小型高标清切换台的性能对比与应用

王 健，张 伟

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连 116081）

1 引言

随着全球高清电视的发展，以及广电总局标清与高清电视同播技术政策的推动，越来越多的电视制作机构开始建立高清电视节目制作系统。切换台是电视节目制作系统的核心设备，它的性能直接决定了整个制作系统的品质[1-3]。在目前标清向高清过渡的阶段，如何选购合适的小型高标清切换台成为人们关注的焦点。

2 小型高标清切换台的技术参数

这里讨论的小型切换台定义为直切路数在10路以下、高标清兼容、一级M/E的广播级产品，一般在4讯道以下的演播室和转播车中采用。切换台功能是否齐全、面板设计是否合理、操作是否灵活等，都会对节目制作和节目质量产生重大影响。现在的数字切换台不仅具备简单的信号切换功能，同时正向多格式、多功能、高性能发展。下面探讨小型高标清切换台的主要技术参数。

1）视频格式

高清视频格式有 1 080/59.94i，1 080/50i，720/59.94p和720/50p 4种，采用16∶9的幅型比。标清视频格式有480/59.94i和576/50i 2种，采用4∶3的幅型比。两者在数字码流、带宽、行频、信号处理方式以及幅型比等方面都存在着本质差别。国内广电行业以1 080/50i作为高清电视信号源标准，以576/50i作为标清电视信号源标准。

2）HD-SDI（高清串行数字分量）接口

高码率成为高清节目的最大特点，是高清制作与传输环节所要解决的首要问题。目前几乎所有高清设备的视频信号均采用HD-SDI接口，符合SMPTE 292M标准，码率高达1.5 Gbit/s。使用专门为传输高清信号设计的特殊介质的同轴电缆，对高码率串行数字信号的衰减比较小，传输距离最长为300 m。

3）特效种类

特效种类和键功能是衡量一个切换台的重要因素，它决定了系统的节目制作能力。切换台一般内嵌切换、混合、划像、多通道2D/3D DVE等转场类型，有些还通过GPI触发与单独数字特技机相连，达到扩展节目制作的能力。高标清切换台都自带键处理器，如线性键、亮度键、色键、DSK键等。

4）直切路数

直切路数是指在切换台上只要按下一个键就可以选择一路视频信号的通道路数，直切功能在信号源较多时可迅速地实现节目切换，非常方便。由于切换台在切换时容易造成输出信号的紊乱和噪波，进而引起图像的抖动，直切功能要求切换台要带有同步发生器接口与高清摄像机和录像机同步，或每路直切通道都带一个帧同步器。

5）上/下变换

要想在一个切换系统中兼容高清和标清信号，必须用上/下变换器进行转换，对于不同制式的视频信号还需要格式和制式转换。

6）网络控制接口

切换台的网络化是大势所趋，切换台可以通过RS-422接口或以太网接口对支持GPI，BVW或AMP协议的外部设备进行远程诊断和网络监控，如对视频服务器、录像机、放像机等实现直接播出和切换控制。当需要的控制设备较多时，可通过串口扩展卡对串口进行扩展，以实现对更多设备的控制。

3 几种小型高标清切换台的性能对比

小型高标清切换台产品多样，以欧美和日本生产居多，不仅可在选单上设置制式、格式、幅型比等参数，而且能根据需要安装适当的选购件，进行灵活升级，操作方便、直观，配置各具风格、特色。几种小型高标清切换台的主要参数对比见表1，它们均支持1 080/59.94i，1 080/50i，720/59.94p，720/50p 高清格式和 576/50i，480/59.94i标清格式。

表1 几种小型高标清切换台的主要参数对比

1）汤姆逊INDIGO多功能高标清数字视音频特技切换台

INDIGO是全新的高质量、多格式视音频切换台，集视频特技切换、调音、控制、监视、同步、高标清上/下变换、制式转换等功能于一体。支持12路SDI信号和2路高清信号的同时处理，可实现标清、高清信号的同时播出和8路音频跟踪视频功能。经典的彩色触摸屏人机界面，简化了操作程序。具备16路视频输入和8路数字、模拟音频输入接口，完善的接口功能及丰富的选件配置满足多种应用环境。通过以太网，最多控制8个视频通道。可以通过RS-422接口，控制两台传统磁带播放设备。系统操作方便、灵活，调整简单、直观，简化了设备间的连接、信号间的转换等功能，降低操作复杂性。

