王繼紅

（國(guó)家廣播電視總局二八一臺(tái)，云南 昆明 651701）

0 引 言

高清電視取代標(biāo)清電視，已成為全世界廣播電視技術(shù)發(fā)展的必然。國(guó)家廣播電視總局先后下發(fā)《電視臺(tái)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)白皮書(shū)——電視臺(tái)高標(biāo)清同播技術(shù)策略研究（2009）》《關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》（廣發(fā)[2009]58 號(hào)）、《關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的補(bǔ)充通知》（廣發(fā)[2009]69 號(hào)）、《廣電總局關(guān)于高標(biāo)清同播技術(shù)要求的若干意見(jiàn)》（廣發(fā)[2010]34 號(hào)）、《廣電總局關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)和規(guī)范高標(biāo)清同播工作的通知》（廣發(fā)[2012]41 號(hào)）等文件，以促進(jìn)我國(guó)高清電視的發(fā)展?，F(xiàn)有頻道進(jìn)行高標(biāo)清同播，仍然是目前我國(guó)實(shí)現(xiàn)標(biāo)清電視向高清電視過(guò)渡的主要方式。

在高標(biāo)清同播的條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)高清電視頻道中標(biāo)清電視節(jié)目的自動(dòng)識(shí)別，以準(zhǔn)確了解高清播出率，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)高清電視節(jié)目播出率的監(jiān)管，促進(jìn)高清電視的健康有序發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。本文就如何識(shí)別高清電視頻道中標(biāo)清電視節(jié)目的播出進(jìn)行初步探討。

1 標(biāo)清與高清

1.1 標(biāo) 清

標(biāo)清（Standard Definition，SD）是物理分辨率在720p（指視頻的垂直分辨率為720 線逐行掃描）以下的一種視頻格式。通常的標(biāo)清標(biāo)準(zhǔn)為：分辨率在400 線左右的VCD、DVD、電視節(jié)目等標(biāo)準(zhǔn)清晰度的視頻格式，即標(biāo)準(zhǔn)清晰度；視頻寬高比為4 ∶3或1.33。

1.2 高 清

高清（High Definition，HD）是物理分辨率達(dá)到720p 以上的視頻格式。國(guó)際上公認(rèn)的高清標(biāo)準(zhǔn)為：視頻垂直分辨率超過(guò)720p 或1 080i，視頻寬高比為16 ∶9 或1.78。

2 標(biāo)清節(jié)目與高清節(jié)目對(duì)比

高清節(jié)目與標(biāo)清節(jié)目的對(duì)比如表1 所示。

表1 高清節(jié)目與高清節(jié)目的對(duì)比

3 采用終端人工監(jiān)看方式識(shí)別高清頻道中標(biāo)清節(jié)目的方法

采用終端人工監(jiān)看的方式，通過(guò)對(duì)節(jié)目畫(huà)面的監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)在高清頻道中識(shí)別播出的標(biāo)清節(jié)目。常用的方法是：利用上變換引起的幅型變換識(shí)別高清頻道中的標(biāo)清節(jié)目，或通過(guò)是否具有“高清”標(biāo)示來(lái)識(shí)別高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目[2]。

3.1 通過(guò)上變換原理識(shí)別高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目

3.1.1 上變換原理

高、標(biāo)清信號(hào)的上下變換，主要是通過(guò)空間域的插值和抽取濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)行速率和像素的變換。通常，由標(biāo)清信號(hào)轉(zhuǎn)換為高清信號(hào)的格式變換稱作上變換。

上變換的原理如圖1 所示：將隔行標(biāo)清信號(hào)去隔行，轉(zhuǎn)變成一幀包含625 行（PAL 制，576 條可見(jiàn)垂直掃描線）逐行標(biāo)清信號(hào)；該信號(hào)通過(guò)上采樣（內(nèi)插）轉(zhuǎn)變成一幀包含5 625（625 和1 125 的最小公倍數(shù)）行的逐行信號(hào)；對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波（防混疊），再通過(guò)下采樣（抽?。⑵滢D(zhuǎn)變成一幀包含1 125 行（1 080 條可見(jiàn)垂直掃描線）的逐行高清信號(hào)；通過(guò)隔行，將該信號(hào)轉(zhuǎn)變成隔行1 080i 高清信號(hào)[3]。

