如何实现台标

如何实现高质量的台标
【提要】台标机是电视播出系统中必不可少的设备。

本文介绍了台标的原理、如何做台标及可能出现的问题和解决方案，并提出了一个理想台标机所应具备的两个基本条件。

【关键词】台标填充信号键信号线性键全硬件设计
一、前言
随着电视节目的日益丰富和电视技术突飞猛进的发展，观众对于电视节目播出质量的要求也就越来越高。

台标作为一个电视台的标志，它的质量要求也就更高。

二、台标的实现原理
做台标和计算机的图形设计有很强的联系，却又不完全一样。

一个很艺术的图形设计在变成台标时不一定会达到预期的效果，因为台标必须键入到视频图象里，这就要求在设计图形时必须考虑图形的颜色、边缘、透明度和选用滤波器。

做一副台标需要两种信号：填充（Fill）信号和键（Key）信号。

填充信号是前景图象，即叠加在视频信号上的图象；键信号是一个黑白图象。

填充信号和键信号可以用计算机设计，并存成不同类型的图象文件，如TIFF、TGA、BMP等。

这两个文件必须独立存储，并最终合并成台标叠加在视频图象上。

其中填充信号是台标中看得见的部分，键信号是决定填充信号和视频信号混合后哪些部分可见并以什么样的透明度可见。

目前台标机采用的总共有三种类型的键信号：硬键（Hard Key）、自键（Self Key）和线性键（Linear Key）。

下面我们简要说明前两种键，并详细讨论正在被广泛采用的线性键。

●硬键（Hard Key）
硬键的键信号只有一个象素点（Pixel），即黑（Black）或白（White）。

如果这个象素点是黑的，相应的填充信号部分就不会键入到视频图象中，即相应的视频图象部分不受影响；如果这个象素点是白的，相应的填充信号部分就会全部键入到视频图象中，即相应的视频图象部分就没有了。

结果是，在台标部分，要么是填充信号，要么是视频图象信号，而不可能是这两种图象的混合。

●自键（Self Key）
自键也是一种硬键（Hard Key），因为它的键信号也只有一个象素点，即黑或白。

但不同的是，自键的键信号是根据填充信号中每个象素点的亮度（Luminance）直接产生的。

如果填充信号的象素点的亮度超过了一定的值（参照切割电平幅度），该象素点的键信号即为白，否则为黑。

●线性键
线性键是根据键信号的比例将填充信号和视频图象信号进行混合和合并。

下面以一个公式进行说明：
上可见，主要取决于键信号的值（K）。

例如：如果K=1（白），公式一就变为：
Result=（FG*1）+[BG*（1-1）]=FG
此时的最终输出就是前景信号，我们称之为“FULL ON”。

如果K=0（黑），公式一就变为：
Result=（FG*0）+[BG*（1-0）]=BG
此时的最终输出就是背景信号，我们称之为“FULL OFF”。

由上面可以看出，选择合适的K的值，线性键也可以工作在硬键（Hard Key）和自键（Self Key）方式，但反过来却不行。

当K取值在0和1之间时，此时的最终输出为前景（FG）和背景（BG）按照K值的比例混合以后的图象，看上去是透明（Transparancy）的效果，即透过前景（FG）可以看到背景（BG），透明度的大小则完全取决于K的取值。

这种方式也是现今国内新型台标机所普遍采用的一种方式。

三、如何做台标
下面我结合一些实际情况说明做台标的过程。

（1）选择图形设计软件。

要设计一个好的台标，首先需要有一套功能强大的图形设计软件，目前市面上有很多种流行的图形设计软件，如PaintBrush、CorelDraw、FreeHand、PhotoShop等。

其中PhotoShop较为合适，因为这套软件有很多视频图象处理功能，可以满足不同要求的台标的设计。

（2）确定台标大小。

在设计台标时，先要确定台标的大小，目前台标的最大定义尺寸为192x128，即在192x128这个区域内设计，当然台标都不会做这么大，因为这在电视屏幕上显示的比例不协调。

最终的台标尺寸可参照台标的原始设计，并通过试验确定。

（3）设计填充信号图象和键信号图象。

根据台标的原始设计、大小和公式一，设计填充信号图象和键信号图象。

由于PhotoShop具有Alpha键功能，可以直接将填充信号图象和键信号图象合成为台标，并显示在一副背景图象上，这和在电视上看到的最终台标效果很接近，所以可以用这种方法很方便地在计算机上调整台标的颜色、亮度、透明度等参数，并通过多次试验，达到比较理想的效果。

