隨著高清晰度電視技術(shù)不斷趨于成熟，在我國(guó)，數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)已被列為國(guó)家重大科研產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目，是國(guó)家確立的“十五”期間重點(diǎn)組織實(shí)施的高技術(shù)建設(shè)工程之一。為此，全國(guó)很多電視臺(tái)正在考慮或已經(jīng)開始籌建高清演播室和高清電視轉(zhuǎn)播車。目前，天津電視臺(tái)正在進(jìn)行高清演播室的建設(shè)。根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，一步跨越到高清比較困難，還會(huì)有一個(gè)漫長(zhǎng)的過渡時(shí)期，高清電視將會(huì)與標(biāo)清電視長(zhǎng)期共存。因此在現(xiàn)階段建設(shè)高清演播室和高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)，既要滿足高清晰度節(jié)目制作、儲(chǔ)備高清晰度電視節(jié)目、適應(yīng)未來的發(fā)展，又要能滿足目前頻道播出標(biāo)清節(jié)目的要求。因此，我們的高清演播室應(yīng)該是高、標(biāo)清兼容系統(tǒng)。那么，要成功建立一個(gè)高、標(biāo)清兼容演播室，首先就應(yīng)先了解怎么樣才能兼容，兼容的途經(jīng)及他們各自的特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際工作需要，選擇適合的高、標(biāo)清兼容方式。
目前各廠家生產(chǎn)的高清攝像機(jī)的內(nèi)部一般都配置有下變換器，在輸出高清信號(hào)的同時(shí)，也可以輸出高質(zhì)量的標(biāo)清信號(hào)。由于高清攝像機(jī)的CCD的像素?cái)?shù)量大大高于標(biāo)清攝像機(jī)，所以高清攝像機(jī)輸出的標(biāo)清信號(hào)質(zhì)量也高于現(xiàn)有的標(biāo)清攝像機(jī)。因此,它即是一臺(tái)高清攝像機(jī)也是一臺(tái)標(biāo)清攝像機(jī)，具有兼容性。目前市場(chǎng)上的多種格式高清錄像機(jī)與高清攝像機(jī)一樣，在錄像機(jī)內(nèi)也可以配置下變換器，因此在重放高清磁帶時(shí)，不但可以輸出高清信號(hào)，還可以得到高質(zhì)量的標(biāo)清信號(hào)。錄像機(jī)等信號(hào)源都具有高清和標(biāo)清信號(hào)輸出。因此無論采用高清或標(biāo)清系統(tǒng)它都可以使用。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)我們往往是以切換臺(tái)為中心展開，因此，切換臺(tái)的選擇與高、標(biāo)清兼容性能有直接的關(guān)系，而從功能上看，高清切換臺(tái)與標(biāo)清切換臺(tái)基本上完全相同。但高清和標(biāo)清的行頻、幅型比、帶寬、定時(shí)等完全不一樣。因此很難在一個(gè)獨(dú)立切換系統(tǒng)中，不通過某種變換而同時(shí)得到高、標(biāo)清信號(hào)。根據(jù)目前市場(chǎng)上切換臺(tái)的類型，我們可以簡(jiǎn)單的將實(shí)現(xiàn)兼容高清系統(tǒng)分為三類。
一. 獨(dú)立切換系統(tǒng)
在圖1系統(tǒng)中的切換臺(tái)是高、標(biāo)清兼容的設(shè)備。在需要制作高清節(jié)目時(shí)，切換臺(tái)設(shè)置為高清狀態(tài)，需要標(biāo)清制作時(shí)，通過設(shè)置重新啟動(dòng)后切換臺(tái)可以轉(zhuǎn)為標(biāo)清狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是高、標(biāo)清信號(hào)能同時(shí)接入系統(tǒng)，設(shè)備能自動(dòng)識(shí)別高、標(biāo)清信號(hào)，并且操作簡(jiǎn)單。只需按動(dòng)一個(gè)鍵，關(guān)機(jī)后系統(tǒng)重新啟動(dòng)定時(shí)，即可進(jìn)入另一狀態(tài)工作。