央視2013年春晚視頻系統(tǒng)特點(diǎn)及技術(shù)應(yīng)用

劉 暢

（中央電視臺(tái)，北京 100859）

中央電視臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱央視或CCTV）春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)（以下簡(jiǎn)稱春晚）是為慶祝農(nóng)歷新年在除夕夜舉辦的綜藝性文藝晚會(huì)，其節(jié)目精彩紛呈，囊括流行歌曲、舞蹈、小品、相聲、魔術(shù)和雜技等多種藝術(shù)形式。央視2013年春晚在演出規(guī)模、演員陣容、播出時(shí)長(zhǎng)和海內(nèi)外觀眾收視率等多方面均創(chuàng)歷史新高。整臺(tái)晚會(huì)面向全世界直播，CCTV-1、CCTV-3、CCTV-4、英語新聞、西班牙語、法語、阿拉伯語、俄語、高清頻道等多個(gè)頻道同時(shí)并機(jī)直播。2013年春晚，央視采用了全方位LED屏幕和大量虛擬場(chǎng)景來參與直播，整臺(tái)晚會(huì)畫面清晰，色彩絢麗，給電視觀眾以美的享受。2013年春晚涉及很多新技術(shù)，包括高標(biāo)清同播、文件化記錄和播放、舞臺(tái)全方位LED顯示、在線包裝和傳統(tǒng)字幕機(jī)配合使用等。本文就2013年春晚視頻系統(tǒng)特點(diǎn)和直播中具體技術(shù)運(yùn)作做介紹。

1 視頻系統(tǒng)特點(diǎn)和功能

央視2013年春晚整套視頻系統(tǒng)設(shè)備均為高清設(shè)備，系統(tǒng)采用索尼MVS-8000G切換臺(tái)，68路輸入24路輸出，信號(hào)調(diào)度和應(yīng)急備份通路采用HARRIS 64×64高清切換矩陣；系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)視墻采用等離子顯示加分割器顯示方式，其中視頻監(jiān)視墻包括10臺(tái)50英寸等離子顯示器，由6臺(tái)四畫面分割器和4臺(tái)十畫面分割器實(shí)現(xiàn)分屏，音頻監(jiān)視墻包括2臺(tái)50英寸等離子顯示器，由2臺(tái)十畫面分割器實(shí)現(xiàn)分屏；攝像機(jī)光圈調(diào)節(jié)監(jiān)視器采用2臺(tái)索尼高清技術(shù)監(jiān)視器BVM-L231對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)看，信號(hào)源由矩陣面板進(jìn)行直接選切；系統(tǒng)內(nèi)配備2套新奧特公司Mariana 5D在線包裝系統(tǒng)，其輸入源由切換臺(tái)4條輔助母線提供。

對(duì)于2013年春晚的直播系統(tǒng)搭建，制作團(tuán)隊(duì)在了解節(jié)目導(dǎo)演組的需求后對(duì)演播室視頻系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，視頻系統(tǒng)框圖如圖1所示。2013年春晚的視頻系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：

（1）共使用10臺(tái)索尼HDC-1580高清攝像機(jī)，其輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)字高清視頻分配放大器分配后送入切換臺(tái)和矩陣。

（2）使用1臺(tái)吊頂攝像機(jī)和1臺(tái)飛貓攝像機(jī)，其輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)字高清視頻分配放大器分配后送入切換臺(tái)和矩陣。

（3）為確保構(gòu)圖豐富和畫面質(zhì)量，系統(tǒng)為攝像機(jī)配備了2個(gè)高倍廂式長(zhǎng)焦鏡頭和6個(gè)廣角鏡頭，同時(shí)提供2臺(tái)升降臂協(xié)助拍攝。

（4）使用2臺(tái)傳統(tǒng)字幕機(jī)和2臺(tái)在線包裝。2臺(tái)字幕機(jī)分別用于節(jié)目片名和唱詞字幕；1臺(tái)在線包裝用于左飛節(jié)目預(yù)告和角標(biāo)LOGO，另外1臺(tái)作為備份使用。

（5）配備2臺(tái)4通道的EVS設(shè)備，用于節(jié)目中視頻插播放像和記錄高清版本的有字幕版以及無字幕版信號(hào)。

（6）對(duì)于演播現(xiàn)場(chǎng)的主要背景大屏幕，通過切換臺(tái)的輔助母線為其提供主路信號(hào)，矩陣提供備路信號(hào)，通過相應(yīng)的輔助控制面板和矩陣面板來切換其輸出信號(hào)。

