高清是廣電行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但從標(biāo)清向高清的轉(zhuǎn)換需要一個(gè)“過渡期”，即在一段時(shí)間內(nèi)必須考慮高標(biāo)清并存的工作方式?，F(xiàn)在大部分電視受眾的接收終端仍然是標(biāo)清終端，而高清技術(shù)無論在非線性制作或者系統(tǒng)解決方案上基本已經(jīng)成熟，完全具備全面高清化運(yùn)作的可能。對(duì)于一個(gè)電視臺(tái)而言，如果其內(nèi)部的采編播系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好或者已經(jīng)開始向全面高清化運(yùn)作過渡，而同時(shí)需要考慮電視受眾的標(biāo)清接收的要求，那么就意味著進(jìn)入“前高清時(shí)代”。

這是一個(gè)“混合的時(shí)代”，是個(gè)承上啟下的時(shí)代。需要我們考慮兼容標(biāo)清的歷史環(huán)境，又要為高清的發(fā)展做好節(jié)目?jī)?chǔ)備和技術(shù)上過渡的準(zhǔn)備。你，準(zhǔn)備好了嗎?

1、局面和挑戰(zhàn)

從當(dāng)前局面情況看，美國(guó)市場(chǎng)90%的電視臺(tái)開始制作高清節(jié)目，55%的播出節(jié)目是高清節(jié)目;日本在2006年全面開始高清播出，主要應(yīng)用于新聞和體育轉(zhuǎn)播等。中國(guó)的高清節(jié)目制作量每年幾乎都要翻番，大量的節(jié)目制作公司都瞄準(zhǔn)未來高清市場(chǎng)，直接采用高清設(shè)備進(jìn)行節(jié)目攝制，而全國(guó)各大型電視臺(tái)也從試用高清設(shè)備，過渡到開設(shè)高清頻道，部分節(jié)目直接采用高清格式錄制以儲(chǔ)備片源的階段。CCTV更是高舉高清的大旗，在CCTV新臺(tái)址項(xiàng)目的節(jié)目制播系統(tǒng)中將采用全面高清化運(yùn)作。

從顯示設(shè)備的角度看，目前16∶9尺寸的液晶或者等離子平板電視已經(jīng)成為主流，老式的CRT電視也將被逐漸淘汰。而這幾年也是廣大電視受眾對(duì)電視機(jī)進(jìn)行更新?lián)Q代的幾年，家庭的客廳將被大尺寸輕薄的平板電視占據(jù)，10000元以下的FULL HD電視越來越多的走進(jìn)我們的視野。

從電視制播技術(shù)上看，網(wǎng)絡(luò)化、高清化、數(shù)字化一直是電視技術(shù)革命的主流。早在幾年前，國(guó)內(nèi)外知名廠商已經(jīng)推出了網(wǎng)絡(luò)化高清制作播出的設(shè)備及解決方案，目前已經(jīng)趨于成熟，并有了許多實(shí)際運(yùn)行的案例。這一切似乎都在告訴我們高清時(shí)代的來臨，而且要比許多人想象的快，全面轉(zhuǎn)向高清制作已是不可回避的發(fā)展方向。但同時(shí)也帶來許多問題和挑戰(zhàn)：

● 國(guó)內(nèi)電視接收終端寬高比雖然在從4∶3向16∶9過渡，但從比例上看，標(biāo)清4∶3的電視終端還是占絕大多數(shù)，所以一段時(shí)間內(nèi)高清頻道必然需要支持高標(biāo)清同播;

● 高清制作設(shè)備采購成本、制作的時(shí)間成本較之標(biāo)清明顯增加，而電視臺(tái)的收益沒有大幅提高，高清節(jié)目銷售雖然可以提供一定的廣告收入，但電視臺(tái)的主要收入——廣告銷售不會(huì)有大幅提高。

因此進(jìn)行低成本的制作是高清推廣的關(guān)鍵問題之一;

● 大量播后節(jié)目、歷史資料以及收錄畫面都是標(biāo)清素材，除非制作節(jié)目的所有畫面內(nèi)容完全自采，否則肯定會(huì)出現(xiàn)高標(biāo)清混合制播的問題;

● 網(wǎng)絡(luò)化高清格式為了達(dá)到更好的畫面以及更低碼率的目的，往往采用更高的壓縮比，更復(fù)雜的壓縮算法。高壓縮比的高清格式在多代復(fù)制以及多次打包后，其質(zhì)量下降情況如何?

