視頻處理——一種范式轉移

Stan Moote

在我與工程師討論視頻處理時，他們的具體要求肯定是多樣化的。但一個共同因素確實存在，即視頻處理一般歸結為兩種類型：一次性設置和運行。一次性設置通常在設施試運行期或演播室設置期間完成，雖然一周內因節目調整可能有一些預設，但在初始配置后改動一般很少。第二種視頻處理類型允許運行控制。在過去這一般需如處理放大器控制等的簡單東西。

但數字轉換令處理功能復雜化。盡管我堅持認為百分百數字化的確簡單化（注意我指的是百分百），但混合模式、過渡時代使運行很難。容我舉個簡單的音頻使用例子。

在模擬時，有許多“設備標準”，使得設備之間音頻遷移很難。在數字時則很簡單：滿標度為0dBFS，不是+10dB，甚至也不是+4dB。一旦所有位設為1，則不再有變動范圍，因此全部1被定為0dBFS（滿標度）。這里的訣竅是從混錄調音臺開始，始終保持音頻在數字域。當它重新到模擬域時，信號即需要通過A/D轉換器，于是惡夢降臨——電平和相位必然混亂。NTSC和PAL復合視頻也是如此。A/D轉換器在視頻轉換為數字前必須“修理”它，而在這之前，操作員的手指一般要放在輸入處理上不動。

那么把目光放遠一點到百分百數字化的未來設施。您將依然需要處理功能嗎？當前，技術指導當然總是希望其節目看上去最好且處處微調，期許錦上添花，但要適可而止。一旦節目制作好，對標準電視發行來說，除了可增加一些本地化的標記外，就沒有理由動它。關鍵在于設置。必須盡可能在你的設施內規格化，給操作人員修改不好的饋送節目的機會（這不應經常發生，除了在直播情形）。

具有某種類型的設施內數字視頻一致性意味著視頻處理（包括定時）可能越來越為一次性設置。技術發展令工程師無需每一個過程至始至終都得調整，實現無需動手的操作，從而產生一種清晰的臺內設施設計范式轉移（圖1）。

服務器范式轉移

以視頻播出服務器為例考察此范式轉移。采集的視頻可以許多格式存儲（480i、720p、1080i等）。這里的訣竅是在輸出端確定需要什么格式。如果是720p，以480i存儲的視頻將被調整，改變色度和灰度，并且根據AFD碼和用戶預設參數進行信箱式拉伸，所有這一切都是自動的，無需動手。這種轉換通過基于軟件的視頻處理實現，視頻服務器內多個CPU使之實時化。某些情況下，加臺標和多畫面顯示功能也進入服務器內。

矩陣范式轉移

在模擬時代只使用一個矩陣切換臺和一組接插板運行是不可想象的。盡管轉換到數字使我們能夠把所有的音頻與視頻放在一條同軸電纜上，但這是有代價的。重新看采用曲線，必須有外部的嵌入器、解嵌器和獨立的AES矩陣來處理最初一波串行數字信號是很痛苦的，更不用說處理臨時的音頻分離的所有樂趣。

對于完全的高清數字設施，在一條同軸電纜上有你需要的每一個信號（包括時間碼）是一個成真的夢想，尤其是在新品矩陣開始有分離音頻能力時。下一邏輯步驟是向矩陣增加視頻處理。這種類型的處理線路通常在矩陣的輸入端（圖2），使得一個信號源的所有輸出同時得到校正，類似于在輸入的矩陣信號上有一個處理放大器。像光電和電光轉換這樣的處理也作為I/O選件直接納入矩陣內。

多畫面顯示器通常具有廣泛的視頻處理能力，能夠把很多畫面顯示在很大的平板顯示器上。矩陣內集成多畫面顯示技術利用內部矩陣，無需外部布線。這些多畫面顯示器許多用于使用外部主控切換的播出。為在播出前無縫混合信號，主控系統通常必須進行相當大的處理。由于大多數節目源一般來自矩陣，如直接包含在矩陣內的干凈/安靜切換臺這樣的新增功能（圖3）對簡單切換或主控備份非常理想。

模塊化平臺范式轉移

單單我們的行業就開發了差不多數千種處理模塊。這些模塊通常為帶某種集中控制器的獨立模塊，它們一般通過機架后的電纜連接以傳遞功能。某些情況下，廠家還制造一些進入機架的微型矩陣切換卡。由于摩爾定律的存在，在一塊模塊上可獲得越來越多的復雜處理功能，某些情況下，甚至可獲得運行在同一模塊上的多路視頻。

這種復雜性現在提高到另一水平。現在將傳統演播室處理與傳輸和壓縮功能相結合的更新平臺設計者也在思考如何把視頻矩陣和IP矩陣集成起來。互連模塊不需外接電纜，使用內置的配置工具就能完成，由一堆模塊提供完整的集成解決方案（圖3）。

處理范式轉移

還是由于每兩年處理能力翻兩番的摩爾定律，視頻和音頻處理被分布在軟件和硬件之間，運行于獨立和集成的應用。處理放大器控制實際上存在于一切操作中，但對處理放大器旋鈕意味著什么？

對每個進入控制室的節目操作一個控制板的日子一去不復返了。控制系統功能和智能性很強，能夠辨別交叉點信息、源ID和每個實體的元數據。操作員不再必須了解完整的信號路徑。應由設施設計者負責保證不產生I/O循環，如一個操作員改變矩陣上的輸入電平，而另一操作員通過改變輸出電平校正它。這是我們必須牢記在心的避免信號質量下降的所有標準處理事項。

總之，無論你正在從事一全新的設施設計，增加新區域，升級，還是只轉換到HD，注意此視頻處理范式轉移都是值得的。此轉移是雙向的，例如，在處理功能遷移入視頻服務器和矩陣內的同時，信號分配也移入處理平臺。完全數字化以及摩爾定律使這成為可能。盡管設施設計在功能級會越來越復雜，但這些新進展也正在令安裝和重新配置更簡單和環保！