高清与标清信号的上下变换及抠像制作
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作者:陈东 史越铭
[摘要]以标清节目《青岛全接触》制作为例，阐述节目在该高清格式下演播室录制、在标清格式下制作的过程中，信号的上下变换、制作过程中抠像处理的解决方案，以及制作中需要注意的问题。
[关键词]高清;标清;上变换;下变换;虚拟制作;抠像;色键
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.04.011
青岛电视台新闻频道于2015年对第十层开放式演播室进行了高清化改造，建成后实现了高清格式的节目制作合成及直播。该演播室自使用以来，承担着新闻频道访谈类日播节目《今日会客厅》的录制，已进行了多次直播。多次节目录制和直播的顺利完成，检验了该演播室的先进性、实用性、安全性。
同在十层的标清演播室建于2007年，主要承担青岛台四频道、六频道少儿节目制作，以及日播栏目《青岛全接触》，使用年限较长，设备故障不断，随着电视高清化的发展，改造势在必行。因此，四频道演播室高清建设提到议事日程，改造期间暂用2015年改造的高清开放式演播室。该演播室与标清演播室仅一墙之隔，走线方便，经过两年多的运行，系统安全稳定。下面笔者以标清节目《青岛全接触》制作为例，阐述此节目在该高清格式下演播室录制、在标清格式下制作的过程中，信号的上下变换、制作过程中抠像处理的解决方案，以及制作中需要注意的问题。
1高清与标清信号上下变换的设计
高清电视信号与标清电视信号在分辨率、幅型比、信号格式等方面有较大的差别。中国高清电视采用1080/50i格式，有效图像大小为1920×1080，幅型比为16：9;标清电视采用576i格式，有效图像大小720×576，幅型比为4：3。由标清电视信号格式转换到高清电视信号格式称为上变换。由高清信号格式转换到标清信号格式称为下变换。
在《青岛全接触》节目录制完成后，根据节目需要，在标清网制作，现节目素材、成品均为标清格式。在进行上下变换过程中，为保证画面原有内容不变，需设置适宜的变换模式，上变换模式设置为左右加边模式（Pillar Box）进入高清系统，高清录像机下变换标清输出设置为切边模式（Edge Crop）。
（1）上变换
节目源主要有4路标清信号，由标清制作网提供的主播控、备播控、主垫播、非线四路，接法如图1所示。
其中，高标清转换器SV2000实现标清信号上变换为高清信号，且有帧同步与解嵌功能，并从视频解出音频信号送至调音台。高标清转换器X85同样是把标清信号上变换为高清信号，但其不具备帧同步功能，因此，需要将上变换出的高清信号跳线至外来EXT3、EXT4，再经帧同步进入高清系统。
（2）下变换
按照节目要求，需要同时录两路标清信号，一路为带字幕的PGM信号，一路为不带字幕的纯图像信号，因此，下变换连接分为两路，见图2。
2节目制作中的抠像处理
由于该节目原来是在标清演播室制作录制，有自己的场景，还有LED液晶屏、等离子大屏作为背景。现移至高清演播室录制后，没有再搭建自己的实景，也没有大屏显示系统，因此，节目制作需采用虚拟制作的方法，实现录像与背景、字幕的整合，抠像技术（键控技术）是制作的主要技术手段。
抠像又叫键控，是在一幅图像中将所需内容沿其轮廓线抠出填入另一幅图像中的特技手段。在电视画面中，插入字幕、符号、轮廓线来分割屏幕时，需采用键控特技。正常情况下，填入的图像为前景图像，按前景图像扣取后的图像作为背景图像。用来扣取背景图像的电信号为键信号，形成这一键信号的信号源为键源。随着视频切换技术的不断发展，键控技术使用频率越来越高，成为节目制作人员主要的制作手段。
色度键一般简称色键，是利用键源三基色信号或利用键源视频信号中的色度分量来产生键信号的键控方式，即利用键源本身图像与前景（或背景）图像的色度差别来形成键信号。色度键的使用条件是，需要键源中有一定范围的图像采用某种较均匀的色彩，实际多用绿色或蓝色，该色彩应与不需要去除部分的色彩在色度上有较大区别。色键键控如图3所示。
在该节目制作中，是利用演播室内高饱和度的绿色背景与前景图像（比如主持人的服装、肤色）之间的色调差别来产生键信号，从而完成抠像、填像处理。切换台选用具有色键功能的数字高清切换台MVS-3000A，抠像效果要好于标清切换台，其背景的颜色更加自然，2级M/E，支持同级M/E，上色键可完成抠像功能。对于字幕的制作，标清与高清字幕系统采用了同样的在线包装系统，移至高清制作，只需在字幕模板修改参数，在制作软件中把标清输出PAL改为16：9模式即可。
