切换台基础讲解汇总

按照SMPTE制订的推荐的实用标准RP 157 键信号（Key Signal）规定， 键信号应该被看作一个视频信号，并且包 含有与它所处理的视频信号相同的所有信 息（复合同步信号、复合消隐信号和色同 步信号）； 黑电平表示全透明，白电平表示不透明， 黑和白之间的值表示部分透明，电平级差 与所处理的视频信号的电平级差相同。键 信号的色度分量应该置0。
欧洲广播联盟（EBU）也制订了有关键信号的标 准，根据EBU Technical Standard N16-1998 “数字键信号”的标准，数字键信号的取样频率应 该与ITU-R 601 标准中亮度信号的取样频率相同， 且电平的量化级数也应该与亮度信号一样，8比特 量化时在16~235级之间，其传输接口应该像ITUR BT.656标准中的亮度信号一样并行或串行传输， 无用的色差信号置为消隐电平级（128级，8比特 量化时）。
2、色度键 (1)基本原理 色度键一般简称色键，它是直接利用键源三基色 信号或利用键源视频信号中的色度分量产生键信 号的键控方式。
3、线性键 线性键技术通过调节键信号在上升下降时的斜率， 使背景视频信号和插入视频信号出现一个宽窄可 调的混合区域，从而不同程度地软化背景图像与 前景图像结合的边缘，提高键控特技的艺术效果。
由于串行方式的数字电视信号符号率很 高——高达270Mbps! 实际的数字切换台中 以比特并行方式为主。
为了能正确切换，在进入视频开关之前也 需要对数字视频信号进行相应的处理。处 理电路比模拟切换台更复杂，下图是SONY 公司DVS2000的串行输入信号处理电路的 简化框图。
2、切换控制电路 （1）操作面板上送来的按键信号（产生一 个直流电压）； （2）场控脉冲。即是使视频交叉点在场消 隐期间发生状态转换的一种控制脉冲。
在数字切换台中，对输入信号之间的时间差 要求也有区别，具体要求由视频切换台的性能决 定。一般来说，数字切换台都有自动输入定时补 偿功能，自动定时时间从十几微秒到一行不等， 因此，数字切换台的输入信号之间的时间差只要 在自动定时时间范围内即可。
（四）对切换台的技术要求
对模拟切换台的技术要求主要是： ①具有足够的视频带宽，对于PAL制而言，应满 足6MHz带宽； ②各信道间的串扰应尽量小； ③非线性失真小。微分增益失真DG≤0.5%，微分 相位失真DP≤0.2°； ④亮度色度增益差不超过±1%，亮度色度时延差 ≤±10ns； ⑤介入增益为1； ⑥切换稳定可靠。
切换台讲解
一、视频切换台的基本概念 二、视频切换台的基本构成 三、视频切换原理
四、视频切换台的功能特性
五、AV-HS5200
一、视频切换台的基本概念
（一）视频切换台定义 视频切换台能以某种方式从两种或更多种节 目源中选出一路或多路信号送出，实现节目多样 化，是一种可达到一定艺术效果的电视节目制作 设备。 该系统设备应用于电视信号播出或节目后期 制作。在电视中心，需要从多路节目源选出所需 的信号进行播出；在后期节目制作中，为加强艺 术效果，也需要从不同的节目源中选择一路或多 路实施组合输出。要完成这些功能，必须使用视 频切换台。
从视频切换台的使用范围来分类，又可分为播 出用的切换台和节目制作用的切换台两大类。对 于播出用的切换台，主要应保证工作稳定可靠， 操作简便，有应急措施；对于节目制作用的切换 台，主要应满足特技效果花样多、设备功能全等。
（三）对输入切换台的信号要求
对输入模拟视频切换台的信号要求“三统一”， 即时间统一、相位统一和幅度统一。 时间统一就是要求参加节目制作的各图像信号源 及加工过程中各图像之间是完全“同步”的，具 体来说是指行、场信号的频率和相位要一致。 对于两个彩色信号的切换还应保证它们的色同步 严格同相，也即是相位统一。 幅度统一指信号源的信号幅度应该一致。根据国 标规定：视频信号幅度的最大值是1VPP，同步顶 为-0.3V，白电平为0.7V。
深度键的键控图像效果是使前景图像可以 以不同“深度”出现在背景图像上。