2）松下AV-HS400A多格式现场切换台

AV-HS400A是带有多画面显示功能的一体化、高性能、多格式现场切换台。视频信号处理支持上变换功能和高标清信号混合功能。内置10 bit帧同步器，允许在高清信号、标清信号和计算机信号之间进行实时切换和处理。HD/SD格式兼容，HD/SD可混合输入。多种输入/输出扩展板选件可按照不同的需求进行选择。独有的内置画面分割功能，提供10个分割画面预监输出，可实现在同一监视器上的4屏、8屏和10屏预览，可以监视所有视频输入、预监输出及主视频信号输出，包括源名显示和Tally显示，使整体方案及成本大幅降低，节省导播室空间。内置的专业控制器可实现最多5台高清一体化摄像机AW-HE100及云台的远程控制。其体积小，质量仅为7.2 kg。

3）索尼AWS-G500无限传播工作站

AWS-G500是集6路视频切换器、6通道音频混合器、特效发生器、字幕编辑软件于一体，用于网上广播的流编码器和流媒体服务器。可接收高清HD-SDI、高清模拟分量、DV、S-Video、模拟复合和计算机RGB信号，帧同步器支持不同格式信号的实时切换。内置的时基校正器和颜色校正器能实现多台摄像机的色彩校准和匹配处理。宽大的液晶显示屏提供节目监视及预监，同时还有7个窗口用于监看输入的信号源。位置控制器允许对索尼PTZ摄像机进行摇移/俯仰/变焦控制，有10个按键用于摄像机位置的存储或调用。通过IEEE1394接口将信号源记录在外置硬盘上。所有部件集成在一个公文包大小的机箱中，只有笔记本计算机大小，质量仅8 kg。

4）FOR-A公司HVS-500HS一体化数字视频切换台

HVS-500HS是一台HD/SD高标清兼容的一体化切换台，在延续HANABI系列产品精髓的基础上，对操作程序和人机界面进行了机动性能的强化设计。支持模拟、数字、高清、标清等各种制式，可以提供12路输入和5路输出，完善的接口也能够满足多种应用环境的需求。可以使用数字/模拟输入和输出板自由组建个性化的需要，有21种不同配置，支持不同的信号输入和输出格式，通过重新设定模式可实现多种HD/SD信号之间的自由切换，丰富了产品的灵活性和一致性。安装了编辑器接口，可以作为HD兼容的小型编辑系统使用。带有色键抠像功能的DSK键，2个静帧图像存储系统，支持影像与画面的USB输入和输出以及画中画功能。

5）JVC公司KM-H2500多格式数字视频切换台

KM-H2500是一款6路HD/SD-SDI输入/输出、2键型切换台，具有直观式、传统面板布置，为单选单结构，方便用户操作使用。单件式的全金属结构，质量3.95 kg，可用于桌面或可选式桌内/机架安装式操作。配备高档按钮和强健的工具栏，所有的设计旨在处理移动和箱载使用的物理问题。用户可对所用组件外观完全进行个性化定制，可将按键调节为任何亮度和色彩，以方便在昏暗环境中使用。4通道帧同步器、4个上/下变换器、2个2D DVE（含图片剪切和尺寸调整功能）、2个静帧、动画图标、1个图形发生器（含圆形和图案旋转）、8路Tally、高质量的色度键控和精致的双动画播放功能，保证了切换台在较高应用要求环境下的使用。

6）Ross公司CrossOver6广播级切换台

CrossOver6基于30多年制作切换台的经验和多项专利，可桌面嵌入或机架式嵌入。具有6路HD/SD-SDI输入和2个键控器、3路辅助母线输出、双通道2D DVE、4个上/下变换器、4个独立的帧同步器、经典Ross推拉杆和专利Ultra Chrome超级色键技术。内置了著名的Ultimatte色度键控器，自带包括卷叶、球形、沙暴状和波纹等20多种特技效果。高质量LED发光按钮，亮度颜色可调，允许控制面板进行个性化设置。RGB这3种颜色按钮标示不同的信息：红色为信号直播提示，即信号通过切换已经送到PGM主线；绿色是信号输入到切换台的提示，即接收到该设备信号并且运行正常；绿色闪烁表示没有正常通信；黄色表示切换台出现非法操作，或者提示需要安装额外的硬件。

7）DataVideo的SE-1000高清/标清数字切换台

DataVideo作为国内切换台生产厂商，主要面向低端市场，如教学、培训、会议视频、商业演出等小型制作。SE-1000具有5路HD/SD-SDI和1路DVI-I（RGB）信号输入，有3路主输出（2路HD/SD-SDI和1路HD/SD-YUV），质量5.5 kg。内置6通道自动校正的10 bit帧同步器，在不接外同步发生器的情况下，也不会出现画面抖动或静止的情况。内置6组独立交叉格式及制式转换器，可以实现各种常用格式及制式的转换。通过DVI输入字幕软件，可以进行简单的字幕制作或嵌入Logo。内置6路高清下变换器，可以将每路输入的数字高清信号转为模拟标清监看。

