高清與標清信號的上下變換及摳像制作

陳東 史越銘

[摘要]以標清節目《青島全接觸》制作為例，闡述節目在該高清格式下演播室錄制、在標清格式下制作的過程中，信號的上下變換、制作過程中摳像處理的解決方案，以及制作中需要注意的問題。

[關鍵詞]高清;標清;上變換;下變換;虛擬制作;摳像;色鍵

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.04.011

青島電視臺新聞頻道于2015年對第十層開放式演播室進行了高清化改造，建成后實現了高清格式的節目制作合成及直播。該演播室自使用以來，承擔著新聞頻道訪談類日播節目《今日會客廳》的錄制，已進行了多次直播。多次節目錄制和直播的順利完成，檢驗了該演播室的先進性、實用性、安全性。

同在十層的標清演播室建于2007年，主要承擔青島臺四頻道、六頻道少兒節目制作，以及日播欄目《青島全接觸》，使用年限較長，設備故障不斷，隨著電視高清化的發展，改造勢在必行。因此，四頻道演播室高清建設提到議事日程，改造期間暫用2015年改造的高清開放式演播室。該演播室與標清演播室僅一墻之隔，走線方便，經過兩年多的運行，系統安全穩定。下面筆者以標清節目《青島全接觸》制作為例，闡述此節目在該高清格式下演播室錄制、在標清格式下制作的過程中，信號的上下變換、制作過程中摳像處理的解決方案，以及制作中需要注意的問題。

1高清與標清信號上下變換的設計

高清電視信號與標清電視信號在分辨率、幅型比、信號格式等方面有較大的差別。中國高清電視采用1080/50i格式，有效圖像大小為1920×1080，幅型比為16：9;標清電視采用576i格式，有效圖像大小720×576，幅型比為4：3。由標清電視信號格式轉換到高清電視信號格式稱為上變換。由高清信號格式轉換到標清信號格式稱為下變換。

在《青島全接觸》節目錄制完成后，根據節目需要，在標清網制作，現節目素材、成品均為標清格式。在進行上下變換過程中，為保證畫面原有內容不變，需設置適宜的變換模式，上變換模式設置為左右加邊模式（Pillar Box）進入高清系統，高清錄像機下變換標清輸出設置為切邊模式（Edge Crop）。

（1）上變換

節目源主要有4路標清信號，由標清制作網提供的主播控、備播控、主墊播、非線四路，接法如圖1所示。

其中，高標清轉換器SV2000實現標清信號上變換為高清信號，且有幀同步與解嵌功能，并從視頻解出音頻信號送至調音臺。高標清轉換器X85同樣是把標清信號上變換為高清信號，但其不具備幀同步功能，因此，需要將上變換出的高清信號跳線至外來EXT3、EXT4，再經幀同步進入高清系統。

（2）下變換

按照節目要求，需要同時錄兩路標清信號，一路為帶字幕的PGM信號，一路為不帶字幕的純圖像信號，因此，下變換連接分為兩路，見圖2。

2節目制作中的摳像處理

由于該節目原來是在標清演播室制作錄制，有自己的場景，還有LED液晶屏、等離子大屏作為背景。現移至高清演播室錄制后，沒有再搭建自己的實景，也沒有大屏顯示系統，因此，節目制作需采用虛擬制作的方法，實現錄像與背景、字幕的整合，摳像技術（鍵控技術）是制作的主要技術手段。

摳像又叫鍵控，是在一幅圖像中將所需內容沿其輪廓線摳出填入另一幅圖像中的特技手段。在電視畫面中，插入字幕、符號、輪廓線來分割屏幕時，需采用鍵控特技。正常情況下，填入的圖像為前景圖像，按前景圖像扣取后的圖像作為背景圖像。用來扣取背景圖像的電信號為鍵信號，形成這一鍵信號的信號源為鍵源。隨著視頻切換技術的不斷發展，鍵控技術使用頻率越來越高，成為節目制作人員主要的制作手段。

色度鍵一般簡稱色鍵，是利用鍵源三基色信號或利用鍵源視頻信號中的色度分量來產生鍵信號的鍵控方式，即利用鍵源本身圖像與前景（或背景）圖像的色度差別來形成鍵信號。色度鍵的使用條件是，需要鍵源中有一定范圍的圖像采用某種較均勻的色彩，實際多用綠色或藍色，該色彩應與不需要去除部分的色彩在色度上有較大區別。色鍵鍵控如圖3所示。

在該節目制作中，是利用演播室內高飽和度的綠色背景與前景圖像（比如主持人的服裝、膚色）之間的色調差別來產生鍵信號，從而完成摳像、填像處理。切換臺選用具有色鍵功能的數字高清切換臺MVS-3000A，摳像效果要好于標清切換臺，其背景的顏色更加自然，2級M/E，支持同級M/E，上色鍵可完成摳像功能。對于字幕的制作，標清與高清字幕系統采用了同樣的在線包裝系統，移至高清制作，只需在字幕模板修改參數，在制作軟件中把標清輸出PAL改為16：9模式即可。