但其缺點(diǎn)是不能同時(shí)錄制高、標(biāo)清信號(hào)。如需要同時(shí)錄制高、標(biāo)清信號(hào)時(shí)，在系統(tǒng)中仍需要進(jìn)行下變換。另外，由于高、標(biāo)清信號(hào)同時(shí)接入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)輸入端和布線量都將成倍增加，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，無疑增加了資金的投入。筆者認(rèn)為，如果攝像機(jī)輸出高、標(biāo)清信號(hào)由一個(gè)端口輸出，通過CPU切換選擇所需要的高清信號(hào)或標(biāo)清信號(hào)，這不但會(huì)減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)也可能會(huì)減少資金的投入。另外，在該系統(tǒng)中也可以加入高、標(biāo)清兼容的矩陣（如圖2）。來解決兼容問題，目前，有的廠家已開發(fā)出具有同步切換能力切換臺(tái)和矩陣。所謂同步切換，既當(dāng)切換臺(tái)選擇某路切出，對(duì)應(yīng)的矩陣這一路也跟隨切出。在系統(tǒng)中是將所有高、標(biāo)清信號(hào)首先接入矩陣，然后按節(jié)目制作的要求，如需要制作高清節(jié)目，則先由矩陣選擇高清信號(hào)源輸出至切換臺(tái)輸入，切換臺(tái)選擇高清狀態(tài)工作。在要求制作標(biāo)清節(jié)目時(shí)，則在矩陣中選擇標(biāo)清輸出，切換臺(tái)選擇標(biāo)清狀態(tài)工作。因此切換臺(tái)在標(biāo)清狀態(tài)下工作時(shí)，矩陣可以跟隨切出高清信號(hào)。但矩陣切出信號(hào)只能是硬切，而不能像切換臺(tái)那樣做MIX、WIP等。在目前的標(biāo)清播出環(huán)境下，用切換臺(tái)制作標(biāo)清節(jié)目可滿足目前節(jié)目的播出，利用矩陣獲得高清節(jié)目可用于高清節(jié)目的儲(chǔ)備，同時(shí)矩陣還可以作為直播時(shí)的應(yīng)急系統(tǒng)。
二. 雙主機(jī)切換系統(tǒng)
在圖3系統(tǒng)中采用了由一個(gè)控制面板同時(shí)控制兩個(gè)主機(jī)的方式，一個(gè)為高清信號(hào)通道主機(jī)，另一個(gè)為標(biāo)清信號(hào)通道主機(jī)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是高、標(biāo)清信號(hào)可同步切換，同時(shí)獲得高、標(biāo)清信號(hào)，不需要進(jìn)行下變換，因此也就不用考慮下變換的模式和由于下變換所產(chǎn)生的信號(hào)延時(shí)等問題。其缺點(diǎn)是，由于采用雙主機(jī)切換臺(tái)使成本上升。除信號(hào)源之外，相當(dāng)于高、標(biāo)清二套分離系統(tǒng)。因此，成本無疑會(huì)更高，系統(tǒng)相應(yīng)也會(huì)比較復(fù)雜。
三. 純高清加下變換系統(tǒng)
該系統(tǒng)從信號(hào)源輸出，經(jīng)切換臺(tái)處理，只有一個(gè)高清信號(hào)通道，在通道最終輸出端進(jìn)行下變換，經(jīng)下變換后的信號(hào)既可用于直播，也可用于節(jié)目錄制。因此，該系統(tǒng)既可錄制高清信號(hào)也可錄制標(biāo)清信號(hào)。該系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，與標(biāo)清演播室系統(tǒng)相比基本相似。由于在輸出端加入了下變換器，因此在系統(tǒng)中就必須考慮由下變換所引起的信號(hào)延遲及變換模式等問題。這些在單一的、非兼容系統(tǒng)中不會(huì)遇到的問題，在這個(gè)系統(tǒng)中都會(huì)產(chǎn)生。我臺(tái)在決定將800平方米標(biāo)清演播室改造為高、標(biāo)清兼容的演播室后，經(jīng)對(duì)技術(shù)發(fā)展的認(rèn)真分析、研討，并考慮到今后電視事業(yè)發(fā)展的需要，結(jié)合我臺(tái)現(xiàn)有的實(shí)際情況，決定采用第三種兼容方式，既純高清加下變換方式。