圖1 上變換原理圖

3.1.2 上變換的顯示效果（幅型變換）

我國(guó)標(biāo)清信號(hào)的寬高比為4 ∶3，高清信號(hào)的寬高比為16 ∶9。

通過(guò)上變換，標(biāo)清信號(hào)變換為高清信號(hào)后，電視屏幕畫(huà)面的顯示效果發(fā)生了顯著變化，主要表現(xiàn)為三種顯示效果，即畫(huà)面上下切邊、畫(huà)面左右兩側(cè)加黑邊、畫(huà)面橫向拉伸。

（1）畫(huà)面上下切邊。原4 ∶3 畫(huà)面比例保持不變，原4 ∶3 圖像水平方向充滿整個(gè)16 ∶9 屏幕，但原4 ∶3 圖像垂直方向上下各切掉一部分，上下各損失一部分圖像內(nèi)容，如圖2 所示。

圖2 畫(huà)面上下切邊效果圖

（2）畫(huà)面左右兩側(cè)加黑邊。原4 ∶3 畫(huà)面比例保持不變，原4 ∶3 圖像垂直方向充滿屏幕，且全部圖像內(nèi)容保留，但水平方向圖像左右兩側(cè)各加一黑邊，如圖3 所示。

圖3 畫(huà)面左右兩側(cè)加黑邊效果圖

（3）畫(huà)面橫向拉伸。原4 ∶3 畫(huà)面比例發(fā)生橫向變形，水平方向拉伸充滿整個(gè)16 ∶9 屏幕，但全部圖像內(nèi)容保留，如圖4 所示。

圖4 畫(huà)面橫向拉伸效果圖

3.1.3 利用上變換引起的幅型變換識(shí)別高清頻道中的標(biāo)清節(jié)目

通過(guò)對(duì)高清頻道中播出節(jié)目的監(jiān)看，只要出現(xiàn)針對(duì)同播時(shí)的標(biāo)清頻道其“畫(huà)面上下切邊、畫(huà)面左右兩側(cè)加黑邊、畫(huà)面橫向拉伸”中的任何一種畫(huà)面顯示效果的變形，即可識(shí)別出高清頻道中播出了標(biāo)清節(jié)目。

目前，幾乎大部分高標(biāo)清同播電視臺(tái)均采用“畫(huà)面左右兩側(cè)加黑邊”的幅型模式播出標(biāo)清節(jié)目，只有少數(shù)高標(biāo)清同播電視臺(tái)采用“畫(huà)面上下切邊”和“畫(huà)面橫向拉伸”幅型模式。因此，可以通過(guò)對(duì)幅型變換自動(dòng)識(shí)別的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)高清頻道中標(biāo)清節(jié)目的識(shí)別，從而計(jì)算高標(biāo)清同播電視臺(tái)的高清播出率。

3.2 通過(guò)是否具有“高清”標(biāo)示識(shí)別高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目

在確保全部圖像內(nèi)容顯示的條件下，高清頻道在播出高清節(jié)目時(shí)，屏幕的右上角有明顯的“高清”標(biāo)示；而高清頻道在播出標(biāo)清節(jié)目時(shí)，屏幕的對(duì)應(yīng)位置無(wú)相應(yīng)的“高清”標(biāo)示。通過(guò)這種方法可以簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)對(duì)高清頻道中標(biāo)清節(jié)目的識(shí)別。但部分高標(biāo)清頻道中的標(biāo)清節(jié)目有違規(guī)標(biāo)示“高清”的情況，因此，采用這種方式，有時(shí)候并不能準(zhǔn)確識(shí)別高清頻道中播出的標(biāo)清節(jié)目[4]。

4 采用技術(shù)手段自動(dòng)識(shí)別高清頻道中標(biāo)清節(jié)目的方法

4.1 通過(guò)節(jié)目碼流中分辨率字段自動(dòng)識(shí)別高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目

通過(guò)對(duì)高清頻道中接收到的節(jié)目碼流進(jìn)行分析，在解析完P(guān)ES 包的ES 流中，可得到圖像序列頭中有關(guān)分辨率的字段。通過(guò)對(duì)有關(guān)分辨率字段的識(shí)別，可以判斷該節(jié)目是標(biāo)清還是高清節(jié)目。

以標(biāo)清電視標(biāo)準(zhǔn)《演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)規(guī)范》（GB/T 14857—1993）和高清電視標(biāo)準(zhǔn)《高清晰度電視節(jié)目制作及交換用視頻參數(shù)值》（GY/T 155—2000）為參考，高清的有效像素為1 920×1 080，標(biāo)清的有效像素為720×576。如果分辨率是720×576，即可判定此節(jié)目為標(biāo)清節(jié)目。

