大連廣播電視臺高清演播室改造思路

楊光

（大連廣播電視臺 技術(shù)制作中心，遼寧 大連 116022）

大連廣播電視臺高清演播室改造思路

楊光

（大連廣播電視臺 技術(shù)制作中心，遼寧 大連 116022）

大連臺就高標(biāo)清演播室設(shè)計和選型進(jìn)行了多次技術(shù)探討，并最終形成了高清改造思路。以大連電視臺600 m2演播室改造為實(shí)例，詳細(xì)論述了地方電視臺大型綜藝演播室系統(tǒng)如何規(guī)劃、設(shè)計和選型，以滿足高清數(shù)字電視的發(fā)展趨勢。

高清數(shù)字化；媒體交互；共享；備份；應(yīng)急

隨著數(shù)字高清晰度電視技術(shù)的發(fā)展，高清電視頻道播出在全國已越來越普遍，國家廣電總局很早就將高清電視發(fā)展作為各地電視臺發(fā)展的重點(diǎn)。大連廣播電視臺在2012年已開播一個高清頻道，目前大連臺新聞、財經(jīng)頻道建設(shè)高清演播室，其余的都是標(biāo)清演播室。依據(jù)大連臺高清發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，陸續(xù)對各演播室進(jìn)行高清改造，2015年各演播室要完成高清數(shù)字化改造任務(wù)。由于目前電視播出和電視制作還需要保留標(biāo)清格式，標(biāo)清電視將與高清電視長期共存，因此電視臺在演播室改造中必須滿足高、標(biāo)清同播的技術(shù)需求。大連臺就高標(biāo)清演播室設(shè)計和選型進(jìn)行了多次技術(shù)探討，并最終形成了高清改造思路，本文詳細(xì)闡述先行改造的600m2演播室的設(shè)計思路。

1 600m2播室高清改造總體要求

演播室改造總體要求：系統(tǒng)以先進(jìn)、實(shí)用、易用、安全、靈活、共享、開放、可擴(kuò)展、節(jié)約為基礎(chǔ)，以達(dá)到各使用功能多樣性和最大化，設(shè)備調(diào)整和操作要簡便，充分適應(yīng)文藝節(jié)目、大型綜合欄目以及賽事的直播和錄播[1-2]。這次改造要充分打破傳統(tǒng)的設(shè)計思路，以全新的理念改造各高清演播室，打破以往演播室獨(dú)立使用的情況，初步建立起一個演播室集群分控與共享的系統(tǒng)，前期建設(shè)先單獨(dú)改造600m2演播室。

2 600m2演播室改造概述

視頻系統(tǒng)采用1 080/50i高清晰度處理內(nèi)核，構(gòu)建高清16∶9的制作環(huán)境，在系統(tǒng)的視頻入出口采用制式上下變換的方式，同時兼顧標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視輸入、制作、錄制和直播的能力。

音頻系統(tǒng)分為主、備數(shù)字調(diào)音臺，可錄制立體聲節(jié)目，系統(tǒng)具有靈活的信號輸入輸出分配功能，具備音頻跟隨視頻功能，能完成大型電視節(jié)目直播及錄制。

3 系統(tǒng)設(shè)計及選型

3.1 輸入/輸出信號確定

輸入輸出信號數(shù)量統(tǒng)計如圖1所示。

圖1 600 m2制作演播室系統(tǒng)輸入輸出數(shù)量統(tǒng)計

3.2 視頻系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)按6+2訊道設(shè)計和布局（6個有線，2個無線）。2個訊道配備22倍鏡頭，2個訊道配有4.5廣角鏡頭攝像機(jī)，2訊道為配置標(biāo)準(zhǔn)鏡頭攝像機(jī)，外加2訊道配備標(biāo)準(zhǔn)鏡頭無線攝像機(jī)；不少于6路外來信號（帶幀同步功能，HD/SD-SDI及模擬復(fù)合信號；其中1路配有的多種信號格式的轉(zhuǎn)換設(shè)備，支持HDMI、DVI、分量、復(fù)合及音頻信號轉(zhuǎn)換）；HD/SD-SDI矩陣；HD VTR 2臺（1放、2錄）；SD VTR 2臺（1錄）；硬盤錄像機(jī)2臺；VGA轉(zhuǎn)換視頻信號2路；制作網(wǎng)非線編工作站2臺（1臺為精編工作站、1臺為上載工作站）；HD在線圖文包裝機(jī)1臺（至少2路HD SDI信號處理）；HD字幕機(jī)1套；大屏幕背景視頻播放系統(tǒng)1套，以及為滿足系統(tǒng)要求必須配備[3]的周邊設(shè)備、信號監(jiān)視監(jiān)聽設(shè)備、同步發(fā)生器等設(shè) 備[3]。系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 視頻系統(tǒng)連接圖

