AFD高标清幅型变换
AFD高标清幅型变换
一、高、标清同播的解决方案对于高标清同播的播出系统来说，如何正确完成标清与高清信号的上下变换，并保持画面内容的完整和美观，是系统设计中需要着重考虑的关键问题。
全流程应用AFD技术，可以保证高标清变换中幅型变化的正确性。
常见的高标清上下变换有以下几种。
图1、高清下变换标清的主要形式图2、标清上变换高清的主要形式其中14:9在国内不常见，在欧美国家的电视节目中可能会遇到。
播出时面对两类不同的节目信号源：直通HD/SD-SDI信号和MXF-op1a文件。
无论对于哪种类型，一种思路是采用两版节目分别对应，即高清一版、标清一版。
另外一种是通过嵌入AFD信息，依托视频服务器、上下变换器等设备实现幅型变换自动适应。
根据SMPTE 2016系列标准，实现基于文件和基于信号嵌入AFD信息的技术已经成熟，也是未来的发展趋势。
AFD（Active Format Description）是活动图像格式描述的缩写。
它主要用来描述一个视频编码帧中，人们感兴趣的那部分活动图像的显示格式。
AFD 可以嵌入在MPEG视频流、基带SDI 信号的辅助数据区和MXF文件内的元数据区，实际播出中可以在HD/SD-SDI信号流和MXF文件中写入AFD信息，达到自适应选择宽高比变换方式的目的。
AFD在制作、转换的过程中不会丢失，可以被下一级设备识别。
在SMPTE 2016-1 至2016-5标准中，对于AFD的编码规范做了定义：2016-1: 定义AFD 和 bar data 元数据格式，解释每个bit位信息 2016-2: 定义平移-扫描（Pan & Scan）元数据格式 2016-3: 定义AFD 和 bar data 元数据在VANC中的位置2016-4: 定义平移-扫描（Pan & Scan）元数据在VANC中的位置 2016-5: 将AFD、bar data 和平移-扫描（Pan & Scan）数据按KLV格式定义，写入MXF文件的规范。
电视台数字化网络化建设白皮书
电视台数字化网络化建设白皮书——电视台高标清同播技术策略研究（2009）电视台数字化网络化研究报告编写组2009年12月版权声明©国家广播电影电视总局科技司所有，2009年。
本文档是中国国家广播电影电视总局科技司关于电视台数字化网络化建设的指导性文件，任何组织、机构或自然人均不得篡改或转意。
前言高清是电视发展的主流趋势。
当前，在国际上延续了几十年的标准清晰度电视正向高清晰度电视全面跃进。
高清电视以高分辨率的图像、16:9的画面、环绕声的音响，极大地满足了观众对电视节目欣赏不断增长的需求。
1998年，美国等发达国家开始播出数字高清电视，目前，高清电视在发达国家已逐步成为现实。
高清电视在我国也受到了各方面的广泛关注，其产业与市场正在快速成长。
2005年中央电视台开播了我国第一个有线高清频道。
随后，上海文广、电影频道等相继开播了有线数字电视付费高清频道。
特别是2008年，北京奥运会首次全程进行高清信号的制作，对我国高清发展起到了很大的推动作用。
发展高清电视，是社会发展和科技进步的必然趋势，是新的历史条件下满足人民群众精神文化需求的必然选择，对于拉动内需，带动高清电视机、机顶盒等电子制造业，以及内容制作业等相关产业发展，提高公共服务水平都有至关重要的作用，因此是广播电视系统义不容辞的责任。
目前，平板显示器消费市场已充分启动，传输通道具备，许多电视台已具备高清节目制作能力，电视节目生产已向高清迈进，可以说我国发展高清电视的时机与条件已经成熟。
为进一步推动高清电视的发展与普及，考虑到我国的基本国情和经济社会发展的实际情况，广电总局及时制定了我国高清电视发展的基本思路：抓住模拟电视向数字电视转换的战略机遇期，积极推进现有电视频道节目的标清电视与高清电视同播，逐步实现标清电视向高清电视的过渡。
所谓高标清同播，就是把现有的频道节目，以标清和高清同播的方式来同时播出，实现现有节目逐步的高清化，而不是开办新的频道。
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
■
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 。
第一标段单频道高标清播出系统技术参数
2
台
否
12.▲支持第三备播，可选一体化播出和分离播出作为第三备播，能够与主备播控同时进行加单播出，并能实时响应播控操作；
13.▲播出软件支持定时加载节目单，支持定时加载多单；播出软件支持定时加载字幕单播出；
