第六章 视频切换器

第六章视频切换器本章要求●掌握视频切换器的概念、分类和特点。

●掌握模拟视频切换器的组成及其功能。

●掌握数字视频切换器的原理和功能。

6．1 视频切换器的概念和分类6．1．1 视频切换器的概念由录像机、编辑控制器和监视器组成的编辑系统只能完成画面的无技巧组接。

如果要进行有技巧组接，则必须配备一个视频切换器。

视频切换器装置在国外叫法很多，有的叫“视频切换器”（Video Switcher），简称“切换器”（Switcher），这种叫法反映出它的“开关”本质；有人称它“视频混频器”（Video Mixer），简称“混频器”（Mixer），主要突出其混频的基本作用；还有的叫它“特技切换器”（Special Effect Switcher）或“特技发生器”（Special Effect Generator），强调其特技功能；又有称其为“特技混频器”（Special Effect Mixer），说明在混频过程中可以加入特技效果；等等。

综上所述，我们可以得出结沦：视频切换器是一种能按一定的操作程序对视频信号进行切换、混频和特技处理的节目制作和播出设备。

6．1．2 视频切换器的分类1．根据其使用特点来分，可以分为播出视频切换器和节目制作视频切换器两种。

播出视频切换器的主要特点是：输入信号通道多，性能稳定可靠，有保证安全播出的应急措施，一般可以做到声音信号和视频信号的同步切换；节目制作视频切换器的主要特点是：切换功能齐全，特技图案花样繁多，组合画面能力强等。

我们将详细介绍的是节目制作视频切换器。

2．根据电路处理特征和功能来分，可以分为模拟视频切换器和数字视频切换器。

模拟视频切换器是基于三基波原理，其中心思想是：构成上百种扫换图形的控制波的基本波形只有锯齿波、三角波和抛物波3种，其他图形都是通过这3种基本波形的四种形式（正、负、行频和场频）的叠加、调制、进行排列组合而得到。

数字视频切换器则是基于帧存原理的数字视频设备；6．2模拟视频切换器6．2．1 模拟视频切换器的功能模拟视频切换器有快切、混合、扫换和键控四大类功能。

1．快切是指一路信号迅速替代另一路信号，屏幕效果是一个画面瞬间被另一画面取代。

2．混合包括淡入淡出、化入化出和叠映3种形式。

淡入是指画面由暗渐明，有一个逐渐映现的过程，一般多从黑或白画面淡入。

淡出则正相反，是画面由明渐暗，逐渐消失。

化入是指前画面渐暗，后主画画渐明，两画面之间有——短暂交替叠加的过程。

化出正相反，是先主画面由明渐暗化入另一画面的过程。

叠映是指在一画面上叠加另一画面，两个画面重叠映现的过程。

3．扫换是指由一个画面以一个特殊的几何形状出现，由小到大，沿某个方向移动，逐步替换原画面的过程。

扫换的方式有多种，下图是几种简单的扫换特技画面。

4．键控又称抠像，不同于前面介绍的三大类画面组合方法，它不是改变整个画面，而是在某一画面的局部里嵌入另一画面的元素，取而代之原对应画面，从而形成新的组合画面。

键控特技包括自键、外键和色键。

（1）自键又称内键，是利用信号电平高低的不同，将较均匀的亮度信号（比如白色字幕）在另一路视频信号的画面上切出相应形状的电信号空洞，其效果犹如在画纸上剪出相应的字样，再将信号填入空洞里，这样就使字幕与画面组合成为一体。

字幕与画面的键控组合与采用叠加的方法将字幕叠映在画面上的效果是截然不同的，叠映是两路信号各取强度50％叠加在一起，而键控是将字幕嵌入画面中的信号空洞里，两种信号的强度都是100％。