圖1 2013年春晚演播室視頻系統(tǒng)框圖

（7）為了保證節(jié)目的安全播出，在系統(tǒng)中進(jìn)行了安全備份，一旦系統(tǒng)中視頻切換臺(tái)出現(xiàn)問題，可立即通過矩陣系統(tǒng)進(jìn)行緊急切換；同時(shí)，系統(tǒng)中還配有外接的數(shù)字高清視頻鍵控器，可以在緊急情況下正常疊加字幕，確保節(jié)目的完整性。

2 演播廳攝像機(jī)機(jī)位及調(diào)節(jié)

2013年春晚在央視一號(hào)演播廳直播，該演播廳面積1 800 m2，屬于圓形結(jié)構(gòu)。節(jié)目導(dǎo)演根據(jù)春晚節(jié)目的特點(diǎn)與視頻技術(shù)人員一起確定攝像機(jī)的數(shù)量、具體配置和機(jī)位的位置，而且在每次彩排前，視頻技術(shù)人員會(huì)與燈光師溝通，了解節(jié)目的布光特點(diǎn)，并對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，確保拍攝畫面清晰透徹，色彩真實(shí)還原。

2.1 演播廳攝像機(jī)機(jī)位

演播廳現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)機(jī)位擺放是否合理，直接影響切換導(dǎo)演對(duì)攝像機(jī)的正常調(diào)度和畫面的構(gòu)圖效果，如果盲目追求攝像機(jī)的數(shù)量而導(dǎo)致拍攝中攝像機(jī)互相穿幫，出現(xiàn)在各自的畫面中，就會(huì)影響畫面的美觀。2013年春晚節(jié)目中一共使用了12個(gè)訊道，攝像機(jī)機(jī)位配置如表1所示，其中9號(hào)為吊頂機(jī)攝像機(jī)，用于提供俯拍鏡頭；12號(hào)為飛貓攝像機(jī)，通過計(jì)算機(jī)控制攝像機(jī)云臺(tái)，可以快速在鋼索上滑動(dòng)，完成舞臺(tái)前的移動(dòng)跟蹤拍攝。攝像機(jī)在演播廳的拍攝機(jī)位如圖2所示。

通常，春晚節(jié)目部門在每次彩排過程中會(huì)對(duì)整臺(tái)晚會(huì)進(jìn)行錄像，然后逐個(gè)節(jié)目重放觀察效果，根據(jù)機(jī)位的擺放對(duì)攝像機(jī)各個(gè)鏡頭進(jìn)行分配。搖臂攝像機(jī)在節(jié)目中的應(yīng)用水準(zhǔn)很大程度上取決于攝像和導(dǎo)演之間的溝通，在每次節(jié)目前，搖臂攝像人員會(huì)和導(dǎo)演對(duì)節(jié)目流程進(jìn)行充分的溝通，設(shè)計(jì)節(jié)目直播中需要用到搖臂的鏡頭畫面，使搖臂攝像技術(shù)能夠發(fā)揮出最佳作用。攝像機(jī)機(jī)位的位置跟節(jié)目導(dǎo)演的調(diào)機(jī)習(xí)慣和各攝像機(jī)負(fù)責(zé)的鏡頭有關(guān)，其設(shè)置要使攝像機(jī)充分全面利用，多方位照顧到整臺(tái)晚會(huì)需要，從而最大限度地利用好每一臺(tái)攝像機(jī)。

表1 2013年春晚演播廳攝像機(jī)配置表

2.2 攝像機(jī)的調(diào)節(jié)

攝像機(jī)作為信號(hào)源，其工作狀態(tài)直接影響播出信號(hào)的質(zhì)量。數(shù)字高清電視技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，已使攝像機(jī)的功能和技術(shù)指標(biāo)幾近完美，其分解力、靈敏度、低照度、信噪比都已達(dá)到節(jié)目制作要求。信號(hào)質(zhì)量和彩色還原的好壞不僅取決于燈光的應(yīng)用和舞美創(chuàng)作的效果，而且跟晚會(huì)中視頻技術(shù)人員對(duì)攝像機(jī)相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)有很大關(guān)聯(lián)。高清攝像機(jī)最佳工作的光圈值為4～6，為此需要視頻技術(shù)人員與燈光師一起探討各個(gè)節(jié)目的燈光要求，并在節(jié)目單上做出明顯標(biāo)注，以便節(jié)目制作中視頻和燈光能密切配合，確保攝像機(jī)拍攝的圖像更加清晰、柔和、有層次。

