楊濤+楊睿

摘 要 隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展，電視技術(shù)已經(jīng)逐漸由標(biāo)清技術(shù)邁向高清技術(shù)，并出現(xiàn)了高清電視技術(shù)與標(biāo)清電視技術(shù)交叉并行發(fā)展的新面貌。其中，高標(biāo)清同播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要得益于標(biāo)清信號(hào)上下變換技術(shù)的快速發(fā)展。然而，自2009年各大衛(wèi)星頻道推行高標(biāo)清同播技術(shù)至今，高清電視技術(shù)并沒(méi)有得到廣泛普及，因此，如何推動(dòng)中小電視臺(tái)應(yīng)用并掌握高標(biāo)清同播技術(shù)已經(jīng)成為廣大媒體、電視科技工作者的首要任務(wù)。本文闡釋了高清、標(biāo)清的上下變換技術(shù)，并深入分析了圖像上下變換高寬比轉(zhuǎn)換技術(shù)。

關(guān)鍵詞 高清信號(hào)；標(biāo)清信號(hào)；信號(hào)上下變換；電視技術(shù)；高標(biāo)清同播技術(shù)

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）173-0069-02

伴隨著標(biāo)清技術(shù)向高清技術(shù)的發(fā)展，高標(biāo)清同播電視技術(shù)已經(jīng)顯得格外重要，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵在于電視節(jié)目高標(biāo)清上下變換技術(shù)。幾大衛(wèi)視經(jīng)過(guò)多年高標(biāo)清同播技術(shù)的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)了大量的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)也為高標(biāo)清同播技術(shù)的更好應(yīng)用積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)良好的推動(dòng)了我國(guó)高清電視、高清影視的發(fā)展，促進(jìn)了電視、影視高新設(shè)備的研發(fā)，使電視服務(wù)水平跨入了新臺(tái)階，并為高清電視技術(shù)的后續(xù)發(fā)展打下來(lái)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

然而，鑒于我國(guó)電視技術(shù)仍然處于標(biāo)清技術(shù)到高清技術(shù)發(fā)展的中間過(guò)渡階段，高清電視技術(shù)并沒(méi)有被中小電視臺(tái)得到良好掌握及廣泛應(yīng)用。此外，由于國(guó)內(nèi)大部分家庭中老式電視機(jī)仍然占據(jù)著大多數(shù)，并不能接收高清電視信號(hào)。因此，如何應(yīng)用高標(biāo)清信號(hào)的上下信號(hào)變換技術(shù)顯得極其重要。本文主要剖析了高清標(biāo)清信號(hào)上下變換技術(shù)的原理與模式，并通過(guò)相應(yīng)的應(yīng)用探討，為廣大媒體科技工作者提供借鑒。

1 高清標(biāo)清信號(hào)的上下變換技術(shù)分析

高清節(jié)目播出時(shí)，高清標(biāo)清信號(hào)的上下變換已經(jīng)成為關(guān)鍵技術(shù)，并主要通過(guò)高標(biāo)清信號(hào)上下變換器完成。高、標(biāo)清信號(hào)變換技術(shù)發(fā)展初期，主要的電視播出機(jī)構(gòu)以標(biāo)清節(jié)目制作為主，伴隨這高清電視制播系統(tǒng)的發(fā)展，必然考慮到將高清節(jié)目變換到標(biāo)清電視節(jié)目播出；而當(dāng)高清電視制播系統(tǒng)發(fā)張到一定程度后，電視節(jié)目播出機(jī)構(gòu)由于面臨高清節(jié)目不足的情況，又必然將標(biāo)清電視節(jié)目變換為高清電視節(jié)目播出。

1.1 高清和標(biāo)清信號(hào)格式

以清晰度作為分類標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字電視分為標(biāo)清和高清電視。根據(jù)廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1080/50i為高清電視信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)場(chǎng)頻達(dá)到50Hz，圖像分辨率達(dá)到1080×1920，并采用各行掃描技術(shù)時(shí)，即為1080/50i。選取1080/50i作為高清信號(hào)源的主要原因是它可以和國(guó)內(nèi)576/50i的標(biāo)清信號(hào)源實(shí)現(xiàn)良好的上下變換，這為電視技術(shù)由標(biāo)清轉(zhuǎn)換到高清提供了較好的技術(shù)支撐。

1.2 高清標(biāo)清信號(hào)上下變換的原理

當(dāng)將視頻信號(hào)由一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式時(shí)，即完成了一次視頻的格式變換。例如，當(dāng)不同的節(jié)目是在不同的電視制式下制作而出時(shí)，為使得這些節(jié)目能夠相互交流，常常會(huì)將一種視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種電視信號(hào)，如NTSC制視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為PAL制視頻信號(hào)。尤其伴隨著我國(guó)電視高清標(biāo)清信號(hào)的混合制作與播出的發(fā)展，標(biāo)清與高清信號(hào)之間的格式變換已經(jīng)尤其重要。

當(dāng)將高清信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)清信號(hào)時(shí)，此稱為實(shí)現(xiàn)了一次格式變換的下變換，而當(dāng)將標(biāo)清信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咔逍盘?hào)時(shí)，此稱為實(shí)現(xiàn)了一次格式變換的上變換。由于高標(biāo)清信號(hào)擁有不同的掃描格式，且其每幀的有效行數(shù)以及每行的有效像素均不一樣。因此為實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清信號(hào)的有效上下轉(zhuǎn)換，就需要利用空間域的插值并抽取濾波器以達(dá)到行速率和像素的轉(zhuǎn)化。

