湖南經(jīng)視新聞演播室視頻系統(tǒng)的升級(jí)改造

傅樂儉，周代元

（湖南廣播電視臺(tái)，湖南 長沙 410005）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

湖南經(jīng)視標(biāo)清新聞演播室建于2000年，是國內(nèi)建立較早的半開放式演播室，系統(tǒng)集成采取一控二方式，也就是用1套全標(biāo)清系統(tǒng)來控制2個(gè)演播室（實(shí)景演播室和虛擬演播室）。系統(tǒng)安全可靠，一直運(yùn)行至今，每天10 h的節(jié)目制作量，取得了很好的效果。近年來，隨著事業(yè)的發(fā)展，節(jié)目制作量上升，1套系統(tǒng)已無法滿足2個(gè)演播室同時(shí)制作節(jié)目的需求，另外節(jié)目生產(chǎn)對(duì)技術(shù)的要求也越來越高，標(biāo)清已走向淘汰。為此本臺(tái)擬定了詳細(xì)的高清新聞演播室的技術(shù)改造方案，并逐步加以實(shí)施。

在原來的2個(gè)演播室（實(shí)景演播室和虛擬演播室）、1個(gè)導(dǎo)控室的基礎(chǔ)上增加1個(gè)導(dǎo)控室、1個(gè)設(shè)備機(jī)房，使用2套高清系統(tǒng)，2個(gè)導(dǎo)控室既可以單獨(dú)工作，又可以互為補(bǔ)充和備份。正常情況下，2個(gè)導(dǎo)控室可以同時(shí)直播和錄播節(jié)目，攝像機(jī)可以根據(jù)節(jié)目需要靈活分配，且2個(gè)導(dǎo)控室可以靈活使用任意演播室。當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，可以實(shí)行兩級(jí)備份措施：1）系統(tǒng)內(nèi)備份。切換臺(tái)用矩陣應(yīng)急凈切換備份，調(diào)音臺(tái)、傳聲器、監(jiān)聽系統(tǒng)、通話系統(tǒng)、放像機(jī)、硬盤播出、題詞、字幕機(jī)、攝像機(jī)、同步機(jī)、周邊等設(shè)備采取冗余備份。2）系統(tǒng)間備份。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)控室主要設(shè)備發(fā)生故障而短時(shí)間無法解決時(shí)，可以通過KVM系統(tǒng)，把一個(gè)導(dǎo)控室操作終端（如鼠標(biāo)、鍵盤、顯示）調(diào)配到另一個(gè)導(dǎo)控室進(jìn)行操作，輸出信號(hào)通過矩陣、跳線等方式調(diào)配到另一切換系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)。另外2個(gè)演播室可以進(jìn)行互聯(lián)，把一個(gè)導(dǎo)控室的功能延伸到另一導(dǎo)控室來滿足高要求節(jié)目的需求（如演播室間無縫的多級(jí)切換、多特技、多窗口等功能）。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 視頻信號(hào)處理

視頻信號(hào)處理主要由信號(hào)源、視頻制作、應(yīng)急切換/調(diào)度、錄像/播出、監(jiān)看等幾大部分組成。參與制作的信號(hào)源主要有攝像機(jī)信號(hào)、播出服務(wù)器、外來總控信號(hào)、圖文讀報(bào)系統(tǒng)、虛擬系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)VGA信號(hào)、高清字幕、高清在線、錄像機(jī)以及其他信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過入級(jí)分配后分別同時(shí)送入切換臺(tái)、矩陣和監(jiān)視系統(tǒng)。視頻制作主要以2臺(tái)Sony MVS-6000切換臺(tái)為中心，每臺(tái)都配置1個(gè)49路輸入、24路輸出的3M/E面板，所有信源同時(shí)進(jìn)入切換臺(tái)制作，由矩陣構(gòu)成互連互通，這樣相當(dāng)6級(jí)M/E，每級(jí)4個(gè)全功能鍵的制作系統(tǒng)，可以擴(kuò)展出強(qiáng)大的多級(jí)切換、多特技、多窗口等功能。應(yīng)急切換/調(diào)度部分主要由1臺(tái)Harris 128×128大矩陣及其控制面板和2臺(tái)Sony MVS-6000切換臺(tái)的輔助母線及其面板組成，對(duì)于同步要求高的由切換臺(tái)輔助母線調(diào)度（如虛擬背景開窗信源、讀報(bào)大屏信源、實(shí)景背景大屏幕信源等），其他信源調(diào)度由矩陣完成（如字幕機(jī)填充信源、在線包裝填充信源、鍵控器信源、監(jiān)視系統(tǒng)信號(hào)的靈活調(diào)度等），還有2個(gè)導(dǎo)控室的應(yīng)急切換由矩陣完成，一旦切換臺(tái)出現(xiàn)故障，可由矩陣做凈切換來替代切換臺(tái)。錄像/播出部分采取主備傳輸通道方式，矩陣應(yīng)急切換經(jīng)過同步鎖相，過鍵控器疊加字幕信號(hào)與切換臺(tái)PGM輸出信號(hào)進(jìn)行二選一之后，經(jīng)過嵌入器嵌入音頻后作為主路信號(hào)；切換臺(tái)直接輸出，經(jīng)過嵌入器嵌入音頻后作為備路信號(hào)。正常情況下，播出機(jī)房切主路信號(hào)為播出信號(hào)，只有當(dāng)二選一及其后面通道出現(xiàn)故障時(shí)，播出機(jī)房才切備路信號(hào)為播出信號(hào)。