14.▲支持在线存储区轮询检测功能，可以实时检测节目单中素材是否在线，发现不再自动提交迁移任务，将数据补齐；
19.支持播控界面锁定，只有具有相应权限，输入用户名密码才可解锁进行操作，防止误操作；
20.支持对多存储区的智能统一管理，支持水位线自动监测预警；
21.支持二级存储组策略，一个存储区可以由多个访问站点组成，二级阵列存储容量不足时便于扩展；
22.支持AFD信息识别；
23.素材审片支持倍速预览，可以倍速前进或者后退；
第一标段：单频道高标清播出系统技术参数
序号
产品名称
技术参数
数量
单
位
是否为核心产品
一、播出核心服务器系统模块
1
播出视频服务器
单通道高标清数字播出系统。
4U超静音机箱；一路转播节目输入通道，具备HD/SDSDI接口；
一路节目播出通道，支持转播；具备HD/SDSDI接口，HDMI接口；
一路BB/Tri-1eve1锁相接口，可用于锁相输入，也可作为第一路节目播出通道的硬件下变换高标清同播输出。
电源管理采用1+1冗余电源配置,提高存储的安全性。主机通道本次配置4个IGb/S自适应以太网口；扩展能力具备存储容量扩容能力，可选配磁盘扩展柜(JBOD),最大可连接不少于7个扩展柜。
管理软件集成中文版存储系统管理软件。
管理界面要求要求配置图形界面管理工具。
高清新闻非编制作网络系统设计及实施--以江西新余市广播电视台为例
高清新闻非编制作网络系统设计及实施--以江西新余市广播电视台为例罗蕴军;裘屹【摘要】HD is broadcasting industry technology development inevitable trend, the television news program production should also comply with the development of the broadcasting industry trend, introducing HD news non-linear editing network system daily news program production. This paper outlined the non-linear editing network system construction goal and the design principle, and then from the overall architecture, functional requirements, equipment planning, system security four aspects to non-linear editing network system design is analyzed, and then expounds the at HD news nonlinear editing network system implementation and system characteristics significantly.%高清已成为广电行业技术发展的必然趋势，电视新闻节目制作也应顺应广电行业发展的潮流，将高清新闻非编制作网系统应用到电视新闻节目生产之中。
本文概述非编网络系统建设目标和设计原则，从总体架构、功能需求、设备规划、系统安全四个方面对非编网系统设计进行分析，阐述了新余台高清新闻非编制作网络系统实施及系统显著特点。
无锡电视台都市资讯频道全媒体高清播出平台建设
本文对无锡电视台都市资讯频道高标清升级改造建设中的设计思路、项目特点进行了详细介绍，对项目建设中的重点难点问题以及解决办法进行了归纳。
播出系统 高清改造 系统简洁 数据库迁移 设备异构 江苏省无锡广播电视集团(台)陆春晔 袁 奇 张益勤 刘玮霞近年来，无锡广播电视台一手抓新媒体建设，一手抓传统媒体改造，不断推进新老媒体在内容、渠道、平台、经营、管理等方面的融合。
2015年元旦，无锡广播电视台正式播出新闻综合（高清）频道，给本市50余万户高清数字电视用户带来全新的收视体验。
高清电视是广播电视技术进步的必然趋势，也是加快发展文化产业的必然要求。
无锡地区经济发达，高清电视普及很快，高清电视用户2012年年底时达29万户，占有线电视总户数的36%；2013年底时已达41万户，占比超过50%。
无锡台发展高清电视具备良好的受众基础。
为推进无锡广播电视台高清电视技术平台建设的成果，在充分分析都市资讯频道节目采编播现状，结合台内现有设备和栏目需求，决定对都市资讯频道节目采、编、播设备进行媒体融合环境下的高清技术改造，2016年经广电总局批准，都市资讯频道全媒体高清制播平台项目启动。
