馮毅田

（清遠(yuǎn)廣播電視臺(tái) 電視技術(shù)部，廣東 清遠(yuǎn) 511518）

清遠(yuǎn)電視臺(tái)高清演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馮毅田

（清遠(yuǎn)廣播電視臺(tái) 電視技術(shù)部，廣東 清遠(yuǎn) 511518）

詳細(xì)介紹了清遠(yuǎn)臺(tái)首個(gè)高清新聞直播演播室視頻系統(tǒng)及各組成部分的設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出安全可靠、信號(hào)調(diào)度靈活、功能強(qiáng)大和操作簡(jiǎn)便的總體設(shè)計(jì)思想。該演播室分為實(shí)景區(qū)和虛擬區(qū)，虛擬系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)社教節(jié)目、部分包裝類節(jié)目的錄制，與新聞直播區(qū)配合完成直播錄制工作。

高清；安全播出；演播室；視頻系統(tǒng)

隨著清遠(yuǎn)廣播電視臺(tái)的發(fā)展壯大，以及廣播電視信號(hào)從標(biāo)清到高清的更新?lián)Q代、節(jié)目制作多樣性和現(xiàn)場(chǎng)直播等要求，清遠(yuǎn)廣播電視臺(tái)決定建設(shè)臺(tái)里第一個(gè)高清新聞直播/專題虛擬制作演播室系統(tǒng)。該演播室分兩個(gè)區(qū)，一個(gè)實(shí)景一個(gè)虛擬，擔(dān)負(fù)現(xiàn)有20 min的時(shí)政新聞《清遠(yuǎn)新聞》和30 min民生新聞《百姓關(guān)注》兩檔新聞節(jié)目的直播任務(wù)。虛擬系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)社教節(jié)目、部分包裝類節(jié)目的錄制，配置兩個(gè)機(jī)位，虛擬區(qū)與新聞直播區(qū)可以配合使用，共同完成直播錄播工作。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

遵循運(yùn)行高可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、功能實(shí)用性、系統(tǒng)靈活性、架構(gòu)開放性的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選用把安全性、兼容性放在首位考慮，做到配置靈活、易于操作、便于維護(hù)、具備完整應(yīng)急能力，并為今后系統(tǒng)功能上的擴(kuò)展留有一定空間；同時(shí)著眼于行業(yè)的發(fā)展潮流，力求達(dá)到省市級(jí)電視臺(tái)先進(jìn)水平。

1）系統(tǒng)突出使用的靈活性和實(shí)用性。演播室分為新聞直播區(qū)域和虛擬制作區(qū)域，設(shè)計(jì)建立既能互為備份又能相對(duì)獨(dú)立的新聞直播和虛擬制作混合系統(tǒng)。新聞直播具有3訊道主備通道的直播架構(gòu)，主備切換臺(tái)、矩陣實(shí)現(xiàn)互為備份，主切換臺(tái)除了能調(diào)度新聞直播區(qū)3個(gè)攝像機(jī)訊道外，也能直接調(diào)度虛擬區(qū)的2個(gè)攝像機(jī)訊道；備切換臺(tái)又能組成獨(dú)立2訊道系統(tǒng)進(jìn)行虛擬和其他專題的制作；新聞直播區(qū)和虛擬制作區(qū)通過矩陣還能協(xié)同組成5訊道系統(tǒng)聯(lián)合進(jìn)行直播和制作。

2）系統(tǒng)主備通道完善，可靠性高。以主備高清切換臺(tái)、矩陣在線式互為備份的架構(gòu)設(shè)計(jì)；配置2臺(tái)2選1設(shè)備，使系統(tǒng)形成獨(dú)立的雙通道設(shè)計(jì)，避免單一崩潰點(diǎn)，2M/E高清主切換臺(tái)，備切換臺(tái)和32×32矩陣構(gòu)成三重信號(hào)備份手段，輸出信號(hào)通道實(shí)現(xiàn)主、備完全獨(dú)立配置，互為備份[1]。設(shè)計(jì)2路外來信號(hào)，分別接入2臺(tái)上下變換處理器和2臺(tái)帶幀同步功能的高標(biāo)清延時(shí)器，實(shí)現(xiàn)外來信號(hào)傳輸?shù)闹鱾浞绞健?/p>