● 高清制作對(duì)網(wǎng)絡(luò)碼率和存儲(chǔ)容量的要求更高，在標(biāo)清環(huán)境下非常成熟的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、技術(shù)以及設(shè)備是否還能適用?

● 采用更先進(jìn)的壓縮算法、更高的碼率后，非線性編輯的性能和穩(wěn)定性是否會(huì)降低，是否還能達(dá)到原來標(biāo)清的應(yīng)用感受?

● 高清環(huán)境下，我們的制作、播出、存儲(chǔ)歸檔、瀏覽的碼率以及格式應(yīng)該如何選擇?

2、“前高清時(shí)代”的關(guān)鍵技術(shù)問題

高標(biāo)清上下變換的過程

談到高標(biāo)清的混合編輯及同播問題，就不能不談高標(biāo)清的上下變換問題。高標(biāo)清變換，實(shí)際就是對(duì)視頻信號(hào)或者文件的時(shí)空采樣的結(jié)構(gòu)變換。即在時(shí)間上和空間上，實(shí)現(xiàn)分辨率的變換及其組合。采樣結(jié)構(gòu)的變換主要是通過空間域上的插值和抽取濾波器來實(shí)現(xiàn)速率和像素的變換。下變換，即高清變換為標(biāo)清，可由高分辨信號(hào)通過抽取濾波變換為低分辨率信號(hào);上變換，即標(biāo)清變換為高清，可在保持原視頻信號(hào)頻譜不變的前提下，提高采樣頻率，并對(duì)原有信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插值變換。

高標(biāo)清上下變換的信號(hào)處理流程如下圖所示：

上下變換的圖像質(zhì)量由兩個(gè)因素決定：去交織(去隔行)算法和重采樣算法，最后的質(zhì)量依賴于所選用的算法類型和精度。上變換質(zhì)量方面我們應(yīng)該更關(guān)注噪聲和邊沿的處理，下變換方面應(yīng)更關(guān)注頻譜和細(xì)節(jié)。

應(yīng)用于上變換的去交織算法類型很多，主要有線性濾波和非線性濾波方式，線性濾波比較簡(jiǎn)單，占用資源少，但是效果差一些;非線性濾波復(fù)雜，算法精度高，占用的存儲(chǔ)和計(jì)算資源較多，但效果很好。

圖像重采樣算法的精度直接影響最終變換質(zhì)量。目前下變換主要有兩種方式：空域變換與頻域變換。

空域變換：主要是通過像素點(diǎn)普通線性或非線性插值來進(jìn)行重采樣，優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，速度快，缺點(diǎn)是質(zhì)量不高。由于采樣精度的誤差(像素點(diǎn)的缺失，以及采樣像素的隨機(jī)性)，造成圖像模糊或有煙霧籠罩的感覺。同時(shí)對(duì)于高亮度細(xì)節(jié)變換較快的素材，容易產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。歸納起來也就是目標(biāo)圖像細(xì)節(jié)不夠，同時(shí)抗閃爍程度不高。

頻域變換：主要是通過對(duì)原始圖像進(jìn)行頻譜分析，對(duì)影響目標(biāo)圖像的頻率進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與修改，從而達(dá)到細(xì)節(jié)保留與增強(qiáng)，同時(shí)也抗閃爍的效果。這個(gè)方法優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)清圖像質(zhì)量穩(wěn)定，效果好，缺點(diǎn)是速度較慢，但隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，以及多核時(shí)代的到來，速度問題將不再是瓶頸。目前大洋的高清非編系統(tǒng)均采用基于頻域下變換，在INTEL的八核心CPU平臺(tái)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超實(shí)時(shí)下變換。

上下變換的模式

上變換，即標(biāo)清格式變換為高清格式有以下三種模式，如圖。

Full width：將畫面進(jìn)行縱向剪切，畫面比例正常，但損失了一部分畫面內(nèi)容;

Pillar box：在畫面的左右兩側(cè)加黑邊，保留了全部畫面內(nèi)容，畫面比例正常;