監(jiān)看部分主要包括導(dǎo)監(jiān)墻監(jiān)看、技術(shù)監(jiān)看和攝像機(jī)調(diào)整監(jiān)看。導(dǎo)監(jiān)墻采用14塊42 in松下高清等離子顯示器，除PGM，PVW，TV之外，其余大屏幕均采取四畫面分割方式，常用信號(hào)源進(jìn)導(dǎo)監(jiān)墻顯示，矩陣有16路信號(hào)輸出到導(dǎo)監(jiān)墻，既保證常規(guī)節(jié)目信號(hào)源監(jiān)看的穩(wěn)定，又當(dāng)顯示屏、分割器出現(xiàn)故障和系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，可以通過矩陣靈活調(diào)度所需監(jiān)看信號(hào)。還有字幕、在線、燈光、技術(shù)、監(jiān)播等工位設(shè)置LCD顯示器，便于近距離的調(diào)整。技術(shù)監(jiān)看由矩陣面板、數(shù)字示波器、技術(shù)監(jiān)視器組成，導(dǎo)控1、導(dǎo)控2、設(shè)備機(jī)房各1套，對(duì)演播室所有輸入、輸出信號(hào)通過矩陣調(diào)出檢測(cè)，把好技術(shù)質(zhì)量關(guān)。攝像機(jī)調(diào)整監(jiān)看，采用按壓OCP Joystick操作桿觸發(fā)波形示波器和矩陣方式，正常情況下，示波器、LCD顯示器都是四分割，顯示6臺(tái)攝像機(jī)信號(hào)的波形和畫面，當(dāng)需要仔細(xì)調(diào)整時(shí)，按下OCP Joystick操作桿，示波器、LCD顯示器為單分割顯示，調(diào)整結(jié)束后放開OCP Joystick操作桿，立刻恢復(fù)到四分割顯示模式。

視頻信號(hào)處理流程如圖1所示。

圖1 視頻信號(hào)處理流程

2.2 綜合布線

由于系統(tǒng)中涉及諸多VGA顯示設(shè)備，如字幕機(jī)、在線包裝、硬盤播出、回采、題詞器、虛擬渲染器、圖文讀報(bào)等，將所有設(shè)備的主機(jī)全部安放在設(shè)備機(jī)房的機(jī)柜區(qū)（便于溫度、濕度、灰塵、噪音等環(huán)境的控制），采用KVM延長器把操作終端分配到各工位，同時(shí)在鏈路中增設(shè)綜合布線環(huán)節(jié)，使各個(gè)工位可以任意調(diào)度任何一臺(tái)主機(jī)。通常情況下，使用一條短跳線將配線架上的上口和下口一一跳線，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與操作終端的連接。此種連接完全基于物理環(huán)節(jié)上的，不會(huì)由于某個(gè)設(shè)備的問題造成系統(tǒng)的癱瘓，當(dāng)某個(gè)設(shè)備有故障或需要調(diào)整工位時(shí)，只需將設(shè)備主機(jī)對(duì)應(yīng)的跳線接口跳到所需的工位即可，其相應(yīng)的視頻信號(hào)通過矩陣調(diào)度。題詞器VGA顯示信號(hào)調(diào)度、題詞控制手柄調(diào)度、TALLY的應(yīng)急備份調(diào)度等都可采用綜合布線解決。