下面就我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，目前采用這種方式所存在的問題及解決這些問題的途徑做以下說明，供大家參考。
1.監(jiān)視系統(tǒng)問題
在一個(gè)高、標(biāo)清兼容的演播室或轉(zhuǎn)播車中存在兩種圖像信號(hào)：一種為16:9幅型比的高清信號(hào)，另一種為4:3幅型的標(biāo)清信號(hào)。在視頻系統(tǒng)中選擇監(jiān)控哪一種信號(hào)，或兩種信號(hào)都監(jiān)控，這在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是必須考慮的一個(gè)問題。一般來說，在系統(tǒng)中圖像監(jiān)控是分為兩部分的，一部分是信號(hào)源監(jiān)視，另一部分是節(jié)目監(jiān)控。節(jié)目監(jiān)控是指切換臺(tái)輸出PGM和PST以及系統(tǒng)輸出的技術(shù)監(jiān)視。由于導(dǎo)演、導(dǎo)播及技術(shù)監(jiān)控人員都是以這幾臺(tái)監(jiān)視器作為節(jié)目質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，因此這幾臺(tái)監(jiān)視器需要選擇廣播級(jí)的高清監(jiān)視器。另一部分屬于信號(hào)源監(jiān)視，如攝像機(jī)、錄像機(jī)及字幕機(jī)等主要關(guān)注其圖像內(nèi)容的監(jiān)視。為降低系統(tǒng)成本，沒有必要使用價(jià)格昂貴的高清監(jiān)視器，可采用普通標(biāo)清監(jiān)視器監(jiān)視各信號(hào)源的標(biāo)清信號(hào)。但由于標(biāo)清信號(hào)和高清信號(hào)的幅型不同，為了在制作不同版本節(jié)目時(shí)能與信號(hào)源相匹配，監(jiān)視器應(yīng)選擇16:9和4:3可切換的監(jiān)視器，考慮到調(diào)整的方便，再加上一個(gè)監(jiān)視器控制單元，就可以將需要變換的監(jiān)視器統(tǒng)一切換到16:9或4:3了，這樣使得監(jiān)視器的調(diào)整變得十分方便。但在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，考慮到要滿足目前4:3的標(biāo)清播出，同時(shí)又要儲(chǔ)備高清電視節(jié)目，一個(gè)高標(biāo)清兼容的演播室往往要求一次錄制出高清和標(biāo)清二版信號(hào)而不容許對(duì)高、標(biāo)清信號(hào)分別錄制。這就提出了在高、標(biāo)清信號(hào)同時(shí)錄制時(shí)，應(yīng)如何監(jiān)控16:9高清畫面和4:3標(biāo)清畫面的構(gòu)圖。這如同高清攝像機(jī)使用16:9尋像器一樣，在高清和標(biāo)清同播時(shí)，在16:9尋像器上顯示4:3區(qū)域標(biāo)線，可以使攝像師同時(shí)看到兩種不同寬高比畫面的構(gòu)圖。根據(jù)這種監(jiān)控原則，我們?cè)诟咔逖莶ナ冶O(jiān)視系統(tǒng)中采用16:9和4:3可切換監(jiān)視器，在同步錄制高清和標(biāo)清節(jié)目時(shí)，監(jiān)視器調(diào)整到16:9，同時(shí)利用監(jiān)視器控制單元在監(jiān)視器上調(diào)出4:3安全線，使導(dǎo)演、導(dǎo)播和相關(guān)技術(shù)人員同時(shí)看到兩種不同寬高比畫面的構(gòu)圖。如果只需要錄制標(biāo)清節(jié)目，只需要將監(jiān)視器統(tǒng)一調(diào)整到4:3模式上就可以了。
2.上/下變換后造成聲畫不同步問題
由于大量標(biāo)清節(jié)目源的存在，在節(jié)目錄制中，隨時(shí)有可能導(dǎo)演要求加入標(biāo)清節(jié)目片段。另外，考慮目前標(biāo)清節(jié)目播出的現(xiàn)實(shí)，因此在我們的系統(tǒng)中加入上/下變換器是避免不了的。圖5就是我們系統(tǒng)的簡(jiǎn)易框圖。一個(gè)廣播級(jí)的上/下變換器具有三幀的延遲量，因此，系統(tǒng)中最大延遲量為六幀。為了解決上變換帶來的延遲，要求演播室的音頻系統(tǒng)中的調(diào)音臺(tái)每路輸入都具有獨(dú)立可調(diào)音頻延遲功能，用于補(bǔ)償標(biāo)清源視頻信號(hào)經(jīng)上變換后帶來的延遲。對(duì)于下變換帶來的視頻延遲，依靠下變換自身對(duì)音頻的同步延遲，使標(biāo)清信號(hào)輸出達(dá)到聲畫同步。
