关于高清标清信号上下变换问题的探讨

杨涛+杨睿

摘 要 随着我国社会的发展，电视技术已经逐渐由标清技术迈向高清技术，并出现了高清电视技术与标清电视技术交叉并行发展的新面貌。其中，高标清同播技术的实现主要得益于标清信号上下变换技术的快速发展。然而，自2009年各大卫星频道推行高标清同播技术至今，高清电视技术并没有得到广泛普及，因此，如何推动中小电视台应用并掌握高标清同播技术已经成为广大媒体、电视科技工作者的首要任务。本文阐释了高清、标清的上下变换技术，并深入分析了图像上下变换高宽比转换技术。

关键词 高清信号；标清信号；信号上下变换；电视技术；高标清同播技术

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）173-0069-02

伴随着标清技术向高清技术的发展，高标清同播电视技术已经显得格外重要，实现该技术的关键在于电视节目高标清上下变换技术。几大卫视经过多年高标清同播技术的实践，发现了大量的技术问题，同时也为高标清同播技术的更好应用积累了大量的经验。这些实践经验良好的推动了我国高清电视、高清影视的发展，促进了电视、影视高新设备的研发，使电视服务水平跨入了新台阶，并为高清电视技术的后续发展打下来坚实的基础。

然而，鉴于我国电视技术仍然处于标清技术到高清技术发展的中间过渡阶段，高清电视技术并没有被中小电视台得到良好掌握及广泛应用。此外，由于国内大部分家庭中老式电视机仍然占据着大多数，并不能接收高清电视信号。因此，如何应用高标清信号的上下信号变换技术显得极其重要。本文主要剖析了高清标清信号上下变换技术的原理与模式，并通过相应的应用探讨，为广大媒体科技工作者提供借鉴。

1 高清标清信号的上下变换技术分析

高清节目播出时，高清标清信号的上下变换已经成为关键技术，并主要通过高标清信号上下变换器完成。高、标清信号变换技术发展初期，主要的电视播出机构以标清节目制作为主，伴随这高清电视制播系统的发展，必然考虑到将高清节目变换到标清电视节目播出；而当高清电视制播系统发张到一定程度后，电视节目播出机构由于面临高清节目不足的情况，又必然将标清电视节目变换为高清电视节目播出。

1.1 高清和标清信号格式

以清晰度作为分类标准，数字电视分为标清和高清电视。根据广播电影电视行业标准，1080/50i为高清电视信号源标准。当场频达到50Hz，图像分辨率达到1080×1920，并采用各行扫描技术时，即为1080/50i。选取1080/50i作为高清信号源的主要原因是它可以和国内576/50i的标清信号源实现良好的上下变换，这为电视技術由标清转换到高清提供了较好的技术支撑。

1.2 高清标清信号上下变换的原理

当将视频信号由一种格式转换为另一种格式时，即完成了一次视频的格式变换。例如，当不同的节目是在不同的电视制式下制作而出时，为使得这些节目能够相互交流，常常会将一种视频信号转换为另一种电视信号，如NTSC制视频信号转换为PAL制视频信号。尤其伴随着我国电视高清标清信号的混合制作与播出的发展，标清与高清信号之间的格式变换已经尤其重要。

当将高清信号转变为标清信号时，此称为实现了一次格式变换的下变换，而当将标清信号转变为高清信号时，此称为实现了一次格式变换的上变换。由于高标清信号拥有不同的扫描格式，且其每帧的有效行数以及每行的有效像素均不一样。因此为实现高标清信号的有效上下转换，就需要利用空间域的插值并抽取滤波器以达到行速率和像素的转化。

在进行将标清信号转变为高清信号的上变换时，需要通过去隔行处理先将隔行的标清信号转变为逐行标清信号，再利用内插的方式将逐行标清信号转变成每帧有5625行的逐行信号。为防止信号混淆，需要通过滤波对新的信号进行处理，并利用下采样的方式将其转变成每帧包含有1125行的逐行高清信号。最后，将逐行高清信号通过隔行处理成隔行高清信号。

在进行将高清信号转变为标清信号的下变换时，首先通过需要通过去隔行处理将隔行高清信号转化为逐行高清信号，再以内插方式将每帧含有1125行的逐行高清信号转化为每帧含有5625行的逐行高清信号。其次利用滤波将每帧含有5625行的逐行高清信号进行防混淆处理，将处理后的信号通过抽成转化乘每帧有625行的逐行标清信号。最后，将逐行标清信号通过隔行处理为隔行高清信号。

2 图像上下变换宽高比转换技术问题分析

宽高比指的是与图像中图像大小无关的宽度和高度的比例。常规高清素材的宽高比是16：9，而标清素材的则为4：3。因此，在上、下转换过程中必须将牵扯到宽高比的转换。主要通过对目标图像进行挤压、剪裁或拉伸等方式来实现宽高比的转换，以此将图像的形状和大小调整至与显示的宽高比相一致。

2.1 上变换过程中的幅型变换

针对标清信号的转变模式主要有3种，即拉伸、加边和切边。

切边是指通过将画面进行纵向剪切，达到幅型变换的目的，使画面呈现正常的比例。切边的主要缺点是将会造成画面的部分内容缺失；加边是指在画面左右两侧通过加黑边的方式使画面呈现正常比例，其主要优点是可以完整的保留画面内容；拉伸是指保留画面内容，并通过横向拉伸处理使画面呈现正常比例。

在大量的技术实践过程中，发现上变换技术主要遵从一下几条原则：

1）宽高比为4：3的满幅标清节目经上变换后变为高清节目并播出的，应该考虑使用左右黑边模式。主要考虑两方面：一是要避免填充区域的边缘产生问题；二是要根据节目的种类而定。

2）当对上下遮幅的标清节目进行上边换为高清节目并播出的，应当采用上下切边模式，以此防止四周黑边的状况发生。当标清节目下方的镶黑边处存在字幕时，还可以考虑左右黑边模式，以此防止在进行切边上变换时导致字幕信息缺失。

3）当制作的标清节目用于高标清同播时，如果标清节目为上下遮幅，那么图像中的字幕须置于画面内。

2.2 下变换过程中幅型变换

针对高清信号的转变模式主要有3种，即挤压、切边和信箱。

信箱是指在保留所以画面内容的基础上，通过给画面的上下两侧进行加黑边处理使画面呈现正常的比例，其主要缺点是会造成画面清晰度降低；切边是指保持画面清晰度不变，通过剪切画面的左右两侧使画面呈现正常的比例；挤压是指在保留所以画面的基础上，通过横向挤压使画面发生变形，其可以维持良好的清晰度。

3 结论

在当前我国电视由标清转向高清发展的整个过程中，针对高清标清信号上下变换技术的实践应用仍然将在相当长的一段时间内普遍存在。在整个技术发展过程中，我们不仅要继续推进高清标清信号上下变换技术的发展，还有争取有新的创新与突破。同时，也要深入了解当前媒体工作人员在现实工作中面临的各种问题，并有针对性的合理利用信号上下变换技术，以推广更多、更丰富、更有趣的电视节目。

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