如何實現高質量的臺標

2020-07-04 02:39:06王曉馬先義趙以濤

中國科技縱橫 2020年11期

王曉馬先義趙以濤

摘要：臺標機是電視播出系統中必不可少的設備。本文介紹了臺標的原理、如何做制作臺標及可能出現的問題和解決方案，并提出了一個理想臺標機所應具備的兩個基本條件。

關鍵詞：臺標;填充信號;鍵信號;線性鍵;全硬件設計

0引言

隨著電視節目的日益豐富和電視技術突飛猛進的發展，觀眾對于電視節目播出質量的要求也就越來越高。臺標作為一個電視臺的標志，它的質量要求也就更高。

1臺標的實現原理

做臺標和計算機的圖形設計有很強的聯系，卻又不完全一樣。一個很藝術的圖形設計在變成臺標時不一定會達到預期的效果，因為臺標必須鍵入到視頻圖象里，這就要求在設計圖形時必須考慮圖形的顏色、邊緣、透明度和選用濾波器[1]。

做一副臺標需要兩種信號：填充（Fill）信號和鍵（Key）信號。填充信號是前景圖象，即疊加在視頻信號上的圖象;鍵信號是一個黑白圖象。填充信號和鍵信號可以用計算機設計，并存成不同類型的圖象文件，如TIFF、TGA、BMP等。這兩個文件必須獨立存儲，并最終合并成臺標疊加在視頻圖象上。其中填充信號是臺標中看得見的部分，鍵信號是決定填充信號和視頻信號混合后哪些部分可見并以什么樣的透明度可見。

目前臺標機采用的總共有三種類型的鍵信號：硬鍵（Hard Key）、自鍵（Self Key）和線性鍵（Linear Key）。下面我們簡要說明前兩種鍵，并詳細討論正在被廣泛采用的線性鍵[2]。

1.1硬鍵（Hard Key）

硬鍵的鍵信號只有一個象素點（Pixel），即黑（Black）或白（White）。如果這個象素點是黑的，相應的填充信號部分就不會鍵入到視頻圖象中，即相應的視頻圖象部分不受影響;如果這個象素點是白的，相應的填充信號部分就會全部鍵入到視頻圖象中，即相應的視頻圖象部分就沒有了。結果是，在臺標部分，要么是填充信號，要么是視頻圖象信號，而不可能是這兩種圖象的混合。

1.2 自鍵（Self Key）

自鍵也是一種硬鍵（Hard Key），因為它的鍵信號也只有一個象素點，即黑或白。但不同的是，自鍵的鍵信號是根據填充信號中每個象素點的亮度（Luminance）直接產生的。如果填充信號的象素點的亮度超過了一定的值（參照切割電平幅度），該象素點的鍵信號即為白，否則為黑。

1.3線性鍵

線性鍵是根據鍵信號的比例將填充信號和視頻圖象信號進行混合和合并。參數及說明見表1。下面以一個公式進行說明：

由上面可以看出，選擇合適的K的值，線性鍵也可以工作在硬鍵（Hard Key）和自鍵（Self Key）方式，但反過來卻不行。

當K取值在0和1之間時，此時的最終輸出為前景（FG）和背景（BG）按照K值的比例混合以后的圖象，看上去是透明（Transparancy）的效果，即透過前景（FG）可以看到背景（BG），透明度的大小則完全取決于K的取值。這種方式也是現今國內新型臺標機所普遍采用的一種方式。

2如何設計制作臺標

下面我結合一些實際情況說明做臺標的過程。

（1）選擇圖形設計軟件。要設計一個好的臺標，首先需要有一套功能強大的圖形設計軟件，目前市面上有很多種流行的圖形設計軟件，如PaintBrush、CorelDraw、FreeHand、PhotoShop等。其中PhotoShop較為合適，因為這套軟件有很多視頻圖象處理功能，可以滿足不同要求的臺標的設計。

（2）確定臺標大小。在設計臺標時，先要確定臺標的大小，目前臺標的最大定義尺寸為192×128，即在192×128這個區域內設計，當然臺標都不會做這么大，因為這在電視屏幕上顯示的比例不協調。最終的臺標尺寸可參照臺標的原始設計，并通過試驗確定。