Stretch：將畫面橫向拉伸，保留了全部畫面內(nèi)容，但畫面產(chǎn)生變形。

下變換，即高清格式變換為標(biāo)清格式有以下三種模式，如圖。

Letter box：在畫面的上下兩側(cè)加黑邊，保留了全部畫面內(nèi)容，畫面比例正常，但清晰度有損失;

Edge crop：畫面左右兩側(cè)被剪切，清晰度好，畫面比例正常，但損失了一部分畫面內(nèi)容;

Squeeze：將畫面橫向壓縮，保留了全部畫面內(nèi)容，清晰度好，但畫面產(chǎn)生變形。

在“前高清時(shí)代”，高清節(jié)目在高清頻道和標(biāo)清頻道同播的情況大量存在，而節(jié)目編輯過程也會(huì)混合使用高標(biāo)清素材，這就存在著連續(xù)上下變換的問題。

標(biāo)清上變換后再下變換模式：高清節(jié)目的制作過程中，使用了媒資系統(tǒng)中的歷史資料，這些資料為標(biāo)清格式素材，制作的成品節(jié)目以高清格式輸出，在總控高清播出的同時(shí)，可能會(huì)在標(biāo)清頻道同播或者將高清節(jié)目帶下變換后送標(biāo)清頻道播出。下圖為標(biāo)清素材被高清節(jié)目引用后，連續(xù)變換的各種情況。從圖中可以看出，如果上下變換方案選擇的不恰當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)標(biāo)清素材經(jīng)過上變換和下變換后，產(chǎn)生畫面內(nèi)容損失或嚴(yán)重變形的結(jié)果。因此，選擇合適的上下變換策略對(duì)于保證節(jié)目播出效果是至關(guān)重要的。

高清下變換后再上變換模式，實(shí)際是指高清素材被標(biāo)清節(jié)目引用，然后又到高清頻道同播或者將成品節(jié)目上變換后送高清頻道播出，當(dāng)然這種情況我們往往力圖避免。下圖為高清素材被標(biāo)清節(jié)目引用后，連續(xù)變換的各種可能情況。

3、“前高清時(shí)代”的策略

建立高標(biāo)清兼容的“低成本制作”系統(tǒng)

采用高清系統(tǒng)之后，系統(tǒng)整體成本確實(shí)提高了，但高清技術(shù)的運(yùn)用對(duì)電視臺(tái)的整體收益的提高實(shí)際來看沒有那么大，廣電“高清化”大勢(shì)所趨不可逆轉(zhuǎn)，因此在前高清階段，如何建立高標(biāo)清兼容的“低成本制作”系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)“高清化運(yùn)作，標(biāo)清化成本”這個(gè)目標(biāo)，是我們需要首先考慮的問題。

系統(tǒng)成本可以分成兩個(gè)部分：設(shè)備采購成本和使用成本。制播系統(tǒng)“網(wǎng)絡(luò)化”之后，存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備占用系統(tǒng)采購成本的很大比例，但從這幾年網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展情況看，這部分成本實(shí)際上反而降低了。

從1998年國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開始快速發(fā)展以來，硬盤容量增加了100倍，那時(shí)候的高容量硬盤是9GB，而現(xiàn)在是1TB，而每塊硬盤的價(jià)格反而是下降了。而存儲(chǔ)網(wǎng)也從1GbFC發(fā)展到4Gb，以太網(wǎng)方面，千兆網(wǎng)成為目前計(jì)算機(jī)終端的標(biāo)準(zhǔn)配置。而網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備的使用成本，應(yīng)該說與標(biāo)清時(shí)代持平，無論是從其更新周期還是從運(yùn)營(yíng)維護(hù)的角度看都是這樣。

從標(biāo)清過渡到高清，整體成本的提高主要還是體現(xiàn)在各類高中低端的非線性設(shè)備采購成本上。從非編系統(tǒng)的成本構(gòu)成上也可以看出，用于采購進(jìn)口高清處理板卡的費(fèi)用占據(jù)了全部成本的很大一部份，同時(shí)高清板卡與標(biāo)清編輯板卡的采購成本有著巨大的差距，高清編輯工作站仍然價(jià)格不菲。而目前國(guó)產(chǎn)高清板卡還未正式推出，這使非編的整機(jī)成本仍難以控制。