3）系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的高兼容性。演播室系統(tǒng)以高清架構(gòu)設(shè)計(jì)，標(biāo)清信號(hào)通過上變換進(jìn)入系統(tǒng)，節(jié)目制作也以高清為主，在末端的節(jié)目分發(fā)、傳輸中經(jīng)過下變換或者數(shù)模轉(zhuǎn)換，變?yōu)槟壳芭_(tái)里需要的信號(hào)格式。由于在新聞或者民生節(jié)目直播中，用到計(jì)算機(jī)的VGA信號(hào)頻率很高，本系統(tǒng)配置用于VGA轉(zhuǎn)SDI的轉(zhuǎn)換設(shè)備，從而使該直播系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的兼容性更加完美，使用更加靈活。

4）系統(tǒng)便于維護(hù)，易于操作。目前的錄像機(jī)、視頻服務(wù)器等都支持帶加嵌功能的SDI接口，系統(tǒng)配置音頻加嵌設(shè)備，音頻加嵌以后，系統(tǒng)的調(diào)試、信號(hào)調(diào)度等都很方便，減少以后在視音頻系統(tǒng)中的維護(hù)量，有利于系統(tǒng)的快速檢修。另外，為了大大減少設(shè)備故障對(duì)節(jié)目直播或者錄播造成的影響，配置視音頻跳線架。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)異常，技術(shù)員在最短的時(shí)間內(nèi)找出故障設(shè)備，通過跳線把故障的設(shè)備跳開，還可以通過跳線使用目前具有相同功能的閑置設(shè)備。

5）系統(tǒng)具有良好的開放性。矩陣、切換臺(tái)、周邊設(shè)備等達(dá)到信號(hào)接口豐富、調(diào)度靈活、流程簡(jiǎn)潔的要求，整個(gè)系統(tǒng)從高清演播室到原綜合演播室（視頻、音頻、通話、TALLY)連接方便，支持今后一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展功能，可與其他系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的節(jié)目制作與播出功能。視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 信號(hào)管理

主要信號(hào)源包括5臺(tái)高清攝像機(jī)、2臺(tái)高清字幕機(jī)、計(jì)算機(jī)信號(hào)上下變換處理器、2臺(tái)視頻服務(wù)器、2臺(tái)高/標(biāo)清存儲(chǔ)卡式可編輯錄放像機(jī)、虛擬系統(tǒng)等，同時(shí)輸入至主備切換臺(tái)、矩陣、多畫面監(jiān)視器。本系統(tǒng)配置2路外來信號(hào)輸入通道，每個(gè)通道都具有應(yīng)對(duì)復(fù)雜外來信號(hào)源的處理能力，實(shí)現(xiàn)外來信號(hào)的幀同步、上下變換、D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換、音頻延時(shí)校正等多種功能，同時(shí)擁有高清、標(biāo)清接口的交叉轉(zhuǎn)換器作為信號(hào)處理設(shè)備。外來信號(hào)正是經(jīng)過這一系列處理校正后轉(zhuǎn)換成高清信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)切換核心

