1 概述

　　在当前我国大量地市及区县级电视台播出系统中，其台标、时标、字幕等仍然采用传统的通道串联处理方式。该方式固有的通道信号弱化、可靠性差等弊端已经无法满足当前电视播出系统中观众的收看要求。采用键控技术对播出系统进行改造是提高信号质量、增强播出安全性和减少播出事故的极其有效的技术手段。

2 键控技术原理及其种类
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　　“键”(Key)就是通常所说的抠像，在传统电视节目制作中使用很普遍，其本质就是“抠”和“填”。“抠”就是由控制电平将画面沿一定的轮廓线抠掉(变成黑色)，“填”(Fill)就是将所要叠加的视频信号填到被抠掉的区域。键控特技的原理与分画面特技相似，键控特技的效果也是参与切换的两路视频信号的图像在屏幕上分割画面。两者的区别在于：键控特技的分割形式可以是任意形状，可产生比分画面特技复杂得多的画面分割，创作出丰富多彩的艺术效果，而不像分画面特技那样，仅仅为规则的几何形状。键控特技所需的门控信号称为键控信号或键信号。键信号不是由扫换波形发生器产生，而是由作为键源的视频信号通过键处理器产生。键控特技具有视频切换开关的功能，在有键信号的时候，不让背景图像通过，而只让前景图像通过；在没有键信号的时候，只让背景图像通过，而不让前景图像通过。用来控制视频图像的频率，大约在几十Hz到MHz，视频切换开关输出合成图像的背景和前景即是被抠图像和填充图像。
　　根据键控制源的获取方式可以将键处理区分为内键(自键)和外键两种。外键特技是相对内键而言，指键信号和键填充信号是相互独立的外来信号，外键技术在彩色字幕机中被广泛采用。亮度键和色度键图像有较高的亮度反差。亮度键利用键源图像中的亮度信号形成键信号。色度键是内键的一种形式，它是利用彩色幕布前景图像(如播音员图像)的色度成份与背景的色调差异形成键信号，以此对主信号进行抠像控制，再填入彩色的前景图像，从而合成一幅置外来背景之中的新的完整的前景图像。
　　根据键信号的波形特征，可以将键特技区分为开关键和ALPHA键两类。开关键是指键的叠加只有简单的有无两种开关状态，该方式合成的图像边沿有抖动和突变现象，有关方面感觉生硬，且伴有边界彩色闪烁和镶边等现象。因此，在播出系统中大量采用的是具有良好边沿特征和主观观感的线性键控技术。
　　线性键控特技(也称透明键或ALPHA键)合成图像能线性地与前景图像的透明度成比例的透过背景图像。软色键和线性键扩大了色键特技的应用范围。线性键是具有半透明混合效果的键控特技，其键信号决定了合成图像中前景图像(填充信号)以什么样的透明度可见，即键信号根据前景图像的透明度而线性成比例地决定前景信号与合成图像的混合程度。线性键的数学用下式表示：
 VO＝VF×K＋VB(1－K)
　　    式中VO——前景(填充)信号和背景信号合成后的输出信号。
   VF——前景(填充)信号。
   VB——背景信号。
   K——键信号，其取值范围为≥0而≤1。
　　从该式可知：当K＝1时，VO＝VF，此时线性键的合成输出就是前景(填充)信号，这种情况称为完全叠加。当K＝0时，VO＝VB，此时线性键的合成输出就是背景信号，这种情况称为完全不叠加。当K＞0而＜1时，线性键的合成输出为前景(填充)信号VF和背景信号VB按照K值所决定的比例进行合成以后的图像，该合成图像看上去是半透明的，透过前景可以看到背景，透明度的大小取决于键信号K值。实际上当K＝0或K＝1时，线性键就工作在硬色键方式，但反过来硬色键却不能达到线性键的效果，因为硬色键的键信号K值只有0(低电平)和1(高电平)两个值，所以硬色键合成输出要么是前景信号，要么是背景信号，不可能出现半透明的混合效果。

3 键控技术在电视播出系统中的应用

　　目前键控技术已广泛地应用于各级电视台的播出系统，主要用于台标时间和字幕信息的叠加，所采用的方式多为并联方式，即只将实现键控特技功能的键控混合器串联于电视播出系统视频通道中，而将台标时钟机与字幕机并接于键混合器，
　　键控叠加方式的优点在于：1)简化了电视播出系统视频通道。2)提高了电视播出系统的可靠性和安全性。3)降低了故障率和人为差错率，因为播出节目视频信号只经过键控混合器而不经过台标时钟机和字幕机，而且即使键控混合器出现故障，也因其具有掉电旁路直通功能而不影响播出节目视频信号的传输。4)采用键控混合器并接方式也方便了播出设备的维护和检修，当台标时钟机或字幕机出现故障时，可以方便地将其拆下检修，而不会影响视频通道的节目播出，只是暂时无法叠加台标时钟或字幕信息而已。
  作为播出通道的关键设备，键控叠加器必须具备以下功能：
　　1)主信号断电直通功能(BYPASS)。
　　2)采用至少两路外键处理方式，可同时进行底行字幕游动和台标叠加处理。
　　3)视频信号通道指标满足规定的要求。
　　4)具备各种检测功能，包括主信号在线检测、填充信号与主信号的同步检测。
　　5)通过对键控信号的处理，使键控特技的混合层次灵活科学可选。
　　6)具备手动/遥控功能。作为播出设备，通过相应的遥控接口很容易接入自动播出系统。

4 结论

　　自1998年6月中央电视台率先采用半透明键控混合器叠加台标以来，已有许多地方电视台选用了新型具有256级透明效果的ALPHA键代替传统的开关键，使字幕和台标能出现半透明或浮雕等效果。键控叠加方式简化了电视播出系统视频通道，提高了电视播出系统的可靠性和安全性，降低了故障率和人为差错率，即使键控混合器出现故障，也因其具有掉电旁路直通功能而不影响播出节目视频信号的传输。目前，键控混合器叠加方式已经成为电视播出系统的主流，随着科学技术的不断进 步，相信将会有更多更好的产品面市。