3.3 視頻設(shè)備及選型

1）攝像機(jī)

6臺有線攝像機(jī)選用高標(biāo)清兼容SONY HDC2580，主要原因是大連臺高清轉(zhuǎn)播車使用的攝像機(jī)是SONY HDC1580，這樣選擇達(dá)到了轉(zhuǎn)播車和演播室攝像機(jī)互為備份的目的。這款攝像機(jī)采用16 bit量化，具有升級至3G光纖傳輸系統(tǒng)和2倍速慢動作視頻拍攝的能力，機(jī)身標(biāo)配提供1路模擬、1路高/標(biāo)清和1路高清信號，其中2路高清輸出端口可以設(shè)置返送高清信號。基站可支持最遠(yuǎn)4 km的光纖傳輸距離。

無線訊道選用英國LINK無線微波系統(tǒng)。LINK HD基于FPGA MPEG-2 4∶2∶2/4∶2∶0編解碼技術(shù),能夠確保在編碼率于20 Mbit/s時回傳圖像的質(zhì)量，即使在8 Mbit/s碼率時，一樣可以傳輸高質(zhì)量的高清圖像，整個過程均保持全高清解析度和全高清格式。超低延時技術(shù)能夠確保端到端的延時（視頻輸入端至視頻輸出端）為40ms。讓無線訊道的信號和有線訊道的信號能夠無縫融合，充分并無損地壓縮原始圖像。LINK調(diào)制系統(tǒng)（LMS-T）數(shù)據(jù)被分配在更多的載波上和更長的時間間隔中。這樣能夠大大增強(qiáng)對移動應(yīng)用中常見的突發(fā)波束干擾和瞬間衰落的抵抗能力，提高了高速移動的無線攝像機(jī)系統(tǒng)的傳輸抗錯性和傳輸容量，采用更少的載波，這樣高速行駛的汽車就可以獲得更佳的多普勒性能，并降低無線鏈路對相位噪聲的敏感性。高清無線微波系統(tǒng)可以采用分離/兩箱工作模式（而且是雙天線，可擴(kuò)充到4個天線），從而可在2個天線之間完成自動優(yōu)化的漫游切換，組成雙接收天線的系統(tǒng)，使系統(tǒng)可以在不加大發(fā)射功率的同時，有效地擴(kuò)大接收范圍。攝像機(jī)控制模塊兼容已有攝像機(jī)控制面板（OCP與MCP）的控制協(xié)議，如光圈調(diào)整、白平衡調(diào)整、伽瑪調(diào)整等，從而使其在系統(tǒng)組成和操作使用上與普通有線攝像機(jī)完全一致。數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)提供Tally指示等功能。

2）切換臺

切換臺選擇的是SONY MVS-7000X，這款切換臺與原有的標(biāo)清切換臺DVS-9000在操作界面上基本相同，制作人員可直接上手使用。

這款切換臺是SONY頂級MVS-X系列中專為中大規(guī)模系統(tǒng)配置設(shè)計的產(chǎn)品。8RU主機(jī)箱，頂配支持3G，3D制作能力，最高1 080p式；最多支持80路輸入，48路輸出，支持格式轉(zhuǎn)換，最多8CH輸入，4CH輸出，可靈活配置到最多6M/E，每塊M/E板具有8個鍵控器；全新內(nèi)嵌式3D DME，最多支持4CH；所有鍵具有2.5D Resiz?er，高質(zhì)量色鍵，鍵邊；最多支持16CH幀存，或8CH（1 080P）輸出，支持2 000高清幀以上。MVS-7000X，MVS-8000G/GSF和MVS-6000切換臺的結(jié)構(gòu)相同，因而可以共享相同的控制面板、遙控面板和外圍設(shè)備。配置的是32路直切面板、40路輸入、24路可選擇輸出，3級M/E；配置了幀存板；2個輔助母線控制面板。

3）應(yīng)急/信號調(diào)度矩陣

應(yīng)急/信號調(diào)度矩陣選擇的是Miranda NV8144 72× 72多格式矩陣，這款矩陣8U機(jī)身，矩陣最大是144× 144；冗余電源，支持3G HD、HD、SD和ASI等信號格式；矩陣使用了具有專利的N+1冗余交叉點(diǎn)備份技術(shù)，保證了安全性和可擴(kuò)展性；支持SNMP協(xié)議，支持多種控制面板及GUI軟件，支持第三方控制，可與其他品牌Tally服務(wù)器連接，支持源名跟隨功能；矩陣可單獨(dú)路由，視頻、音頻也可一起路由；輸入輸出模塊、控制模塊以及電源模塊等均可熱插拔。

