關(guān)于高清標清信號上下變換問題的探討

楊濤+楊睿

摘 要 隨著我國社會的發(fā)展，電視技術(shù)已經(jīng)逐漸由標清技術(shù)邁向高清技術(shù)，并出現(xiàn)了高清電視技術(shù)與標清電視技術(shù)交叉并行發(fā)展的新面貌。其中，高標清同播技術(shù)的實現(xiàn)主要得益于標清信號上下變換技術(shù)的快速發(fā)展。然而，自2009年各大衛(wèi)星頻道推行高標清同播技術(shù)至今，高清電視技術(shù)并沒有得到廣泛普及，因此，如何推動中小電視臺應用并掌握高標清同播技術(shù)已經(jīng)成為廣大媒體、電視科技工作者的首要任務。本文闡釋了高清、標清的上下變換技術(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；標清信號；信號上下變換；電視技術(shù)；高標清同播技術(shù)

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）173-0069-02

伴隨著標清技術(shù)向高清技術(shù)的發(fā)展，高標清同播電視技術(shù)已經(jīng)顯得格外重要，實現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵在于電視節(jié)目高標清上下變換技術(shù)。幾大衛(wèi)視經(jīng)過多年高標清同播技術(shù)的實踐，發(fā)現(xiàn)了大量的技術(shù)問題，同時也為高標清同播技術(shù)的更好應用積累了大量的經(jīng)驗。這些實踐經(jīng)驗良好的推動了我國高清電視、高清影視的發(fā)展，促進了電視、影視高新設備的研發(fā)，使電視服務水平跨入了新臺階，并為高清電視技術(shù)的后續(xù)發(fā)展打下來堅實的基礎(chǔ)。

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

1 高清標清信號的上下變換技術(shù)分析

高清節(jié)目播出時，高清標清信號的上下變換已經(jīng)成為關(guān)鍵技術(shù)，并主要通過高標清信號上下變換器完成。高、標清信號變換技術(shù)發(fā)展初期，主要的電視播出機構(gòu)以標清節(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)目變換到標清電視節(jié)目播出；而當高清電視制播系統(tǒng)發(fā)張到一定程度后，電視節(jié)目播出機構(gòu)由于面臨高清節(jié)目不足的情況，又必然將標清電視節(jié)目變換為高清電視節(jié)目播出。

1.1 高清和標清信號格式

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

1.2 高清標清信號上下變換的原理

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

當將高清信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃饲逍盘枙r，此稱為實現(xiàn)了一次格式變換的下變換，而當將標清信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦咔逍盘枙r，此稱為實現(xiàn)了一次格式變換的上變換。由于高標清信號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。因此為實現(xiàn)高標清信號的有效上下轉(zhuǎn)換，就需要利用空間域的插值并抽取濾波器以達到行速率和像素的轉(zhuǎn)化。

在進行將標清信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦咔逍盘柕纳献儞Q時，需要通過去隔行處理先將隔行的標清信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹鹦袠饲逍盘枺倮脙?nèi)插的方式將逐行標清信號轉(zhuǎn)變成每幀有5625行的逐行信號。為防止信號混淆，需要通過濾波對新的信號進行處理，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。最后，將逐行高清信號通過隔行處理成隔行高清信號。

在進行將高清信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃饲逍盘柕南伦儞Q時，首先通過需要通過去隔行處理將隔行高清信號轉(zhuǎn)化為逐行高清信號，再以內(nèi)插方式將每幀含有1125行的逐行高清信號轉(zhuǎn)化為每幀含有5625行的逐行高清信號。其次利用濾波將每幀含有5625行的逐行高清信號進行防混淆處理，將處理后的信號通過抽成轉(zhuǎn)化乘每幀有625行的逐行標清信號。最后，將逐行標清信號通過隔行處理為隔行高清信號。

2 圖像上下變換寬高比轉(zhuǎn)換技術(shù)問題分析

寬高比指的是與圖像中圖像大小無關(guān)的寬度和高度的比例。常規(guī)高清素材的寬高比是16：9，而標清素材的則為4：3。因此，在上、下轉(zhuǎn)換過程中必須將牽扯到寬高比的轉(zhuǎn)換。主要通過對目標圖像進行擠壓、剪裁或拉伸等方式來實現(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 上變換過程中的幅型變換

針對標清信號的轉(zhuǎn)變模式主要有3種，即拉伸、加邊和切邊。

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

在大量的技術(shù)實踐過程中，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的滿幅標清節(jié)目經(jīng)上變換后變?yōu)楦咔骞?jié)目并播出的，應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)生問題；二是要根據(jù)節(jié)目的種類而定。

2）當對上下遮幅的標清節(jié)目進行上邊換為高清節(jié)目并播出的，應當采用上下切邊模式，以此防止四周黑邊的狀況發(fā)生。當標清節(jié)目下方的鑲黑邊處存在字幕時，還可以考慮左右黑邊模式，以此防止在進行切邊上變換時導致字幕信息缺失。

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

2.2 下變換過程中幅型變換

針對高清信號的轉(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面內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過給畫面的上下兩側(cè)進行加黑邊處理使畫面呈現(xiàn)正常的比例，其主要缺點是會造成畫面清晰度降低；切邊是指保持畫面清晰度不變，通過剪切畫面的左右兩側(cè)使畫面呈現(xiàn)正常的比例；擠壓是指在保留所以畫面的基礎(chǔ)上，通過橫向擠壓使畫面發(fā)生變形，其可以維持良好的清晰度。

3 結(jié)論

在當前我國電視由標清轉(zhuǎn)向高清發(fā)展的整個過程中，針對高清標清信號上下變換技術(shù)的實踐應用仍然將在相當長的一段時間內(nèi)普遍存在。在整個技術(shù)發(fā)展過程中，我們不僅要繼續(xù)推進高清標清信號上下變換技術(shù)的發(fā)展，還有爭取有新的創(chuàng)新與突破。同時，也要深入了解當前媒體工作人員在現(xiàn)實工作中面臨的各種問題，并有針對性的合理利用信號上下變換技術(shù)，以推廣更多、更豐富、更有趣的電視節(jié)目。

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