于援东
苏州科技学院
【摘要】 一年前我国在主流电视台率先开展了高标清电视节目同播业务，这是推动高清电视发展的一个有力举措；在对已实施的“CCTV高标清同播技术管理方案”进行分析的基础上，提出对高标清电视同播中的相关技术要点和策略的理解与认识。
【关键词】 高标清电视同播 电视制播流程 图像幅型变换与质量控制
一． 高标清电视同播的实施与技术环境
2009年8月6日国家广电总局发布了《关于促进高清电视发展的通知》，确定了以首先在卫星频道采取高标清同播的方式推动标清电视向高清电视的过度，并要求第一年的同播率要达到50%，第二年高于70%，第三年力争达到全高清播出。同年9月28日，中央电视台CCTV-1、北京卫视、上海东方卫视以及江苏、湖南、广东、浙江和深圳卫视等9家电视台率先开办了高、标清电视节目的同播业务，这标志着我国高清电视事业进入了一个新的时代。高标清电视同播是一种低成本、高效率发展高清电视的有效途径，既可以兼顾当前高标清共存时期高端用户与低端用户的不同需求，又能够实现节目资源和技术资源的有效共享。这一举措有利于我国由标清电视向高清电视的平稳过渡，加速推动我国高清电视及其产业链的发展。
实现高标清电视节目的同播，首先需要对高清频道与标清频道采用相同的节目编排，但又要分别以高清和标清方式进行播出。同播节目的制作可以是高清方式也可采用标清方式。但对于重点栏目和重点节目应首选高清方式进行制作，以此来带动、提高节目的整体技术和质量水平，并逐步加大高清制作的比例，直至全部节目都实现高清化制作。
高标清同播阶段的技术环境是高清制播与标清制播共存，因此需要全面兼顾两者的技术特点和差异（编码标准与工作流程上），并充分发挥高清平台的技术与质量优势和标清平台现有的素材与节目资源的作用。实现高标清节目同播的关键是要解决好技术资源共享与节目交叉同播所带来的复杂制作技术和节目播出的管理问题，协调好现有系统的工作流程与节目交叉同播的衔接问题。在高标清同播阶段，高标清节目的图像格式变换在所难免，因此还需要寻求简便有效的高标清图像格式上下变换的技术方案和制定严格有效的图像质量控制标准。
二． 高标清电视同播技术管理方案分析
中央电视台等我国主流电视台针对高标清电视节目各自的技术特点，在确保现有制播工作流程稳定运行的基础上，纷纷推出了相应的“高标清同播技术管理方案”，现以“CCTV高标清同播技术管理方案”为例进行分析，从中我们可以获得许多有益的启示和借鉴。
1．高标清同播节目的制播流程
“高清频道和标清频道的节目内容完全一致，各自编排，分别备播，同时播出。高清节目以文件形式播出和备播；标清节目以磁带形式播出和备播，也可以文件形式播出和磁带备播”。
分析：相对于标清制作来说高清电视的无带化制播程度高，具有实现全流程基于文件的制作、播出和备播的条件。而相对传统的标清节目还存在着磁带和磁盘2种不同的制播方式，因此同播阶段的标清播出和备播应该允许沿用相应的磁带或文件形式。只有既考虑高清节目无带化制作模式的特点，同时又能够兼顾标清节目传统磁带播出技术环境的方案，才能最大限度地发挥高标清电视各自现有制播系统的资源和技术优势。
2.高标清视频格式转换中的图像质量控制
“当节目以标清方式制作时，在播出线通过上变换设备转换为高清信号，再经过高清播出系统播出。当节目以高清方式制作时，应在制作域同时输出同内容的标清播出带；高清播出文件和标清播出磁带分别在各自的播出系统播出。广告和导视节目的播出，在广告播出服务器内分别将高清广告或标清上变换的广告送高清播出系统；将标清广告送标清播出系统”。
分析：在数字视频多格式共存，混编同播的技术环境下，视频格式的相互转换将不可避免。为了降低因格式转换造成的图像质量劣化，确保源视频图像质量的有效传承，应尽可能地减少格式转换次数，尤其应该避免逆向来回转换。因此严格遵守“一次性而且不可逆”的转换原则就显得尤为重要。所以在同播技术管理方案中作出了高标清节目（或广告）只被允许在制作链的末端，即节目播出前进行一次性的格式上变换或下变换，不允许有二次或逆向变换的规定。从而有效地避免了在反复转换（如将素材转换后进行制作，节目播出时再次进行逆向转换）过程中由于经过多次视频编解码压缩而引起的图像迭代劣化。
