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摘要：从模拟到数字、NTSC到PAL制式，标清到标清，各种信号之间的转换和处理方式一直都是影响节目技术质量的主要问题。
目前涉及最广泛的信号转换就是高标清的上下变换，而高标清之间的上、下变换更为复杂。
目前我国电视节目播出正处在从标清向高清播出过渡阶段，包括中央电视台、北京、上海东方台等地方卫视相继推出了高标情同播的电视节目，但在近期要使高清频道的节目完全100%采用高清素材播出是不现实的，尤其频道包含新闻类节目的，很难保证全部是高清素材，所以，就像目前仍然存在的模/数、数/模转换一样,高标清上、下变换技术的应用将长时期存在。
由于各国对信号格式选择的不统一，以及广播电视技术地不断发展，信号格式转换从始至终都是节目制作、播出中不可避免的环节。
从模拟到数字、NTSC到PAL制式，标清到标清，各种信号之间的转换和处理方式一直都是影响节目技术质量的主要问题。
目前涉及最广泛的信号转换就是高标清的上下变换，而高标清之间的上、下变换更为复杂，因为它不仅是信号格式的变换，还涉及到图像宽高比的变换。
一.上下变换的原理通常将标清到高清信号的变换模块称为上变换器（Up Converter）；高清到标清信号的变换模块则被称为下变换器（Down Converter）；还有的设备具备以上两种变换模块，被称为交叉变换器（Cross Converter）。
当进行格式下变换时，图像高频分量丢失；当进行上变换时，图像被内插再取样。
如图1所示，高标清上下变换的一般流程为去隔行、空间转换、图像增强、色度转换、输出格式化。
这些流程需要使用去隔行技术、运动补偿技术、宽高比转换技术等算法来处理图像。
1.去隔行（de-interlacing）由于受硬件处理速度以及传输带宽的限制，现行的广播电视系统都是使用隔行扫描制式的。
要处理高清与标清之间的高标清上下变换，最直接要考虑的问题就是图像分辨率的变化。
那么，要处理图像的缩放，首先就要把隔行的两场画面结合成一个完整的画面。
高标清信号上下变换的实现方法李键【摘要】随着高标清同播频道的开播,我们进入了一个从标清到高清的过渡期.本文具体论述了如何解决信号上下变换的问题:基于信号和文件所采取的硬件或软件的具体实现的方法.涉及板卡的结构、运行的模式以及实际应用中遇到问题的分析等.【期刊名称】《中国传媒大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(017)001【总页数】6页(P83-88)【关键词】信号;文件;高清转换平台;软件上下变换器;高标清同播服务器【作者】李键【作者单位】中央电视台,播出部,北京,100859【正文语种】中文【中图分类】TN949.17随着高标清同播频道的开播,我们进入了一个从标清到高清的过渡期。
这将是一个循序渐进的时代,在很长的一段时间里,我们都要面临信号上下变换的问题。
在一个高标清同播的系统中,我们需要进行处理的对象将是两大类型——信号和文件,处理的方式则可以采取硬件或软件的手段,下面就进行具体的分析和论述。
由于我们目前的同播系统是基于信号进行上下变换的,因此选择下面这种高清转换平台来完成。
首先,我们来看一下这个板卡的结构。
如图1所示,这个高清转换平台可以对视频信号、音频信号、GPI、CC等进行处理。
视频信号经过矩阵切换以后,板卡可以对其进行上下变换、交叉变换等。
对于音频信号,板卡可以采用水印的专利技术进行处理。
板卡同时还提供测试信号,所有处理好的信号经过嵌入以后,进行输出。
板卡通常提供以下三种运行模式:(1)矩阵模式(Routing Mode)如图 2所示,这是一种最普遍的应用方式。
板卡具有纠错功能,可以从输入的两路信号中选取好的一路进行处理,视频、音频信号是分开进行的。
其中,视频信号经过帧同步以后,进入Scalar处理器,在这里可以进行上下变换、交叉变换、纵横比变换等。
由于这些变换会造成信号的延时,因此在做处理的同时,需要从选取的信号(含嵌入音频)中将音频解嵌出来,经过同步,再送入嵌入器,最后,将音频嵌入到视频信号以后进行输出。
GD 中华人民共和国广播电视和网络视听行业技术文件GD/J 092—2020高清晰度有线数字电视机顶盒技术要求和测量方法Technical requirements and measurement methods for digital cable televisionset top box of high definition2020-08-31发布2020-08-31实施GD/J 092—2020目次前言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 缩略语 (1)4 技术要求 (1)4.1 外观结构要求 (2)4.2 功能要求 (2)4.3 图像格式 (2)4.4 一般参数要求 (3)4.5 输入信号与解调性能要求 (3)4.6 邻频道抑制特性 (4)4.7 