2.3 TALLY系統(tǒng)

TALLY系統(tǒng)為導(dǎo)播、攝像提供切換指示信息，切換臺(tái)在切換時(shí)，所切換信號(hào)的TALLY指示燈亮，提示信號(hào)正被切出。為了解決好切換臺(tái)正常切換、矩陣應(yīng)急切換、虛擬多機(jī)位切換等多種情況下提供TALLY指示，使用1臺(tái)TSL TM2、2臺(tái)具有三級(jí)倒換功能的Hinac TLD-3、多臺(tái)分割器、交換機(jī)及跳線來完成。用TM2實(shí)現(xiàn)2個(gè)演播室的動(dòng)態(tài)源名跟隨和TALLY顯示功能，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，把TLD-3切換到A狀態(tài)，TM2通過讀取切換臺(tái)和矩陣的交叉點(diǎn)信息，將UMD信息和TALLY信息傳遞給攝像機(jī)和畫面分割器。當(dāng)TM2出現(xiàn)故障時(shí)，把TLD-3切換到B狀態(tài)，通過跳線的方式保證2個(gè)演播室的切換臺(tái)可以為6臺(tái)攝像機(jī)提供紅綠TALLY信號(hào)。在TM2和切換臺(tái)同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，使用矩陣作為應(yīng)急切換，把TLD-3切換到C狀態(tài)，同樣通過跳線的方式可以使2個(gè)演播室的6臺(tái)攝像機(jī)紅綠TALLY信號(hào)正常工作。

2.4 時(shí)鐘系統(tǒng)

2個(gè)演播室采用同一時(shí)鐘系統(tǒng)，即采用同一時(shí)鐘發(fā)生器和日期發(fā)生器，時(shí)鐘可以接收GPS時(shí)間信號(hào)，也可以定在主控的基準(zhǔn)信號(hào)上，還可以給群內(nèi)其他演播室發(fā)送EBU信號(hào)，讓全臺(tái)工作在穩(wěn)定的同一時(shí)間基準(zhǔn)內(nèi)。時(shí)鐘發(fā)生器和日期發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)分配送給各演播室的子鐘。為防止GPS信號(hào)丟失時(shí)時(shí)鐘顯示時(shí)間出現(xiàn)偏差，特配置了1臺(tái)高穩(wěn)時(shí)鐘（Hinac GS-2），假如GPS信號(hào)丟失，也能保持時(shí)鐘的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 同步系統(tǒng)

使用2臺(tái)同步信號(hào)發(fā)生器（Tektronix TG700）和1臺(tái)自動(dòng)同步倒換器（Tektronix ECQ422D），采取主、備自動(dòng)倒換的方式，確保系統(tǒng)的可靠性。音頻同步優(yōu)先使用BB信號(hào)，如確因設(shè)備問題，可以使用音頻同步設(shè)備，產(chǎn)生相應(yīng)的音頻同步信號(hào)?？梢越邮湛偪厮蛠淼耐叫盘?hào)，也可給群內(nèi)其他演播室送多路同步信號(hào)，使群內(nèi)演播室信號(hào)保持相同的同步基準(zhǔn)，這樣群內(nèi)演播室信號(hào)自由調(diào)度后不再需要同步鎖相，減少了大量的同步鎖相設(shè)備，降低了系統(tǒng)集成的成本。

2.6 監(jiān)控與信息管理系統(tǒng)

監(jiān)控部分主要包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、強(qiáng)電的監(jiān)控、機(jī)房環(huán)境溫、濕度的監(jiān)控。需要監(jiān)控的設(shè)備包括Har?ris機(jī)箱（內(nèi)含視頻分配板卡、加解嵌板卡、信息處理卡等周邊）、TEK信號(hào)監(jiān)測(cè)儀、2臺(tái)Sony 6000切換臺(tái)、Harris Platinum矩陣、Harris X85多格式變換器、Harris多畫面分割器、TEK同步信號(hào)發(fā)生器等。強(qiáng)電的監(jiān)控主要是對(duì)UPS運(yùn)行狀況、對(duì)強(qiáng)電的輸入輸出線路的監(jiān)測(cè)、對(duì)強(qiáng)電線路及開關(guān)的過流過壓的監(jiān)測(cè)。機(jī)房環(huán)境溫、濕度的監(jiān)控主要根據(jù)機(jī)房布置的溫感探頭，并通過溫感控制器對(duì)探頭進(jìn)行管理，監(jiān)控系統(tǒng)可以通過控制器獲取區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，并加以顯示。

