關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，電視技術已經逐漸由標清技術邁向高清技術，并出現了高清電視技術與標清電視技術交叉并行發(fā)展的新面貌。其中，高標清同播技術的實現主要得益于標清信號上下變換技術的快速發(fā)展。然而，自2009年各大衛(wèi)星頻道推行高標清同播技術至今，高清電視技術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已經成為廣大媒體、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，并深入分析了圖像上下變換高寬比轉換技術。

關鍵詞 高清信號；標清信號；信號上下變換；電視技術；高標清同播技術

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

伴隨著標清技術向高清技術的發(fā)展，高標清同播電視技術已經顯得格外重要，實現該技術的關鍵在于電視節(jié)目高標清上下變換技術。幾大衛(wèi)視經過多年高標清同播技術的實踐，發(fā)現了大量的技術問題，同時也為高標清同播技術的更好應用積累了大量的經驗。這些實踐經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，并為高清電視技術的后續(xù)發(fā)展打下來堅實的基礎。

然而，鑒于我國電視技術仍然處于標清技術到高清技術發(fā)展的中間過渡階段，高清電視技術并沒有被中小電視臺得到良好掌握及廣泛應用。此外，由于國內大部分家庭中老式電視機仍然占據著大多數，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分析

高清節(jié)目播出時，高清標清信號的上下變換已經成為關鍵技術，并主要通過高標清信號上下變換器完成。高、標清信號變換技術發(fā)展初期，主要的電視播出機構以標清節(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，數字電視分為標清和高清電視。根據廣播電影電視行業(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576/50i的標清信號源實現良好的上下變換，這為電視技術由標清轉換到高清提供了較好的技術支撐。

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換為另一種電視信號，如NTSC制視頻信號轉換為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尤其重要。

當將高清信號轉變?yōu)闃饲逍盘枙r，此稱為實現了一次格式變換的下變換，而當將標清信號轉變?yōu)楦咔逍盘枙r，此稱為實現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以及每行的有效像素均不一樣。因此為實現高標清信號的有效上下轉換，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化。

在進行將標清信號轉變?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變?yōu)橹鹦袠饲逍盘枺倮脙炔宓姆绞綄⒅鹦袠饲逍盘栟D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化為逐行高清信號，再以內插方式將每幀含有1125行的逐行高清信號轉化為每幀含有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換技術問題分析

寬高比指的是與圖像中圖像大小無關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、下轉換過程中必須將牽扯到寬高比的轉換。主要通過對目標圖像進行擠壓、剪裁或拉伸等方式來實現寬高比的轉換，以此將圖像的形狀和大小調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，使畫面呈現正常的比例。切邊的主要缺點是將會造成畫面的部分內容缺失；加邊是指在畫面左右兩側通過加黑邊的方式使畫面呈現正常比例，其主要優(yōu)點是可以完整的保留畫面內容；拉伸是指保留畫面內容，并通過橫向拉伸處理使畫面呈現正常比例。

在大量的技術實踐過程中，發(fā)現上變換技術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)域的邊緣產生問題；二是要根據節(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。

2.2 下變換過程中幅型變換

針對高清信號的轉變模式主要有3種，即擠壓、切邊和信箱。

信箱是指在保留所以畫面內容的基礎上，通過給畫面的上下兩側進行加黑邊處理使畫面呈現正常的比例，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使畫面呈現正常的比例；擠壓是指在保留所以畫面的基礎上，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 結論

在當前我國電視由標清轉向高清發(fā)展的整個過程中，針對高清標清信號上下變換技術的實踐應用仍然將在相當長的一段時間內普遍存在。在整個技術發(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，以推廣更多、更豐富、更有趣的電視節(jié)目。

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