[發(fā)明專利]一種基于模板和參數(shù)步長的字幕渲染效率瓶頸自動定位的方法

有效

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• 申請日: 2008-08-28
• 公開（公告）號: CN101394489A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳正斌
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧特（北京）視頻技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04N5/278
• 分類號: H04N5/278;G06T15/10
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所
• 代理人: 田 明;任曉航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廣電領(lǐng)域電視節(jié)目制播機構(gòu)的字幕編播技術(shù)，具體涉及一種基于模板和參數(shù)步長的字幕渲染效率瓶頸自動定位的方法。

背景技術(shù)

隨著電視事業(yè)的發(fā)展，電視字幕在電視中的作用越來越大，日均播出次數(shù)增多，字幕播出的形式多樣，字幕制作也更加精美。通過字幕也便于頻道節(jié)目包裝，提升整體形象。并且還能通過字幕平臺與觀眾實現(xiàn)互動，提供增值服務(wù)。

在當今的信息時代，面對呈爆炸性遞增的信息，電視媒體必須在最短的時間內(nèi)將海量的圖文信息發(fā)布出去，并力求更豐富、更精彩的內(nèi)容包裝形式，以吸引更多受眾眼球。這就對圖文信息發(fā)布的基本技術(shù)實現(xiàn)工具--字幕機提出了更高的要求。

目前的字幕制播系統(tǒng)要求結(jié)合最新的計算機圖形圖像技術(shù)，產(chǎn)生大量的靜態(tài)渲染效果和動態(tài)播出特效。從技術(shù)實現(xiàn)的角度來說，所有這些特效的實現(xiàn)都是通過計算機圖形學和數(shù)字圖像處理算法來完成的。

為了滿足上述要求，當前的字幕系統(tǒng)采取了大量計算機圖形學和圖像學的相關(guān)算法：

(1)二次、三次Bezier曲線處理算法。這些算法用來表達字幕信息的二維、三維化矢量。Bezier曲線有許多優(yōu)秀的特性，如Bezier曲線總是通過第一個控制點和最后一個控制點，另一個特性是Bezier曲線的凸包特性，即一個Bezier曲線總是落在所有控制點組成的凸包區(qū)域內(nèi)(凸多邊形邊界)，這個特性保證了字幕曲線平滑、邊緣細膩、色彩過渡真實感強。

(2)TrueType字體的二維、三維化矢量處理算法。TrueType字體本身就是曲線字，可以使用二次的Bezier曲線來表達。這使得字冪可以作到無級縮放，而不失真。

(3)圖形矢量的反走樣算法。反走樣分為兩個方面，一是斜線離散顯示時避免鋸齒現(xiàn)象，首先根據(jù)字模適量確定邊界(邊緣)，然后使用512級的子像素進行灰度均衡，達到視覺上的邊緣光滑；二是紋理放大時的避免馬賽格、縮小時閃爍現(xiàn)象和小角度透視時的避免混疊現(xiàn)象。

(4)圖形化的表面填充算法、加全邊算法、加側(cè)邊算法、加影算法、浮雕處理算法、漸變色過渡處理算法、紋理填充算法。

(5)圖形元素的圖象增強、二值化處理、邊緣檢測、模糊處理等常見的數(shù)字圖像處理算法。

(6)基于CPU的二維動態(tài)特技算法。主要應(yīng)用在展現(xiàn)圖形元素的連續(xù)的動態(tài)特效。包括排隊、擴展、生長、劃像、拉伸、沿路徑出字、二維特技等。

(7)基于GPU的三維動態(tài)特技算法。算法的核心是基于GPU編程實現(xiàn)的，目的是利用GPU在浮點運算、并行運算、高效紋理處理、向量運算方面的能力實現(xiàn)絢麗的圖文效果，例如片段光照算法將光照計算用GPU編程的方式在像素著色單元計算，達到突出三維物體的光照效果，尤其是高光效果的目的，使物體表面顯得更為絢麗；實時軟陰影算法通過改變復雜條件下的實時陰影效果的傳統(tǒng)處理流程，通過將軟陰影處理算法用GPU編程方法實現(xiàn)，實現(xiàn)了更大范圍的軟邊陰影效果；反射和折射算法通過包括立方紋理在內(nèi)的反射和折射紋理貼圖方式的支持，可以模擬自然界中金屬材質(zhì)和玻璃材質(zhì)的極強質(zhì)感；等離子玻璃效果算法采用兩層擾動后的紋理混合而成，使用像素著色器可以完成紋理采樣和混合工作，生成應(yīng)用在一個球體上的等離子效果，實現(xiàn)超強超現(xiàn)實的玻璃反射效果；凹凸貼圖算法用較少的三角形面片模擬自然界中凹凸不平的效果，如磚墻、地板、沙發(fā)、地理表面等。

上述所有算法都是字幕系統(tǒng)的心臟，決定了一個字幕系統(tǒng)的靜態(tài)渲染和動態(tài)渲染的能力、質(zhì)量和效率。

在電視字幕的展現(xiàn)過程中，一個非常重要的概念是“實時性”。在PAL制式下，實時性的定義是在1秒鐘內(nèi)需要播出25幀圖像；在NTSC制式下，實時性的定義是在1秒鐘內(nèi)需要播出29.97幀圖像。如果達不到實時性的要求，在電視字幕播出展現(xiàn)的過程中，就會出現(xiàn)停頓、抖動、割裂、拉條等問題，影響到整個電視節(jié)目的視覺效果。

因此，實時性是評價一個字幕系統(tǒng)最為重要的性能技術(shù)指標。而決定實時性的重要因素是字幕的靜態(tài)渲染和動態(tài)渲染算法的效率。目前，評估靜態(tài)渲染和動態(tài)渲染的方法主要是以主觀評價為主。即，在某些特定的應(yīng)用環(huán)境下，根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定若干評估用例，使用字幕系統(tǒng)進行播出，通過視覺上的流暢度評估是否可以滿足這種特定的應(yīng)用。這種主觀的評估方法人為的工作量很大，而且充其量也只能得出“是”或“否”的結(jié)論，無法找出渲染過程中的哪些環(huán)節(jié)是瓶頸，無法對技術(shù)上的渲染算法改進和優(yōu)化起到指導性的作用。