行业资讯 2005.10.12

数字时代提高图像质量要从源头做起

江宁依马狮网

——LEADER面向“金帆奖”举行技术研讨会

    一年一度的“金帆奖”为提高节目技术质量起到了十分积极的作用，技术人员充分发挥他们对设备、仪器比较熟悉的特长，在参与节目制作过程中努力配合编导，为保证图像技术质量默默地工作着。
    广电总局为了表彰这些“孺子牛”、鼓励各台领导重视技术质量，特意设立了电视节目技术质量奖——金帆奖。

LEADER是一个具有50年历史的仪器公司，一直致力于提高图像质量的工作。是日本高清晰度电视研发、播出的骨干力量，曾参与过历届奥运会的高清晰度电视转播工作。是目前日本、美国好莱坞等数字电影制作公司的首选合作伙伴，他们研发的高清晰度电视测量仪器已经是日本各大电视台、各种系统中的关键设备之一。他们在多年实践的基础上，形成了一种理念：提高图像质量要从源头做起。为此他们积极参与“金帆奖”的活动，特意从日本派来三位专家和调来了常驻美国的LEADER技术顾问，在京举行了面向金帆奖的技术研讨会。为了多方面与中国的专家、技术骨干们近距离地接触，会议分别（包括前往CCTV和北京电视台）进行了四天。大家纷纷就如何提高图像技术质量问题展开了充分的交流，来自美国的John Ineno先[v1]生曾经在CBS电视台工作多年，他不仅介绍了美国情况，还结合自己多年的实践经验畅谈了如何在拍摄时怎样把好关的方方面面。他强调，摄像机在使用前一定要仔细调整。不仅是调白平衡、黑平衡，更重要的是伽玛校正，要以人的肤色为准（具体做法是：在例行调整之后，再请一位肤色较好的小姐坐在摄像机前，进一步矫正、微调伽玛）。他认为：越是先进的设备越要重视手动细调，调后的一段时间内可以使用几次自动，但不能作为长久之计（如，ENG设备外出时因需抢新闻允许用自动白平衡）。我国的技术人员则认为：长期以来都是使用自动白平衡、伽玛也很少去动。大部分摄像机都有出厂值存储在里面，没有必要再瞎调。来自日本的三位专家，特别是研发部主任今村先生则强调：出厂值是“大路货”，不是按照各国本土肤色进行特征值存储的。很多摄像机菜单里都可以找到供本国自行调整的区域，仔细调整之后将其数据存储在里面，那才是真正属于本国的标准数据。到会的同行都觉得很受启发，以前持“数字化后的图像质量已经很好了、没有再提高的余地了”观点的同仁，也觉得“并非如此”了。会上还提到：高清晰度电视的拍摄更是“娇气”，不注意的话，连聚焦都不实。更不用说布景、道具要求都非常之高。而灯光的要求更是十分讲究，否则画面很难“出层次”达不到最佳效果。北京电视台技术中心的王鹏高级工程师从自己拍摄高清的实践出发颇为感慨，他认为：前期准备和仔细调整太重要了。如果LEADER能够开发出一种调整聚焦的仪器来的话，他会第一个买。LEADER的工程师立即给他演示了运用现有仪器就能客观地找到聚焦最佳点的方法，并从原理上做了解释：拿一张多波群卡（见图1）用摄像机拍它，从示波器上看波形，当聚焦不好时不仅波形不够清晰，而且高端波形（5、6MHz）幅度也小。聚焦实了以后，高端幅度就上去了。因此，可以通过波形幅度的大小变化来确定聚焦虚实。这样的调整原理从根本上解决了在平面上用肉眼分辨细节主观因素太大，而改为由波形幅度高低来确定最佳值的方法就显得轻而易举了（反复调整聚焦环，取幅度最高时的位置）。当现场没有“卡”可依时，特别是远景调焦，就要找远处景物的细节（如避雷针等），通过示波器取其（避雷针波形）幅度最高时的聚焦环位置即可。所以，若是研发“聚焦”仪器的话，恐怕在原理上是离不开它的。显然，便携式示波器的“基础”也不可少了。“那么你们的便携式示波器（LV5750）也会销售的更好了”有人说道。大家哄堂而笑，现场始终洋溢着欢乐的气氛、发言也总是那么的热烈……直至四天之后，LEADER北京办事处的首席代表松林先生率[v4]领技术人员又应广西电视台的邀请带着仪器（LT 443D、LV 5750等）前往南宁参加了他们举办的“提高节目技术质量研讨会”。