因此，在終端采用碼流采集設(shè)備和碼流自動(dòng)分析設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)碼流圖像序列頭中有關(guān)分辨率字段的自動(dòng)識(shí)別，從而自動(dòng)識(shí)別節(jié)目的分辨率，判斷該節(jié)目是否為標(biāo)清節(jié)目[5]。

但該種方法的缺陷是，從前端回傳的信號(hào)必須是未經(jīng)有損壓縮或重新編碼的原始信號(hào)。一旦原始信號(hào)參數(shù)受損且無(wú)法還原，則這種從終端自動(dòng)識(shí)別分辨率的方法是無(wú)效的。

4.2 通過(guò)色域監(jiān)測(cè)自動(dòng)識(shí)別高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目

目前，大部分高清頻道均采用“畫(huà)面左右兩側(cè)加黑邊”的幅型模式播出標(biāo)清節(jié)目。采用該模式時(shí)，畫(huà)面兩邊需要填充240 個(gè)像素點(diǎn)的黑邊。因此，通過(guò)對(duì)屏幕兩側(cè)240 個(gè)像素點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行色域監(jiān)測(cè)，可識(shí)別該節(jié)目是否為標(biāo)清節(jié)目。

在監(jiān)看終端采用圖像質(zhì)量信號(hào)自動(dòng)分析軟件（或數(shù)字節(jié)目圖像質(zhì)量監(jiān)測(cè)軟件），選取距離最左邊40 個(gè)像素的一塊60×600 的區(qū)域進(jìn)行色域監(jiān)測(cè)。如果該區(qū)域?yàn)楹谏?，即可判定該?jié)目為標(biāo)清節(jié)目。

4.3 通過(guò)圖像相關(guān)度監(jiān)測(cè)自動(dòng)識(shí)別高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目

由于高清頻道播出的標(biāo)清節(jié)目是由標(biāo)清圖像根據(jù)某種差值算法生成的，因此，高清頻道中播出的高清節(jié)目的圖像細(xì)節(jié)比標(biāo)清節(jié)目更豐富，同時(shí)，高清頻道中播出的標(biāo)清節(jié)目的圖像相關(guān)性也要大于高清頻道中播出的高清節(jié)目。這就為采用圖像相關(guān)度指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)高清頻道播出的高標(biāo)清節(jié)目提供了理論依據(jù)。

在監(jiān)看終端采用圖像對(duì)比技術(shù)，對(duì)節(jié)目圖像的顏色、形狀、紋理等特征參數(shù)進(jìn)行比較。根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)圖像之間的相似度進(jìn)行評(píng)價(jià)，可作為圖像比對(duì)的依據(jù)。這樣，通過(guò)圖像相關(guān)度的對(duì)比，可以將相關(guān)度大的節(jié)目判別為高清頻道中播出的標(biāo)清節(jié)目。

但高清節(jié)目的制作方法會(huì)影響圖像的相關(guān)度指標(biāo)，如電視劇和新聞節(jié)目中，圖像一般比較平滑，這些節(jié)目圖像的相關(guān)度會(huì)大一些；風(fēng)光片的細(xì)節(jié)程度非常高，電影經(jīng)過(guò)噪點(diǎn)處理后，這些節(jié)目圖像的相關(guān)度就會(huì)很低。這就給采用相關(guān)度指標(biāo)來(lái)識(shí)別高清頻道中播出的高標(biāo)清節(jié)目帶了一定的難度。

5 結(jié) 語(yǔ)

電視節(jié)目從標(biāo)清向高清發(fā)展已成為必然趨勢(shì)，然而由于種種原因，高清頻道與標(biāo)清頻道并存的局面仍將持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。如何在終端實(shí)現(xiàn)對(duì)高清頻道中的標(biāo)清節(jié)目進(jìn)行識(shí)別，從而推算出高標(biāo)清同播電視臺(tái)的高清播出率，是監(jiān)測(cè)高清節(jié)目播出率的一種重要手段。本文探討了在終端采用人工監(jiān)看方式和采用技術(shù)手段自動(dòng)識(shí)別高清頻道中標(biāo)清節(jié)目的幾種方法。如何改進(jìn)技術(shù)監(jiān)測(cè)手段，根據(jù)從終端采集到的節(jié)目信號(hào)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高標(biāo)清節(jié)目的自動(dòng)識(shí)別，仍是目前高清節(jié)目播出率監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。