（4）动画设计。

随着台标图案的多样化，三维动画台标（MotionLogo）以其新颖、独特的样式也受到很多电视台的青睐。

三维动画台标需要有一个序列（Series）的填充信号图象和键信号图象，这需要有专门的三维动画软件来实现，如Cool 3D、3D MAX等。

（5）合成和转换。

有了填充信号图象和键信号图象（或填充信号图象、键信号图象序列），需要将它们存储成一定格式的文件，如BMP、TIFF、TGA等。

并通过专门的转换软件，将上述图象文件转换为二进制文件。

（6）写入。

通过EPROM写入器（如ALL03、ALL07等）将二进制文件写入到EPROM 中，EPROM容量可以根据所存储台标的多少来决定,也可以通过台标下载程序将二进制文件直接写入台标机中。

（7）调试。

将写好的EPROM插入到相应的台标机进行检验和调试。

如果不够理想，可以按照上述方法进行修改和润色。

通过上面的过程我们就可以将一个完整的台标做出来了，但当我们将做好的台标放在电视上看时，可能会发现这和我们在计算机上看到的台标不完全一样，例如台标的边缘有爬行、比较细的边或字体模糊、出现锯齿或毛刺等。

这个差别主要是因为台标被从分量信号（Component Signal）转换到复合信号（Composite Signal）以及从数字信号（Digital Signal）转换到模拟信号（Analog Signal）时造成的。

从分量信号编码到复合信号
从分量信号（RGB）编码到复合信号（NTSC或PAL）时的信号损失是最主要的原因。

从彩色电视信号可以看出，亮度信号（Y）的频带很宽，而另两种色度信号（I、Q）的频带则很窄。

如下图示NTSC彩色电视带宽：
由上图可以看出，Y、I和Q信号互相交迭，这样在编码或解码时，亮度信号（Y）就很容易被错当成色度信号，从而造成颜色的爬行。

避免这一影响的一个方法就是尽量减少相邻颜色之间的对比度及亮度电平，从而在编码、解码过程中减少这一影响。

一副计算机图象是由很多个象素点组成的，每个象素点都有独立的颜色（由R、G、B 组成）和亮度，这样我们可以设计每个象素点，实现很多细节，但这些细节同时也就可能造成相邻象素点之间的颜色对比度增大，从而造成颜色的爬行。

颜色对比度的大小可以通过下面的矢量图来看出：
两种颜色之间的距离越大，它们的对比度就越大，如MG和G；反之则越小，如G和CY，R和MG。

由上面的分析可以看出，要避免台标由分量信号转换到复合信号时造成的台标失真，需要注意以下几点：
（1）减少台标图象的细节
（2）减小相邻象素点之间的颜色对比度
（3）减小亮度电平
从数字信号转换到模拟信号
当从数字信号转换到模拟信号时，同样会产生信号的损失。

数字信号是以0或1的形式存储的，当数字信号的跳变很频繁时，在转换到模拟信号时的频率就很高。

这样就容易产生爬行等不良现象。

而数字信号的频繁跳变是由图象相邻象素点之间的高对比度引起的。

解决
这个问题的一个方法就是选用滤波器（Filter），它的目的就是将对比度大的区域进行平均，从而避免转换到模拟信号时的高频成分。

PhotoShop中就有这项功能，可以在设计台标时使用。

上面我们介绍了如何做台标及做台标应避免的一些问题，那么对于一个理想的台标，应如何选择K值的范围和颜色深度才算合适呢？通过对国内、国外先进台标机的考察，我们发现，要实现理想的台标，它的颜色深度应选择：
填充信号图象：
24Bit/Pixel（R、G、B各8Bit）
键信号图象：
8Bit/Pixel（亮度或灰度）
满足这种条件的台标机可以避免台标边缘的锯齿、闪烁和抖动。

并可产生金属、玻璃和彩色有机玻璃等不同质感、不同光线效果、半透明或全透明等效果。

四、台标机的可靠性和稳定性
由于台标机大部分都用在播出系统中，必须满足24小时全天候播出的要求。

所以，台标机除了要能做出理想的台标，还要具有很高的可靠性和稳定性。

目前国内高档台标机的设计主要采用两种方式，一种是采用计算机的方式，这种方式基本类似于字幕机，它的优点在于灵活性大；但由于计算机不是为连续全天候工作设计的，并且受到病毒等影响，所以这种机器的可靠性和稳定性会受到一定的影响。

另一种方式是采用全硬件设计，由于是专为播出系统设计的，所以这种方式的可靠性和稳定性会得到保证；但不足的地方是灵活性不太好，但由于台标一般不会频繁改动，所以不会造成大的影响。

五、结论
综上所述，一个理想的台标机需要满足两个基本条件：
（1）采用8Bit线性键、24Bit真彩色的键控器
（2）采用全硬件设计。