    数字通道指标已不再影响图像质量
    数字时代提高图像质量要从源头做起的第二个理由是：数字通道指标已不再直接影响图像质量。
    过去，特别是模拟通道及其录像带大量使用的时期，视频通道的指标对图像质量的影响极大。为此，专门制订了《电视视频通道测试方法》和《电视中心播控系统维护规程》等国家及行业标准，对运行中的视频通道指标进行限制。因为，模拟电视信号的质量与视频通道的指标息息相关。测量了通道指标就等于得到了信号失真程度，图像质量好坏一目了然。
    如今，数字通道以及数字录像带上的信号已经全部数字化，检测数字信号的唯一手段就是“眼图”，而眼图的幅度与A/D变换前的模拟信号幅度毫无关系（包括传输过程中眼图的幅度变小）。从理论上讲，只要数字信号不出现误码，通过D/A变换后的模拟信号不会出现任何失真（除非D/A变换器本身质量低劣）。因此，用传统的方法比较信号质量是没有意义的。即使是幅度，也因量化过程全都变成固定的编码，所出现的幅度失真也全然不是由传输或录制所造成。所以，数字时代并不强调信号质量，而是直接看图像质量。那么，推宿上去就只有找信号的产生源头——摄像机或字幕、特技以及三维动画等信号源或发生器等在处理过程中如何使信号变坏的。
    有关摄像机的正确使用前面已经有过讨论，这里只有从字幕机、特技信号发生器等部位“找毛病”。
    事实证明，字幕信号是使图像信号产生色彩失真的幽灵之一。这还要从字幕信号产生原理说起：字幕信号来源于计算机字库，作为键信号加到视频信号中去。先进行抠像，将背景信号抠出黑底来，然后再将字（如果带有颜色，图例中为黄）作为字信号填充到背景的黑底中去。就在此时，如果不进行波形幅度监测的话，很可能就会出现非法信号，轻者造成颜色失真，重则使信号严重超幅，形成翻白过调幅。
    关于非法信号的出现，主要是在色差（Y、R-Y、B-Y）分量信号转成R、G、B时造成，如图2所示。

    这里有两个概念：
    （1）合法（legal）是指：规定该方式的电压幅度极限值（如：R、G、B为700mv；或Y为700mv、R-Y和B-Y均为±350mv），不超过者为合法。Y超过或低于700mv属于非法。
    （2）有效（valid）是指：只要信号能够正确重现色域内的各个色点均视为有效。有效信号在所有分量方式中都是合法的，反之合法信号不一定在所有分量方式中都有效。例如，图2中（a）色差系里，（R-Y）的黄条（虚线）虽然合法（未超限），但是是无效的（转到R、G、B系就不合法了，超限也出色域了）。（b）R、G、B系里，黄条在R信号上已超限，不合法也无效。
    包括三维动画制作在内，从计算机屏幕上看制作出来的画面颜色很好看，但是用视频输出后加到显像管监视器上去看时，总觉不对劲儿。这时，往往都是由于从色差信号转到RGB（显像管只接受RGB）系去时出现了非法信号所造成的。解决办法就是用示波器，如LV5750及其Five Bar（五条）功能，实时监看条（部分变红）的告警波形。这也是美国好莱坞制作大片时总结出来的教训。却成为了本次交流会上得到的众多收获之一。