于援東
蘇州科技學院 

【摘要】 一年前我國在主流電視臺率先開展了高標清電視節目同播業務，這是推動高清電視發展的一個有力舉措；在對已實施的“CCTV高標清同播技術管理方案”進行分析的基礎上，提出對高標清電視同播中的相關技術要點和策略的理解與認識。
【關鍵詞】 高標清電視同播  電視制播流程  圖像幅型變換與質量控制

　　一． 高標清電視同播的實施與技術環境

　　2009年8月6日國家廣電總局發布了《關于促進高清電視發展的通知》，確定了以首先在衛星頻道采取高標清同播的方式推動標清電視向高清電視的過度，并要求第一年的同播率要達到50%，第二年高于70%，第三年力爭達到全高清播出。同年9月28日，中央電視臺CCTV-1、北京衛視、上海東方衛視以及江蘇、湖南、廣東、浙江和深圳衛視等9家電視臺率先開辦了高、標清電視節目的同播業務，這標志著我國高清電視事業進入了一個新的時代。高標清電視同播是一種低成本、高效率發展高清電視的有效途徑，既可以兼顧當前高標清共存時期高端用戶與低端用戶的不同需求，又能夠實現節目資源和技術資源的有效共享。這一舉措有利于我國由標清電視向高清電視的平穩過渡，加速推動我國高清電視及其產業鏈的發展。

　　實現高標清電視節目的同播，首先需要對高清頻道與標清頻道采用相同的節目編排，但又要分別以高清和標清方式進行播出。同播節目的制作可以是高清方式也可采用標清方式。但對于重點欄目和重點節目應首選高清方式進行制作，以此來帶動、提高節目的整體技術和質量水平，并逐步加大高清制作的比例，直至全部節目都實現高清化制作。

　　高標清同播階段的技術環境是高清制播與標清制播共存，因此需要全面兼顧兩者的技術特點和差異（編碼標準與工作流程上），并充分發揮高清平臺的技術與質量優勢和標清平臺現有的素材與節目資源的作用。實現高標清節目同播的關鍵是要解決好技術資源共享與節目交叉同播所帶來的復雜制作技術和節目播出的管理問題，協調好現有系統的工作流程與節目交叉同播的銜接問題。在高標清同播階段，高標清節目的圖像格式變換在所難免，因此還需要尋求簡便有效的高標清圖像格式上下變換的技術方案和制定嚴格有效的圖像質量控制標準。

　　二． 高標清電視同播技術管理方案分析

　　中央電視臺等我國主流電視臺針對高標清電視節目各自的技術特點，在確保現有制播工作流程穩定運行的基礎上，紛紛推出了相應的“高標清同播技術管理方案”，現以“CCTV高標清同播技術管理方案”為例進行分析，從中我們可以獲得許多有益的啟示和借鑒。

　　1．高標清同播節目的制播流程
　　“高清頻道和標清頻道的節目內容完全一致，各自編排，分別備播，同時播出。高清節目以文件形式播出和備播；標清節目以磁帶形式播出和備播，也可以文件形式播出和磁帶備播”。

　　分析：相對于標清制作來說高清電視的無帶化制播程度高，具有實現全流程基于文件的制作、播出和備播的條件。而相對傳統的標清節目還存在著磁帶和磁盤2種不同的制播方式，因此同播階段的標清播出和備播應該允許沿用相應的磁帶或文件形式。只有既考慮高清節目無帶化制作模式的特點，同時又能夠兼顧標清節目傳統磁帶播出技術環境的方案，才能最大限度地發揮高標清電視各自現有制播系統的資源和技術優勢。

　　2.高標清視頻格式轉換中的圖像質量控制
　　“當節目以標清方式制作時，在播出線通過上變換設備轉換為高清信號，再經過高清播出系統播出。當節目以高清方式制作時，應在制作域同時輸出同內容的標清播出帶；高清播出文件和標清播出磁帶分別在各自的播出系統播出。廣告和導視節目的播出，在廣告播出服務器內分別將高清廣告或標清上變換的廣告送高清播出系統；將標清廣告送標清播出系統”。

　　分析：在數字視頻多格式共存，混編同播的技術環境下，視頻格式的相互轉換將不可避免。為了降低因格式轉換造成的圖像質量劣化，確保源視頻圖像質量的有效傳承，應盡可能地減少格式轉換次數，尤其應該避免逆向來回轉換。因此嚴格遵守“一次性而且不可逆”的轉換原則就顯得尤為重要。所以在同播技術管理方案中作出了高標清節目（或廣告）只被允許在制作鏈的末端，即節目播出前進行一次性的格式上變換或下變換，不允許有二次或逆向變換的規定。從而有效地避免了在反復轉換（如將素材轉換后進行制作，節目播出時再次進行逆向轉換）過程中由于經過多次視頻編解碼壓縮而引起的圖像迭代劣化。

