基于网络的数字电视节目录制磁带技术检测

赖晓明，吴延师

（1.广西防城港广播电视台，广西 防城港 538000；2.安徽现代电视技术有限公司，安徽 合肥 230088）

1 数字录像节目自动检测系统

长期以来，电视节目播出的安全性、稳定性、可靠性及播出质量是各个电视台播出部门首要考虑的问题。然而电视节目播出的安全性和播出质量涉及到节目的制作、传输等各个环节，任一环节出现问题都将使得节目播出的质量和安全性受到威胁。因此，大多数电视台在电视节目播出前，都靠人工来进行检查，这样将导致两个问题产生：首先是浪费大量的人力资源，且耗时较长；其次，人难免有懈怠的时候，电视节目检查的精度、准确度会受到影响。当前大多数电视台的节目都是通过数字磁带上载给非编或通过数字录像机直接播出，磁带节目质量的优劣直接关系到播出质量与安全，因此有必要对数字电视节目录制磁带进行自动检测并报警以及记录故障时的时码。

笔者这里介绍一种数字录像节目自动检测系统，图1为系统组成框图。JFR-100数字录像节目自动检测系统主要由控制计算机、JFR-100、录像机3部分组成。VTR在JFR-100的控制下，输出SDI信号，JFR-100对SDI数字信号进行处理，转换成CCIR656信号，输入到FPGA进行运算处理。

2 系统检测项目简介

JFR-100数字录像节目自动检测系统可以对国家广播电影电视总局科技司2010年颁布的 《国家广播电影电视总局电视节目技术质量奖（金帆奖）奖励办法（试行）》（下称《办法》）标准清晰度节目录制技术质量奖评定办法所规定的内容进行检测。该《办法》规定节目的载体（数字录像磁带或限定的专业新记录介质）应严格按照有关录制和交换规范中规定的内容依次进行录制。其中，对数字录像磁带有如表1所示规定。

表1 标准清晰度节目录制要求（载体为数字录像磁带）

JFR-100能够对标准清晰度节目技术质量进行自动的客观测试，包括图像质量和声音质量两项。测试项目包括：图像信号方面主要有引带彩条亮度信号峰值电平、引带彩条R-Y信号幅度、引带彩条B-Y信号幅度、节目复合信号峰值电平、节目亮度信号峰值电平、黑电平与消隐电平差（底电平）以及时码测试；声音信号方面，对于单声道节目有CH1（混合声）和CH2（国际声）引带或引导区1000 Hz正弦波校准信号电平、CH1（混合声）和CH2（国际声）节目声音峰值电平，对于立体声节目有 CH1（左声道）、CH2（右声道）、CH3（混合声）和 CH4（国际声）引带或引导区1000 Hz正弦波校准信号电平及节目声音峰值电平。具体指标见文献[1]。

JFR-100还可以对正式节目播出中的图像和声音进行监测并报警。故障检测的判定标准为：

1）彩场持续时间≥50帧，判定为停播；

2）黑场持续时间≥5 s，判定为停播；

3）静帧持续时间≥5 s，且声音电平<-60 dBFS，判定为停播；

4）彩条持续时间≥1帧，判定为停播；

5）视频中断持续时间≥1帧，判定为停播；

6）声音电平≥-9 dBFS，且持续时间≥1 s，判定为劣播；

7）-60 dBFS≤声音电平≤-38 dBFS，且持续时间≥120 s，判定为劣播；

8）声音电平<-60 dBFS，且持续时间≥60 s，判定为停播。

3 彩条信号检测准则及数学模型

将 CCIR656 信号转换成 CCIR601 Y∶U∶V=4∶2∶2 模式，以像素为单位进行计算。各彩条区段的各像素点的值分别记为 Ai（白），Bi（黄），Ci（青），Di（绿），Ei（紫），Fi（红），Gi（蓝），Hi（黑）。 分量 Y 按 576×720 建模，分量 U和V按576×360建模。

1）色差信号U

式中：n 为取样的像素点数（对应区域），n＝360÷8×576＝25920。

2）亮度信号Y

式中：m为对应区域取样的像素点数。m＝720÷8×576＝51840。

3）检测的逻辑准则

Y，U，V信号首先分别按各自数学模型进行判决，给出“1”（是）或“0”（不是）的判据，然后再把上面得到的Y，U，V判据联合起来进行判决。其逻辑关系如下：

式中：CY为亮度信号检测后给出的彩条信号判据；CU为色差信号检测后给出的彩条信号判据；CB亮度信号检测后给出的彩条信号判据和色差信号检测后给出的彩条信号判据相与，即只有同时满足了CY和CU的判据则为彩条信号。

图2和表2给出了电视屏幕上的彩条信号和CCIR 601标准中有关彩色数字电平（8 bit）之间的对应关系。如白条对应的Y值为235，Cb，Cr为128。

图2 电视屏上的彩条信号

JFR-100检测到彩条开始和结束时，均报告给计算机并记录当时的时码，如有超过标准所规定的电平立即报警且记录时码。表3为磁带校准段被测参数对应模拟量和ITU.RBT656数字量 （HEX）之间的关系。

表2 CCIR601彩色信号电平值

表3 被测参数对应模拟量和ITU.RBT656数字量（HEX）之间的关系（磁带校准段）

在磁带正式节目段被测参数对应的模拟量和ITU.RBT656数字量（HEX）之间的关系见表4，并按表中要求设置故障参数。

表4 被测参数对应模拟量和ITU.RBT656数字量（HEX）之间的关系（节目段）

彩场及黑场信号检测与彩条信号检测原理基本相似，本文不再赘述。

4 音频信号检测的准则

输入数据结构：符合ITU-R BT 656及799中规定的运行的默认形式，即四声道，48 kHz同步采样，按20 bit量化的AES/EBU的音频数据。

输入数据量化电平：ADC满刻度电平为0 dBFS，正常工作电平为-20 dBFS，峰值储备量为-9 dBFS。

音频检测信号的定义：音频数字电平<-60 dBFS持续60 s以上为音频信号中断；音频数字电平在-38～-60 dBFS之间且持续120 s以上者为音频信号劣播；音频数字电平在-9～-38 dBFS之间为音频信号正常。

5 小结

如上所述，JFR-100系统不仅能够按照《办法》中标准清晰度节目录制技术质量奖评定办法所规定的内容进行检测录像带节目制作的标准，而且还能够对录像带正式节目当中出现的彩条、彩场、黑场、静帧、音量过大、音量过小等故障进行自动检测并记录发生故障时的时码，通过网络自动传送到任一个计算机终端，便于工作人员处理。该系统克服了人工检测的种种不足，提高了检测进度和效率，对电视播出质量和播出安全带来了良好的保障。

[1]国家广播电影电视总局电视节目技术质量奖（金帆奖）奖励办法（ 试 行 ）[EB/OL].[2010-06-05].http：//www.chinasarft.gov.cn/shanty/resource/appendix/2010/04/21/20100422131401240727.doc.