专门训练的工程师才能进行操作, 且不能进行编辑, 无法进行节目混合, 稳定性也较差 之后, 随着磁带录像机技术的飞速发展, 磁带录像机开始朝着广播 专业和家用三个方向齐头并进 四磁头横向扫描录像机问世以后, 人们开始研制螺旋扫描录像机, 这种录像机在机械结构和电路设置方面都大为简化, 使用的磁带宽度尺寸也减小了 20 世纪 60 年代末, 高质量的 使用 1 英寸磁带的螺旋扫描录像机出现, 从此, 四磁头录像机被逐步淘汰 1970 年, 日本松下 (National) 胜利(JVC) 索尼(SONY) 等几家公司联合制定了两磁头螺旋扫描 Umatic 型盒式磁带录像机的标准, 生产出 3/4 英寸盒式录像机 这种录像机采用了晶体管技术和集成电路技术, 体积大为减小, 性能有所提高, 操作简便, 价格也较便宜, 能进行电子编辑, 图像质量较好 家用级录像机方面,1973 年开始, 各国都在积极进行研究工作 家用录像机的特点是价钱便宜, 结构较简单, 操作方便, 采用 1/2 英寸盒式磁带 目前这种 1/2 英寸家用录像机主要类型有两种 : 一种是日本索尼公司开发的 β -max 系列 ( 又称为小 1/2 英寸 ), 另一种是由日本胜利公司研制开发的 VHS 型 (Video Home System)( 又称为大 1/2 英寸 ), 两种录像机的带盒尺寸不同, 带轴间距也不同, 它们的盒式磁带是不能通用的 1987 第 3 页

年, 日本 JVC 公司在 VHS 录像机的基础上, 进一步开发出了 S-VHS 格式, 图像清晰度大大提高, 伴音质量也得到了改善 20 世纪 80 年代初, 索尼公司又研制出采用 1/2 英寸盒式磁带 分量记录的 Betacam 型录像机 Betacam 型的质量优于 U 型机, 且体积小 重量轻, 使摄录一体化得以实现, 机动性强, 适于 ENG 制作 80 年代中期, 日本松下公司和索尼公司又分别推出了高质量的 1/2 英寸分量录像机, 松下称为 MⅡ 格式, 索尼称为 Betacam SP 格式 它们都采用金属磁带, 模拟分量记录方式, 图像质量大为提高, 性能指标和 1 英寸录像机相差无几, 价格却有所降低 世界各国大多已经用这种模拟分量录像机代替 U 格式录像机进行电子新闻采访及节目制作过程 但是, 由于 Betacam SP 和 MⅡ 两种格式的机械参数 磁迹位形及信号处理方式均不相同, 它们是不能互换的 到此为止, 录像机的记录方式都是采用模拟方式 模拟录像机的最大缺陷就是其复制能力差, 经过反复复制后其质量会明显变差 采用数字方式记录, 由于记录的是 0 和 1 组成的脉冲信号, 其复制能力便得到极大的提高 日本索尼公司在 1987 年发表了 D -1(4:2:2) 规格的分量式数字录像机, 接着,1988 年又开发了用途更为广泛的 D -2 规格的复合式数字录像机 这些设备经过上百次的录 放后仍能保持原始的图像和声音质量 但由于技术复杂, 价格居高不下, 迄今仍未能在电视台中普及 1997 年拉斯维加斯的 NAB 会议上, 索尼 松下和胜利三家广播电视设备公司向世界全面展示各自研制的 第 4 页

最新格式 :SONY 的 Betacam SX 和 DVCAM National 的 DVCPRO JV C 的 Digital-S 这些轻型的分量数字压缩录像机都具备数字演播室 D1 接口, 售价却接近模拟分量录像机的价格 这就为广大电视台和中小电视节目制作单位从目前使用的模拟分量录像机向数字录像机的过渡提供了条件 但三家公司间产品格式互不兼容, 这是在设备选型中要注意的问题 二 磁带录像机的分类磁带录像机的分类方法有很多种, 主要有以下几种 : 1. 按磁带录像机的记录方式分可分为模拟方式和数字方式两大类 所谓模拟方式, 是指把信号的模拟量直接实现调制后记录在磁带上 ; 而数字方式则是指先把信号的模拟量, 通过模数转换器, 变换成相应的数字量, 再经过数模转换器把数字量重新还原为模拟电信号 2. 按磁头扫描方式分可分为横向扫描录像机和螺旋扫描录像机 3. 按录像机磁带规格尺寸分可分为 1 英寸录像机 3/4 英寸录像机和 1/2 英寸录像机等 4. 按用途分可分为广播用 专业用和家用录像机 三 录像机的基本原理与组成 1. 录像机的基本原理录像机实际上是一个电磁转换装置 它根据电磁转换的原理工作 录制时, 将电信号转换成磁信号记录在磁带上 ; 放像时则将磁带上的磁信号读取出来还原成电信号 VCR 本身具有两个功能 : 它必须处理磁带 磁带是非常薄 易碎而且相当长的塑料制品 正如我们稍后要看到的,VCR 处理磁带的过程是非常令人惊奇的 它必须读取磁带中的信号, 并将它们转换为电视机可以识别的信号 第 5 页