因此建設(shè)一個(gè)高標(biāo)清兼容的制作系統(tǒng)，全部以采用進(jìn)口高清板卡的編輯系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備換代，其成本之高是可以想見的。解決思路可以有幾種：第一是等待國(guó)產(chǎn)高清板卡的推出，當(dāng)然隨著國(guó)產(chǎn)高清板卡的推出，進(jìn)口板卡的價(jià)格也會(huì)應(yīng)聲下落，那時(shí)高清非線性設(shè)備的價(jià)格也許就可以接受了;第二是通過解決方案的配置降低整體價(jià)格，由于多核CPU和高端GPU的性能不斷提升，處理高清碼率的能力也不斷加強(qiáng)，而且越來越多的前期設(shè)備使用如USB、1394等標(biāo)準(zhǔn)接口，可以使計(jì)算機(jī)直接使用介質(zhì)的NATIVE文件，對(duì)具有HD-SDI輸出接口的終端數(shù)量要求相對(duì)降低了，所以我們可以在某個(gè)系統(tǒng)中，配置大量具有高標(biāo)清編輯能力、但無需板卡支持的高性能高清非編工作站，少量配置采用進(jìn)口板卡，具有HD-SDI輸出能力的工作站，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共享能力進(jìn)行協(xié)同編輯和處理。

播出系統(tǒng)目前是個(gè)特例，高清播出服務(wù)器基本為國(guó)外產(chǎn)品壟斷，各種視音頻周邊設(shè)備價(jià)格也非常高昂，在前高清階段設(shè)備采購成本的大幅度提高幾乎是必然的。

再談?wù)勏到y(tǒng)的高標(biāo)清兼容性問題。系統(tǒng)整體的兼容性主要體現(xiàn)在非線性編輯系統(tǒng)的兼容能力以及解決方案中轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的能力上。這里面可研究的課題很多，由于篇幅所限不完全展開，但對(duì)于使用者和設(shè)備采購者來說，需要關(guān)注以下幾個(gè)要點(diǎn)：

● 非線性編輯系統(tǒng)對(duì)編碼格式、文件格式、制式等方面的兼容能力

● 非線性編輯系統(tǒng)在做高標(biāo)清變換時(shí)的實(shí)時(shí)性能以及質(zhì)量情況

● 輸出以及預(yù)覽時(shí)對(duì)各種變換模式支持情況

● 轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)效率以及工作模式

根據(jù)實(shí)際情況制定“上下變換策略”

在“前高清時(shí)代”，高標(biāo)清上下變換不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)問題，而實(shí)際上涉及到電視臺(tái)的制播流程、字幕分離播出、制作效率、設(shè)備成本和運(yùn)營(yíng)成本等問題。在確定臺(tái)內(nèi)的“上下變換”策略之前，我們應(yīng)該事先制定上下變換的原則：

原則1：原始的發(fā)送信號(hào)不能變形，就是上變換中拉伸變形(stretch)以及下變換中的擠壓變形(squeeze)在最終發(fā)送時(shí)不能使用。變形功能在電視受眾的終端往往都提供;

原則2：盡可能撐滿屏幕，減少電視消費(fèi)者的疑慮和不滿，電視畫面不滿，黑條占得面積過大，電視節(jié)目消費(fèi)者會(huì)認(rèn)為被侵害了權(quán)益;

原則3：考慮電視觀眾的觀看習(xí)慣問題。如播放16∶9的寬銀幕電影采用LETTER BOX模式，雖上下有黑條但觀眾基本已經(jīng)接受，黑條部分也是原版電影字幕的最佳位置，擁有平板電視的觀眾可以通過電視的16∶9或者14∶9變形的功能得到更好的收看效果;

原則4：不能因?yàn)楫嬅娴淖兓绊憙?nèi)容的傳達(dá)，這一點(diǎn)與第一點(diǎn)相似。如上變換采用上下切邊模式(Full Width)，畫面主體出現(xiàn)砍頭砍腳的問題就會(huì)極大的影響畫面內(nèi)容的表達(dá);

原則5：經(jīng)濟(jì)性原則。設(shè)備成本、運(yùn)行成本、時(shí)間成本及人力資源投入的成本不能因?yàn)楦邩?biāo)清混合制播和上下變換而有過大的提高;

