高标清上下变换

一高标清SDI信号二高标清上下变换的过程三上下变换的模式四AFD信息五上下变换的评测一高标清SDI信号SD-SDI信号格式■625/50扫描标准，SDI信号宽高比4:3,采样格式4：2：2，亮度信号抽样频率13.5M，两个色差信号的抽样频率6.75M，采用10bit

量化，有1024级量化电平，数据传输率270Mb/s。■每帧总行数625行，第一场场消隐期是有效行的前24行，第二场场消隐期是有效行的前25行，每帧的有效行数是576行，在有效视频结束（EAV）和有效视频开始（SAV）期间是数字行消隐时间。■音频信号和辅助数据在行消隐期间传送。■信号格式遵循SMPTE259M，音频嵌入格式遵循SMPTE272M。

HD-SDI信号格式

■

我国高清电视标准，图像宽高比16：9，1125/50扫描格式，4：2：2编码方式,亮度信号抽样频率为

74.25.MHz，两个色差信号的抽样频率37.125MHz，帧频25Hz的2:1隔行扫描格式，数据传输比特率

1.485Gb/s，有效像素点1920X1080。■信号格式遵循SMPTE292M，音频嵌入格式遵循SMPTE299M。

高清SDI线路驱动器特性

■高清与标清电视的差别主要体现在宽高比、清晰度、色域以及亮度方程、音频嵌入格式等方面。

高标清信号格式比较高标清色域差别高标清彩条波形比较

■高清与标清SDI音频嵌入格式的差异（1）作为辅助数据在行消隐期内存放的格式不同。标清嵌入音频数据格式

高清嵌入音频数据格式

标清嵌入音频辅助数据包ID

高清嵌入音频辅助数据包ID

（2）高清音频采样为24bit、标清为16bit/20bit。高清音频数据字的比特分布与标清音频数据字的比特分布不一致。高清音频数据字分布

标清音频数据字分布

（3）高清音频样值只分布在Cb/Cr通道内，标清音频样值分布在Y、Cb/Cr通道内。

二高标清上下变换过程

■高标清上下变换，实际就是对视频信号或者文件的时空采样的结构变换。在时间上和空间上，实现分辨率的变换和组合。

■采样结构的变换主要是通过空间域上的插值和抽取滤波器来实现速率和像素的变换。

■下变换，即高清变换为标清，可由高分辨信号通过抽取滤波变换为低分辨率信号；上变换，即标清变换为高清，可在保持原视频信号频谱不变的前提下，提高采样频率，并对原有信号进行内插值变换。

高标清上下变换的采样方法和信号处理流程■上下变换的图像质量由两个因素决定：去交织（去隔行）算法和重采样算法，最后的质量依赖于所选用的算法类型和精度。上变换应该更关注噪声和边沿的处理，下变换应更关注频谱和细节。

■应用于上变换的去交织算法类型很多，主要有线性滤波和非线性滤波方式，线性滤波比较简单，占用资源少，效果较差；非线性滤波复杂，算法精度高，占用的存储和计算资源较多，但效果好。

■图像重采样算法精度直接影响最终变换质量。目前下变换主要有两种方式：空域变换与频域变换。空域变换：主要是通过像素点普通线性或非线性插值来进行重采样，优点是方法简单，速度快，缺点是质量不高。由于采样精度的误差（像素点的缺失，以及采样像素的随机性），造成图像模糊或有烟雾笼罩的感觉。同时对于高亮度细节变换较快的素材，容易产生闪烁现象。归纳起来即目标图像细节不够，同时抗闪烁程度不高。频域变换：主要是通过对原始图像进行频谱分析，对影响目标图像的频率进行相应的调整与修改，从而达到细节保留与增强，同时也抗闪烁的效果。优点是标清图像质量稳定，效果好，缺点是速度较慢。■上下变换算法也可以采取帧间运算的算法。通过运动补偿进行插值样点或抽点方式的预测估计。帧内预测结合帧间运动补偿的运算方式，可以使上下变换的图像还原性更好，清晰度更高。但此算法对于硬件运算能力的要求也较高。

三上下变换的模式上变换模式上变换，即标清格式变换为高清格式有三种模式。Fullwidth：将画面进行纵向剪切，画面比例正常，但损失了一部分画面内容；Pillarbox：在画面的左右两侧加黑边，保留了全部画面内容，画面比例正常；Stretch：将画面横向拉伸，保留了全部画面内容，但画面产生变形。

下变换，即高清格式变换为标清格式有三种模式。

Letterbox：在画面的上下两侧加黑边，保留了全部画面内容，画面比例正常，但清晰度有损失；

Edgecrop：画面左右两侧被剪切，清晰度好，画面比例正常，但损失了一部分画面内容；

Squeeze：将画面横向压缩，保留了全部画面内容，清晰度好，但画面产生变形。

下变换模式■

图中为标清素材被高清节目引用后，连续变换的各种情况。可以看出，如果上下变换方案选择的不恰当，会出现标清素材经过上变换和下变换后，产生画面内容损失或严重变形的结果。因此，选择合适的上下变换策略对于保证节目播出效果是至关重要的。标清素材被高清节目引用■高清下变换后再上变换模式，实际是指高清素材被标清节目引用，然后又到高清频道同播或者将成品节目上变换后送高清频道播出，这种情况力图避免。上图为高清素材被标清节目引用后，连续变换的各种可能情况。高清素材被标清节目引用四AFD信息■素材的幅型与成品节目的幅型，节目源的幅型和播出后的幅型，存在多种组合的变换可能，如果不能自动匹配，将加大运行复杂程度，尤其在演播室和频道播出环节，可能由于幅型变换不当造成播出事故。■统一采用AFD(ActiveFormatDescription)标识能够降低运行成本，提高幅型变换的自动化。■在技术实现上要做到连续播出节目幅型变换的帧精度切换。■SMPTE提供了幅型变换的标准，采用AFD对文件和信号的画面幅型比进行统一标识。■SMPTE377M-2004和SMPTE2016-1标准包括了对MXF文件嵌入AFD的描述；对于信号类AFD信息的嵌入方式，在

SMPTE2016-3标准给出。五上下变换的评测■上下变换器的评测分为客观性能测试和主观评价

■对上下变换器的客观测试依据：

《GY/T155-2000高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》；

《GY/T157-2000演播室高清晰度电视数字视频信号接口》；

《GY/T159-20004：4：4数字分量视频信号接口》；

《GY/T160-2000数字分量演播室接口中的的附属数据信号格式》；

《GY/T17953-2000

4：2：2数字分量图像信号的接口》；

《GY/T160-2000数字演播室接中的附属数据信号格式》等有关国家标准。■主观评价：

分别通过演播室拍摄景物的上、下变换和活动图像序列的上变换来对图像质量进行主观评价，用接近现实使用环境的视频测试项目重点考核图像经上、下变换后的：图像清晰度和锐度；图像亮度细节和色度细节；图像层次；图像的动态范围；实物的色彩还原\质感和逼真程度；图像杂波和干扰等内容

。

■各厂家上下变换器由于技术处理的不同导致性能上的差异。

■在图像层次；图像动态范围；实物的色彩还原和质感；图像杂波和干扰方面差别不大。在图像清晰度和锐度；图像亮度细节和彩色细节方面表现力有差别。■上下变换器除了数字信号滤波器处理的方式和功能等方面的不同外，对图像清晰度产生不同影响的还有变换器信号处理的幅度