这两项任务都是非常艰难的, 并且第二个还是重大的技术挑战 在录音过程中, 声音信息被线性地存储在磁带上 也就是说, 磁带移动着经过录音磁头时, 声音信息就沿着与磁带长度相同的一条线被录制下来 磁带可以 5-8 厘米 / 秒的速度经过磁头 但是, 视频信号比声音信号包含的信息可能多 500 倍, 所以不能使用同样的方式录制 磁带必须以每秒几十厘米的速度经过磁头才能录制视频信号 为解决此问题, 将两个录音磁头安装在一个旋转的磁鼓上, 该磁鼓与磁带保持一定的角度 电视图像被分为 525 条横向扫描线, 其中的一半每隔六十分之一秒显示一次 每次经过 VCR 旋转磁头时, 就会读取或写入电视图像一个区域 (262.5 条扫描线 ) 的数据 因此, 磁带上录制的数据如下图所示 : 在此图中, 淡蓝色的频带是单独的区域, 由旋转磁头磁鼓的录音磁头记录 因为磁鼓的两侧各有一个磁头 ( 角度为 180 ), 两个磁头每隔一个频带就交替地读取或写入 黄色的轨道代表音轨和控制声道 控制声道非常重要, 它的作用如下 : 它控制 VCR 是否以标准录放 (SP) 长时间录放(LP) 或延长录放 (EP) 模式录制磁带 它控制 VCR 带动磁带经过磁鼓的速度 ( 如果超时磁带会拉长或皱缩 ) 重放时, 它使磁头与频带对齐 如果使用 VCR 上的 轨道 控制播放, 则需要调节控制轨道和磁带上实际磁头位置之间的倾斜度 通常没有必要这样做, 但是如果磁带严重损坏或拉长, 您就必须调节轨道 第 6 页

下图显示了磁带与旋转磁头磁鼓之间的关系 : 磁头的旋转速度为 1,800 转 / 分, 或 30 转 / 秒 在 SP 模式中, 磁带以 33.35 毫米 / 秒的速度经过磁头 ( 在 LP 模式中, 速度为 16.7 毫米 / 秒, 在 EP 模式中, 速度为 11.12 毫米 / 秒 ) 因为磁头是旋转的, 所以磁头带动磁带以 5804 毫米 / 秒 ( 或 41 千米 / 小时 ) 的速度移动! 也就是说, 如果线性存储视频信息, 将需要 80 千米长的磁带来存储两个小时的电影 很明显, 旋转磁头方法 ( 也称为螺旋扫描 ) 可以节省很多磁带! 这种方法的唯一问题是, VCR 设计者必须获得录像带以将它缠绕在旋转磁头上, 从而进行录制或重放 此外, 该设备必须从磁带上读取音轨和控制声道, 并使磁带保持以正确的速度移动并检测磁带尾端 要做到这些, 磁带必须沿曲折的路径移动, 如下图所示 : 第 7 页

不同的 VCR 使用不同的方法, 但你要明白其中的工作原理 VCR 中的驱动机制必须从磁 带盒中抽取很长的磁带并将其缠绕在多个滚轴 磁鼓和磁头上, 从而播放磁带 2. 录像机的关键部件磁头与磁带是录像机的关键性部件, 其性能好坏直接影响到磁带录像机对图像及声音的录 放质量 (1) 磁头磁头的功能是进行电能与磁能的转换, 采用软磁性材料制成, 磁感应强度能随着外加磁场线性地变化 视频磁头是录像机中最容易损坏的部件 在正常的工作条件下, 一只新磁头的寿命大约为 1 000 小时左右, 如果使用不当, 磁头寿命将显著缩短 因此, 正确使用和保养磁头对提高录放质量和延长使用寿命是非常重要的 录像机应在规定的温度 湿度下工作, 湿度尤其重要, 因为一旦磁鼓表面受潮, 磁带就会贴在磁鼓上, 很容易把磁头磨坏 所以, 一般的录像机都装有结露检测电路, 当磁鼓结露时, 机器会自动停止工作, 以免损坏 这时应对录像机进行适当的烘干处理 录像机应在干净的环境下工作, 如果灰尘太多, 粘在磁头表面, 就会减少磁头的寿命或影响工作质量 2. 磁带 (1) 磁带构造 磁带是储能记忆元件, 它采用硬磁材料, 能在外加磁场的作用之后长期保留较大的磁性 第 8 页

