【文章內(nèi)容簡介】 插值 /抽點運算 上變換是由低分辨率向高分辨率轉換的運算過程，需要在水平方向和垂直方向都通過插值運算補點。插值運算的值只能作為幀內(nèi)預測值，在實際圖像顯示時，會出現(xiàn)較明顯的水平和垂直方向的邊緣鋸齒。為了減緩鋸齒現(xiàn)象，可以通過全畫面的反鋸齒均衡濾波，將插值得到的點和周圍的點進行均衡，控制插值點的值較平穩(wěn)的融入周圍的點內(nèi)。全畫面的均衡濾波可以減緩鋸齒現(xiàn)象，但是，均衡的處理會修改原來非插值點的值，造成畫面的模糊化，會在一定程度上影響到畫面的清晰度。 下變換是由高分辨率 向低分辨率轉換的運算過程，需要在水平和垂直方向通過，抽點采樣抽取高分辨率畫面的采樣點組成低分辨率畫面。抽點采樣一般采取規(guī)則的抽樣方式，可能在一些較規(guī)則的畫面上出現(xiàn)明顯的邊緣鋸齒，其他畫面的鋸齒現(xiàn)象較少。下變換在抽點運算后，也可以進行均衡濾波，得到最終的低分辨率圖像。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 13 上下變換算法也可以采取幀間運算的算法。通過運動補償進行插值樣點或抽點方式的預測估計。幀內(nèi)預測結合幀間運動補償?shù)倪\算方式，可以使上下變換的圖像還原性更好，清晰度更高。但 此 算法對于硬件運算能力的要求也較高。 上變換的畫面模糊化處理與下變換的丟點處理 會使畫面質(zhì)量降低，并且是不可逆的過程。因此上下變換的次數(shù)越多，畫面質(zhì)量的損失越大。在播出系統(tǒng)設計時，應該盡可能的減少信號上下變換次數(shù)。經(jīng)過主觀測試，信號的一次上變換和一次下變換帶來的畫面質(zhì)量降低已經(jīng)較明顯。兩次及兩次以上的上下變換的畫面質(zhì)量降低會十分嚴重，不能達到電視廣播的主觀要求。在電視信號的采集到播出和傳送流程中，應該盡量將上下變換環(huán)節(jié)簡化，控制到一次上變換和一次下變化以內(nèi)。如果不可避免多次變換，建議使用上下變換圖像還原性較好的設備。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 14 上下變換的幅形變換算法 高清信號的畫面比例為 1920:1080=16:9，標清信號的畫面比例雖然為 4:3，但是實際比例為 720:576=4:。畫面比例不一致的上下變換時，無法維持原圖像的畫面比例。對于不同的畫面比例，可以采取下面的處理方式： 拉伸模式。在標清信號進行插值運算時，強制按照高清信號的畫面比例進行插值。畫面主觀呈現(xiàn)物體變“寬”的感覺。在插值運算計算邊緣時，按照運算公式，可能會出現(xiàn)插值點不足的情況。在處理時，建議按照畫面少量超出比例范圍來計算，插值運算完成后，再對邊緣進行截取?；蛘邔吘壊扇—毩⒌牟逯邓惴?， 避免因為插值不足造成的邊緣黑線。 圖 31 拉伸方式上變換 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 15 上下切邊模式。按照標清信號的橫向大小進行插值，維持原圖像的比例 4:。橫向大小 1920 對應的縱向大小為 1920。最后將超出高清信號 16:9 縱向范圍的圖像切除，即15361080=456，分別截取縱向圖像上下各 1920 228 的數(shù)據(jù)。對于具有上下遮幅的標清圖像，在進行上下切邊模式的插值和均衡處理時，可能會對原圖像的遮幅邊緣部分圖像產(chǎn)生模糊。為了避免這種現(xiàn)象，建議上下切邊算法先進行按 16:9 的比例截除上下遮幅，截取720 405 的圖像，再進行插值和均衡得到 1920 1080 的圖像。 