攝像機(jī)除做黑、白平衡的自動(dòng)調(diào)整外，還需要進(jìn)行光圈、底電平的手動(dòng)調(diào)整，必要時(shí)還要增加伽瑪校正、輪廓校正、拐點(diǎn)校正以及白切割參數(shù)的調(diào)整等。2013年春晚，每次節(jié)目彩排前，視頻技術(shù)人員會(huì)對(duì)所有攝像機(jī)的色彩進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在差異時(shí)，技術(shù)人員將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)同一個(gè)人或物，利用切換臺(tái)劃像的功能使圖像劃在同一幅畫面中，并采用攝像機(jī)的色匹配功能對(duì)顏色進(jìn)行調(diào)整，以保證切換鏡頭時(shí)人的膚色不變和相互的色平衡。同時(shí)，在節(jié)目直播中會(huì)時(shí)刻注意攝像機(jī)的光圈調(diào)整，以保證信號(hào)幅度正常。

在春晚直播前，制作團(tuán)隊(duì)反復(fù)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，最后在攝像機(jī)RCP控制面板上存儲(chǔ)了兩組攝像機(jī)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)：一組色溫為5 600 K，適合歌舞節(jié)目；另一組色溫為5000 K，適合小品節(jié)目。在節(jié)目直播中，制作團(tuán)隊(duì)根據(jù)節(jié)目播出單，及時(shí)在OCP控制面板中調(diào)用了部分用于拍攝歌舞或小品節(jié)目特寫攝像機(jī)的色溫?cái)?shù)據(jù)，這樣確保了歌舞和小品節(jié)目色彩還原正常。

3 虛擬植入技術(shù)

在2013年春晚中，現(xiàn)場(chǎng)有3臺(tái)攝像機(jī)采用了虛擬植入技術(shù)處理，分別為2號(hào)、8號(hào)和10號(hào)攝像機(jī)；而2012年春晚現(xiàn)場(chǎng)只用了1臺(tái)全景攝像機(jī)采用虛擬植入技術(shù)處理。這次虛擬設(shè)備采用了以色列傲威公司（ORAD）的RealSet虛擬現(xiàn)場(chǎng)制作系統(tǒng)，它將攝像機(jī)跟蹤技術(shù)與三維圖像實(shí)時(shí)渲染技術(shù)結(jié)合在一起，在演播室實(shí)景中植入虛擬元素，并保持?jǐn)z像機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中正確的透視關(guān)系，實(shí)現(xiàn)虛與實(shí)的完美結(jié)合。在實(shí)景演播室應(yīng)用虛擬元素，可以根據(jù)節(jié)目?jī)?nèi)容需要，快速變換相應(yīng)的虛擬內(nèi)容，大大增強(qiáng)視覺效果。為了保證虛實(shí)的完美結(jié)合，給觀眾帶來真實(shí)感，進(jìn)行虛擬現(xiàn)場(chǎng)制作需要高精確度的跟蹤定位技術(shù)、強(qiáng)大的圖形實(shí)時(shí)渲染技術(shù)以及相關(guān)的軟件配合。RealSet系統(tǒng)將攝像機(jī)跟蹤定位技術(shù)、圖形渲染技術(shù)以及虛擬元素制作技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，成為一套有效的虛擬現(xiàn)場(chǎng)制作系統(tǒng)。

2013年春晚現(xiàn)場(chǎng)采用3套R(shí)ealSet虛擬現(xiàn)場(chǎng)制作系統(tǒng)，每套虛擬系統(tǒng)都配置主備2臺(tái)處理器，共6臺(tái)處理器。虛擬處理器位于立柜機(jī)房，其控制則在導(dǎo)控室臨時(shí)工位。攝像機(jī)頭提供推、拉、搖、移等控制數(shù)據(jù)通過音頻線從演播廳傳輸?shù)搅⒐駲C(jī)房的主機(jī)。2013年春晚虛擬攝像機(jī)連接如圖3所示。錄制現(xiàn)場(chǎng)3臺(tái)攝像機(jī)采用了實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)，1臺(tái)采用搖臂機(jī)械跟蹤方式，2臺(tái)采用固定機(jī)位跟蹤方式。節(jié)目開始前，3個(gè)機(jī)位要進(jìn)行精確定位，節(jié)目拍攝過程中，3個(gè)機(jī)位的跟蹤系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地將攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)较鄳?yīng)的HDVG圖形工作站，驅(qū)動(dòng)虛擬攝像機(jī)對(duì)HDVG圖形工作站中三維模型進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染。HDVG圖形工作站提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)渲染功能，根據(jù)跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，即使對(duì)于復(fù)雜的三維模型也能進(jìn)行實(shí)時(shí)的平滑渲染，觀眾看到的逼真三維模型就是通過HDVG實(shí)時(shí)渲染出來的。春晚現(xiàn)場(chǎng)虛擬植入效果如圖4所示。