一 项目设计原则1. 利用主流技术，保持技术领先在确保安全、可靠、实用的基础上，选择主流、先进的技术方案，采用先进的视音频编辑技术、计算机技术、网络技术、存储技术、系统架构、软件体系结构、异构系统互联互通、压缩编码、文件格式、数据库平台等，提高系统的生命周期。
通过对都市资讯频道节目生产模式的详细分析，按照电视播出安全、简便的要求，采用简洁化的系统架构、人性化的功能设置、便捷化的应急操作和自动化的文件流程，提高生产效率。
3. 加强流程监管，保证安全稳定在提高电视节目的质量同时，也要确保播出安全，系统运行过程中的各关键因素要有严格的监控和管理手段，通过建立全流程的一体化监控系统，实现对物理设备、任务流程、网络状况、应用与服务、信号质量、系统资源实时监控，从而实现集中的系统控制管理。
283-2014.高标清混合制播图像幅型比变换规范
GY 中华人民共和国广播电影电视行业标准GY/T 283—2014高标清混合制播图像幅型比变换规范Specification of aspect ratio conversion for HDTV/SDTVhybrid production and broadcasting2014-12-03发布2014-12-03实施国家新闻出版广电总局发布GY/T 283—2014目 次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语、定义和缩略语 (1)3.1 术语和定义 (1)3.2 缩略语 (2)4 AFD编码规范 (2)5 节目选用的AFD值及上下变换模式 (3)5.1 概述 (3)5.2 标清节目上变换模式 (3)5.3 高清节目下变换模式 (4)5.4 标清上变换后再下变换 (5)6 HD-SDI/SD-SDI信号中AFD信息的嵌入 (6)6.1 概述 (6)6.2 包含AFD的辅助数据包 (6)6.3 AFD信息的插入位置 (7)7 MXF媒体文件AFD信息的嵌入 (8)7.1 概述 (8)7.2 基于MXF文件头部元数据的嵌入方式 (8)7.3 基于MXF文件辅助数据包的嵌入方式 (8)附录A（规范性附录）SMPTE 2016-1-2007中的AFD编码定义 (10)附录B（规范性附录）SMPTE 377-1-2011中AFD的定义 (13)附录C（规范性附录）SMPTE 436M-2006中ANC帧元素的KLV定义 (14)附录D（资料性附录）实施建议 (16)IGY/T 283—2014II 前 言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准参考SMPTE 377-1-2011《素材交换格式(MXF)-文件格式规范》、SMPTE 2016-1-2007《AFD 和Bar数据格式》和SMPTE 2016-3-2007《AFD和Bar数据到垂直辅助数据的映射》。
高标清同播系统中AFD新模式的探索——北京电视台高标清同播播出系统链路设计
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一、高、标清同播的解决方案对于高标清同播的播出系统来说，如何正确完成标清与高清信号的上下变换，并保持画面内容的完整和美观，是系统设计中需要着重考虑的关键问题。
全流程应用AFD技术，可以保证高标清变换中幅型变化的正确性。
常见的高标清上下变换有以下几种。
图1、高清下变换标清的主要形式图2、标清上变换高清的主要形式其中14:9在国内不常见，在欧美国家的电视节目中可能会遇到。
播出时面对两类不同的节目信号源：直通HD/SD-SDI信号和MXF-op1a文件。
无论对于哪种类型，一种思路是采用两版节目分别对应，即高清一版、标清一版。
另外一种是通过嵌入AFD信息，依托视频服务器、上下变换器等设备实现幅型变换自动适应。
根据SMPTE 2016系列标准，实现基于文件和基于信号嵌入AFD信息的技术已经成熟，也是未来的发展趋势。
AFD（Active Format Description）是活动图像格式描述的缩写。
它主要用来描述一个视频编码帧中，人们感兴趣的那部分活动图像的显示格式。
AFD 可以嵌入在MPEG视频流、基带SDI 信号的辅助数据区和MXF文件内的元数据区，实际播出中可以在HD/SD-SDI信号流和MXF文件中写入AFD信息，达到自适应选择宽高比变换方式的目的。
AFD在制作、转换的过程中不会丢失，可以被下一级设备识别。