圖 32 上下切邊方式上變換 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 16 左右遮幅模式。按照高清信號的縱向大小進行插值，維持原圖像的畫面比例。縱向大小 1080 對應的橫向大小為 10804/=1350。橫向范圍相差的大小為 19201350=570。在有效圖像兩邊各增加 285 1080 的黑色遮幅。添加的黑色遮幅的亮度色差采樣值應該按照標準 75%YCbCr 彩條的黑色值 Y=16 Cb=128 Cr=128。圖 33 左右遮幅方式上變換 壓縮模式。 在對高清信號進行抽點運算時，強制按照標清信號的畫面比例進行抽點運算。畫面主觀呈現(xiàn)物體變“長”的感覺。在抽點運算處理邊緣時，按照運算公式，可能會出現(xiàn)抽點采樣不足的情況。在處理時，建議按照畫面少量超出比例范圍來計算，抽點運算完成后，再對邊緣進行截取?；蛘邔吘壊扇—毩⒌某辄c算法，避免因為抽點采樣不足造成的邊緣黑線。 圖 34 壓縮方式下變換 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 17 左右切邊模式。按照標清信號的縱向大小進行抽點，維持原圖像的比例 4:。縱向大小 576 對應的橫向大小為 576 16/9=1024。最后將超出標清信號 4: 橫向范圍 的圖像切除，即 1024720=304，分別截取橫向圖像左右各 152 576 的數(shù)據(jù)。對于具有左右遮幅的高清圖像，在進行左右切邊模式的抽點均衡處理時，可能會對原圖像的遮幅邊緣部分圖像產(chǎn)生模糊。為了避免這種現(xiàn)象，建議左右切邊算法先進行按 4:，截取 1350 1080的圖像，再進行抽點和均衡得到 720 576 的圖像。 圖 35 左右切邊方式下變換 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 18 上下遮幅模式。按照標清信號的橫向大小進行抽點，維持原圖像的畫面比例。橫向大小 720 對應的縱向大小為 720 9/16=405。縱向范圍相差的大小 為 576405=171。在有效圖像上下各增加 720 8720 86 的黑色遮幅。添加的黑色遮幅的亮度色差采樣值應該按照標準 75%YCbCr 彩條的黑色值 Y=16 Cb=128 Cr=128。 圖 36 上下加邊 方式下變換 上下變換的幅形變換要求 幅形變換討論是由于高清標清電視信號的比例不一致帶來的，可以通過切除，加邊，拉伸 /壓縮等幾種方案上達到畫面比例統(tǒng)一。拉伸 /壓縮的方式會破壞原有的畫面比例，造成畫面變形，建議不要使用。切除的方式可能會切除掉有效的畫面內(nèi)容。加邊的方式能夠保持原有的畫面比例和畫 面內(nèi)容，但是會壓縮圖像，降低圖像的分辨率，加入的黑邊對于整個的圖像空間的利用性較低。綜合考慮高標清同播的需求和現(xiàn)有的節(jié)目類型。使用加邊結合切除的方式是目前較好的高標清幅形變換方法。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 19 錄播節(jié)目播出的上下變換方案 從安全性和畫面完整性角度考慮出發(fā)，在高清信號向標清信號下變換時，采用上下遮幅的方式，可以保證畫面完整和圖像比例正常。在標清信號上變換時，采用左右遮幅的方式，可以保證畫面的完整性，圖像比例正常。但是，上下遮幅的方式會對畫面進行比例縮小，降低了畫面清晰度。 根據(jù) 廣電總局關于電視臺高標清同播節(jié)目制作、播出技術要求的若干意見。建議根據(jù)錄播節(jié)目的不同類型，按照以下格式進行制作和下變換。 新聞類節(jié)目 演播室信號采用 16:9 構圖，兼顧 4:3 保護框。