系統(tǒng)配置了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和控制機(jī)，來保證數(shù)據(jù)的完整性以及對(duì)報(bào)警的記錄匯總，并將報(bào)警信息進(jìn)行分級(jí)管理，把復(fù)雜的信息轉(zhuǎn)換成上層系統(tǒng)需要的單點(diǎn)信息，交給上層處理程序，避免大量無效信息對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響，同時(shí)保證了信息處理的時(shí)效性。進(jìn)行分級(jí)管理后，如電源損壞、風(fēng)扇停止、信號(hào)丟失等作為嚴(yán)重告警，以顯著的顏色呈現(xiàn)，并提供聲音信息，如靜音等為普通的告警信息，則以通告的方式呈現(xiàn)。同時(shí)工作人員也可通過遠(yuǎn)程控制查看監(jiān)控軟件的呈現(xiàn)內(nèi)容，系統(tǒng)提供簡潔方便的操作界面和直觀的系統(tǒng)顯示，操作人員可以第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題并根據(jù)信息及時(shí)解決問題。同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部提供短信接口，通過網(wǎng)絡(luò)與集團(tuán)的短信系統(tǒng)相連，可以將指定信息發(fā)送給技術(shù)人員，以方便技術(shù)人員及時(shí)掌握系統(tǒng)的緊急告警信息。

2.7 系統(tǒng)布局

設(shè)備機(jī)房共放置16個(gè)機(jī)柜，其中R8為配電柜，R1～R7為視頻柜，用于放置矩陣、切換臺(tái)、攝像機(jī)、硬盤播出服務(wù)器、周邊、同步機(jī)、時(shí)鐘、TALLY、監(jiān)控等設(shè)備，R9～R11放置音頻、通話設(shè)備，R12～R14用于放置虛擬設(shè)備，R15～R16為預(yù)留機(jī)柜，便于以后擴(kuò)展。由于強(qiáng)電會(huì)對(duì)弱點(diǎn)信號(hào)造成影響，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將強(qiáng)、弱電分開布置，機(jī)柜之間線纜和機(jī)柜與導(dǎo)控室之間電纜全部設(shè)在線槽內(nèi)部，系統(tǒng)做到強(qiáng)弱電線無穿插，保證強(qiáng)弱電分開布防。

導(dǎo)控室1、導(dǎo)控室2分別設(shè)置了相同的工位區(qū)，分別為錄像、硬盤、視頻、字幕、技術(shù)、題詞打印、導(dǎo)播文稿、在線、音頻、監(jiān)播、虛擬、調(diào)光等工位。工位合理安排，使導(dǎo)監(jiān)墻監(jiān)看信號(hào)與工位對(duì)應(yīng)，達(dá)到最佳視角關(guān)系。

2.8 配電設(shè)計(jì)