圖3 2013年春晚虛擬攝像機(jī)連接圖

圖4 2013年春晚現(xiàn)場(chǎng)的虛擬植入效果

圖5 導(dǎo)控室

圖6 立柜機(jī)房

4 節(jié)目錄制和信號(hào)交互

2013年央視春晚信號(hào)的錄制和插播采用文件化記錄和播放方式，演播室配置了2臺(tái)4通道的EVS XT2系統(tǒng)，設(shè)置如下：將第一個(gè)通道均用于節(jié)目帶字幕版信號(hào)的錄制，第二通道均用于節(jié)目中開場(chǎng)歌舞、宣傳片、廣告和賀年短片的插播，第三通道均用于現(xiàn)場(chǎng)背景主屏幕信號(hào)的播放，2臺(tái)EVS的第四通道分別用于節(jié)目無字幕版信號(hào)的錄制和錄制信號(hào)的監(jiān)看通道。

演播室與后期蘋果島系統(tǒng)采用DVCPRO HD 100 Mbps信號(hào)壓縮格式，通過千兆以太網(wǎng)使用緊耦合方式直接傳輸?shù)教O果島中心存儲(chǔ)系統(tǒng)，而演播室節(jié)目中所有插播素材和廣告也采用DVCPRO HD 100 Mbps信號(hào)壓縮格式，通過千兆以太網(wǎng)傳輸?shù)紼VS XT2服務(wù)器內(nèi)，用于節(jié)目插播放像。為了保證節(jié)目文件化記錄和傳輸，在系統(tǒng)中設(shè)置了一套與其他演播室共享的X-FILE存儲(chǔ)作為記錄備份系統(tǒng)。在節(jié)目直播中，文件也同時(shí)保存到X-FILE存儲(chǔ)系統(tǒng)，一旦演播室EVS系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法傳輸，可以在節(jié)目直播后將X-FILE存儲(chǔ)系統(tǒng)中的文件傳輸?shù)胶笃谙到y(tǒng)。

2013年春晚在直播中需要傳輸高清帶字幕（主備）、高清無字幕（主備）、標(biāo)清帶字幕（主備）和標(biāo)清無字幕（主備）共8路信號(hào)到主控播出系統(tǒng)。

（1）通過2路高清光發(fā)板傳送主備高清帶字幕信號(hào)到現(xiàn)址主控，用于節(jié)目正常的直播，主要用于CCTV-1高清綜合和高清頻道的直播。同時(shí)在演播室輸出信號(hào)的場(chǎng)逆程第13行嵌入AFD（有效圖像格式描述）值為1 010，確保已切到新址播出的頻道如CCTV-3在下變換過程中自動(dòng)按照信箱模式進(jìn)行變換到標(biāo)清播出。

（2）通過2路高清光發(fā)板傳送主備高清無字幕信號(hào)到現(xiàn)址主控，用于主控高清信號(hào)的收錄。

（3）通過2路標(biāo)清光發(fā)板傳送主備標(biāo)清帶字幕信號(hào)到現(xiàn)址主控，主要用于現(xiàn)址CCTV-1、CCTV-4頻道的直播。

（4）通過2路標(biāo)清光發(fā)板傳送主備標(biāo)清無字幕信號(hào)到現(xiàn)址主控，再由主控傳送到英語新聞、西班牙語、法語、阿拉伯語和俄語頻道演播室，經(jīng)過相應(yīng)字幕包裝后傳回到主控，主要用于這5個(gè)頻道的直播。

5 設(shè)備和信號(hào)的應(yīng)急處理

演播室直播信號(hào)的主路都以切換臺(tái)主機(jī)后的第一路PGM經(jīng)過主輸出視分板和主光端板送到主控，備路都以矩陣的一路輸出經(jīng)過備輸出視分板和備光端板送到主控。

5.1 攝像機(jī)故障應(yīng)急處理

單臺(tái)攝像機(jī)故障：應(yīng)立即請(qǐng)切換導(dǎo)演切到其他攝像機(jī)的畫面上，技術(shù)人員需重啟該臺(tái)攝像機(jī)，如果還不正常，則迅速去現(xiàn)場(chǎng)處理該臺(tái)攝像機(jī)的故障。