视频输出要求 (5)4.8 音频输出要求 (5)4.9 视音频同步要求 (5)4.10 使用环境和安全性 (5)5 测量方法 (6)5.1 系统工作参数断电记忆功能 (6)5.2 多语言伴音接收 (6)5.3 软件升级 (7)5.4 音频记忆 (7)5.5 EPG显示的内容、EPG内容的显示方式、EPG的更新 (7)5.6 射频输入反射损耗 (8)5.7 最大、最小接收信号电平 (8)5.8 C/N门限 (8)5.9 频率捕捉范围 (9)5.10 支持符号率范围 (9)5.11 抗微反射能力 (10)5.12 I、Q幅度不平衡解调能力 (10)5.13 I、Q相位差解调能力 (11)5.14 节目转换时间 (11)5.15 抗脉冲干扰的能力 (12)5.16 抗同频单频干扰抑制比 (12)5.17 邻频道抑制特性 (13)5.18 视频输出 (13)5.19 音频输出电平 (15)5.20 音频失真度 (16)GD/J 092—20205.21 音频幅频特性 (16)5.22 音频信噪比 (16)5.23 音频左右声道相位差 (16)5.24 音频左右声道电平差 (17)5.25 音频左右声道串扰 (17)5.26 视音频同步 (17)5.27 工作高温试验 (18)5.28 工作低温试验 (18)5.29 恒定湿热试验 (19)5.30 功耗 (19)5.31 目视检查和操作验证法 (19)参考文献 (20)前言本技术文件按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
广电总局关于电视台高标清同播节目制作、播出技术要求的若干意见为推动高清电视健康有序发展，提高高清频道收视效果，规范高标清同播期节目制作、播出的技术要求，提出以下意见：一、台内高清节目主要技术参数要求1、高清节目采集、制作推荐采用4:2:2采样方式。
采用基于DCT帧内压缩编码技术时，码率采用100Mbps或以上；采用MPEG-2长GOP编码技术或新一代压缩编码算法时，码率采用50Mbps或以上。
2、摄像机、监视器色域空间设置应遵循行业标准GY/T 155-2000。
二、图像制作技术要求为最大程度减少幅型变化对高标清同播频道收视效果的影响，高标清同播的图像制作要坚持三个原则：一是制作用于同播的高清节目时，在一个节目内或一条新闻内，画面幅型比应当保持统一；二是制作用于同播的标清节目时，原则上不能上下遮幅，如果要制作上下遮幅的标清节目，图形字幕必须位于画面内；三是高清节目制作采用标清素材，在幅型变换时，不应当产生图像变形。
1、新闻类节目该类节目（包括外拍素材、高清演播室图像）按照高清格式制作时，采用16:9构图拍摄、制作，并要兼顾4:3保护框。
2、重大事件转播该类节目均应按高清格式，采用16:9构图拍摄、制作。
3、综艺、电视剧类节目该类节目均应按高清格式，采用16:9构图拍摄、制作。
4、体育类节目该类节目按高清格式，采用16:9构图拍摄、制作。
根据节目需要，兼顾4:3保护框。
5、专题类节目该类节目按高清格式，采用16:9构图拍摄、制作。
根据节目需要，兼顾4:3保护框。
6、广告类节目该类节目应按高清格式，采用16:9构图拍摄、制作。
在制作完成后，也可以提供高、标清两个版本。
三、字幕图标制作技术要求1、采用16:9构图的高清节目，字幕的字体字号应兼顾标清收视效果，或另行制作标清版本字幕。
2、采用4:3保护框构图的高清节目，应将所有字幕、图标放在4:3的保护框内。
3、在台内数字化、网络化成熟的条件下，推荐采用视音频与字幕分离制播方式。
高标清上下变换、幅型变换技术分析与相关考虑中央电视台许钢鸣在广电总局确定了高标清同播作为推进高清技术发展的重要举措之后，广播电视由标清向高清过渡的路线图变得清晰可见，各级电视台将迅速构建高清制播系统，新建的高清制播系统将与原有的标清制播系统共同形成高标清混合制播体系。
一过渡期混合制播体系简要说明新建制作体系倾向于采用全高清、全文件体制，实现网络化制作。
原有制作体系存在的大量标清制作资源，包括磁带制作及非线制作系统，将继续使用直至自然淘汰，以最大限度保护投资。
新建播出系统倾向于支持高标清同播、网络化备播，采用高清播出服务器，以兼容高清、标清文件播出，内部具有信号上下变换功能，可输出高清或标清SDI信号。
原有标清播出系统将继续用于标清频道播出，其播出服务器仅支持标清文件播出，可考虑进行升级到高清播出服务器以支持高清、标清文件播出。
新建或改造节目准备系统以支持线性磁带节目完成文件化，以及视需要增加转码功能，将高清文件下变给原有标清播出系统进行播出。
高清节目需要引用少量标清素材；标清节目也不可避免要引用一些高清素材；高清节目可能在标清频道播出，反之，少量标清节目也可能在高清频道播出，因此，应对上下变换技术提出要求，并对幅型变换方式进行约束；对于信号直播，同理，也存在类似的问题。
二过渡期混合制播体系中高标清上下变换、画面幅型变换相关的技术要点1. 过渡期的播出、制作形态由于标清频道在今后较长的一段时期内继续存在，同时，应大力发展高清频道以推动技术、产业升级，因此，过渡期间的频道播出将存在三种播出形态，即：标清播出、高标清同播、高清播出。