（2）外键是用视频信号充塞在键入信号的外围，使所键入的形状在画面上显现出来，如同使用模型板切出饼干的造型一样，然后用第三路视频信号充满所键入的形状的内部的方法。

如图所示。

（3）色键是利用键填充（前景图像）的色度（主要是色调）成分与其后一块彩色幕布的色调的差别来形成键波形，用它来抠背景，然后再填入彩色幕布的前景的方法。

如图所示。

色键要求作为前景的图像不能含有与背后作幕布的彩色色调相同或极为邻近的色调。

如我们一般用蓝色幕布作色键，播音员作为前景坐在布前，只要她身上不含蓝色服饰，桌子上没有蓝色的东西，就可以与作为背景的街道景色合成为一个完整的彩色图像。

除以上四大类功能，模拟视频切换器还有一些其他的附加特技功能，如软边效果，分界线加彩色边框、图案的倍乘、封闭图案的宽高比变化、移位等。

6．2．2模拟视频切换器的组成模拟视频切换器通常由操作控制单元和信号系统柜两大部分组成。

操作控制单元是一个指挥单元，它所发出的指令传到系统柜，对系统进行操作和控制。

信号系统柜包括视频矩阵开关、视频处理器、特技效果发生器、控制电路、电源及其他电路插件。

它们执行由控制单元传来的指令，同时将执行后电路的各种状态信息返送回控制单元，通过指示灯或其他指示器提示操作者。

操作控制单元一般做成盒状或桌面状，上面布满按键、开关、拉杆及其他调整部件和指示灯等。

如图所示。

控制台上的部件大体可分为以下9个部分：（1）输入信号选择按键组利用这些按键可选择不同的输入视频信号源参与快切或其他特技效果。

（2）工作模式（或称过度方式）选择按键组可选择混合、扫换或键控等不同切换方式。

（3）特技图案选择按键组通过它们可以选择不同的扫换图案。

（4）拉杆电位器通过拉杆可控制信号间混合或扫换的速度、程度或移动扫换图案的位置等。

（5）背景信号发生器控制部件可以调整背景色的色调、饱和度和亮度。

（6）色键控制部件可用以进行色调选择和色键电平的调整。

（7）下游键调整部件可对已进行特技效果的视频信号作最后的加工处理，如叠加字幕或与黑场信号进行过渡等。

（8）指示灯起提示参与特技效果或参与播出信号的作用。

（9）其他部件包括附加特技功能操作控制部件，辅助开关等。

以上只是笼统地介绍了控制台的一般概貌。

对具体设备，会因厂家、型号的不同而不同。

具体操作时，还需结合所使用的设备做具体的分析。

6．3数字视频切换器数字视频切换器是在模拟视频切换器的基础上引入了数字特技装置，从而使视频切换器所提供的特技功能和画面组合效果达到—个新的水平。

数字特技是将数字电子技术和计算机技术引入视频特技领域，具体来说，是把模拟视频信号变换成数字信号，存入帧存储器中，然后根据需要对它们进行各种运算和处理，最后再将其结果变换成模拟信号输出，这样就可以在屏幕上获得各种数字特技效果。

