視頻處理——一種范式轉(zhuǎn)移

Stan Moote

在我與工程師討論視頻處理時，他們的具體要求肯定是多樣化的。但一個共同因素確實存在，即視頻處理一般歸結(jié)為兩種類型：一次性設(shè)置和運行。一次性設(shè)置通常在設(shè)施試運行期或演播室設(shè)置期間完成，雖然一周內(nèi)因節(jié)目調(diào)整可能有一些預(yù)設(shè)，但在初始配置后改動一般很少。第二種視頻處理類型允許運行控制。在過去這一般需如處理放大器控制等的簡單東西。

但數(shù)字轉(zhuǎn)換令處理功能復(fù)雜化。盡管我堅持認為百分百數(shù)字化的確簡單化（注意我指的是百分百），但混合模式、過渡時代使運行很難。容我舉個簡單的音頻使用例子。

在模擬時，有許多“設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)”，使得設(shè)備之間音頻遷移很難。在數(shù)字時則很簡單：滿標(biāo)度為0dBFS，不是+10dB，甚至也不是+4dB。一旦所有位設(shè)為1，則不再有變動范圍，因此全部1被定為0dBFS（滿標(biāo)度）。這里的訣竅是從混錄調(diào)音臺開始，始終保持音頻在數(shù)字域。當(dāng)它重新到模擬域時，信號即需要通過A/D轉(zhuǎn)換器，于是惡夢降臨——電平和相位必然混亂。NTSC和PAL復(fù)合視頻也是如此。A/D轉(zhuǎn)換器在視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字前必須“修理”它，而在這之前，操作員的手指一般要放在輸入處理上不動。

那么把目光放遠一點到百分百數(shù)字化的未來設(shè)施。您將依然需要處理功能嗎？當(dāng)前，技術(shù)指導(dǎo)當(dāng)然總是希望其節(jié)目看上去最好且處處微調(diào)，期許錦上添花，但要適可而止。一旦節(jié)目制作好，對標(biāo)準(zhǔn)電視發(fā)行來說，除了可增加一些本地化的標(biāo)記外，就沒有理由動它。關(guān)鍵在于設(shè)置。必須盡可能在你的設(shè)施內(nèi)規(guī)格化，給操作人員修改不好的饋送節(jié)目的機會（這不應(yīng)經(jīng)常發(fā)生，除了在直播情形）。

具有某種類型的設(shè)施內(nèi)數(shù)字視頻一致性意味著視頻處理（包括定時）可能越來越為一次性設(shè)置。技術(shù)發(fā)展令工程師無需每一個過程至始至終都得調(diào)整，實現(xiàn)無需動手的操作，從而產(chǎn)生一種清晰的臺內(nèi)設(shè)施設(shè)計范式轉(zhuǎn)移（圖1）。

服務(wù)器范式轉(zhuǎn)移

以視頻播出服務(wù)器為例考察此范式轉(zhuǎn)移。采集的視頻可以許多格式存儲（480i、720p、1080i等）。這里的訣竅是在輸出端確定需要什么格式。如果是720p，以480i存儲的視頻將被調(diào)整，改變色度和灰度，并且根據(jù)AFD碼和用戶預(yù)設(shè)參數(shù)進行信箱式拉伸，所有這一切都是自動的，無需動手。這種轉(zhuǎn)換通過基于軟件的視頻處理實現(xiàn)，視頻服務(wù)器內(nèi)多個CPU使之實時化。某些情況下，加臺標(biāo)和多畫面顯示功能也進入服務(wù)器內(nèi)。

矩陣范式轉(zhuǎn)移

在模擬時代只使用一個矩陣切換臺和一組接插板運行是不可想象的。盡管轉(zhuǎn)換到數(shù)字使我們能夠把所有的音頻與視頻放在一條同軸電纜上，但這是有代價的。重新看采用曲線，必須有外部的嵌入器、解嵌器和獨立的AES矩陣來處理最初一波串行數(shù)字信號是很痛苦的，更不用說處理臨時的音頻分離的所有樂趣。

對于完全的高清數(shù)字設(shè)施，在一條同軸電纜上有你需要的每一個信號（包括時間碼）是一個成真的夢想，尤其是在新品矩陣開始有分離音頻能力時。下一邏輯步驟是向矩陣增加視頻處理。這種類型的處理線路通常在矩陣的輸入端（圖2），使得一個信號源的所有輸出同時得到校正，類似于在輸入的矩陣信號上有一個處理放大器。像光電和電光轉(zhuǎn)換這樣的處理也作為I/O選件直接納入矩陣內(nèi)。

多畫面顯示器通常具有廣泛的視頻處理能力，能夠把很多畫面顯示在很大的平板顯示器上。矩陣內(nèi)集成多畫面顯示技術(shù)利用內(nèi)部矩陣，無需外部布線。這些多畫面顯示器許多用于使用外部主控切換的播出。為在播出前無縫混合信號，主控系統(tǒng)通常必須進行相當(dāng)大的處理。由于大多數(shù)節(jié)目源一般來自矩陣，如直接包含在矩陣內(nèi)的干凈/安靜切換臺這樣的新增功能（圖3）對簡單切換或主控備份非常理想。

模塊化平臺范式轉(zhuǎn)移

單單我們的行業(yè)就開發(fā)了差不多數(shù)千種處理模塊。這些模塊通常為帶某種集中控制器的獨立模塊，它們一般通過機架后的電纜連接以傳遞功能。某些情況下，廠家還制造一些進入機架的微型矩陣切換卡。由于摩爾定律的存在，在一塊模塊上可獲得越來越多的復(fù)雜處理功能，某些情況下，甚至可獲得運行在同一模塊上的多路視頻。

這種復(fù)雜性現(xiàn)在提高到另一水平。現(xiàn)在將傳統(tǒng)演播室處理與傳輸和壓縮功能相結(jié)合的更新平臺設(shè)計者也在思考如何把視頻矩陣和IP矩陣集成起來。互連模塊不需外接電纜，使用內(nèi)置的配置工具就能完成，由一堆模塊提供完整的集成解決方案（圖3）。

處理范式轉(zhuǎn)移

還是由于每兩年處理能力翻兩番的摩爾定律，視頻和音頻處理被分布在軟件和硬件之間，運行于獨立和集成的應(yīng)用。處理放大器控制實際上存在于一切操作中，但對處理放大器旋鈕意味著什么？

對每個進入控制室的節(jié)目操作一個控制板的日子一去不復(fù)返了?？刂葡到y(tǒng)功能和智能性很強，能夠辨別交叉點信息、源ID和每個實體的元數(shù)據(jù)。操作員不再必須了解完整的信號路徑。應(yīng)由設(shè)施設(shè)計者負責(zé)保證不產(chǎn)生I/O循環(huán)，如一個操作員改變矩陣上的輸入電平，而另一操作員通過改變輸出電平校正它。這是我們必須牢記在心的避免信號質(zhì)量下降的所有標(biāo)準(zhǔn)處理事項。

總之，無論你正在從事一全新的設(shè)施設(shè)計，增加新區(qū)域，升級，還是只轉(zhuǎn)換到HD，注意此視頻處理范式轉(zhuǎn)移都是值得的。此轉(zhuǎn)移是雙向的，例如，在處理功能遷移入視頻服務(wù)器和矩陣內(nèi)的同時，信號分配也移入處理平臺。完全數(shù)字化以及摩爾定律使這成為可能。盡管設(shè)施設(shè)計在功能級會越來越復(fù)雜，但這些新進展也正在令安裝和重新配置更簡單和環(huán)保！