3．高标清视频图像幅型变换管理策略
“CCTV高标清同播技术管理方案”规范了高标清图像的幅型（宽高比16:9与4:3之间）变换操作办法，其中最引人注目的关键环节是采用了以跟踪“编导入库技审单填写选项”所提供的制作格式与构图信息为基础的，在节目播出线通过AFD（Active Format Description）自动格式转换技术有针对性地选择最佳幅型转换的方案。该方案既简化了运作难度，又能保证图幅变换的正确性，明确而有效。具体的操作可分为以下4种情况进行，详见附图1-4所示。
（1）当视频图像格式为高清16:9，而画面拍摄构图填写为“4:3”时，下变换为标清节目播出采用两侧切边方式进行转换。
图1 高清（16：9）格式标清（4:3）构图模式
（2）当视频图像格式为16:9高清，而拍摄画面构图也填写为“16:9”时，下变换为标清节目播出采用上下加边方式进行转换。
图2 高清（16：9）格式高清（16:9）构图模
（3）当视频图像格式为4:3标清，而拍摄画面的遮幅状态填写为“否”时，上变换为高清节目播出采用两侧加边方式进行转换。
图3 标清（4：3）格式高清（16:9非遮幅）构图模式
（4）当视频图像格式为4:3标清，而拍摄画面遮幅状态填写为“是”时，上变换为高清节目播出采用上下切边方式进行转换。
图4 标清（4：3）格式高清（16:9遮幅）构图模
分析：高标清视频图像的幅型变换策略体现了应尽可能地减少对原始画面的影响，确保重要图像内容安全（无缺失或者畸变）的基本原则。所采用的“依据制作格式及拍摄画面构图选项提供的信息和选择与之匹配的变换方式”等技术措施，更是为画面图幅变换提供了技术依据和可操作性，简单易行而有效。
图5 因图幅变换压缩或拉伸产生的图像畸变
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在进行图像幅型（宽高比16:9与4:3）变换时可选用的方法无非是整幅进行压缩（拉伸或挤压，如图5所示）和在图像周边进行裁贴（切边或加边）这2种方式。前者在改变图幅的同时，还将导致图像的整体畸变，因此最不可取。而后者则仅仅影响到画面周边部分的图像，其核心图像信息不会发生畸变，主体造型将得以保留，是较为理想的变换方式。
如果能够在前期拍摄构图时就预见性地将造型的主要信息安排在后期幅型变换后的有效区域内，就能够最大限度地减少图像幅型变换对最终播出图像造成的影响。为此，在高标清同播阶段，为了要获得最佳的变换效果，应该将这种前后期制作统筹兼顾的幅型变换策略向前延伸运用，也就是在电视节目制作的前期拍摄阶段就考虑到后期图幅变换的需要。这就要求摄像师在前期拍摄构图时就预见到图幅变换对素材构图的影响。具体来说就是在拍摄16:9宽高比的高清素材时就应将重要的（或主要的）信息布局在4:3比例的安全框范围之中；而在拍摄4:3宽高比的标清素材时则应将其安排在画面上下遮幅后的16:9比例的区域范围内。有了这种预处理式构图措施，在后期进行图幅变换时就仅仅需要在原有图像的上下或左右边缘进行简单的切边裁剪处理（见⑴或⑷模式的情况），而不会影响或改变中心区域的原始图像信息了。从而有效避免了因画面构图不当而不得不对节目图像进行整体压缩或拉伸处理时而造成的图像走样或缺损。由此可将高标清图像幅型变换造成的风险降到最低程度。
4．基于文件的网络化高清节目制播流程与文件管理
CCTV-1高清节目制作与播出执行的是“中央电视台高清节目网络化制作播出流程规范”，其中确定了在制作系统中针对同一内容的节目要求制作并提交4个相关版本的节目文件和1盘标清节目播出磁带的原则，文件的具体要求如下：
（1）原码高清文件（100Mb）；
（2）与其捆绑的字幕工程文件；
（3）高清节目的播出文件（50Mb，IBP，MXF格式）；
（4）低码率审片文件（4Mb，MP4）。
按照高清节目制播的工作流程，在每个节目编辑完成时要求：
①生成相互分离的文件⑴和文件⑵；
②提交由⑴和⑵合成生成的低码率文件⑷，用于节目内容审片；