（3）設計填充信號圖象和鍵信號圖象。根據臺標的原始設計、大小和公式一，設計填充信號圖象和鍵信號圖象。由于PhotoShop具有Alpha鍵功能，可以直接將填充信號圖象和鍵信號圖象合成為臺標，并顯示在一副背景圖象上，這和在電視上看到的最終臺標效果很接近，所以可以用這種方法很方便地在計算機上調整臺標的顏色、亮度、透明度等參數，并通過多次試驗，達到比較理想的效果。

（4）動畫設計。隨著臺標圖案的多樣化，三維動畫臺標（MotionLogo）以其新穎、獨特的樣式也受到很多電視臺的青睞。三維動畫臺標需要有一個序列（Series）的填充信號圖象和鍵信號圖象，這需要有專門的三維動畫軟件來實現，如Cool 3D、3D MAX等。

（5）合成和轉換。有了填充信號圖象和鍵信號圖象（或填充信號圖象、鍵信號圖象序列），需要將它們存儲成一定格式的文件，如BMP、TIFF、TGA等。并通過專門的轉換軟件，將上述圖象文件轉換為二進制文件。

（6）寫入。通過EPROM寫入器（如ALL03、ALL07等）將二進制文件寫入到EPROM中，EPROM容量可以根據所存儲臺標的多少來決定，也可以通過臺標下載程序將二進制文件直接寫入臺標機中。

（7）調試。將寫好的EPROM插入到相應的臺標機進行檢驗和調試。如果不夠理想，可以按照上述方法進行修改和潤色。

通過上面的過程我們就可以將一個完整的臺標做出來了，但當我們將做好的臺標放在電視上看時，可能會發現這和我們在計算機上看到的臺標不完全一樣，例如臺標的邊緣有爬行、比較細的邊或字體模糊、出現鋸齒或毛刺等。這個差別主要是因為臺標被從分量信號（Component Signal）轉換到復合信號（Composite Signal）以及從數字信號（Digital Signal）轉換到模擬信號（Analog Signal）時造成的。

2.1從分量信號編碼到復合信號

從分量信號（RGB）編碼到復合信號（NTSC或PAL）時的信號損失是最主要的原因。從彩色電視信號可以看出，亮度信號（Y）的頻帶很寬，而另兩種色度信號（I、Q）的頻帶則很窄。

2.2從數字信號轉換到模擬信號

當從數字信號轉換到模擬信號時，同樣會產生信號的損失。數字信號是以0或1的形式存儲的，當數字信號的跳變很頻繁時，在轉換到模擬信號時的頻率就很高。這樣就容易產生爬行等不良現象。而數字信號的頻繁跳變是由圖象相鄰象素點之間的高對比度引起的。解決這個問題的一個方法就是選用濾波器（Filter），它的目的就是將對比度大的區域進行平均，從而避免轉換到模擬信號時的高頻成分。PhotoShop中就有這項功能，可以在設計臺標時使用。

上面我們介紹了如何做臺標及做臺標應避免的一些問題，那么對于一個理想的臺標，應如何選擇K值的范圍和顏色深度才算合適呢？通過對國內、國外先進臺標機的考察，我們發現，要實現理想的臺標，它的顏色深度應選擇：

填充信號圖象：

24Bit/Pixel（R、G、B各8Bit）

鍵信號圖象：

8Bit/Pixel（亮度或灰度）

滿足這種條件的臺標機可以避免臺標邊緣的鋸齒、閃爍和抖動。并可產生金屬、玻璃和彩色有機玻璃等不同質感、不同光線效果、半透明或全透明等效果。

3臺標機的可靠性和穩定性

由于臺標機大部分都用在播出系統中，必須滿足24小時全天候播出的要求。所以，臺標機除了要能做出理想的臺標，還要具有很高的可靠性和穩定性。

目前國內高檔臺標機的設計主要采用兩種方式，一種是采用計算機的方式，這種方式基本類似于字幕機，它的優點在于靈活性大;但由于計算機不是為連續全天候工作設計的，并且受到病毒等影響，所以這種機器的可靠性和穩定性會受到一定的影響。

另一種方式是采用全硬件設計，由于是專為播出系統設計的，所以這種方式的可靠性和穩定性會得到保證;但不足的地方是靈活性不太好，但由于臺標一般不會頻繁改動，所以不會造成大的影響。

4結論

綜上所述，一個理想的臺標機需要滿足兩個基本條件：