主備切換臺(tái)選用FOR-A公司的HVS-390HS，該直播高標(biāo)清切換臺(tái)輸入信號(hào)達(dá)到16路（標(biāo)配），每路輸入均配備幀同步和Proc Amp處理器，支持多樣化輸入輸出接口（SDI、DVI、VGA、模擬分量以及模擬復(fù)合），配備2組可以選擇4/10/16畫面的獨(dú)立分割輸出，支持4通道的靜幀幀存及內(nèi)部素材存儲(chǔ)，支持的信號(hào)格式有1 080/ 59i，50i，1 080/23Psf，480/59i，576/50i。具有2級(jí)M/E全功能面板，20鍵位直切，帶源名指示功能。主備切換臺(tái)的主機(jī)都同時(shí)選購了輸入/輸出板卡，使其擴(kuò)展到24路輸入、13路輸出的通道配置，為以后的系統(tǒng)擴(kuò)展留有充足的信號(hào)路由。在主切換臺(tái)的主機(jī)上增加了HVS-39EXTME擴(kuò)展卡使其從1M/E升級(jí)至2M/E（如圖2所示），主備切換臺(tái)主機(jī)除了HVS-39EXTME擴(kuò)展卡以外，其他配置完全一樣，任何一臺(tái)主機(jī)發(fā)生故障，都可以用另外一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行替換，突出了設(shè)備選型的通用性和易互換性。視頻制作以主備切換臺(tái)為核心，新聞直播時(shí)1M/E的切換臺(tái)作為備份，錄播節(jié)目可以使用備切換臺(tái)獨(dú)立輸出制作節(jié)目。

圖2 2M/E主切換臺(tái)控制面板（照片）

矩陣同樣采用了FOR-A公司的MFR系列32×32高標(biāo)清兼容數(shù)字矩陣，支持3G-SDI，HD-SDI，SD-SDI，ASI信號(hào)格式，具備Salvo，Take，Link，Level，Chop等多種交叉點(diǎn)控制方式，配備了雙電源和雙控制卡。系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)調(diào)度、系統(tǒng)與外部的信號(hào)輸入、輸出主要通過矩陣實(shí)現(xiàn)管理。矩陣輸入路由包括所有信號(hào)源、主備切換臺(tái)PGM/PVW/CF、AUX、延時(shí)及將來擴(kuò)展的信號(hào)等。矩陣輸出路由包括主備切換臺(tái)、監(jiān)視、技監(jiān)、延時(shí)、錄制等。矩陣的輸出通道主要有3路，第1路是直播時(shí)供給2選1設(shè)備的應(yīng)急切換通道，第2路是供給播出總控的無延時(shí)的直播信號(hào)通道，第3路主要用作CCU、字幕機(jī)的返送信號(hào)以及錄像機(jī)、視頻服務(wù)器的錄制采集信號(hào)。在系統(tǒng)中矩陣擔(dān)負(fù)了信源和分配通道，應(yīng)急通道切換，攝像機(jī)信號(hào)返送，技術(shù)監(jiān)視通道、監(jiān)看通道和系統(tǒng)主備通道的輸入輸出等調(diào)度任務(wù)。

2.3 系統(tǒng)信號(hào)傳輸通道設(shè)計(jì)

作為地市一級(jí)電視臺(tái)，在設(shè)計(jì)新聞直播系統(tǒng)時(shí)并不一味追求功能的先進(jìn)性，安全播出是廣播電視的生命，直播系統(tǒng)沒必要追求最新、最高級(jí)、最復(fù)雜的東西，很多新技術(shù)到了臺(tái)里也不應(yīng)該最先用在新聞直播系統(tǒng)上面，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的東西往往最安全可靠。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中減少不必要的傳輸環(huán)節(jié)，主切換臺(tái)的PGM信號(hào)作為系統(tǒng)第一播出通道的信號(hào)源，備切換臺(tái)的PGM信號(hào)作為系統(tǒng)的第二播出通道信號(hào)源，矩陣的輸出信號(hào)則提供播出通道的應(yīng)急切換信號(hào)源。如圖3所示，從主切換臺(tái)和備切換臺(tái)輸出的信號(hào)，從主切換臺(tái)和數(shù)字矩陣輸出的信號(hào)分別經(jīng)過2選1切換器（掉電直通，帶故障信號(hào)識(shí)別，支持遙控面板手動(dòng)切換）選擇輸出，經(jīng)過高清嵌入器、高清視分、延時(shí)器、下變換器、視分、數(shù)模轉(zhuǎn)換等設(shè)備輸出給錄像機(jī)、視頻服務(wù)器、光發(fā)、大屏幕顯示設(shè)備等。另外把延時(shí)器和下變換器這兩個(gè)設(shè)備出來的信號(hào)都接入到監(jiān)看系統(tǒng)中，方便技術(shù)人員對(duì)通道中各部分設(shè)備的故障做出判斷并及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)膽?yīng)急措施[2]。兩條播出通道的設(shè)計(jì)不但提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，而且體現(xiàn)了系統(tǒng)功能直觀、易操作、易維護(hù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