在進(jìn)行將標(biāo)清信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咔逍盘?hào)的上變換時(shí)，需要通過(guò)去隔行處理先將隔行的標(biāo)清信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鹦袠?biāo)清信號(hào)，再利用內(nèi)插的方式將逐行標(biāo)清信號(hào)轉(zhuǎn)變成每幀有5625行的逐行信號(hào)。為防止信號(hào)混淆，需要通過(guò)濾波對(duì)新的信號(hào)進(jìn)行處理，并利用下采樣的方式將其轉(zhuǎn)變成每幀包含有1125行的逐行高清信號(hào)。最后，將逐行高清信號(hào)通過(guò)隔行處理成隔行高清信號(hào)。

在進(jìn)行將高清信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)清信號(hào)的下變換時(shí)，首先通過(guò)需要通過(guò)去隔行處理將隔行高清信號(hào)轉(zhuǎn)化為逐行高清信號(hào)，再以內(nèi)插方式將每幀含有1125行的逐行高清信號(hào)轉(zhuǎn)化為每幀含有5625行的逐行高清信號(hào)。其次利用濾波將每幀含有5625行的逐行高清信號(hào)進(jìn)行防混淆處理，將處理后的信號(hào)通過(guò)抽成轉(zhuǎn)化乘每幀有625行的逐行標(biāo)清信號(hào)。最后，將逐行標(biāo)清信號(hào)通過(guò)隔行處理為隔行高清信號(hào)。

2 圖像上下變換寬高比轉(zhuǎn)換技術(shù)問(wèn)題分析

寬高比指的是與圖像中圖像大小無(wú)關(guān)的寬度和高度的比例。常規(guī)高清素材的寬高比是16：9，而標(biāo)清素材的則為4：3。因此，在上、下轉(zhuǎn)換過(guò)程中必須將牽扯到寬高比的轉(zhuǎn)換。主要通過(guò)對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行擠壓、剪裁或拉伸等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)寬高比的轉(zhuǎn)換，以此將圖像的形狀和大小調(diào)整至與顯示的寬高比相一致。

2.1 上變換過(guò)程中的幅型變換

針對(duì)標(biāo)清信號(hào)的轉(zhuǎn)變模式主要有3種，即拉伸、加邊和切邊。

切邊是指通過(guò)將畫(huà)面進(jìn)行縱向剪切，達(dá)到幅型變換的目的，使畫(huà)面呈現(xiàn)正常的比例。切邊的主要缺點(diǎn)是將會(huì)造成畫(huà)面的部分內(nèi)容缺失；加邊是指在畫(huà)面左右兩側(cè)通過(guò)加黑邊的方式使畫(huà)面呈現(xiàn)正常比例，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以完整的保留畫(huà)面內(nèi)容；拉伸是指保留畫(huà)面內(nèi)容，并通過(guò)橫向拉伸處理使畫(huà)面呈現(xiàn)正常比例。

在大量的技術(shù)實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上變換技術(shù)主要遵從一下幾條原則：

1）寬高比為4：3的滿幅標(biāo)清節(jié)目經(jīng)上變換后變?yōu)楦咔骞?jié)目并播出的，應(yīng)該考慮使用左右黑邊模式。主要考慮兩方面：一是要避免填充區(qū)域的邊緣產(chǎn)生問(wèn)題；二是要根據(jù)節(jié)目的種類而定。

2）當(dāng)對(duì)上下遮幅的標(biāo)清節(jié)目進(jìn)行上邊換為高清節(jié)目并播出的，應(yīng)當(dāng)采用上下切邊模式，以此防止四周黑邊的狀況發(fā)生。當(dāng)標(biāo)清節(jié)目下方的鑲黑邊處存在字幕時(shí)，還可以考慮左右黑邊模式，以此防止在進(jìn)行切邊上變換時(shí)導(dǎo)致字幕信息缺失。

3）當(dāng)制作的標(biāo)清節(jié)目用于高標(biāo)清同播時(shí)，如果標(biāo)清節(jié)目為上下遮幅，那么圖像中的字幕須置于畫(huà)面內(nèi)。

2.2 下變換過(guò)程中幅型變換

針對(duì)高清信號(hào)的轉(zhuǎn)變模式主要有3種，即擠壓、切邊和信箱。

信箱是指在保留所以畫(huà)面內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)給畫(huà)面的上下兩側(cè)進(jìn)行加黑邊處理使畫(huà)面呈現(xiàn)正常的比例，其主要缺點(diǎn)是會(huì)造成畫(huà)面清晰度降低；切邊是指保持畫(huà)面清晰度不變，通過(guò)剪切畫(huà)面的左右兩側(cè)使畫(huà)面呈現(xiàn)正常的比例；擠壓是指在保留所以畫(huà)面的基礎(chǔ)上，通過(guò)橫向擠壓使畫(huà)面發(fā)生變形，其可以維持良好的清晰度。

3 結(jié)論

在當(dāng)前我國(guó)電視由標(biāo)清轉(zhuǎn)向高清發(fā)展的整個(gè)過(guò)程中，針對(duì)高清標(biāo)清信號(hào)上下變換技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用仍然將在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)普遍存在。在整個(gè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，我們不僅要繼續(xù)推進(jìn)高清標(biāo)清信號(hào)上下變換技術(shù)的發(fā)展，還有爭(zhēng)取有新的創(chuàng)新與突破。同時(shí)，也要深入了解當(dāng)前媒體工作人員在現(xiàn)實(shí)工作中面臨的各種問(wèn)題，并有針對(duì)性的合理利用信號(hào)上下變換技術(shù)，以推廣更多、更豐富、更有趣的電視節(jié)目。

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