外采信號，如果有高清采集設備，采用 16:9 構圖，兼顧 4:3 保護框。如果外采素材為標清，則采用左右遮幅上變換到高清信號。在播控上載時，高清系統(tǒng)直接上載播出。標清系統(tǒng)使用左右切邊的方式播出。 重大事件的錄制播出 采用 16:9 構圖。在播控上載時，高清系統(tǒng)直接上載播出。標清系統(tǒng)使用上下加黑邊的方式播出。 專題類欄目 采用 16:9 構圖，兼 顧 4:3 保護框。在播控上載時，高清系統(tǒng)直接上載播出。標清系統(tǒng)使用左右切邊的方式播出。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 20 綜藝、電視劇類節(jié)目 采用 16:9 構圖。在播控上載時，高清系統(tǒng)直接上載播出。標清系統(tǒng)使用上下加黑邊的方式播出。 廣告類節(jié)目 采用 16:9 構圖。在播控上載時，高清系統(tǒng)直接上載播出。標清系統(tǒng)使用上下加黑邊的方式播出。 體育類節(jié)目 采用 16:9 構圖，兼顧 4:3 保護框。在播控上載時，高清系統(tǒng)直接上載播出。標清系統(tǒng)使用左右切邊的方式播出。 上 變換方案 由于目前許多臺高清資源比較少，高清頻道的同步播出需要一些標清 素材上變換播出。根據(jù)各臺的實際情況，建議按照下面方式進行上變換。 4:3 構圖拍攝的標清信號 上載時標清系統(tǒng)直接上載播出，高清系統(tǒng)使用左右加黑邊的方式播出。 上下加黑邊遮幅的構圖方式 上載時標清系統(tǒng)直接上載播出，高清系統(tǒng)使用上下切邊的方式播出。 上下加黑邊遮幅并且黑邊有圖文字幕信息的構圖方式 上載時標清系統(tǒng)直接上載播出，高清系統(tǒng)使用左右加黑邊的方式播出。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 21 上下變換的流程控制 對于磁帶錄制的節(jié)目，在制作階段的內(nèi)容審核時，要根據(jù)素材的內(nèi)容，選擇正確的上下變換方式，標注在磁帶卡片上。在播出 系統(tǒng)上載時，根據(jù)磁帶標注的上下變換方式，上載素材。 對于通過網(wǎng)絡遷移的節(jié)目，在制作階段的內(nèi)容審核時，要根據(jù)素材內(nèi)容，選擇正確的上下變換方式，將素材的上下變換方式記錄到 mxf 文件或者數(shù)據(jù)庫中。在播出系統(tǒng)進行遷移轉碼時，根據(jù) mxf文件或者數(shù)據(jù)庫的上下變換方式，對素材進行遷移轉碼。 外來信號播出的上下變換方案 、重要直播信號播出的上下變換方案 高清演播室制作的節(jié)目需要下變換到標清頻道播出時，為了保證節(jié)目的完整性，建議采用左右截邊的方式。將需要表現(xiàn)的主體部分以 4:3 構圖的方式放到 4:3 的安全區(qū)內(nèi)。從節(jié)目采集環(huán)節(jié)控制 4:3的安全區(qū)域構圖，兼顧 16:9 的畫面構圖，對于攝像的要求很高。在直播節(jié)目中，如果出現(xiàn) 4:3 構圖的需要和 16:9 構圖的畫面會出現(xiàn)問題的矛盾時，攝像很難把握。如果 16:9 的構圖畫面出現(xiàn)嚴重問題，后果難以控制。綜合考慮這些情況，在對外來信號進行直播時，建議將兩邊切邊后的標清信號再通過左右遮幅上變換作為高清直播的《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 22 備路信號。對于高清系統(tǒng)和標清系統(tǒng)沒有信號通路的系統(tǒng)，建議在播出末級將標清信號做左右遮幅上變換備份播出。 