节目制作应适配高清频道的发展，逐步提高高清节目的比重，并要兼顾标清频道的播出，目前应主要照顾占大多数的屏幕为4:3的标清接收机的屏幕效果，随着16:9高清接收机的普及，可过渡到优先照顾16:9接收机的屏幕效果。
因此，我们从战略上制定了前过渡期和后过渡期两个发展阶段，前过渡期高清节目制作主要按4:3保护框方式构图，下变换采用两侧切边（Edge Crop）的方式，后过渡期高清节目制作主要按16:9方式构图，下变换采用信箱（Letter Box）的方式。
广电总局关于发布《高清晰度有线数字电视机顶盒技术要求和测量方法》
一项广播电影电视行业标准的通知
正文：
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 广电总局关于发布《高清晰度有线数字电视机顶盒技术要求和测量方法》一项广播电影电视行业标准的通知
（2009年11月4日）
各省、自治区、直辖市广播影视局，新疆生产建设兵团广播电视局，总局直属有关单位：
总局组织审查了《高清晰度有线数字电视机顶盒技术要求和测量方法》，现批准为中华人民共和国广播电影电视推荐性行业标准，予以发布。
标准编号：GY/T241-2009
该标准自发布之日起实施。
上述行业标准由国家广电总局广播电视规划院负责发行（网上电子发行网址为：http：///biaozhun/index.asp），联系电话：（010）86093424。
——结束——。
关于高清、标清信号上下变换问题的探讨作者：张丹来源：《硅谷》2013年第07期摘要本文介绍了高标清同播同制作中高清、标清信号上下变换的原理及幅型模式，并结合实际对上下变换的应用进行了讨论。
关键词高清；标清；上下变换；幅型变换中图分类号：TN915.43 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-132-021 背景2009年9月28日，中央一套、北京卫视、上海东方卫视、江苏卫视、湖南卫视、广东卫视、浙江卫视、黑龙江卫视和深圳卫视等9个频道率先进行了高标清节目同步播出，标志着我国开始大规模发展高清电视。
这9个高清频道的开播，极大地促进了我国高清电视节目和影视剧的制作，带动了高清电视设备的研发和生产，培养了高清电视市场，同时更是提高了广播电视的服务水平和竞争力，为高清电视发展奠定了良好的基础。
现阶段，我国的电视节目制作及播出正处在一个由标清向高清过渡的发展阶段。
并非所有的电视台都开通了高清频道，而且现有的高清频道也不能保证百分之百的高清素材播出。
目前大多数电视台还不能完全实现全部节目的高清化制作，相应的高清设备并没有普及到节目制作与播出的各个环节，标清制作与播出仍占据主导地位。
而另一方面，现有的电视信号接收终端也并未完全高清化，还有很多家庭使用的是老式的电视机，并不能接收高清信号。
这种情况下，高清标清信号的相互转换就显得尤为重要。
2 高、标清信号的上下变换2.1 高清和标清信号格式数字电视按清晰度区分，可分为标清电视和高清电视。
我国广播电影电视行业标准将1080/50i确定为中国的高清电视信号源标准。
1080/50i指的是图像分辨率为1920×1080，场频为50 Hz，隔行扫描。
采用1080/50i作为高清信号源标准的一个突出优点是它可与我国现行的标清信号源576/50i（分辨率720×576，场频50 Hz，隔行扫描）较容易地实现上下变换，从而为顺利地从标清过渡到高清提供了良好的条件。
GY 中华人民共和国广播电影电视行业标准GY/T 320—2018高标清上下变换器技术要求和测量方法Technical specifications and measurement methodsfor HD/SD up and down converter2018-03-28发布2018-03-28实施国家广播电视总局发布GY/T 320—2018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)4 技术要求 (2)5 测量方法 (6)参考文献 (18)IGY/T 320—2018II 前言本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
请注意本标准的某些内容可能涉及专利。
本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由全国广播电影电视标准化技术委员会（SAC/TC 239）归口。
本标准起草单位：中央广播电视总台、国家新闻出版广电总局广播电视规划院、ICI（北京）通讯技术有限公司、北京格非科技发展有限公司。
本标准主要起草人：葛涛、薛知行、董文辉、张乾、王惠明、潘晓菲、孙岩、马颖超、刘巍、崔斌斌、王卫卫、徐婷婷、黄卓伟。
GY/T 320—2018 高标清上下变换器技术要求和测量方法1 范围本标准规定了高标清电视信号上下变换器的技术要求和测量方法。