原則6：流程簡(jiǎn)化原則。制定的策略不能因?yàn)樵黾恿烁邩?biāo)清變換環(huán)節(jié)而使得流程過于復(fù)雜，并完全改變?cè)械闹谱鬟^程和習(xí)慣。

不同的變換策略對(duì)技術(shù)的要求不同，由此產(chǎn)生的成本也有很大差異。我們建議電視臺(tái)可根據(jù)自己的理解和實(shí)際情況來制定各自變換的策略，以達(dá)到最理想的效果。下面就新聞節(jié)目的高標(biāo)清混合制播舉兩個(gè)例子說明：

新聞節(jié)目的高標(biāo)清混合制播的策略：

● 新聞拍攝可以采用高清設(shè)備，為了支持標(biāo)清滿畫幅輸出，新聞構(gòu)圖可以直接利用拍攝設(shè)備提供的4∶3安全框，將畫面主體置于安全框內(nèi);

● 新聞制作過程中，高清直接利用，標(biāo)清采用Pillar Box模式(兩邊加黑邊)上變化，編輯回放時(shí)可以切換16∶9或者4∶3模式預(yù)覽高清和標(biāo)清播出效果，字幕編輯在編輯系統(tǒng)提供的4∶3安全框范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn);

● 在“前高清時(shí)代”，考慮到消費(fèi)主體是以4∶3為主電視終端，參考上文的原則2，即消費(fèi)主體滿屏畫面原則。高清頻道播出時(shí)整體不變化，使用16∶9高清電視觀看時(shí)被引用的標(biāo)清畫面出現(xiàn)黑邊。

標(biāo)清頻道同播時(shí)采用Edge Crop模式，標(biāo)清畫面滿屏且原始像素沒有損失。

綜合制作節(jié)目的高標(biāo)清混合制播的策略：

● 節(jié)目錄制采集完全使用高清設(shè)備進(jìn)行拍攝，16∶9的構(gòu)圖方式;

● 后期編輯過程中，同樣的高清素材如果直接利用，標(biāo)清素材采用Full Width (上下切邊)模式，字幕編輯在16∶9的畫幅完成;

● 高清節(jié)目在高清頻道播出時(shí)整體不變換，高清電視收視效果為滿畫幅。標(biāo)清頻道同播時(shí)，參考上文的原則3，即考慮目前觀眾對(duì)電影、電視、紀(jì)錄片等等的收視習(xí)慣，采用LETTER BOX模式進(jìn)行變換。這其中對(duì)于高清節(jié)目中引用的標(biāo)清歷史資料的上下兩邊就被切掉了。

4、我們的解決方案

“前高清時(shí)代”帶來的不僅僅是挑戰(zhàn)，也是求發(fā)展謀變化的大好機(jī)遇。作為我國(guó)主要的精神文明宣傳窗口，各級(jí)廣播電視機(jī)構(gòu)更應(yīng)該抓住這個(gè)發(fā)展契機(jī)，與時(shí)俱進(jìn)，在各方面做好準(zhǔn)備。

我國(guó)目前擁有數(shù)量眾多的中小電視臺(tái)，作為中國(guó)廣播電視行業(yè)中重要的組成部分，他們同資金雄厚、技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大的國(guó)家級(jí)、省級(jí)電視臺(tái)一樣面臨著來自各方面的挑戰(zhàn)：市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇、新的媒體形式不斷涌現(xiàn)、觀眾對(duì)節(jié)目的內(nèi)容和質(zhì)量的要求越來越高。如何將生產(chǎn)業(yè)務(wù)平臺(tái)向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的方向改造?如何降低業(yè)務(wù)平臺(tái)的總體擁有成本、提高業(yè)務(wù)平臺(tái)的生產(chǎn)效率?如何在標(biāo)清向高清過渡時(shí)有效保護(hù)現(xiàn)有投資?這些都是中小電視臺(tái)不得不考慮的問題。

北京中科大洋科技發(fā)展股份有限公司作為中國(guó)廣電行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，非常理解中小電視臺(tái)所面臨的巨大挑戰(zhàn)，也注意到了中小電視臺(tái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)所做出的各種轉(zhuǎn)型努力，憑借在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)高清技術(shù)的深刻理解，針對(duì)中小電視臺(tái)用戶率先推出了國(guó)內(nèi)第一款高標(biāo)清一體化解決方案產(chǎn)品——DPower HD。