因此，在演播室中同時(shí)存在著一個(gè)與高清同步的音頻信號(hào)，另一個(gè)是經(jīng)延遲后與標(biāo)清信號(hào)同步的音頻信號(hào)。而對(duì)演播室監(jiān)聽來說，導(dǎo)演只能監(jiān)聽一個(gè)信號(hào)，否則會(huì)造成聲音監(jiān)聽的混亂。是監(jiān)聽不加延遲與高清信號(hào)同步的聲音還是監(jiān)聽經(jīng)延遲后的聲音，按過去系統(tǒng)設(shè)計(jì)的習(xí)慣，往往是監(jiān)聽聲音的最終輸出。按這習(xí)慣監(jiān)聽的應(yīng)是延遲后的聲音，但由于所有的源監(jiān)視器包括主監(jiān)和預(yù)監(jiān)的視頻信號(hào)都沒有經(jīng)過延遲，這肯定會(huì)使導(dǎo)演從源監(jiān)視器或主監(jiān)和預(yù)監(jiān)上看到的圖像與現(xiàn)場(chǎng)拾取的聲音是不同步的，這會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)工作人員一種非常不舒服的感覺，甚至可能會(huì)影響導(dǎo)演對(duì)節(jié)目的處理。為此，我們?cè)谘莶ナ冶O(jiān)聽不加延遲的，與高清信號(hào)同步的聲音，使現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視器上圖像與現(xiàn)場(chǎng)拾取的聲音完全一致，便于編導(dǎo)與技術(shù)人員監(jiān)看。與此同時(shí)，在系統(tǒng)輸出中加入了一個(gè)音頻解嵌入設(shè)備，監(jiān)視延遲和嵌入后的聲音質(zhì)量。
3.下變換后帶來的其它影響
由于高清數(shù)字電視幅型比為16:9，通過下變換形成的是幅型比為4:3的標(biāo)清數(shù)字信號(hào)，而不管采用的下變換是切割方式還是信箱方式，其在電視屏幕上的坐標(biāo)位置值都是不一樣的。這在一般圖像切換、疊畫、掃劃等處理方式上與畫面所在的坐標(biāo)無關(guān)，因此不存在什么問題。但在DVE制作時(shí)，它牽涉到畫面的位移，因此與位置密切相關(guān)。圖6是一個(gè)簡(jiǎn)單的DVE處理圖，一紅球在16:9的屏幕的左下角向屏幕中心移動(dòng)，通過切割方式下變換后，在4:3屏幕上可看到DVE起始位置發(fā)生了變化，這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的DVE處理。對(duì)一些比較復(fù)雜的DVE處理如翻頁(yè)等，就不單純是起始位置發(fā)生改變，包括其形狀都可能發(fā)生變化。因此，利用下變換方式形成的高、標(biāo)清兼容系統(tǒng)，在同時(shí)錄制高、標(biāo)清節(jié)目時(shí)應(yīng)盡量避免直接使用DVE。如必須要用，也應(yīng)有選擇的使用特技方式，盡量減少由于下變換對(duì)DVE產(chǎn)生的影響。至于選用什么樣的特技方式，需要在今后的實(shí)際制作中去摸索積累經(jīng)驗(yàn)。
另外，由于技術(shù)的不斷發(fā)展，各廠商不斷推出新的兼容設(shè)備，來解決兼容系統(tǒng)中目前存在的問題，如，在一個(gè)具有內(nèi)嵌DVE的二級(jí)M/E切換臺(tái)，其中一級(jí)M/E輸出16:9高清信號(hào)，另一級(jí)M/E輸出4:3高清信號(hào)，然后再對(duì)4:3高清信號(hào)進(jìn)行下變換，由于在下變換時(shí)不需要再進(jìn)行寬高比的轉(zhuǎn)換，只需對(duì)內(nèi)插樣值進(jìn)行處理，解決了下變換后對(duì)DVE產(chǎn)生的影響。另外，這種切換臺(tái)M/E1與M/E2可以互相關(guān)聯(lián)同步切換，由此可同時(shí)獲得高、標(biāo)清信號(hào)。
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