对于能够确保同样测量不确定度的任何等效测量方法也可采用，有争议时应以本标准为准。
本标准适用于高清1920×1080/50/I到标清720×576/50/I和标清720×576/50/I到高清1920×1080/50/I的信号上下变换器的生产、测试、使用和维护。
独立功能的上变换器或下变换器也可参照使用。
2 规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
GB/T 17953 标准清晰度电视4:2:2数字分量视频信号接口（GB/T 17953—2012，ITU-R BT.656-5，MOD）GB/T 31001 高清晰度数字电视主观评价用测试图像GY/T 155 高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值GY/T 157 演播室高清晰度电视数字视频信号接口GY/T 161 数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范（GY/T 161—2000，eqv ITU-R BT.1305）GY/T 162 高清晰度电视串行接口中作为附属数据信号的24比特数字音频格式（GY/T 162—2000，eqv ITU-R BT.1365）GY/T 167 数字分量演播室的同步基准信号（GY/T 167—2000，idt ITU-R BT.711-1）GY/T 228 标准清晰度数字电视主观评价用测试图像GY/T 249 标准清晰度电视测试图GY/T 254 高清晰度电视测试图GY/T 283—2014 高标清混合制播图像幅型比变换规范ITU-R BT.500 电视图像质量主观评价方法（Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures）SMPTE 2020-1 音频元数据格式和异步串行比特流传输的描述（Format of audio metadata and description of the asynchronous serial bitstream transport）3 术语、定义和缩略语3.1 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1.11GY/T 320—20182 有效格式描述符 active format description；AFD 一个定义了视频编码帧中有效内容不同幅型比的参数。
3.1.2垂直辅助数据 vertical ancillary data；VANC位于串行数字接口（SDI）的场消隐期间的辅助数据。
3.1.3透传 pass through数据内容未发生变化，被传送到下一级设备中。
3.2 缩略语下列缩略语适用于本标准。
ANC 辅助数据（Ancillary）AR 幅型比（Aspect Ratio）BNC 卡扣配合型连接器（Bayonet Nut Connector）DIN 德国工业标准的接插连接（Deutsches Institut fur Normung）HD-BNC 高密度卡扣配合型连接器（High Density Bayonet Nut Connector）HD-SDI 高清晰度串行数字接口（High Definition SDI）HDTV 高清晰度电视(High Definition Television)SD-SDI 标准清晰度串行数字接口（Standard Definition SDI）SDI 串行数字接口（Serial Digital Interface）SDTV 标准清晰度电视(Standard Definition Television)4 技术要求4.1 功能和物理接口要求高标清上下变换器的物理接口和功能要求见表1。
表1 物理接口和功能要求GY/T 320—2018表1（续）4.2 HD-SDI输出接口技术要求3GY/T 320—20184HD-SDI 输出接口技术要求见表2。
表2 HD-SDI 输出接口技术要求4.3 SD-SDI 输出接口技术要求SD-SDI 输出接口技术要求见表3。
表3 SD-SDI 输出接口技术要求4.4 高清输入高清输出视频特性要求高清无变换时输出信号的视频特性要求见表4。
表4 高清输出视频特性要求GY/T 320—2018表4（续）4.5 标清输入标清输出视频特性要求标清无变换时输出信号的视频特性要求见表5。
表5 标清输出视频特性要求4.6 图像质量要求对于GB/T 31001中的高清图像，采用ITU-R BT.500中的单刺激评价方法（质量等级为5分制），对上下变换器下变换后输出的标清图像进行主观评价，图像质量应不低于4.0分。
对于GY/T 228中的标清图像，采用ITU-R BT.500中的单刺激评价方法（质量等级为5分制），对上下变换器上变换后输出的高清图像进行主观评价，图像质量应不低于4.0分。