在SMPTE 2016-1 至2016-5标准中，对于AFD的编码规范做了定义：2016-1: 定义AFD 和bar data 元数据格式，解释每个bit位信息2016-2: 定义平移-扫描（Pan & Scan）元数据格式2016-3: 定义AFD 和bar data 元数据在VANC中的位置2016-4: 定义平移-扫描（Pan & Scan）元数据在VANC中的位置2016-5: 将AFD、bar data 和平移-扫描（Pan & Scan）数据按KLV格式定义，写入MXF文件的规范。
注：KLV (Key-Length-Value) 是一种数据编码格式，常用于在视频数据流中嵌入所需信息。
AFD信息是用1个byte来标识的：b7，b6，b5，b4，b3，b2，b1，b0。
其中b2表示当前编码的帧是4:3（b2=0）还是16:9（b2=1）方式；b6～b3代表了我们设定的1001、1010、1111等AFD code。
每个编码帧对应一个AFD，它不但给出了本帧画面中人们感兴趣的那部分活动图像的幅型比，还标识了此活动图像处于本帧画面的什么位置，以及有无特殊的区域保护要求等信息；b7，b1，b0是保留位置，通常被置为0。
SMPTE 2016-1标准中描述了所有AFD编码的含义。
Bar Data可以作为AFD的辅助信息使用。
当活动图像不能填满整个编码帧，而且AFD本身不能完整描述其范围（如幅型比既不是4:3，也不是16:9或14:9）时，就需要用到Bar Data。
此时，Bar Data用来标识画面中未用区域的精确位置。
AFD 和Bar Data按照上述方法组成的附属数据包（ANC packets），可以放置在切换行后第二行与活动图像的最后行之间的任意行。
因此，对于625/50i系统，它们可以放置在9~23（322~336）行，对于1125/50i系统，它们可以放置在10~21（572~583）行。
当支持AFD信息的上/下变换器接收到带有AFD的视频信号时，它们能够自动解读出这些AFD信息所给出的活动画面的幅型比和位置信息，并根据这些信息来指导自己的上下变换方式。
例如当下变换器接收到AFD=1010的高清信号后，即可知道当前的视频信号为16:9图像，活动图像位于全屏幕。
根据这些信息，下变换器在做下变换时就会按照预先设置选择上下加黑边的变换方式。
同理，当下一条节目变为AFD=1111的高清信号时，下变换器就会根据AFD信息，按照预先设置自动选择两侧切边的变换方式。
值得注意的是，当上/下变换器完成变换后，它会根据变换后的图像格式赋予新的AFD值，所以输出信号的AFD值与输入信号的AFD值并不一致。
表1、AFD格式转换描述播出系统中AFD 解决方案•在文件备播过程中，根据节目单信息，AFD在迁移过程中嵌入MXF文件中。
•在总控矩阵接入AFD嵌入器，对需要加入AFD值的信号预设相应信息。
•播出下变换中，有AFD按AFD变换，没有按缺省方式default变换。
播出通道设计从方案设计上，我们做了三种选择，分别对应图3、4。
图3、高标清同播模式A、BA. 频道1、2按图3方案建设，标清通道配置了标清16X2切换开关，可以实现标清外来、彩条与测试图的播出。
该方案实现自动控制复杂，播控机要控制高清切换台、切换器、主备标清切换器、高清标清键控器等多个设备。
B. 频道3-6，缺少图3中的虚框内设备，实现高、标清同播，标清通道无法切入新的信号。
图4、高清播出模式CC. 频道7-10，按图4方式，只有高清链路输出。
二、备播的策略新播控平台的建设，定位在全台网的架构下，着眼于黑龙江台全台网系统的发展，从全局角度出发，使得播控平台既能满足目前节目播出业务需要，也能适配全台网架构下的互联模式。
系统设计重点是文件备播系统，承担着节目文件的缓存及安全备播任务。
该系统包括接口缓存部分和备播存储部分，接口缓存部分是系统对外的门户，用于接收外部系统的备播提交；备播存储区主要用于文件备播过程中的存储，用于向播出服务器推送文件。
在黑龙江台的设计中，采用了两台EMC Celerra NS480统一存储作为备播存储，Celerra NS-480为多协议环境提供了高级故障切换和完全自动化的存储分层功能，支持NAS、CIFS、iSCSI、SAN等多种协议，使用了经验证的后端EMC CLARiiON CX4 阵列技术。
这里对Celerra NS-480不做过多的介绍。
图5、备播存储架构二级存储体（即备播存储，相对于播出服务器的存储称为一级存储）设计为主、备方式。
文件传输时，播出系统的主存储通过EMB总线读取一次节目文件，两个存储体之间由镜像服务器做校验，镜像到备存储体。
只有校验一致的节目文件才能够显示迁移成功，充分保障节目文件的传输安全。