最近兩年，從廣電總局通報(bào)的幾起重大安全播出事故看，都是因強(qiáng)電故障及操作不當(dāng)引起的。安全、可靠的配電設(shè)計(jì)是保障系統(tǒng)長久穩(wěn)定運(yùn)行的重要一環(huán)。采取了UPS集中供電與分布式供電相結(jié)合的方式，新購買一臺(tái)160 kV·A UPS作為主路，分配后送到幾個(gè)中心機(jī)房，以前分布式的UPS繼續(xù)給各中心機(jī)房提供備路電源。UPS集中供電存在分配、開關(guān)等中間環(huán)節(jié)故障風(fēng)險(xiǎn)，而分布式UPS放置在各中心機(jī)房，直接給各機(jī)柜供電，減少了中間環(huán)節(jié)，這樣主備供電方式可以互相取長補(bǔ)短，既便于強(qiáng)電的集中管理和分配，又在功能、安全上起到雙保險(xiǎn)作用，還節(jié)約了一定資金。對(duì)于雙電源設(shè)備，設(shè)備本身電源就區(qū)分了主備路，只須將接進(jìn)機(jī)柜的主路供給主電源，備路供給備電源。對(duì)于單電源設(shè)備，系統(tǒng)中有主備設(shè)備的，主設(shè)備提供主路電源，備設(shè)備提供備路電源，這樣單路供電有故障時(shí)，只會(huì)影響到其中一個(gè)設(shè)備的工作，對(duì)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生大的影響。譬如，顯示屏出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過矩陣把有問題屏的信號(hào)調(diào)配到其他屏顯示。對(duì)于同步機(jī)，一般為單電源設(shè)備，參照單電源設(shè)備，主同步機(jī)接主電源，備同步機(jī)接備電源，而同步倒換器同樣是一個(gè)單電源設(shè)備，系統(tǒng)中只有1臺(tái)，無主備之分。同步倒換器具有掉電直通主路的功能，鑒于這一點(diǎn)，把同步倒換器接到備路電源上，一旦當(dāng)主路電源癱瘓時(shí)，主路同步信號(hào)中斷，此時(shí)同步倒換器接在備路電源上，可以正常工作，同步信號(hào)自動(dòng)倒換到備同步機(jī)上，不影響系統(tǒng)同步基準(zhǔn)；當(dāng)備路電源癱瘓，備同步信號(hào)輸出中斷，此時(shí)同步倒換器具有掉電直通主路功能，因此主路同步信號(hào)未受影響，系統(tǒng)同步基準(zhǔn)也不會(huì)受到影響。在配電平衡時(shí)，盡可能地將三相電源平均分配到各負(fù)載設(shè)備上，各相電源的負(fù)載差值不超過5 kW。另外在機(jī)柜底部預(yù)留幾個(gè)與供電分開的檢修插座，檢修供電由公共市電通道提供。

2.9 地線設(shè)計(jì)

由于信號(hào)地為各種干擾源的干擾對(duì)象，防止地線干擾主要針對(duì)信號(hào)地而言。在對(duì)地線的設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮抑制干擾，要保證機(jī)房設(shè)備系統(tǒng)工作穩(wěn)定，還有就是保護(hù)機(jī)房工作人員以及設(shè)備的安全。在修建廣電大樓時(shí)，就采用建筑結(jié)構(gòu)中的主鋼筋作為地網(wǎng)的骨架，其柱、梁內(nèi)的主鋼筋焊成一個(gè)整體，并引到地下接地樁，使整個(gè)大樓組成一個(gè)籠式均壓體，工作地、防雷地、保護(hù)地共用同一地網(wǎng)。照明、空調(diào)、特照、工藝配電都進(jìn)行了嚴(yán)格區(qū)分，全采用三相五線制，另外演播室機(jī)房的視音頻信號(hào)均為基帶信號(hào)，因此采用單點(diǎn)接地和低頻接地方式。對(duì)廣電大樓各子系統(tǒng)的工藝地線單獨(dú)連接于地總匯集線（即一點(diǎn)接地），接地總匯集設(shè)在大樓的底層，用銅排及鍍鋅扁鋼，接地電阻小于1 Ω，各子系統(tǒng)的工藝地線與機(jī)房的保護(hù)地絕緣。在低頻接地方式中，根據(jù)工藝地最終所有等電位原則，結(jié)合中心機(jī)房共16個(gè)機(jī)柜，每邊布置8個(gè)機(jī)柜的實(shí)際情況，采取了樹型結(jié)構(gòu)連接方式，由一條主干工藝地線接入機(jī)房，在端點(diǎn)一分為二，再延伸到各個(gè)機(jī)柜區(qū)，這樣可以做到等電位精度較高。

3 結(jié)束語

電視是一個(gè)技術(shù)媒體，任何媒體都沒有像電視這樣依賴于技術(shù)，技術(shù)控制并影響著電視，是其存在的前提，影響其傳播的內(nèi)容質(zhì)量和方式；電視又以節(jié)目為表現(xiàn)形式，節(jié)目的質(zhì)量和數(shù)量對(duì)推動(dòng)電視技術(shù)的發(fā)展有著重要作用，兩者是辨證的統(tǒng)一體。隨著湖南經(jīng)視新聞演播室高清系統(tǒng)改造的完成，相信其節(jié)目的質(zhì)量與創(chuàng)新會(huì)走得更高、更遠(yuǎn)?，F(xiàn)在本臺(tái)已經(jīng)開始了3D技術(shù)在前期拍攝中的嘗試，相信在今后的幾年，節(jié)目的需求會(huì)很快推動(dòng)3D演播室的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。