圖3 系統(tǒng)播出通道

2.4 監(jiān)看系統(tǒng)

演播室內(nèi)導(dǎo)演區(qū)監(jiān)看系統(tǒng)采用多畫面分割器和3臺(tái)55 in（1 in=2.54 cm）全高清等離子監(jiān)視器分割監(jiān)看方式，多畫面分割系統(tǒng)選用1臺(tái)3U機(jī)箱插卡式的分割器，它支持HD/SD-SDI、模擬信號(hào)等自適應(yīng)輸入。配置6塊輸入卡，2塊帶輸出功能的輸出卡，共計(jì)32路輸入。2塊輸出卡共計(jì)4個(gè)輸出口，分別接在3臺(tái)等離子大屏上，所有信號(hào)源、PVW、PGM、CF、錄制、延時(shí)、虛擬、末級(jí)輸出等需要監(jiān)看的信號(hào)均輸出到電視墻，5臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)由矩陣輸出給多畫面分割器，需要調(diào)度的信號(hào)在調(diào)度之前也有監(jiān)視。監(jiān)視屏上窗口大小、位置可任意調(diào)整，屏間信號(hào)可任意調(diào)換，自定義排版，每個(gè)畫面可支持4路以上音頻電平表顯示功能；具有數(shù)字時(shí)鐘、Tally、UMD顯示等功能。系統(tǒng)中主備切換臺(tái)也同時(shí)支持多畫面分割，具有4、10或16的多屏布局可選擇且每一窗口均支持標(biāo)題和Tally顯示，當(dāng)多畫面分割器故障時(shí)，主備切換臺(tái)多畫面分割可以起到備份作用。電視墻布局如圖4所示。

圖4 電視墻布局

技術(shù)、錄像、CCU等訊道還采用了示波器、Panason?ic全高清21 in技術(shù)監(jiān)視器、高清液晶雙聯(lián)監(jiān)視器作為技術(shù)、畫面畫質(zhì)和光圈調(diào)節(jié)的監(jiān)看，同時(shí)也作為最終節(jié)目輸出監(jiān)看和所有信號(hào)源調(diào)度監(jiān)看。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到與導(dǎo)演區(qū)監(jiān)看系統(tǒng)互為備份，當(dāng)多畫面分割器或大屏幕等離子監(jiān)視器出現(xiàn)故障時(shí)技術(shù)監(jiān)視器也可在直播中應(yīng)急使用。

2.5 同步與時(shí)鐘系統(tǒng)

把當(dāng)前直播系統(tǒng)的同步設(shè)備作為全臺(tái)的核心同步，將統(tǒng)一的同步信號(hào)分配到全臺(tái)各應(yīng)用系統(tǒng)，這樣做一方面可以節(jié)省今后各應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)時(shí)分別購置同步設(shè)備的費(fèi)用，另一方面各應(yīng)用系統(tǒng)與播出具有一致的同步信號(hào)，使得各系統(tǒng)輸出到播出的信號(hào)就不需要加幀同步器，直接實(shí)現(xiàn)與播出同步。同步系統(tǒng)是整個(gè)演播室系統(tǒng)的命脈，它為演播室、播出系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)，它出現(xiàn)問題整個(gè)演播室、播出系統(tǒng)就會(huì)癱瘓，系統(tǒng)采用主備同步加自動(dòng)倒換的設(shè)計(jì)方案，主備同步設(shè)備能夠自動(dòng)和手動(dòng)切換，且具備失鎖保持功能。