考虑到抠像处理的完整、便捷，背景板要足够大，制作了3m×6m的绿色背景板，地上铺有同样尺寸的绿色地胶垫。同时，提前把标清制作时所用的各种场景录制下来，上载到高清制作网，作为一路背景信号通过非线有卡站送给视频切换台，抠像时在高清制作网非线上循环播放即可。具体的抠像步骤如下：
（1）在视频切换台面板，将键源母线设置到Key3，并选择键源即摄像机拍摄的主持人图像信号，在另一排视频源选择背景图像信号;
（2）调出键界面，如图4中，选中键源“Key3”;
（3）点击“M/E1OUT1”（切换台倒数第二排），再点击键盘的“Key3on”：
（4）双击“Key3”，显示屏出现1131的界面;
（5）选择键类型，点击“chroma”→“chromaAdjust”→“Sample Take”，出现矩形调节框，旋转旁边旋钮，调节位置，选择对应颜色，选中后，点击“AutoStart”即可。
3制作中需注意的问题
若要得到较好的图像效果，需注意以下几点。
（1）高清像素约是标清像素的5倍（标清为720×576=414720，高清1920×1080=2073600）。标清摄像机有效感光面积较大，灵敏度较高;高清摄像机像素增多，有效感光面积小，灵敏度较低。因此，若要高清摄像机拍出与标清同样亮度的图像，一种处理方式是，在同样的光照条件下，通常要调大光圈，或者满足一定的曝光量;另一種方式是，增加照度，在保证亮度的条件下，使光圈值在F4-6之间，这样成像质量较好。 （2）由于色键要求键源图像有较高的色度反差，对于绿色背景板要布光要均匀，有利于产生统一的色度差，形成键信号。在灯光配置上，面光、侧光使用色温3200K光源，逆光使用3200K卤钨灯，用4盏LED柔光灯从上方照亮绿色背景板，用2盏地灯配合，尽量布光均匀，用示波器观测，通过调整每盏灯亮度，使视频电平保持统一数值，如图5所示，图6iE常亮度、均匀度下的抠像效果。
（3）由于拍摄的背景用深饱和度的绿色，区别于人体肤色，这就需要注意主持人服装颜色的选择了。服装应选择与背景色不同或饱和度低的颜色，避免穿带有绿色成分的衣服，否则，凡有绿色调的地方就会填进背景图像信号，即所谓抠透。
（4）为了保持抠像时画面完整，矩形采样框选择全景，景别中有地面露出，地面需铺上绿色地面胶垫。由于背景颜色与胶垫颜色有色差，胶垫颜色较深，当进行抠像取样时，在背景板位置选择扣取部分，扣取部分的下部（地胶垫部分）会有抠透的现象，如图7所示矩形框下方区域。为避免这种现象，背景板及地胶垫的色度可取两种颜色的平均值，避免色度差;如果还有抠透的部分，可通过调整键参数CLIP、GAIN修正，直至图像最佳，图8为无抠透的抠像效果。
（5）对于制作中调整好的参数状态，可通过切换台的快照进行存取。MVS-3000A切换台具有快照功能，将抠像制作中的效果参数，包括键源选择、背景选择、抠像过程、数值作为一组数据保存，供需要时调用，以便再现所需要的状态。
MVS-3000A是一种具有M/E两级的切换台，在该节目制作中，M/E2级设置为节目P/P输出，抠像在M/E1级完成，抠像效果输出OPT至M/E2级作为一路信号源使用，快照存在M/E1级。快照存储具体步骤为：（a）按下SNAP SHOT按钮;（b）按下M/E1按钮;
（c）按住SNAP SHOT同时按下要存储空间的按钮（0～9），如果存储成功相应按钮将亮起黄色。快照调用的具体步骤为：（a）按下SNAP SHOT按钮;（b）按下M/E1按钮;（c）按下已所要调用参数存储空间的按钮（O～9），这样立即调用M/E1所存的抠像状态，方便实用。
（6）在节目制作过程中，出现DVCPR0955录像机声音无、音频指示无的现象。这一路信号是作为备播带或工作带使用，是PCM CLN信号加嵌后进入HDW1800录像机，通过其下变换标清输出口至DVCPR0955录像机（见图2），HDW1800录像机也无音频指示。经过逐级排查，这是由于加嵌板接触不良所致，重新插拔，故障排除，但故障还会反复出现。由于HDWl800录像机模拟输入口（ANALOG IN）还接有原系统模拟音频信号，为保证音频信号的稳定安全，把HDW1800录像机输入音频源选择由HDSDI（加嵌输入）改为ANALOG IN（模拟输入），如图10所示，问题得到彻底解决。
4结语
经过技术人员的不懈努力，对于每一次场景制作，技术人员都精雕细琢，克服了在高清改造期间各种条件限制，使标清节目的制作质量比在原标清演播室有较大提高，保证了四频道节目的安全优质播出，实现了四頻道节目在高清改造期间的平稳过渡。
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