　　3．高標清視頻圖像幅型變換管理策略
　　“CCTV高標清同播技術管理方案”規范了高標清圖像的幅型（寬高比16:9與4:3之間）變換操作辦法，其中最引人注目的關鍵環節是采用了以跟蹤“編導入庫技審單填寫選項”所提供的制作格式與構圖信息為基礎的，在節目播出線通過AFD（Active Format Description）自動格式轉換技術有針對性地選擇最佳幅型轉換的方案。該方案既簡化了運作難度，又能保證圖幅變換的正確性，明確而有效。具體的操作可分為以下4種情況進行，詳見附圖1-4所示。

　　（1）當視頻圖像格式為高清16:9，而畫面拍攝構圖填寫為“4:3”時，下變換為標清節目播出采用兩側切邊方式進行轉換。

圖1 高清（16：9）格式標清（4:3）構圖模式

 　　（2）當視頻圖像格式為16:9高清，而拍攝畫面構圖也填寫為“16:9”時，下變換為標清節目播出采用上下加邊方式進行轉換。

圖2 高清（16：9）格式高清（16:9）構圖模

 　　（3）當視頻圖像格式為4:3標清，而拍攝畫面的遮幅狀態填寫為“否”時，上變換為高清節目播出采用兩側加邊方式進行轉換。

圖3 標清（4：3）格式高清（16:9非遮幅）構圖模式

  　（4）當視頻圖像格式為4:3標清，而拍攝畫面遮幅狀態填寫為“是”時，上變換為高清節目播出采用上下切邊方式進行轉換。

圖4 標清（4：3）格式高清（16:9遮幅）構圖模

 　　分析：高標清視頻圖像的幅型變換策略體現了應盡可能地減少對原始畫面的影響，確保重要圖像內容安全（無缺失或者畸變）的基本原則。所采用的“依據制作格式及拍攝畫面構圖選項提供的信息和選擇與之匹配的變換方式”等技術措施，更是為畫面圖幅變換提供了技術依據和可操作性，簡單易行而有效。

圖5 因圖幅變換壓縮或拉伸產生的圖像畸變

 　　在進行圖像幅型（寬高比16:9與4:3）變換時可選用的方法無非是整幅進行壓縮（拉伸或擠壓，如圖5所示）和在圖像周邊進行裁貼（切邊或加邊）這2種方式。前者在改變圖幅的同時，還將導致圖像的整體畸變，因此最不可取。而后者則僅僅影響到畫面周邊部分的圖像，其核心圖像信息不會發生畸變，主體造型將得以保留，是較為理想的變換方式。

　　如果能夠在前期拍攝構圖時就預見性地將造型的主要信息安排在后期幅型變換后的有效區域內，就能夠最大限度地減少圖像幅型變換對最終播出圖像造成的影響。為此，在高標清同播階段，為了要獲得最佳的變換效果，應該將這種前后期制作統籌兼顧的幅型變換策略向前延伸運用，也就是在電視節目制作的前期拍攝階段就考慮到后期圖幅變換的需要。這就要求攝像師在前期拍攝構圖時就預見到圖幅變換對素材構圖的影響。具體來說就是在拍攝16:9寬高比的高清素材時就應將重要的（或主要的）信息布局在4:3比例的安全框范圍之中；而在拍攝4:3寬高比的標清素材時則應將其安排在畫面上下遮幅后的16:9比例的區域范圍內。有了這種預處理式構圖措施，在后期進行圖幅變換時就僅僅需要在原有圖像的上下或左右邊緣進行簡單的切邊裁剪處理（見⑴或⑷模式的情況），而不會影響或改變中心區域的原始圖像信息了。從而有效避免了因畫面構圖不當而不得不對節目圖像進行整體壓縮或拉伸處理時而造成的圖像走樣或缺損。由此可將高標清圖像幅型變換造成的風險降到最低程度。

　　4．基于文件的網絡化高清節目制播流程與文件管理

　　CCTV-1高清節目制作與播出執行的是“中央電視臺高清節目網絡化制作播出流程規范”，其中確定了在制作系統中針對同一內容的節目要求制作并提交4個相關版本的節目文件和1盤標清節目播出磁帶的原則，文件的具體要求如下：

　　（1）原碼高清文件（100Mb）；
　　（2）與其捆綁的字幕工程文件；
　　（3）高清節目的播出文件（50Mb，IBP，MXF格式）；
　　（4）低碼率審片文件（4Mb，MP4）。