5、下游键 下游键（DSK）处于视频切换台的最后一级，主 要是利用键控技术进行图形和字幕的叠加，一般 不是对输入的两路视频信号进行特技处理。 下游键本身也是一个混合/效果放大器，只是控制 门控放大器的门控电压不与特技波形发生器相连 接，因此不具备划像功能。它主要的作用有以下 几点： （1）利用混合特技换幕，在输出图像信号中淡入 黑场（或彩场）信号； （2）利用快切或混合特技在节目图像和预监图像 之间作快切或混合过渡； （3）利用键控特技作图形或字幕的叠加，如叠加 台标、时钟、标题或解说词等。
键信号根据键信号产生的方式不同，键控可以分 为亮度键和色度键两种。 1、亮度键 亮度键又称为黑白键，它利用键源视频信号中的 亮度分量来产生键信号。按照键源视频信号的来 源不同，亮度键又分为内键和外键两种方式。 内键也叫自键，它是以参与键控特技的其中一路 信号作为键信号来分割画面的特技，也就是说键 源与前景图像是同一个图像。内键要求键源图像 每点的亮度必须比较均匀而且亮度对比度大，一 般用于文字、符号或图形的叠加。这是因为文字、 符号是由基本上等亮度的笔划组成的，符合内键 的要求。
1、实现划像特技的基本原理 为实现划像特技，可以将视频信号A和B分别通 过两个门控放大器后再相加。这两个门控放大器 所加的门控电压又称拉幕电压，它们的波形相同， 极性相反，频率是行频或场频的整数倍。下图示 出了实现划像特技的原理方框图。
（四）键控特技 键控（Key）又叫抠像，是在一幅图像中沿一定的轮 廓线抠去它的一部分而填入另一幅图像的特技手段。 在电视画面上插入字幕、符号，或以某种较复杂的图 形、轮廓线来分割屏幕时，需要采用键控特技。 键控特技实质上也是一种分割图像的特技，只是分割 屏幕的分界线多为不规则形状，例如文字、符号、复 杂的图形或某种自然景物等。“抠”与“填”是键控 技术实质所在。 正常情况下，被抠的图像是背景图像，填入的图像为 前景图像，用来抠去背景图像的电信号称为键信号， 形成这一键信号的信号源称为键源。
2、V切换的实现方法 在进行电视信号B取代电视信号A的V切换 时，利用黑场信号使V切换转换成进行两次 X切换。即先进行黑场信号取代电视信号A 的第一次X切换，然后再进行电视信号B取 代黑场信号的第二次X切换。
（三）划像 划像（Wipe）又称为扫换、电子拉幕 或分画面特技，它是使一个画面先以一定 的形状、大小出现于另一个画面的某一部 分，接着按此形状使其面积不断扩大，最 后完全取代另一画面。 也可以这样说，划像就是整个屏幕被A、 B两个画面所分割，分割的形状由特技波形 发生器提供的波形来决定，而且两个分画 面的相对面积可通过拉杆电位器控制。
1、实现X切换的方法 实现X切换，可用两个可控增益放大器和一个相 加器构成，这种电路组合，通常称为混合放大器。 其方框图下图所示。 该混合放大器的输出表达式为： Uo = KA· UA + KB· UB（KB = 1- KA，0≤KA≤1） KA和KB的大小可通过移动拉杆电位器的拉杆来 改变控制电压Uk，使放大器A的增益由1减至零， 同时使放大器B的增益由零增至1，或者两者相反 地变化，最后两路信号混合输出。
视频切换台同时还用于技术人员调整和监测 电视中心设备。由于视频切换台能选择输出各路 信号，技术人员可以随时监测并调整任一路或整 个视频通道中某些关键部位的信号质量；发生故 障时，便于探明故障所在部位，以便及时排除。
（二）视频切换台的分类 视频切换台的切换方式可分为两种：快切和特技切 换。 从多路输入信号中交替选择一路输出，在电视 屏幕上表现为一个画面迅速变换成另一个画面， 这种切换方式通常称为快切，又称为硬切换，这 是使用较多的一种方式。 特技切换是从多路输入视频信号中输出以某种 特定方式视频切换台来说，由于它对输入信 号的处理方式与模拟切换台不同，对输入信号的 要求也不相同。 目前的数字视频信号几乎采用分量信号，因 此输入数字视频切换台的数字信号不要求相位统 一。 另外，数字系统的数字再生能力很强，数字 视频切换台也如此，所以对输入信号的幅度要求 也不高，输入信号的幅度只要满足数字切换台要 求的最低输入幅度即可。