5.2 切換臺(tái)故障應(yīng)急處理

當(dāng)切換臺(tái)出現(xiàn)死機(jī)故障，切換面板的按鍵不能切換時(shí)，此時(shí)節(jié)目播出信號(hào)并沒有中斷，切換臺(tái)技術(shù)人員應(yīng)立即提示導(dǎo)演和系統(tǒng)負(fù)責(zé)人，并指導(dǎo)切換導(dǎo)演在矩陣應(yīng)急切換面板上進(jìn)行節(jié)目切換，同時(shí)迅速通知播控機(jī)房值班人員切換到直播機(jī)房輸出備路上。在確認(rèn)播出切換到備路后，系統(tǒng)負(fù)責(zé)人員才能重新啟用切換臺(tái)，并對(duì)切換臺(tái)的日常功能進(jìn)行檢查，調(diào)用切換臺(tái)中存儲(chǔ)的直播狀態(tài)。待切換臺(tái)正常后，在適當(dāng)時(shí)機(jī)指導(dǎo)導(dǎo)演回切換臺(tái)切換，節(jié)目回到切換臺(tái)切換后在應(yīng)急備路上選切PGM鍵，然后通知播控機(jī)房值班人員，切換到直播機(jī)房輸出主路上。

5.3 主輸出視分板故障應(yīng)急處理

當(dāng)切換臺(tái)輸出正常而主輸出視分板出現(xiàn)故障沒有輸出時(shí)，播控機(jī)房值班人員應(yīng)切換到直播機(jī)房輸出備路上，演播室系統(tǒng)技術(shù)人員應(yīng)迅速與播出確認(rèn)，確保安全播出。確認(rèn)后，系統(tǒng)技術(shù)人員熱插拔該板一次，如果故障未排除，立即用演播室備用視分板替換，觀察視分板無異常后迅速通知播控機(jī)房值班人員切換到直播機(jī)房輸出主路上。

5.4 主光端板故障應(yīng)急處理

當(dāng)切換臺(tái)和主輸出視分板輸出正常而主光端板出現(xiàn)故障沒有輸出時(shí)，播控機(jī)房值班人員應(yīng)切換到直播機(jī)房輸出備路上。演播室系統(tǒng)技術(shù)人員應(yīng)迅速與播出確認(rèn)，確保安全播出。確認(rèn)后，系統(tǒng)技術(shù)人員觀察主光端板上的報(bào)警提示，熱插拔該板一次，如果故障未排除，立即用演播室備用光端板替換，觀察光端板無異常后迅速通知播控機(jī)房值班人員切換到直播機(jī)房輸出主路。

5.5 字幕機(jī)故障應(yīng)急處理

直播時(shí)字幕機(jī)應(yīng)互為備份，當(dāng)一臺(tái)字幕機(jī)出現(xiàn)故障后，其他字幕機(jī)立即代替其功能。字幕人員需要立即通知切換臺(tái)技術(shù)人員鍵下該字幕機(jī)信號(hào)，與系統(tǒng)負(fù)責(zé)人一起重啟字幕機(jī)，如果恢復(fù)正常，待檢查沒有異常后，通知切換臺(tái)技術(shù)人員鍵上該字幕機(jī)信號(hào)并正常工作。

2013年春晚共進(jìn)行了6次彩排和1次備播，在每次彩排或備播后都根據(jù)節(jié)目組的要求對(duì)視頻系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以滿足節(jié)目的最新需求。在系統(tǒng)和設(shè)備的備份上做了充分的考慮，并在直播前對(duì)備份方案進(jìn)行了反復(fù)的模擬演示，可以應(yīng)對(duì)任何突發(fā)故障，從而進(jìn)一步確保了春晚節(jié)目的安全播出。此外，在演播室直播信號(hào)通路上設(shè)置了很多監(jiān)測(cè)點(diǎn)，例如，將光接收板接收來自主控的光返信號(hào)，演播室節(jié)目信號(hào)的主備、光返信號(hào)的主備都在視頻監(jiān)視墻上顯示，結(jié)合演播室的帶臺(tái)標(biāo)的有線電視信號(hào)，可以非常容易判斷出傳輸環(huán)節(jié)故障點(diǎn)。在整個(gè)春節(jié)晚會(huì)直播中，演播室系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何技術(shù)事故。