配備2臺(tái)泰克TG700多格式視頻同步信號(hào)發(fā)生器和1臺(tái)泰克ECO422D自動(dòng)同步倒換器，2臺(tái)同步信號(hào)發(fā)生器互為備份。TG700是業(yè)內(nèi)有權(quán)威性的高清同步機(jī)，主備同步機(jī)發(fā)出的模擬BB（黑場(chǎng)同步）、TRI-LEV?EL(三電平同步)和WORDCLOCK（數(shù)據(jù)時(shí)鐘同步信號(hào)）作為主同步源，經(jīng)過倒換器以后將同步信號(hào)送入MI?RANDA機(jī)箱的同步分配板，發(fā)出的模擬BB同步信號(hào)分配到系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備，HD SDI數(shù)字同步信號(hào)分配到放像機(jī)，WORDCLOCK信號(hào)分配到音頻系統(tǒng)，完成整個(gè)演播室、播出系統(tǒng)的同步。另外，同步系統(tǒng)也接受外來BB信號(hào)的鎖定，如圖5所示。

圖5 同步系統(tǒng)

時(shí)鐘系統(tǒng)采用青島廣研所的產(chǎn)品，包括GPS時(shí)鐘TVZ-3100、倒計(jì)時(shí)控制器DJS-3000、校時(shí)器TVZ3600、時(shí)碼分配器等子鐘來完成導(dǎo)演區(qū)、新聞演播室和虛擬演播室的時(shí)鐘顯示。導(dǎo)演區(qū)放置正計(jì)時(shí)、倒計(jì)時(shí)、北京時(shí)間子鐘，新聞演播室和虛擬演播室放置北京時(shí)間時(shí)鐘。該時(shí)鐘系統(tǒng)同時(shí)把信號(hào)分配到播出系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全臺(tái)時(shí)鐘鎖定。

2.6 通話系統(tǒng)

采用以Clear-Com品牌Eclipse-Pico 36路通話矩陣為核心的通話系統(tǒng)，通過矩陣可以配置各種靈活的通話方式，實(shí)現(xiàn)了高清演播室各個(gè)工作崗位之間、高清演播室和原綜合演播室之間以及與臺(tái)里制作室、播出機(jī)房之間的復(fù)雜通話功能，另外通話矩陣還留有充足的通話接口冗余，滿足臺(tái)里今后技術(shù)設(shè)備發(fā)展的需求。對(duì)于新聞直播中緊急新聞事件的現(xiàn)場(chǎng)直播要求，系統(tǒng)中還接入了一臺(tái)電話耦合器實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)電話互動(dòng)的功能。CCU通過IF4W 4接口接入通話系統(tǒng)完成與攝像師的通話，演播室內(nèi)通過PTX-3無線IFB發(fā)射機(jī)和PRC-2無線IFB腰包接入通話系統(tǒng)完成與主持人的通話。對(duì)于重要工位，如導(dǎo)播、技術(shù)、播出機(jī)房、編輯機(jī)房和原綜合演播室等工位還配置了12鍵或24鍵帶顯示的通話面板與矩陣相連，同時(shí)調(diào)音臺(tái)的接入也解決了相應(yīng)工位（主持人、監(jiān)制等）聽取節(jié)目音以及與現(xiàn)場(chǎng)電話連線的問題[3]。通話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 內(nèi)部通話系統(tǒng)

3 結(jié)束語

作為清遠(yuǎn)臺(tái)的首個(gè)高清演播室，視頻系統(tǒng)各組成部分都采用了目前安全穩(wěn)定、成熟可靠、功能強(qiáng)大且性價(jià)比高的設(shè)備。在系統(tǒng)構(gòu)造上圍繞安全播出這一中心思想，避免系統(tǒng)中存在單一崩潰點(diǎn)，具備了完善的應(yīng)急方案和便捷的應(yīng)急操作流程，符合行業(yè)通用的國際規(guī)范和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。該演播室為做好清遠(yuǎn)臺(tái)高清新聞節(jié)目和各類專題節(jié)目的直播和錄制提供了優(yōu)秀的技術(shù)平臺(tái)。

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TN948

B

馮毅田，工程師，主要研究方向?yàn)檠莶ナ蚁到y(tǒng)、媒資和全臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用等。

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2014-06-03

【本文獻(xiàn)信息】馮毅田.清遠(yuǎn)電視臺(tái)高清演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2014，38（16）.