数字特技与模拟特技主要在处理两幅画面间的过渡方式上有所不同，数字特技既可以用作图像过渡手段，但它更是一种制作新画面和合成画面的手段。

数字特技效果花样繁多，赏心悦目．大体包括以下几类：1．放大、缩小类可使原画面产生类似摄像机镜头变焦所取得的变大变小的效果。

可以将一幅图像缩小至一点或相反由一点逐渐变大直至占满全屏。

甚至继续放大，使画面中某一部分成为特写镜头。

放大、缩小还可以单独在水平方向或单独在垂直方向发生，产生类似哈哈镜的效果。

但由于放大时，存储器中的样点值被重复读出，会使特写镜头的图像因分辨率降低而显得粗糙。

2．移位类将画面整幅地推移出，又称为画中画效果，要注意它与模拟特技中扫换的区别。

3．裂像类裂像是把原输入图像由屏幕中间向左右或上下分成两个半幅推开，要注意与模拟特技中由画面中心向两边扫换效果区别。

4．镜像将输入图像显示为上下一正一反或左右一正一反被垂直或水平压缩的两部分画面，恰如镜中成像一样，如图所示。

5．镜间多重效果该效果就像两面镜子相对而从镜子中看到的由大到小一连串相同图像那样，如图所示。

它是利用把经过数字特技压缩了的图像送到混合特技放大器，混合特技放大器输出的压缩了的图像再接回数字特技输入端，按比例再压缩，如此反复而产生的。

6．反转有水平反转、垂直反转和水平、垂直都反转三种，如图所示。

7．冻结效果输入的活动图像的某一帧在屏幕上呈现为静止的画面称为冻结效果。

冻结效果和压缩效果结合使用。

可以在屏幕上呈现出4、9或16幅缩小的静止画面，这种效果称为多重冻结。

每幅小画面可按任意的顺序陆续呈现于画面上的确定位置。

8．运动轨迹效果又称为频闪，可以把一个连续运动过程间断地显示出来。

9．镶嵌效果又叫马赛克效果，把画面变成像用彩色马赛克镶嵌成的一幅画面一样，可以随拉杆的移动改变马赛克的数量和颜色，当马赛克数量由多变少时，画而越来越粗略，最后变成单一颜色的画面。

当马赛克由少变多时，画画越来越精细，最后恢复为原输入图像。

10．油画效果使输入的色彩丰富、线条细腻的图像，变成像用若干种颜色作大面积涂画而成的油画，成为油画效果。

11．版画效果使输入的色彩丰富、线条细腻的图像，变成大面积反差强烈的黑白画面，称为版画效果。

12．负像效果使输入图像的亮暗部分反相呈现，得到如黑白照相的底片一样的画面，称负像效果。

13．翻页、卷页输入图像沿水平方向如同翻开书本那样被掀开，称翻页效果。

输入图像沿它的某一角翻卷而占或卷成筒形、球形的效果，则称为卷页效果。

14．曲线移动效果是将连续移位和连续压缩特技组合而成的画面效果，如图所示。

给装置输入起始点、中间点和结束点的参数值，装置内的控制器进行运算，可确定一条曲线，并使移位和压缩沿这条曲线连续进行，从而得到该效果。

15．旋转数字特技所实现的旋转可以分别绕X、Y或Z轴进行。

图所示即绕Z轴旋转的例子。

这种旋转属二维旋转，通常和压缩效果配合使用产生旋转而来或旋转而去的效果。

16．色键跟踪在色键技术中，由于色键合成图像的背景和前景分别由两台摄像机摄取，当一部摄像机用变焦方式（推拉镜头）)摄取画面时，所摄图像尺寸会改变，但另一部摄像机提供的图像尺寸并不能随之改变，结果是背景和前景的尺寸不能同步变化，造成合成图像的“虚假”感觉。

这种缺陷是模拟特技无法克服的，利用数字特技却可以很好地解决这个问题：将色键信号发生器形成的色键信号同时送到数字特技装置和混合效果放大器，这样，在前景摄像机变焦过程中，键控信号的大小和位置在变化，背景信号也就随着变焦，从而达到背景对前景的自动跟踪，这种效果，称为色键跟踪效果。

以上所举仅是数字特技中的部分主要效果。

现代电子技术和计算机技术日新月异，数字特技的新颖效果层出不穷，大家要从实际出发，结合具体的机器，仔细研究，以便最大限度地开发设备的潜能，提高使用效益。

本章小结本章介绍了视频切换器的概念、分类和特点以及模拟、数字两类切换器的主要原理、组成及功能。

复习思考题1．视频切换器可以分为哪几种，各有什么特点?2．模拟视频切换器有哪些主要功能?3．数字视频切换器有什么优点？4．外键和内键有什么不同之处？。