5GY/T 320—20185 测量方法5.1 测量环境条件环境温度：15℃～35℃。
相对湿度：20％～80％。
大气压力：86kPa～106kPa。
电压幅度：220V±22V AC。
电压频率：50Hz±0.5Hz。
5.2 电缆均衡5.2.1 测量框图测量框图见图1。
图1 电缆均衡、嵌入音频、格式变换功能、幅型变换功能、AFD辅助数据相关功能、音视频相对延时、音频元数据透传功能、高清输入高清输出视频特性和标清输入标清输出视频特性测量框图5.2.2 测量步骤5.2.2.1 高清输入信号测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备，其中，测试信号发生器和被测设备之间采用衰减特性为√、在1/2时钟频率点上衰减损耗为20dB的线缆相连；b)测试信号发生器输出高清测试信号；c)被测设备对输入信号进行下变换；d)在波形监视器上监测15分钟，观察图像是否稳定无异常，眼图指标是否符合4.3的要求。
5.2.2.2 标清输入信号测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备，其中，测试信号发生器和被测设备之间采用衰减特性为√、在270MHz频率点上衰减损耗为40dB的线缆相连；b)测试信号发生器输出标清测试信号；c)被测设备对输入信号进行上变换；d)在波形监视器上监测15分钟，观察是图像是否稳定无异常，眼图指标是否符合4.2的要求。
5.3 嵌入音频5.3.1 测量框图6GY/T 320—2018 测量框图见图1。
5.3.2 测量步骤5.3.2.1 高清输入信号测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备；b)测试信号发生器输出含8路嵌入音频的高清测试信号，嵌入音频符合GY/T 162的要求；c)被测设备对输入信号进行下变换；d)使用波形监视器检测被测设备输出信号，判断其输出音频是否符合GY/T 161的要求；e)使用音频监听设备监听被测设备输出的音频内容，判断其是否与输入一致。
5.3.2.2 标清输入信号测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备；b)测试信号发生器输出含8路嵌入音频的标清测试信号，嵌入音频符合GY/T 161的要求；c)被测设备对输入信号进行上变换；d)使用波形监视器检测被测设备输出信号，判断其输出音频是否符合GY/T 162的要求；e)使用音频监听设备监听被测设备输出的音频内容，判断其是否与输入一致。
5.4 格式变换功能5.4.1 测量框图测量框图见图1。
5.4.2 测量步骤5.4.2.1 上变换功能测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备；b)测试信号发生器输出720×576/50/I格式的标清信号；c)被测设备对标清信号进行上变换；d)使用波形监视器检测被测设备的输出信号，判断其是否为1920×1080/50/I格式的高清信号。
5.4.2.2 下变换功能测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备；b)测试信号发生器输出1920×1080/50/I格式的高清信号；c)被测设备对高清信号进行下变换；d)使用波形监视器检测被测设备的输出信号，判断其是否为720×576/50/I格式的标清信号。
5.5 视音频信号无变换输出5.5.1 测量框图测量框图见图2。
7图2 视音频信号无变换输出测量框图5.5.2 测量步骤5.5.2.1 高清输入信号无变换输出测量步骤如下：a)按图2连接测量仪器和被测设备；b)使被测设备不对输入信号进行变换处理；c)测试信号发生器输出GY/T 254规定的高清晰度电视测试图信号（简称标准高清测试图）及嵌入音频信号；d)使用波形监视器检测被测设备输出视音频信号，检查输出信号的视频格式、音频格式是否与输入信号一致；e)按照5.15测量视频特性。
5.5.2.2 标清输入信号无变换输出测量步骤如下：a)按图2连接测量仪器和被测设备；b)使被测设备不对输入信号进行变换处理；c)测试信号发生器输出GY/T 249规定的标准清晰度电视测试图信号（简称标准标清测试图）及嵌入音频信号；d)使用波形监视器检测被测设备输出视音频信号，检查输出信号的视频格式、音频格式是否与输入信号一致；e)按照5.16测量视频特性。
5.6 幅型变换功能5.6.1 手动设置幅型变换方式功能5.6.1.1 测量框图测量框图见图1。
5.6.1.2 测量步骤5.6.1.2.1 高清输入信号下变换“信箱模式”幅型变换方式测量步骤如下：a)按图1连接测量仪器和被测设备；b)测试信号发生器输出标准高清测试图；c)手动设置被测设备的幅型变换方式为GY/T 283—2014规定的“信箱模式”；d)被测设备对高清信号进行下变换，使用波形监视器检测被测设备输出信号的幅型，判断其是否符合GY/T 283—2014的规定。