　　按照高清節目制播的工作流程，在每個節目編輯完成時要求：

　　①生成相互分離的文件⑴和文件⑵；
　　②提交由⑴和⑵合成生成的低碼率文件⑷，用于節目內容審片；
　　③送審通過后，提交由⑴和⑵合成生成的高清播出文件⑶，用于技審和高清播出。
　　④節目播出后將⑴、⑵和⑷文件打包傳送到音像館歸檔收藏。

　　分析：
　　高清電視的技術環境是網絡化制作、文件化播出。該規定體現了基于文件的全網絡無帶化高清制作各環節的技術環境特點：

　　(1)是節目制作所用素材的原碼格式鏡像文件。為了滿足制作鏈前端應用對素材壓縮質量和編碼結構的要求，選擇了短圖像組（GOP）編碼、高碼率壓縮的高清素材記錄的主流格式（如Intra AVC/H.264），100Mb/s的高碼率可以保證留有經受多代編輯所需要的圖像質量冗余，而短GOP編碼結構則為素材提供了易于編輯的特性。
　　(2)作為獨立的字幕工程文件，可用于內容通過審定后最終的節目與字幕的合成處理。
　　(3)是供播出服務器播出的高清節目文件。作為位于制播鏈末端的視頻節目理應選用高效率壓縮的長GOP（IBP）結構編碼，僅用相對較低的
　　50Mb/s碼率就可達到質量與資源的最佳平衡；播出節目的編碼采用技術相對成熟的MPEG-2傳輸格式和與其配套的播出服務器技術則更利于節目播出的安全與穩定。
　　(4)作為播出節目鏡像代理的低分辨率視頻文件，主要用于節目的審查和瀏覽。選用MPEG4格式和4Mb/s的低碼率編碼是為了更加適合于窄帶廣域網的遠程審片與實時瀏覽。
　　(5)將上述配套的4個文件打包后存檔，就完成了該高清節目制作的各個環節信息的完整歸檔。對該節目以后的查詢，調閱或修改工作提供了原始數據，同時也為之后的媒體資產管理工作創造了必要的條件。

　　三． 高標清節目同播技術要點總結

　　高標清電視節目同播技術是在數字視頻多格式混編制作和高標清多元技術標準交叉環境下廣播電視技術應用的新課題。實現同播的基本要求是高質量、高效率、安全性和可控性，所涉及的主要問題和技術要點有：

　　1．同播階段電視節目制播流程管理優化策略
　　高標清同播階段節目制播流程優化的關鍵，一是要最恰當地發揮高標清電視各自的制作優勢，例如以素材優勢為基礎決定節目制作方式，即以高清素材制作高質量的高清節目，素材以標清為主的則以標清方式制作，以達到一次創作，多平臺共享的目的。二是對同播中高標清電視的差異尋求最有效的技術來完善兩者的互聯和銜接，如對播出圖像幅型之間的上下變換，依據對構圖信息的跟蹤來確定幅型轉換（1-4種變換方式）就是非常有效的技術方案。進而還可以通過前后期制作之間的相互配合，最大程度地優化圖像幅型變換（如第1和第4變換方式）的效果。

　　2．高清節目制播中的質量控制與資源效率策略：在關鍵的素材質量和節目質量控制環節上設置明確的視頻數據規格，通過明確源碼文件（100Mb素材質量）和播出文件（50Mb節目質量）2個視頻文件參數，將不同制作階段的視頻存檔（編碼結構和壓縮碼率）有效地控制在主流視頻應用格式確定的質量范圍內，兼顧了圖像質量與資源效率的平衡。

　　3.基于文件的節目制播數據管理：采用文件配套打包歸檔的管理方式，提供了一個完整的從素材源文件到最終節目成品的編輯操作追蹤（可包括源碼格式文件、中間編輯格式文件，節目播出格式文件和審片鏡像代理視頻文件等），為今后節目的再利用和媒體資產管理提供了基礎信息。

　　4．出于對與異構制播平臺信息共享和數據交換的考慮，必須采用MXF或AAF等標準化封裝格式；對所含AV實體數據與節目數據（相關文本）以及元數據應做到盡可能地完整，以便于跨平臺的節目內容和元數據的有效交換和利用。例如，可將在線播出所需的圖像幅型AFD（Active Format Description）自動格式轉換數據嵌入到節目文件的元數據中，再通過HD-SDI信號中的VAN輔助數據提供給播出服務器進行識別和處理，整個播出變換過程就可以自動運行，完全不需要人工的干預和調整。B&P

參考文獻
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