要想成功地开展高清服务,需要解决两个关键问题,一是如何监控幅型比不一样的素材,二是如何有效地处理音频信号,以便能保护好元数据,播出由5.1环绕音频下缩混及由立体声上缩混而成的高质量的电视伴音。
当然,这些格式问题的复杂程度取决于广播机构开展高清服务的规模,但在即将到来的SD/HD过渡时期所有的高清播出机构都可能会碰到这些与信号处理有关的问题。
幅型比转换
在可预见的未来,许多广播机构都将同时需要处理HD和SD素材,他们需要维持独立的HD和SD播出频道,同时还要能够在HD或SD频道中播出SD或HD的节目内容。典型情况是,虽然一些广播机构将继续接收16:9和4:3幅型比的节目内容,但在节目采集方面却必须全部以HD格式进行。他们可能还需要处理已归档的4:3格式的素材。如何有效地处理这些不同幅型比的节目内容,已成为困扰当前许多广播机构的一个重大难题。
为了使观众能够对看到的节目内容满意,广播机构需要解决日常运转中处理不同幅型比内容过程中所遇到的多种难题。以前,广播机构经常会选择一种幅型比转换器(ARC)设备,并一直使用它,尽管这样做有可能导致“四周切边”式的节目外观及其他一些不良效果。为了解决这个问题,广播机构必须针对HD内容来选择适用的幅型比转换器,以便能保持画面的宽高比一致,并避免切掉画面中的一些关键元素。
针对市场存在的各种各样的ARC设备,广播机构还使用了自动和通信系统来规定各个节目内容的格式。这一设置可由HD和SD信号通道的输出卡调用。尽管使用自动系统能确定幅型比转换器是否针对台内输出正常工作,但它却不适用于台内的其他设施,如演播室、在线编辑系统,以及收录机房等。更为严重的是,将所有这些信息添加给自动系统会给播出工作带来更大的复杂度,而且,由于它依赖于多个操作人员输入正确的ARC信息,因此也易于出错和使用错误的ARC格式播出。
为了解决上述问题,Miranda公司制定出了一个新的标准,称为“Image Formatting Information-Active Format Description (AFD),Bar Data,and Pan-Scan”,其目的就是为了识别各种不同类型的幅型比转换器,并对所有这些画面宽高比转换进行自动处理。该新标准现已提交给了SMPTE,目前正处于颁布前的表决阶段。与此同时,一些美国主要的网络运营商和广播机构已在过去几个月里使用了该标准。Miranda公司的XVP系列上/下/交叉转换器和信号处理器即运用了这种AFD标准,实现了自动、帧精确的幅型比转换。
在HD和SD信号共存的情况下,AFD信息被插入“纵向辅助数据”(VANC)域,不仅用来识别信号的幅型比(4:3或16:9),还用来识别视频信号的ARC类型,如16:9全屏、 带四周切边的16:9、4:3全屏、或4:3信箱等。对于SD,用户也可利用修订版的SMPTE RP-186标准识别素材的ARC类型。由于这一信息已成为视频信号的一部分,因此它在素材在广播机构内流动的过程中将被一直保留。
AFD信号的插入可由多种设备完成,包括帧同步器、输入信号卡、上/下/交叉转换器,还可以是AFD标记插入卡。可以对每一路进入电视台的信号打标记,这一过程可以是自动的,也可以是手动的。借助上/下/交叉转换器,打标记可以在转换的同时自动进行。
一旦这一识别信息被插入视频内容,它即可被转换卡用来自动识别ARC类型。广播机构仅需要预先确定想得到的上/下转换后的信号外观,然后所有使用AFD信息的转换卡都能在无需台内自动或手动干预的情况下,完成适当的转换工作。这种解决方案的另一个关键优势是上/下/交叉转换卡能自动进行ARC转换,且是逐帧地进行,从而确保了帧精确的转换结果。
保卫音频元数据
对于那些多格式、HD/SD并存的电视台而言,它们在音频处理方面所遇到的挑战也是巨大的。广播机构一般都要在SD节目播出中提供立体声伴音(LoRo)或Pro-Logic(LtRt)伴音;而在HD节目播出中提供AC-3编码的5.1环绕声伴音,或直接在原始HD内容中加入离散式音频信号。这里的主要挑战是如何在整个流程中维持和运用音频元数据。
处理5.1环绕声、Dolby E或AC-3音频时往往涉及到处理一些相关的元数据,其中包括类型信息如5.1、2.0、2+2+2+2等,刻度值、动态范围,以及其他关于信号的细节描述信息。元数据必须与视频信号相伴,因为它是电视观众家中AC-3解码器正确解码以在需要时提供正确的声效还原的保证。
直到最近尚无一种能在不需Dolby E或RS422互联的前提下在台内维持元数据的有效手段。Miranda公司与用户及其他厂商共同开发出了可在HD-SDI信号辅助域内携载元数据的标准。因为,既然在HD-SDI信号中嵌入音频信号是可行的,那么为什么不能在HD-SDI信号中嵌入音频元数据呢?由于广播机构现在可以在整个工作流程中携载音频元数据,因此这种解决方案也进一步扩展了使用5.1音频制作节目的面。
音频的上缩混和下缩混
保留好音频元数据对于音频信号的下缩混非常关键。因为虽然会有越来越多的节目采用5.1音频制作,但广播机构仍然需要播出带有立体声或立体声编码(Dolby Pro Logic或Pro-Logic II)的标清版本节目。有些广播机构可能会同时提供5.1环绕和立体声信号,但其他广播机构可能根本就没有足够的频道这样做,特别是在需要提供5.1环绕、SAP,以及描述性图文字幕的情况下。比如,在一个八通道的服务器系统中,就没有通道供传送立体声伴音用。
当然,广播机构可以提供一个在5.1环绕音频基础上经立体声编码的下缩混信号来克服这一问题。立体声编码的输出可使具有杜比环绕声解码器的家庭用户解码收听多个音频通道的伴音分离。下缩混也被用于整个台内的配音,提供一个类似于家庭用户在欣赏标清节目时听到的音频采样。
基本的立体声下缩混相对简单些,但相比之下立体声编码输出则要更复杂。仅使用带元数据的5.1环绕音频可简化音频结构。当信号依旧是2.0(双声道即立体声)时,用来下缩混的设备必须能自动检测出信号是2.0的,并提供一路立体声编码的带正确元数据的信号。在元数据可用的情况下,设备本身还必须能够为2.0元数据生成一个默认值,以便与音频信号一同发送。
在5.1环绕声制作渐成趋势的情况下,一些广播机构宁愿舍弃2.0音频,但却希望能用2.0信号制作出5.1音频。用2.0音频制作出5.1环绕音频的过程即是我们常说的上缩混,这种功能有助于创作出希望的音效。它能简化台内的音频路径和功能,为家庭用户带来较2.0立体声质量更高的听觉体验。因此,创作和管理高质量的音频上缩混和下缩混的能力,对于电视台成功开展高清电视业务而言也是一个基本要求。