从图中可以看出, 视频磁带由磁性层 底涂层 带基 背涂层构成 磁性层用微细的针状磁性颗粒与有机聚合物的粘合剂混合后, 均匀地涂敷在带基上, 磁性颗粒采用二氧化铬或渗钴的氧化铁, 它们具有很高的矫顽力和剩磁 底涂层的作用是增加磁性层与带基之间的接合强度 带基承担磁带的强度, 通常由聚酯薄膜制成, 在磁性层相反的带基背面涂敷电阻很小的石墨材料 背涂层使磁带本身具有一定的导电性, 防止磁带与磁头高速摩擦产生的静电 (2) 磁带分类 录像磁带种类规格繁多, 按磁带宽度尺寸分, 有 1 英寸 3/4 英寸 1/2 英寸 8mm 磁带 ; 按磁带缠绕方式分, 有开盘式磁带和盒式磁带 ; 按磁带的磁性材料分, 有金属磁带和普通磁带 金属磁带的磁性层是采用金属细微颗粒, 蒸发到带基上, 由于金属颗粒比氧化铁具有更大的剩磁和矫顽磁力, 因此, 金属磁带录 放图像有更高的质量 (3) 磁带的磁迹 录像带的磁迹又称磁轨, 是指录像机在录制节目过程中, 当录像信号激活磁头时, 磁头像电磁铁一样, 在走动的磁带上产生一系列的电磁场 这些磁场使磁带上的粒子以特定的纹样进行排列, 并与原来的录像信息相对应, 这些排列就称为磁轨 四磁头录像机磁带上载有四个基本磁轨 1 音频轨 音频轨在磁带的最上边, 包含节目的全部音频信息 有的四磁头录像机包含随选的第二音频轨, 供录立体声或添加另外的录音, 例如添加音乐 音响效果 第二种语言的翻译或解说 2 视频轨 视频轨几乎占去 2 英寸磁带的 3/4, 载有记录和重放画面的全部视频信息 第 9 页

3 提示轨 提示轨原先是作为一条随选的音频轨而设计的, 但是因为它的频响很差, 所以不可能作此用途 它最常用来载荷 SMPTE 时码信息, 以便用于后期制作编辑工作 4 控制轨 录像机在录像的时候, 把磁粒子组织成一系列的 单个的视频帧 每一个视频帧用一个控制脉冲作个记号, 控制脉冲就是载在控制轨上的, 用来保证录像机放像时的同步 控制磁轨在录像带编辑上极其重要, 因为它指示录像的重要元素 视频帧的开头和结尾 不同的录像机使用不同的录像磁带, 也产生不同的磁轨, 所以不同种类的录像机的磁带是不能兼容的 (4) 磁带使用与保存注意事项 1 录像带与录音带不同, 不能翻面使用 2 录像带放入录像机时, 须按正确方向, 如图 6-3 所示 3 录制时, 注意检查防误抹片完好无损, 否则不能录制 4 磁带存放的温度应保持在 20 ±3, 相对湿度为 35%~45% 环境过分潮湿或者温度过底, 易使磁带产生静电吸附尘埃 温度过高易造成磁带变形 5 磁带存放时, 应竖放, 以免磁带变形, 应装进保护盒以防尘 ; 不用时, 不要长期置于机内 6 避免磁带的剧烈震动, 远离磁场, 不要将其置于收录机 电视机 马达附近 第 10 页

7 长期存储前, 应将磁带进行一次全长度的 连续而平滑的倒带, 以防物理特性的变化, 存储的节目磁带每年必须重复一次这种工作 四 数字录像机的几种主要格式与技术特点 1. 标准清晰度数字录像机格式 (1)DV 格式 DV 格式是一种国际通用的数字视频标准, 是由 10 余家公司共同开发的, 可以在一盘 1/4 英寸的金属蒸镀带 (MimDV 格式 ) 上记录高质量的数字视音频信号 DV 格式具有如下视频特点 : 高清晰度, 水平分解力达到约 500 线 ; 宽色度带宽, 还原色彩绚丽的图像 ; 无抖动的稳定画面 ( 提供标准的 TBC) 请参看 DV 格式的下列指标 : 取样频率及取样比 量化深度 压缩比 取样频率及取样比视频亮度取样频率为 13.5MHz-- 与 D-1 格式相同 -- 而色度信号被处理为两个不同的色差信号 (R-Y 和 B-Y) 分量的记录方式减少了色度的衰减, 确保了彩色的还原 R-Y 和 B-Y 的取样频率是 3.375MHz, 是 13.5MHz 的 1/4 换句话说, 为了保证最适宜的记录质量, DV 使用的是 4:2:0(PAL) 数字分量记录系统 量化深度对取样后的亮度及色差信号进行 8-bit 量化 例如亮度信号, 将由 28=256 个灰度级进行描述, 即由白到黑有 256 个灰度层次 视频信号压缩比经采样及量化后的视频信号数据量很大, 为了降低记录成本, 可以根据图像本身存在的冗余进行压缩 DV 格式采用的是帧内压缩方法, 压缩比为 5:1, 压缩后视频码流为 25Mbps 这时我们就得到了高质量的 DV 视频信号, 此信号将会在进一步处理后记录在磁带上 第 11 页