4 小型高标清切换台的应用

4.1 应用领域

小型高标清切换台主要应用在以下3个方面：

1）小型编辑系统。切换路数少、特技效果花样多、带编辑器接口，目的是使最终节目质量上一个档次。要求灵活的输入/输出接口、上/下变换器，支持多格式，为消除由切换引起的图像抖动，切换台要带有帧同步器。设备应能确保其技术质量，不同品牌的产品之间配置要合理。

2）现场转播系统。直切路数多，AUX辅助输出多，带外同步接口，应保证工作稳定可靠、操作简便，有应急措施。应以高清为主，采用HD/SD-SDI接口，对标清的兼容采用上变换器来实现。具有多个键处理器，多Tally信号输出。不要选用每路都带帧存的切换台，否则会由于不能直接在母线上切换，不方便导演的操作。

3）大屏幕输出。要处理多格式信号，主要考虑使用功能简单和多用途。视频切换路数多，设备要有非常灵活的连接能力，支持 SDI，DVI，DV，YUV，Y/C 和复合等多种视频信号输入，具备画中画功能，可选择PC输出作为模拟输出，支持从VGA到SXGA的分辨力，以便使用等离子显示器、投影机和其他大型显示器。

4.2 选购及使用中的注意事项

设备选购应根据实际应用情况和经济承受能力的不同，以保证系统设备的图像质量为前提，以获得应用领域的先进技术、追求节目的整体效果、使用性能满足节目制作的要求为原则，选购部分急需且性价比高、经济实用、具有发展前景的数字设备。数字化改造不可能一步到位，应保证与原有设备的兼容性及系统的稳定性。设备选型要进行成本核算，应保证系统的开放性和可扩充性，要注重售后的技术支持和技术人员的培训。

高标清切换台使用中应注意：

1）宽高比管理。高清和标清同播时，所有外来输入信号应统一到高清格式。高清摄像机的16∶9寻像器上应显示4∶3区域标志线，摄像师以4∶3构图为主兼顾16∶9。标清素材需要上变换为高清信号，应采用高度不变的切边模式，即垂直方向充满、左右两边出现黑边。监视系统中采用16∶9监视器，在监视器上调出4∶3安全线，使导演、导播和相关技术人员同时看到两种不同宽高比画面的构图。标清录制需要在系统输出端增加下变换，16∶9信号下变换到4∶3采用使标清电视机画面满幅的切边模式，即垂直方向充满、左右两边一部分信息被去掉。这样上/下变换不会引起标清图像变形或画幅缩小。

2）系统延迟。广播级的上/下变换器有3帧的延迟量，系统中最大延迟量为6帧。上变换会带来声音的延迟，要求音频系统中的调音台每路输入都具有独立可调音频延迟功能，用于补偿标清原视频信号经上变换后带来的延迟。对于下变换带来的视频延迟，依靠下变换自身对音频的同步延迟，使标清信号输出达到声画同步。演播室监听不加延迟、与高清信号同步的声音，使现场监视器上图像与现场拾取的声音完全一致，便于编导与技术人员监看。在系统输出中加入1个音频解嵌设备，监视延迟和嵌入后的声音质量。

3）特技和字幕处理。切边模式下变换后，部分高清画面特技的起始过程会因切边而变得不完整，其形状都可能发生变化。因此，应尽量不用从画面的角或边开始的特技，避免直接使用DVE。采用切边模式下变换后，部分高清画面中的字幕会因切边而丢失，或因切边变得不美观，有时高清画面中的字幕下变换后可能不够清晰，缺少笔画。解决方法是尽量在4∶3画面范围内布置字幕或采用分离字幕制作方式，对标清和高清画面分别插入字幕。

4）高清信号监控。除导演、导播以及技术监控人员必须使用广播级高清监视器对节目质量进行评判外，对于系统内的信号源主要关注其图像内容的监视，可采用将输入的高清信号下变换成模拟标清信号，用普通的标清监视器监视。下变换器要设置为信箱模式，以便在4∶3的屏幕内能显示16∶9画面的全部内容。对于高清信号监视，还可采用HD-SDI/VGA转换器将高清信号转换成计算机显示信号，用普通的显示器监视，降低高清系统的监视成本。

[1]王亚明.高标清同播时期的技术管理策略探讨（上）[J].现代电视技术，2008（12）：122-126.

[2]王珂.切换台高清/标清多格式信号混切方案分析[J].电视技术，2008，32（3）：85-87.

[3]周永康.高标清兼容系统设计与探析[J].现代电视技术，2005（3）：28-30.