③送审通过后，提交由⑴和⑵合成生成的高清播出文件⑶，用于技审和高清播出。
④节目播出后将⑴、⑵和⑷文件打包传送到音像馆归档收藏。
分析：
高清电视的技术环境是网络化制作、文件化播出。该规定体现了基于文件的全网络无带化高清制作各环节的技术环境特点：
(1)是节目制作所用素材的原码格式镜像文件。为了满足制作链前端应用对素材压缩质量和编码结构的要求，选择了短图像组（GOP）编码、高码率压缩的高清素材记录的主流格式（如Intra AVC/H.264），100Mb/s的高码率可以保证留有经受多代编辑所需要的图像质量冗余，而短GOP编码结构则为素材提供了易于编辑的特性。
(2)作为独立的字幕工程文件，可用于内容通过审定后最终的节目与字幕的合成处理。
(3)是供播出服务器播出的高清节目文件。作为位于制播链末端的视频节目理应选用高效率压缩的长GOP（IBP）结构编码，仅用相对较低的
50Mb/s码率就可达到质量与资源的最佳平衡；播出节目的编码采用技术相对成熟的MPEG-2传输格式和与其配套的播出服务器技术则更利于节目播出的安全与稳定。
(4)作为播出节目镜像代理的低分辨率视频文件，主要用于节目的审查和浏览。选用MPEG4格式和4Mb/s的低码率编码是为了更加适合于窄带广域网的远程审片与实时浏览。
(5)将上述配套的4个文件打包后存档，就完成了该高清节目制作的各个环节信息的完整归档。对该节目以后的查询，调阅或修改工作提供了原始数据，同时也为之后的媒体资产管理工作创造了必要的条件。
三． 高标清节目同播技术要点总结
高标清电视节目同播技术是在数字视频多格式混编制作和高标清多元技术标准交叉环境下广播电视技术应用的新课题。实现同播的基本要求是高质量、高效率、安全性和可控性，所涉及的主要问题和技术要点有：
1．同播阶段电视节目制播流程管理优化策略
高标清同播阶段节目制播流程优化的关键，一是要最恰当地发挥高标清电视各自的制作优势，例如以素材优势为基础决定节目制作方式，即以高清素材制作高质量的高清节目，素材以标清为主的则以标清方式制作，以达到一次创作，多平台共享的目的。二是对同播中高标清电视的差异寻求最有效的技术来完善两者的互联和衔接，如对播出图像幅型之间的上下变换，依据对构图信息的跟踪来确定幅型转换（1-4种变换方式）就是非常有效的技术方案。进而还可以通过前后期制作之间的相互配合，最大程度地优化图像幅型变换（如第1和第4变换方式）的效果。
2．高清节目制播中的质量控制与资源效率策略：在关键的素材质量和节目质量控制环节上设置明确的视频数据规格，通过明确源码文件（100Mb素材质量）和播出文件（50Mb节目质量）2个视频文件参数，将不同制作阶段的视频存档（编码结构和压缩码率）有效地控制在主流视频应用格式确定的质量范围内，兼顾了图像质量与资源效率的平衡。
3.基于文件的节目制播数据管理：采用文件配套打包归档的管理方式，提供了一个完整的从素材源文件到最终节目成品的编辑操作追踪（可包括源码格式文件、中间编辑格式文件，节目播出格式文件和审片镜像代理视频文件等），为今后节目的再利用和媒体资产管理提供了基础信息。
4．出于对与异构制播平台信息共享和数据交换的考虑，必须采用MXF或AAF等标准化封装格式；对所含AV实体数据与节目数据（相关文本）以及元数据应做到尽可能地完整，以便于跨平台的节目内容和元数据的有效交换和利用。例如，可将在线播出所需的图像幅型AFD（Active Format Description）自动格式转换数据嵌入到节目文件的元数据中，再通过HD-SDI信号中的VAN辅助数据提供给播出服务器进行识别和处理，整个播出变换过程就可以自动运行，完全不需要人工的干预和调整。B&P
参考文献
[1] 颜枫. 中央电视台高标清同播情况介绍[R]. SONY公司 SONY Professional Focus 2010年2期
[2] 于援东.多格式混编环境下视频制作的常见问题. 电视技术. 2010年8期 [Page]
[3] 李健. 关于高标清同播系统的几点探讨. 传播与制作 2009年11期