高清频道中标清节目的播出识别

王继红

（国家广播电视总局二八一台，云南 昆明 651701）

0 引 言

高清电视取代标清电视，已成为全世界广播电视技术发展的必然。国家广播电视总局先后下发《电视台数字化网络化建设白皮书——电视台高标清同播技术策略研究（2009）》《关于促进高清电视发展的通知》（广发[2009]58 号）、《关于促进高清电视发展的补充通知》（广发[2009]69 号）、《广电总局关于高标清同播技术要求的若干意见》（广发[2010]34 号）、《广电总局关于进一步促进和规范高标清同播工作的通知》（广发[2012]41 号）等文件，以促进我国高清电视的发展。现有频道进行高标清同播，仍然是目前我国实现标清电视向高清电视过渡的主要方式。

在高标清同播的条件下，实现对高清电视频道中标清电视节目的自动识别，以准确了解高清播出率，对于推动我国高清电视节目播出率的监管，促进高清电视的健康有序发展具有重要的现实意义[1]。本文就如何识别高清电视频道中标清电视节目的播出进行初步探讨。

1 标清与高清

1.1 标 清

标清（Standard Definition，SD）是物理分辨率在720p（指视频的垂直分辨率为720 线逐行扫描）以下的一种视频格式。通常的标清标准为：分辨率在400 线左右的VCD、DVD、电视节目等标准清晰度的视频格式，即标准清晰度；视频宽高比为4 ∶3或1.33。

1.2 高 清

高清（High Definition，HD）是物理分辨率达到720p 以上的视频格式。国际上公认的高清标准为：视频垂直分辨率超过720p 或1 080i，视频宽高比为16 ∶9 或1.78。

2 标清节目与高清节目对比

高清节目与标清节目的对比如表1 所示。

表1 高清节目与高清节目的对比

3 采用终端人工监看方式识别高清频道中标清节目的方法

采用终端人工监看的方式，通过对节目画面的监测，可以实现在高清频道中识别播出的标清节目。常用的方法是：利用上变换引起的幅型变换识别高清频道中的标清节目，或通过是否具有“高清”标示来识别高清频道播出的标清节目[2]。

3.1 通过上变换原理识别高清频道播出的标清节目

3.1.1 上变换原理

高、标清信号的上下变换，主要是通过空间域的插值和抽取滤波器来实现行速率和像素的变换。通常，由标清信号转换为高清信号的格式变换称作上变换。

上变换的原理如图1 所示：将隔行标清信号去隔行，转变成一帧包含625 行（PAL 制，576 条可见垂直扫描线）逐行标清信号；该信号通过上采样（内插）转变成一帧包含5 625（625 和1 125 的最小公倍数）行的逐行信号；对该信号进行滤波（防混叠），再通过下采样（抽取）将其转变成一帧包含1 125 行（1 080 条可见垂直扫描线）的逐行高清信号；通过隔行，将该信号转变成隔行1 080i 高清信号[3]。

图1 上变换原理图

3.1.2 上变换的显示效果（幅型变换）

我国标清信号的宽高比为4 ∶3，高清信号的宽高比为16 ∶9。

通过上变换，标清信号变换为高清信号后，电视屏幕画面的显示效果发生了显著变化，主要表现为三种显示效果，即画面上下切边、画面左右两侧加黑边、画面横向拉伸。

（1）画面上下切边。原4 ∶3 画面比例保持不变，原4 ∶3 图像水平方向充满整个16 ∶9 屏幕，但原4 ∶3 图像垂直方向上下各切掉一部分，上下各损失一部分图像内容，如图2 所示。

图2 画面上下切边效果图

（2）画面左右两侧加黑边。原4 ∶3 画面比例保持不变，原4 ∶3 图像垂直方向充满屏幕，且全部图像内容保留，但水平方向图像左右两侧各加一黑边，如图3 所示。

图3 画面左右两侧加黑边效果图

（3）画面横向拉伸。原4 ∶3 画面比例发生横向变形，水平方向拉伸充满整个16 ∶9 屏幕，但全部图像内容保留，如图4 所示。

图4 画面横向拉伸效果图

3.1.3 利用上变换引起的幅型变换识别高清频道中的标清节目

通过对高清频道中播出节目的监看，只要出现针对同播时的标清频道其“画面上下切边、画面左右两侧加黑边、画面横向拉伸”中的任何一种画面显示效果的变形，即可识别出高清频道中播出了标清节目。

