高标清上下变换

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。
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。
标清音频数据字分布
高清音频数据字分布
（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
高清SDI线路驱动器特性
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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
谢 谢
下变换模式
下变换，即高清格式变换为标清格式有三种模式。 Letter box：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； Edge crop： 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。
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 。
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■ 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和 频率、相位和频率方式以及对图像的运动补偿、相位补偿等处理 方式的不同，滤波器的自适应调整能力、以及水平和垂直锐度的 补偿等。在上、下变换中通过对图像轮廓锐度进行增强校正可以 增强图像的亮度细节和彩色细节，但过量的锐度提升，图像锐度 同时不但会导致图像的亮度细节和彩色细节过于夸张、图像生硬、 还会有锯齿出现，而且还产生了非法信号。
五 上下变换的评测
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上下变换器的评测分为客观性能测试和主观评价
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对上下变换器的客观测试依据： 《GY/T 155-2000 高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》； 《GY/T 157-2000 演播室高清晰度电视数字视频信号接口》； 《GY/T 159-2000 4：4 ：4数字分量视频信号接口》； 《GY/T 160-2000 数字分量演播室接口中的的附属数据信号格式》； 《GY/T 17953-2000 4：2：2数字分量图像信号的接口》； 《GY/T 160-2000 数字演播室接中的附属数据信号格式》等有关国家标准。
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。
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 (Active Format Description)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。 ■ SMPTE 377M-2004和SMPTE 2016-1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 SMPTE 2016-3标准给出。
标清素材被高清节目引用
■ 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。
高清素材被标清节目引用
■ 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，
■ 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。
■ 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。
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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。 Full width：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； Pillar box：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。
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13.5 M，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SMPTE 259M，音频嵌入格式遵循SMPTE 272M。
HD-SDI信号格式
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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SMPTE 292M，音频嵌入格式遵循SMPTE 299M。