浅谈演播室键控技术

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[摘 要]键控技术是视频切换台一种不可缺少的特技手段。随着电视技术和计算机图形技术的不断发展，特别是图形图像信号和电视信号的不断融合，键控技术也不断发展并广泛应用。例如天气预报节目，就是利用键控技术中的色键技术，将拍摄于绿背景前的主持人与计算机生产的天气图形融合一起，形成主持人在天气图形前说天气的情形。除此之外，键控技术也已广泛地应用于各级电视台的播出系统，主要用于台标时钟和字幕信息的叠加。本文简单介绍键控技术工作原理及在演播室的应用，期望从原理上的阐述能对实际工作中的调节参数操作提供理论性指导。

[关键词]键控，门控电压，填充，切割电平，键增益

中图分类号：TN761.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0136-01

1、键控技术原理

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。像我们电视上常见的字幕条、图标、台标等，都使用的是键控特技。

键控特技也是一种分隔图像的特技，它的原理与分画面特技（扫换）相似，是将参与切换的两路视频信号的图像在屏幕上分割画面。但是两者也有区别，键控特技的分割形式可产生比分画面特技复杂得多的画面分割，可以是任意形状（如文字、符号、复杂的图形等），而分画面特技，则仅仅为规则的几何形状。

“抠”与“填”是键控技术的实质。通常来讲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信号是键信号（也称为键控信号），形成这一键信号的信号源称为键源。

2、 亮度键和色度键

根据键信号产生方式不同，键控可以分为亮度键和色度键两种。

2.1 亮度键

亮度键又称为黑白键，它是利用键源视频信号中亮度分量来产生键信号。亮度键要求键源视频信号有较大亮度反差。一般我们日常节目所上的字幕条、人名条等所用的就是亮度键。

2.2 色度键

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。色键的键源信号通常为键控特技中的前景信号，在天气预报节目中就是指摄像机信号。

实现色度键控特技的关键是门控信号形成电路。它是从视频信号中选出具有一定饱和度的某一色调的信号，并相应地形成门控电压。简单讲，门控电压形成电路核心是一个比较器，背景幕布颜色确定后，相应确定一个α值，当键源信号（天气节目中常用对准绿屏和主持人的摄像机信号）输入到门控电压形成电路的β值等于α值时（即输入信号的颜色与背景幕布颜色一致时），有门控电压输出，当β值不等于等于α值时（即输入信号的颜色与背景幕布颜色不一致时），无门控电压输出，门控信号就是根据此原理实现色调选择功能。

由此可见，在工作中，我们使用色度键控特技时需注意以下几点：

1）色键要求键源视频信号有较大的色度差，即要求键源信号中的前景信号（主持人、道具等）与高饱和度的背景幕布有较大的反差，这样在通过门控电压形成电路时才能很好的区分背景幕布颜色和前景颜色，实现很好的色键效果。即主持人身穿的衣服应该尽量避免绿色、黄色等与背景色调相近的颜色。

2）背景幕布应平坦，颜色要均匀。

3）对背景幕布布光均匀，不宜有大面积光斑或阴影。

3、自键和外键

根据键源视频信号的来源不同，键控特技又可以分为自键和外键两种方式。

3.1 自键

自键又称为内键，它是以参与键控特技的其中一路信号作为键信号来分隔画面的特技，也就是说键源与前景信号（即填充信号）是同一个图像。

如果填充信号记作A，背景信号记作B，则内键可简述为A抠B填A。

自键的要求是键源图像每点的亮度必须比较均匀而且亮度对比度大，以前一般用于文字、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画组成的，符合内键的要求。这种技术现广泛地应用于色键特技。现在天气节目中常见的主持人站在动态天气图形前讲解天气这种自键技术和计算机技术结合的产品。

3.2 外键

外键是相对于自键而言，它的键信号由第三路键源信号提供，而不是参与键控特技的前景或背景图像。

如果填充信号记作A，背景信号记作B，键源信号记作C，则外键可简述为C抠B填A。

4、线性键

以上所述亮度键和色度键有一个共同的弱点：键信号的上升沿和下降沿较为陡直，波形呈矩形状。这样在合成输出图像的前景和背景的分界处会出现锯齿和突变现象，会使画面生硬和不自然，还存在分界处彩色闪烁和有幕布色镶边等现象。另外，对于自然景物中的半透明物体作为合成图像前景图像时，其后面的背景图像也应该是部分透明，但是由于在任何瞬间键信号所控制的视频切换开关不是接通就是断开，因此键信号也就只有两种取值，不是高电平就是低电平，这样造成合成后图像中前景图像不是全透明就是全不透过其后的背景图像，与我们日常见到的自然景观不同，会出现部分失真。而线性键技术的产生有效解决了这个问题。

线性键是通过调节切割控制信号电平和键信号增益两个变量来调节键信号在上升和下降时的斜率，形成一个宽窄可调的过渡区域。然后通过切割控制信号电平决定过渡区域中心电平值，通过限幅电路决定切割控制信号的高电平和低电平。在键源电平高于高电平时，前景信号（填充）通过，当键源信号电平低于低电平时，背景信号通过，当键源电平在过渡区域之间时，形成前景信号与背景信号过渡的图形，也就是半透明区域。

而调节键信号增益可以改变键信号上升、下降时的斜率，控制背景与前景信号混合区的宽度。当键信号为低增益时，键信号的上升和下降的坡度较缓，背景图像和前景图像结合的边缘得到软化，键控效果更自然。当键信号增益增大时，其上升和下降的坡度变陡，背景图像和前景图像的边缘将硬化。

5、结语

键控技术目前已发展成熟，并广泛应用于影视制作中，特别是对于气象影视节目制作，应用更广。本文只是简述了键控技术理论，并粗浅的介绍其实际应用，希望各位同行批评指正。

参考文献

[1] 《数字电视原理与应用》姜秀华.人民邮电出版社.

[2] 《数字电视中心技术》.刘达.电子工业出版社.

作者简介

马毅（1983.3-）男，辽宁沈阳人，北京华风气象影视信息集团助理工程师，大学本科，研究方向：广播电视工程类。

金鑫（1983.11-）女，湖北武汉人，北京华风气象影视信息集团助理工程师，大学本科，研究方向：广播电视工程类。