隨著高清電視的發(fā)展，攝像人員對于 16:9 構圖會越來越適應，電視制 作由過去的標清為主會慢慢過渡到高清為主，演播室節(jié)目制作時會產(chǎn)生的 4:3 構圖和 16:9 安全性問題的矛盾會越來越少，但是在高標清過渡階段，這是一個十分重要的安全環(huán)節(jié)。 高清其他直播信號節(jié)目需要下變換到標清頻道播出時。在直播信號對接時，根據(jù)直播節(jié)目類型，按照廣電總局的規(guī)定與直播現(xiàn)場人員協(xié)商下變換方式，同時依然將高清信號做上下遮幅的下變換作為標清直播信號的備路信號。如果直播現(xiàn)場沒有特殊要求，則按照上下遮幅的下變換方式在標清系統(tǒng)播出。 上下變換方案 標清直播信號節(jié)目需要上變換到高清頻道播出時。在直播信號對接時，根據(jù)直播節(jié)目類型，按照廣電總局的規(guī)定與直播現(xiàn)場人員協(xié)商上變換方式，同時依然將高清信號做左右遮幅的上變換作為標清直播信號的備路信號。如果直播現(xiàn)場沒有特殊要求，則按照左右遮幅的上變換方式在高清系統(tǒng)播出。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 23 重要轉播播出，如果轉播源具有高清和標清兩路信號時。高清系統(tǒng)使用高清的調(diào)度信號，標清系統(tǒng)使用標清的調(diào)度信號。在播出末級將高清和標清輸出信號上下變換后互為主備。 如果轉播源只有高清信號，若轉播方具有 特殊的轉播下變化要求，則按照廣電總局的規(guī)定和轉播方的要求，協(xié)商下變換方式，同時依然將高清信號做上下遮幅的下變換作為標清轉播信號的備路信號。如果轉播方?jīng)]有特殊要求，則按照上下遮幅的下變換方式播出。 如果轉播源只有標清信號，標清系統(tǒng)直接使用標清信號播出，高清系統(tǒng)使用左右遮幅的上變換方式播出。 上下變換的設備選型 在建設高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)時，根據(jù)各臺建設方案的不同，上下變換設備的類型和上下變換設備在系統(tǒng)中的位置也不相同。 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 24 （ 1）使用具有上下變換模塊的高清視頻服務器進行上下變換。高清頻道需要播出標清素 材時，將標清素材遷移到高清服務器盤塔，高清視頻服務器在播出時對標清素材文件進行解碼，上變換播出。標清頻道需要播出高清素材時，將標清素材遷移到高清服務器盤塔，高清視頻服務器在播出時對高清素材文件進行解碼，下變換播出。使用高清視頻服務器進行上下變換播出，從系統(tǒng)實施上考慮，比較簡單。從畫 面質(zhì)量考慮，視頻服務器的主要工作是編解碼于畫面上下變換的處理 相較獨立的上下變化設備較差。從安全方面考慮，視頻服務器在播出時解碼和上下變換同時進行，對于視頻服務器的運算能力要求很高。綜合考慮，帶有上下變換模塊的高清視頻服務器的上下變 換更加適合作為系統(tǒng)中的緊急和備份播出通道。在系統(tǒng)設計時，建議將上下變換、視頻編解碼等運算風險大的環(huán)節(jié)獨立分開。 圖 37 使用高清視頻服務器進行上下變換 《基于省級電視臺高標清多頻道硬盤播出系統(tǒng)技術性、安全性的標準和要求》建議書 25 （ 2）使用具有上下變換功能的高清錄像機在上載環(huán)節(jié)進行上下變換。大部分高清錄像機向下兼容標清信號輸出和標清格式磁帶輸入。高清頻道需要播出標清素材時，使用標清素材的磁帶在高清錄像機進行上載，輸出高清信號，編碼到高清系統(tǒng)播