接口缓存区是外部系统节目文件传输至播出系统的过渡区域，所有进入播出系统的节目文件在接口缓存区域等待进行符合性及质量性审核，不符合规格的文件直接删除。
备播缓存区是只有符合迁移策略，且通过MD5校验、技审及人工复审的节目文件才能够进入备播缓存区，因此备播缓存区定位为合格的待播节目存储区。
对于文件读取，我们采用冗余读取、负载均衡方式，即根据负载情况，将读取按照客户端分布由应用策略负载均衡读取，带宽分担方式；备播存储区与接口缓存区是业务逻辑的区别，并不是物理存储的划分，依靠数据库和元数据的标志进行逻辑分区。
图6、存储访问策略备播业务流程设计1. 制作网与备播流程设计图7、节目制作网备播流程图流程说明：o制作系统准备好一个备播节目后，会调用播出系统的“节目备播就绪通知”服务；o通过ESB将申请发给播出GMP（全域备播策略），告知播出系统一个节目已经备播就绪；o GMP收到申请后，先对视频服务器、二级存储、媒资内对该素材进行查重；o如果没有该素材，则回复制作系统可以上传该节目；o GMP通知EMB将素材迁移至播出二级存储体；o技审服务器对进入播出备播库的文件进行文件技审和人工复检o技审和复检通过的素材将被播出同步服务器将素材按照播出备播主存储迁移到主视频服务器、播出备播备存储迁移到备视频服务器的原则进行迁移，至此完成整个备播流程。
o该流程全程支持监控；2. 媒资系统备播流程设计图8、媒资系统备播流程流程说明：o各频道向播出发送节目单，播出接收到节目单后，将节目单保存到播出数据库中，同时，通知GMP服务器。
o GMP服务器到播出数据库中检索节目单，对节目单进行分析和拆解，对播出系统系统内没有的素材生成迁移任务。
o GMP服务器向媒资备播库发出节目单备播请求，媒资备播准备好素材后，通知GMP服务器。
o GMP接收到备播回复通知后，调用FTP client通过主干EMB向媒资备播的FTP Server下载素材，下载素材后，对素材进行MD5校验。
o技审服务器对进入播出备播库的文件进行文件技审和人工复检o技审和复检通过的素材将被播出同步服务器将素材按照播出备播主存储迁移到主视频服务器、播出备播备存储迁移到备视频服务器的原则进行迁移，至此完成整个备播流程。
GMP备播系统是文件备播的主要途径，播出文件经过质量审核等环节后，最终被统一传送至播出服务器。
3. 广告备播流程设计广告串编系统与播出互联，采用直接连接方式。
不经过ESB+EMB总线，这样做的好处是减少了中间路由，对业务调试、维护都精简。
广告系统主要提供各频道的播出广告节目单和广告素材两部分，下面对这两方面业务流程进行详细介绍。
广告节目单播出串联单由各频道制作的播出节目单和广告部的广告播出单组成，各频道通过编单软件编辑每天的播出节目单，预留广告段落。
各频道广告播出单由广告部提供，编辑完成的广告单提交到备播。
频道节目单和广告播出单在备播合并成播出串联单，经审核后，提供给播出播控机。
图9、播出串联单流程示意图广告素材广告素材的传送与媒资、制作网不同的是，广告素材按段传送，每一段落包中包含若干个子素材。
因为广告素材的特殊性，在播出部二级存储为广告素材设一个共享区，广告系统可以将待播出广告素材上传到共享区，播出备播系统根据广告串联单到共享区获取广告素材，并迁移到播出视频服务器进行备播。
图10、广告段落包示意图备播传输中，如果广告条目n已经在备播中存在，则这一条广告不再传输，只传输备播中不存在的、新增广告条目。
这样的策略可以大大减少每天的传输量。
三、网络互联设计播出系统的网络连接也是设计的核心重点，要确保带宽充裕、性能稳定，避免单故障点，本次设计中我们对播出的核心交换机，采用两台H3C 7506E交换机，通过IRF2技术实现虚拟化集群，并内置防火墙板卡，实现统一管理。
对于基础网络来说，虚拟化技术同服务器虚拟化一样，也有相同的体现：在一套物理网络上采用VPN或VRF技术划分出多个相互隔离的逻辑网络，是1:N的虚拟化；将多个物理网络设备整合成一台逻辑设备，简化网络架构，是N:1虚拟化。
H3C 虚拟化技术IRF2属于N:1整合型虚拟化技术范畴。
IRF2（Intelligent Resilient Framework）是H3C推出的第二代智能弹性架构，具有以下优势：1. 让网络更简单：网络简化需要解决网络结构的简化，网络业务的简化，以及管理维护的简化这三方面的问题。
通过在从核心到接入的整网部署IRF2技术，多台物理设备虚拟成一台统一的逻辑设备，不但网络结构简单清晰，原先需要每台设备逐一配置，现在只需配置一次即可，大大简化了设备的管理维护。