目前，几乎大部分高标清同播电视台均采用“画面左右两侧加黑边”的幅型模式播出标清节目，只有少数高标清同播电视台采用“画面上下切边”和“画面横向拉伸”幅型模式。因此，可以通过对幅型变换自动识别的软件，实现对高清频道中标清节目的识别，从而计算高标清同播电视台的高清播出率。

3.2 通过是否具有“高清”标示识别高清频道播出的标清节目

在确保全部图像内容显示的条件下，高清频道在播出高清节目时，屏幕的右上角有明显的“高清”标示；而高清频道在播出标清节目时，屏幕的对应位置无相应的“高清”标示。通过这种方法可以简易实现对高清频道中标清节目的识别。但部分高标清频道中的标清节目有违规标示“高清”的情况，因此，采用这种方式，有时候并不能准确识别高清频道中播出的标清节目[4]。

4 采用技术手段自动识别高清频道中标清节目的方法

4.1 通过节目码流中分辨率字段自动识别高清频道播出的标清节目

通过对高清频道中接收到的节目码流进行分析，在解析完PES 包的ES 流中，可得到图像序列头中有关分辨率的字段。通过对有关分辨率字段的识别，可以判断该节目是标清还是高清节目。

以标清电视标准《演播室数字电视编码参数规范》（GB/T 14857—1993）和高清电视标准《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》（GY/T 155—2000）为参考，高清的有效像素为1 920×1 080，标清的有效像素为720×576。如果分辨率是720×576，即可判定此节目为标清节目。

因此，在终端采用码流采集设备和码流自动分析设备，可实现对码流图像序列头中有关分辨率字段的自动识别，从而自动识别节目的分辨率，判断该节目是否为标清节目[5]。

但该种方法的缺陷是，从前端回传的信号必须是未经有损压缩或重新编码的原始信号。一旦原始信号参数受损且无法还原，则这种从终端自动识别分辨率的方法是无效的。

4.2 通过色域监测自动识别高清频道播出的标清节目

目前，大部分高清频道均采用“画面左右两侧加黑边”的幅型模式播出标清节目。采用该模式时，画面两边需要填充240 个像素点的黑边。因此，通过对屏幕两侧240 个像素点的区域进行色域监测，可识别该节目是否为标清节目。

在监看终端采用图像质量信号自动分析软件（或数字节目图像质量监测软件），选取距离最左边40 个像素的一块60×600 的区域进行色域监测。如果该区域为黑色，即可判定该节目为标清节目。

4.3 通过图像相关度监测自动识别高清频道播出的标清节目

由于高清频道播出的标清节目是由标清图像根据某种差值算法生成的，因此，高清频道中播出的高清节目的图像细节比标清节目更丰富，同时，高清频道中播出的标清节目的图像相关性也要大于高清频道中播出的高清节目。这就为采用图像相关度指标来监测高清频道播出的高标清节目提供了理论依据。

在监看终端采用图像对比技术，对节目图像的颜色、形状、纹理等特征参数进行比较。根据这些统计结果，对图像之间的相似度进行评价，可作为图像比对的依据。这样，通过图像相关度的对比，可以将相关度大的节目判别为高清频道中播出的标清节目。

但高清节目的制作方法会影响图像的相关度指标，如电视剧和新闻节目中，图像一般比较平滑，这些节目图像的相关度会大一些；风光片的细节程度非常高，电影经过噪点处理后，这些节目图像的相关度就会很低。这就给采用相关度指标来识别高清频道中播出的高标清节目带了一定的难度。

5 结 语

电视节目从标清向高清发展已成为必然趋势，然而由于种种原因，高清频道与标清频道并存的局面仍将持续很长一段时间。如何在终端实现对高清频道中的标清节目进行识别，从而推算出高标清同播电视台的高清播出率，是监测高清节目播出率的一种重要手段。本文探讨了在终端采用人工监看方式和采用技术手段自动识别高清频道中标清节目的几种方法。如何改进技术监测手段，根据从终端采集到的节目信号参数实现对高标清节目的自动识别，仍是目前高清节目播出率监测的一个重要发展方向。