高清與標(biāo)清信號的上下變換及摳像制作

陳東 史越銘

[摘要]以標(biāo)清節(jié)目《青島全接觸》制作為例，闡述節(jié)目在該高清格式下演播室錄制、在標(biāo)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(guān)鍵詞]高清;標(biāo)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(jìn)行了高清化改造，建成后實現(xiàn)了高清格式的節(jié)目制作合成及直播。該演播室自使用以來，承擔(dān)著新聞頻道訪談類日播節(jié)目《今日會客廳》的錄制，已進(jìn)行了多次直播。多次節(jié)目錄制和直播的順利完成，檢驗了該演播室的先進(jìn)性、實用性、安全性。

同在十層的標(biāo)清演播室建于2007年，主要承擔(dān)青島臺四頻道、六頻道少兒節(jié)目制作，以及日播欄目《青島全接觸》，使用年限較長，設(shè)備故障不斷，隨著電視高清化的發(fā)展，改造勢在必行。因此，四頻道演播室高清建設(shè)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(biāo)清演播室僅一墻之隔，走線方便，經(jīng)過兩年多的運行，系統(tǒng)安全穩(wěn)定。下面筆者以標(biāo)清節(jié)目《青島全接觸》制作為例，闡述此節(jié)目在該高清格式下演播室錄制、在標(biāo)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(biāo)清信號上下變換的設(shè)計

高清電視信號與標(biāo)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(biāo)清電視采用576i格式，有效圖像大小720×576，幅型比為4：3。由標(biāo)清電視信號格式轉(zhuǎn)換到高清電視信號格式稱為上變換。由高清信號格式轉(zhuǎn)換到標(biāo)清信號格式稱為下變換。

在《青島全接觸》節(jié)目錄制完成后，根據(jù)節(jié)目需要，在標(biāo)清網(wǎng)制作，現(xiàn)節(jié)目素材、成品均為標(biāo)清格式。在進(jìn)行上下變換過程中，為保證畫面原有內(nèi)容不變，需設(shè)置適宜的變換模式，上變換模式設(shè)置為左右加邊模式（Pillar Box）進(jìn)入高清系統(tǒng)，高清錄像機(jī)下變換標(biāo)清輸出設(shè)置為切邊模式（Edge Crop）。

（1）上變換

節(jié)目源主要有4路標(biāo)清信號，由標(biāo)清制作網(wǎng)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(biāo)清轉(zhuǎn)換器SV2000實現(xiàn)標(biāo)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(diào)音臺。高標(biāo)清轉(zhuǎn)換器X85同樣是把標(biāo)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(jīng)幀同步進(jìn)入高清系統(tǒng)。

（2）下變換

按照節(jié)目要求，需要同時錄兩路標(biāo)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(jié)目制作中的摳像處理

由于該節(jié)目原來是在標(biāo)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?，F(xiàn)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(tǒng)，因此，節(jié)目制作需采用虛擬制作的方法，實現(xiàn)錄像與背景、字幕的整合，摳像技術(shù)（鍵控技術(shù)）是制作的主要技術(shù)手段。

摳像又叫鍵控，是在一幅圖像中將所需內(nèi)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(shù)的不斷發(fā)展，鍵控技術(shù)使用頻率越來越高，成為節(jié)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(chǎn)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(lán)色，該色彩應(yīng)與不需要去除部分的色彩在色度上有較大區(qū)別。色鍵鍵控如圖3所示。

在該節(jié)目制作中，是利用演播室內(nèi)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(diào)差別來產(chǎn)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(shù)字高清切換臺MVS-3000A，摳像效果要好于標(biāo)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(biāo)清與高清字幕系統(tǒng)采用了同樣的在線包裝系統(tǒng)，移至高清制作，只需在字幕模板修改參數(shù)，在制作軟件中把標(biāo)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(biāo)清制作時所用的各種場景錄制下來，上載到高清制作網(wǎng)，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(wǎng)非線上循環(huán)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(shè)置到Key3，并選擇鍵源即攝像機(jī)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(diào)出鍵界面，如圖4中，選中鍵源“Key3”;

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

（4）雙擊“Key3”，顯示屏出現(xiàn)1131的界面;

（5）選擇鍵類型，點擊“chroma”→“chromaAdjust”→“Sample Take”，出現(xiàn)矩形調(diào)節(jié)框，旋轉(zhuǎn)旁邊旋鈕，調(diào)節(jié)位置，選擇對應(yīng)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(biāo)清像素的5倍（標(biāo)清為720×576=414720，高清1920×1080=2073600）。標(biāo)清攝像機(jī)有效感光面積較大，靈敏度較高;高清攝像機(jī)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(jī)拍出與標(biāo)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(diào)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(zhì)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(chǎn)生統(tǒng)一的色度差，形成鍵信號。在燈光配置上，面光、側(cè)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?zé)襞浜?，盡量布光均勻，用示波器觀測，通過調(diào)整每盞燈亮度，使視頻電平保持統(tǒng)一數(shù)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(qū)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(yīng)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(diào)的地方就會填進(jìn)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(dāng)進(jìn)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(xiàn)象，如圖7所示矩形框下方區(qū)域。為避免這種現(xiàn)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(diào)整鍵參數(shù)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(diào)整好的參數(shù)狀態(tài)，可通過切換臺的快照進(jìn)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(shù)，包括鍵源選擇、背景選擇、摳像過程、數(shù)值作為一組數(shù)據(jù)保存，供需要時調(diào)用，以便再現(xiàn)所需要的狀態(tài)。

MVS-3000A是一種具有M/E兩級的切換臺，在該節(jié)目制作中，M/E2級設(shè)置為節(jié)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?？煺沾鎯唧w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(yīng)按鈕將亮起黃色?？煺照{(diào)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(diào)用參數(shù)存儲空間的按鈕（O～9），這樣立即調(diào)用M/E1所存的摳像狀態(tài)，方便實用。

（6）在節(jié)目制作過程中，出現(xiàn)DVCPR0955錄像機(jī)聲音無、音頻指示無的現(xiàn)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(jìn)入HDW1800錄像機(jī)，通過其下變換標(biāo)清輸出口至DVCPR0955錄像機(jī)（見圖2），HDW1800錄像機(jī)也無音頻指示。經(jīng)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(fù)出現(xiàn)。由于HDWl800錄像機(jī)模擬輸入口（ANALOG IN）還接有原系統(tǒng)模擬音頻信號，為保證音頻信號的穩(wěn)定安全，把HDW1800錄像機(jī)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(jié)語

經(jīng)過技術(shù)人員的不懈努力，對于每一次場景制作，技術(shù)人員都精雕細(xì)琢，克服了在高清改造期間各種條件限制，使標(biāo)清節(jié)目的制作質(zhì)量比在原標(biāo)清演播室有較大提高，保證了四頻道節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出，實現(xiàn)了四頻道節(jié)目在高清改造期間的平穩(wěn)過渡。