外键相对于内键而言，外键的键信号由第 三路键源图像来提供，而不是参与键控特 技的前景或背景图像。从亮度键原理图可 见，C路视频信号作为键源，则亮度键处理 电路根据其亮度差别形成键信号，控制A、 B两路信号的通断。其结果是按图像C的轮 廓抠掉图像A的一部分，并填入图像B的对 应的图像内容，如下图所示。
三、视频切换原理 （一）快切 快切（cut或take ）是指从某一路电视信号源瞬间切 换到另一路电视信号源的过程，在电视屏幕上表现 为一个画面迅速转换到另一个画面。它是电视节目 制作中使用最多的切换方式。它是通过视频开关实 现的。 为保证快切的播出质量，避免画面跳动、撕裂或出 现切换杂波干扰，必须使切换在场消隐期间进行， 也即是使视频交叉点在场消隐期间发生状态转换。 因此，控制视频开关的控制电压包含两种信号：一 种是操作面板上送来的按键信号；另一种是场控脉 冲，只有这两个信号同时作用在视频开关上，视频 开关才会出现状态转换。
二、视频切换台的基本构成
视频切换台主要由输入切换矩阵、混合/效 果放大器、特技效果发生器、下游键处理 与混合器、同步信号发生器及控制电路等 几部分组成。下图为最基本的视频切换台 原理框图。
图中由横线和竖线组成的阵列通常称为输入切换 矩阵，其中竖线表示输入信号通路，横线表示输 出信号通路（常称为母线）。 竖线和横线的交叉点代表视频信号的通断开关， 称为视频交叉点。当某一视频交叉点导通时，连 到该交叉点的输入信号就可以通过与该交叉点相 连的母线输出，送到混合/效果放大器。 混合/效果放大器受不同信号控制可工作于混合或 划像或键控状态，实现这三类特技切换。输出的 信号经过选择开关、节目/预监混合电路后，进入 下游键部分，完成字幕或其它画面的叠加，最后 输出的信号便可用作录制品或直接播出。
（二）混合 混合（Mix）也称为慢切换，是将两路信号 在幅度上进行分配组合，是以慢变的方式 使电视屏幕上的一个画面渐显，另一个画 面则渐隐，可同时出现两个画面。转换的 速率可人为控制，也可以自动控制，如果 停留在慢变过程之中的某一状态，则可得 到叠画的艺术效果。 可分为X切换和V切换。
X切换（又名化入化出），即在慢转换的过程中， 一路视频信号幅度由最大逐渐变小直至为零，与 此同时，另一路视频信号幅度则由零逐渐增至最 大，在屏幕上表现为某一内容的画面由最强逐渐 变弱而消失，同时另一内容的画面逐渐呈现，直 至增强到取代前一画面； V切换（又名淡入淡出），即在慢切换过程中， 一路视频信号幅度先由最大逐渐变小直至为零， 然后另一路视频信号才由零逐渐增至最大，在屏 幕上表现为某一内容的画面由最强变淡直至消失， 另一内容的画面才开始出现并逐渐增强。
1、视频开关的特点 视频开关是一种直流控制的电子开关，但又有 别于普通的电子开关，其特点有以下几点： （1）开关特性好。导通时频带足够宽（对于模拟 视频信号，要求开关的带宽为6MHz）、衰减小、 线性好，能够无畸变地传送视频信号；当断开时， 泄漏要小。 （2）输入阻抗高，输出阻抗低。 （3）输出与输入信号之间没有直流电平的跳变。 （模拟视频开关要求） （4）开关速度快。视频开关应能够以极为快速的 速度进行切换，切换过渡过程以微秒级计算。
4、其他键控特技 阴影键和深度键。 阴影键就是一种能给前景图像任意添加阴影效果 的键控技术。阴影键一般用于内键或色键中，一 种比较简单的方法就是在前景图像及键源进行处 理后，产生出键信号及经过键控处理的前景信号， 接着用彩底或其它信号填充未被前景图像占据的 屏幕区域。然后调整由前景图像生成的键信号， 一般是对键信号的位置做适当的调整后再与原键 信号相加。这样，抠出的前景图像上除了图像本 身还有背景彩底，调节背景彩底的亮度、色度， 就可得到各种不同的阴影效果，见下图。