DV 格式能对声音进行数字记录 48kHz,16-bit 高保真立体声记录 ( 质量同 DAT) 32kHz,12-bit 立体声记录 ( 质量高于 FM 广播 ) 为了与优越的图像相配合,DV 格式提供了优质的 PCM 音频记录 用户可以在两声道 16 位 48KHz 和 4 声道 12 位 32KHz 中进行选择, 动态范围超过 85dB MiniDV 带仓的便携性由于采用了最新的 ME 技术,MiniDV 盒带比 VHS 盒带小巧许多 这样,MiniDV 的带仓 磁鼓和带盘机构等也相应变得更加精巧 DV 盒带体积 (WDH, 单位 mm):66 48 12.2; VHS 盒带体积 (WDH, 单位 mm):188 104 25 DV(IEEEl394) 接口的使用 IEEEl394 是标准的高速 短距数据传输交换协议 开发自苹果电脑原始的 ' 火线 ' 计划 ( 火线是苹果电脑公司的注册商标 ),IEEE1394 已经被数字 VCR 联盟确认为标准的数字接口, 被数字视频协会确认为数字传输标准 VESA( 视频专家标准协会 ) 认同 1394 用于家庭网络, 并且欧洲数字视频广播 (DVB) 也认同将 IEEE1394 用于数字电视接口 使用 IEEEl394 的优点是您可以通过 1394 输入 / 输出接口在两台 DV 设备之间做复制, 而拷贝与原件一模一样 您也可以直接从 DV 设备上把视音频信号无损失的传送到 NLE( 非线性编辑 ) 系统上 (2)DVCAM 格式 DVCAM 格式是由 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 第 12 页

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 DVCAM 系列产品于 1996 年底开始在全球上市,1997 年底正式在中国销售, 当时的主要型号有 DSR-130P DSR-200P DSR-PD1P DSR-60P/80P 和 DSR-30P 等 这些产品一经问世, 就以其全新的设计思路和优异的性能价格比吸引了众多客户 随着客户对于应用范围 复制 播出等方面要求的不断提高,1998 年 Sony 又推出了 DSR-300P DSR-70P 和 DSR-20P 等更多新机型 去年,Sony 推出了更多 DVCAM 新产品 : 从顶级的广播档录像机 DSR-2000P 到价格相对便宜 小巧轻便的摄像机 DSR-PD100AP, 从高质量的电视节目与新闻制作, 到低成本的非专业用途, 应有尽有, 使 DVCAM 的产品系列更加丰富, 功能更加强大 而其中 DSR-2000P 又是 DVCAM 走向更高, 迈向广播极应用领域的一个成功范例 好的产品自然有好的销路 到目前为止, 世界上许多著名的电视制作单位都已大量地应用了 DVCAM 在欧洲, 许多主要的广播公司, 如英国 BBC, 法国 Canal Plus, 葡萄牙国家电视台 RTP, 都已采用 Sony 公司的 DVCAM 进行新闻采编 事实上, 对 DVCAM 的设计还远远不止于现有的应用,Sony 正在为使 DVCAM 与未来广播电视制作接轨而不懈地努力 当前在播出 传输的领域,MPEG 已经成为事实上的标准方式 因此, 从 Contents 制作到编辑 资料存储, 基于 MPEG 构成的系统 第 13 页

都是最有效率的 而配备了选购的 SDTI CP 接口板,DSR-2000P 就可以输出 50 Mbps 的 MPEG 码流, 将 DVCAM 引入开放的 MPEG 世界 DVCAM 将是活跃在未来专业视频制作领域的数字产品 从技术上看,DVCAM 是由有着丰富广播电视设备生产经验的 Sony 开发的数字产品, 符合数字化要求 ; 从格式上看,DVCAM 基于 DV 的压缩不仅具备良好的开放性, 而且能满足专业制作的需要 ; 从功能上看,Sony 专为 DVCAM 开发了多种对令使用者更加方便舒适的独特功能 ; 从发展上看, 不断提高的视音频质量和性能指标都让 DVCAM 具备更高的视频制作水平 2. 高清晰度数字录像机格式 ---HDV 格式 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 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 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 第 14 页

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 第 15 页

任务二 : 使用数字磁带录像机 SONY DSR 1000AP 参看 SONY DSR 1000AP 使用说明书一 概述二 录像与重放三 方便的编辑操作功能四 连接和设置 第 16 页