考慮到摳像處理的完整、便捷，背景板要足夠大，制作了3m×6m的綠色背景板，地上鋪有同樣尺寸的綠色地膠墊。同時，提前把標清制作時所用的各種場景錄制下來，上載到高清制作網，作為一路背景信號通過非線有卡站送給視頻切換臺，摳像時在高清制作網非線上循環播放即可。具體的摳像步驟如下：

（1）在視頻切換臺面板，將鍵源母線設置到Key3，并選擇鍵源即攝像機拍攝的主持人圖像信號，在另一排視頻源選擇背景圖像信號;

（2）調出鍵界面，如圖4中，選中鍵源“Key3”;

（3）點擊“M/E1OUT1”（切換臺倒數第二排），再點擊鍵盤的“Key3on”：

（4）雙擊“Key3”，顯示屏出現1131的界面;

（5）選擇鍵類型，點擊“chroma”→“chromaAdjust”→“Sample Take”，出現矩形調節框，旋轉旁邊旋鈕，調節位置，選擇對應顏色，選中后，點擊“AutoStart”即可。

3制作中需注意的問題

若要得到較好的圖像效果，需注意以下幾點。

（1）高清像素約是標清像素的5倍（標清為720×576=414720，高清1920×1080=2073600）。標清攝像機有效感光面積較大，靈敏度較高;高清攝像機像素增多，有效感光面積小，靈敏度較低。因此，若要高清攝像機拍出與標清同樣亮度的圖像，一種處理方式是，在同樣的光照條件下，通常要調大光圈，或者滿足一定的曝光量;另一種方式是，增加照度，在保證亮度的條件下，使光圈值在F4-6之間，這樣成像質量較好。

（2）由于色鍵要求鍵源圖像有較高的色度反差，對于綠色背景板要布光要均勻，有利于產生統一的色度差，形成鍵信號。在燈光配置上，面光、側光使用色溫3200K光源，逆光使用3200K鹵鎢燈，用4盞LED柔光燈從上方照亮綠色背景板，用2盞地燈配合，盡量布光均勻，用示波器觀測，通過調整每盞燈亮度，使視頻電平保持統一數值，如圖5所示，圖6iE常亮度、均勻度下的摳像效果。

（3）由于拍攝的背景用深飽和度的綠色，區別于人體膚色，這就需要注意主持人服裝顏色的選擇了。服裝應選擇與背景色不同或飽和度低的顏色，避免穿帶有綠色成分的衣服，否則，凡有綠色調的地方就會填進背景圖像信號，即所謂摳透。

（4）為了保持摳像時畫面完整，矩形采樣框選擇全景，景別中有地面露出，地面需鋪上綠色地面膠墊。由于背景顏色與膠墊顏色有色差，膠墊顏色較深，當進行摳像取樣時，在背景板位置選擇扣取部分，扣取部分的下部（地膠墊部分）會有摳透的現象，如圖7所示矩形框下方區域。為避免這種現象，背景板及地膠墊的色度可取兩種顏色的平均值，避免色度差;如果還有摳透的部分，可通過調整鍵參數CLIP、GAIN修正，直至圖像最佳，圖8為無摳透的摳像效果。

（5）對于制作中調整好的參數狀態，可通過切換臺的快照進行存取。MVS-3000A切換臺具有快照功能，將摳像制作中的效果參數，包括鍵源選擇、背景選擇、摳像過程、數值作為一組數據保存，供需要時調用，以便再現所需要的狀態。

MVS-3000A是一種具有M/E兩級的切換臺，在該節目制作中，M/E2級設置為節目P/P輸出，摳像在M/E1級完成，摳像效果輸出OPT至M/E2級作為一路信號源使用，快照存在M/E1級。快照存儲具體步驟為：（a）按下SNAP SHOT按鈕;（b）按下M/E1按鈕;

（c）按住SNAP SHOT同時按下要存儲空間的按鈕（0～9），如果存儲成功相應按鈕將亮起黃色。快照調用的具體步驟為：（a）按下SNAP SHOT按鈕;（b）按下M/E1按鈕;（c）按下已所要調用參數存儲空間的按鈕（O～9），這樣立即調用M/E1所存的摳像狀態，方便實用。

（6）在節目制作過程中，出現DVCPR0955錄像機聲音無、音頻指示無的現象。這一路信號是作為備播帶或工作帶使用，是PCM CLN信號加嵌后進入HDW1800錄像機，通過其下變換標清輸出口至DVCPR0955錄像機（見圖2），HDW1800錄像機也無音頻指示。經過逐級排查，這是由于加嵌板接觸不良所致，重新插拔，故障排除，但故障還會反復出現。由于HDWl800錄像機模擬輸入口（ANALOG IN）還接有原系統模擬音頻信號，為保證音頻信號的穩定安全，把HDW1800錄像機輸入音頻源選擇由HDSDI（加嵌輸入）改為ANALOG IN（模擬輸入），如圖10所示，問題得到徹底解決。

4結語

經過技術人員的不懈努力，對于每一次場景制作，技術人員都精雕細琢，克服了在高清改造期間各種條件限制，使標清節目的制作質量比在原標清演播室有較大提高，保證了四頻道節目的安全優質播出，實現了四頻道節目在高清改造期間的平穩過渡。