NV8144多格式矩陣，是整個系統(tǒng)的信號調(diào)度中心，通過矩陣可把各攝像機(jī)信號、外來信號、切換臺各級M/E、PGM、PVW、CLEAN OUT、AUX等信號送到現(xiàn)場大屏、音頻控制區(qū)、燈光控制區(qū)、領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)看區(qū)、候播區(qū)、演播室接口箱、測試儀器以及周邊演播室。

4）播放、錄制、字幕設(shè)備

錄 制 設(shè) 備 選 用 了 SONY HDW-M2100P、HDW-M2000P、MSW-2000高標(biāo)清磁帶錄放像機(jī)、GV T2-RAID三通道高清硬盤錄像機(jī)，特點(diǎn)是1錄2放，高清150 Mbit/s存儲15 h，標(biāo)清50 Mbit/s存儲45 h，支持文件導(dǎo)入/導(dǎo)出，兼容多種非編品牌，播放通道具有剪切、循環(huán)播放、playlist制作、實(shí)時上下變換HD/SD-SDI（嵌入音頻）、DVI-I、分量、模擬/數(shù)字音頻輸入/輸出等功能。另外演播室還設(shè)置了制作網(wǎng)的非線編站點(diǎn)，可直接把節(jié)目錄制到非編網(wǎng)內(nèi)；字幕機(jī)選擇的是新奧特的A10高清字幕機(jī)；在線包裝選擇的是新奧特的M8系統(tǒng)。

3.4 周邊設(shè)備

周邊設(shè)備選用的是各臺普遍使用的AXON的“神經(jīng)元”（Synapse）智能模塊信息化處理系統(tǒng)，包括視音頻分配放大器，上下變換器，幀同步，音頻的加、解嵌，2選1倒換，光收、光發(fā)等?！吧窠?jīng)元”系統(tǒng)獨(dú)特的專利總線不需要外部連線，也不需要進(jìn)行PCB連接或其他任何機(jī)械倒換，即可讓信號從一塊卡傳到下一塊卡，這種處理方式的優(yōu)勢是卡間電纜連接少，減少了多級串聯(lián)處理帶來的抖動累積。源信號還有2路是VGA/DVI/HDMI信號，選用的設(shè)備是美國艾潘泰克（APANTAC）的US3500格式掃描轉(zhuǎn)換器。

演播室系統(tǒng)跳線配置了14個26口數(shù)字視頻跳線盤和相應(yīng)數(shù)量的音頻、時間碼跳線盤，所有出入機(jī)房的信號要根據(jù)需要使用相應(yīng)的接口板。數(shù)字矩陣、視頻跳線及相關(guān)的視頻設(shè)備接口留有裕量，以便今后系統(tǒng)功能升級。

600 m2演播室設(shè)有3個攝像機(jī)光纜及視音頻電纜接口箱，光纜接口箱預(yù)埋6條光纜到600 m2導(dǎo)控室。接口箱信號包括同步信號、PGM、大屏幕信號、多畫面信號、切換臺、矩陣信號、攝像機(jī)返送信號等；接口有無線通話天線接口、無線微波天線接口、通話接口、網(wǎng)絡(luò)接口、電源接口等。這些信號可分別供現(xiàn)場視音頻、現(xiàn)場燈光、大屏幕、現(xiàn)場導(dǎo)演使用，接口箱信號有高標(biāo)清、模擬及音頻信號的入、出端。

3.5 音頻系統(tǒng)

考慮到現(xiàn)場直播、現(xiàn)場擴(kuò)聲的安全性、實(shí)時性的特點(diǎn)。演播室音頻及擴(kuò)聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用雙鏈路設(shè)計，主備系統(tǒng)切換快速、簡單、有效。系統(tǒng)配置Studer Vis?ta1主備調(diào)音臺，然而為了提高設(shè)備的利用率，非直播模式下，演播室備用調(diào)音臺可以方便安裝于飛行箱內(nèi)流動使用。兩種模式下系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換可以通過跳線方便地實(shí)現(xiàn)。音頻系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 音頻系統(tǒng)連接圖

3.6 通話系統(tǒng)

采用Clear-com Eclipse-Pico 36×36全編程數(shù)字通話矩陣系統(tǒng)和FreeSpeak Base Station無線通話系統(tǒng)（飛行箱）。演播室這次共配置7個通話面板，分別設(shè)置在領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)看區(qū)、導(dǎo)播區(qū)、技監(jiān)區(qū)、音頻控制、燈光區(qū)、設(shè)備機(jī)房、演播室大屏調(diào)度區(qū)等。根據(jù)各工位的特點(diǎn)分別配置了1個24鍵代撥號鍵盤的按鍵式通話面板、6個12鍵Lever通話面板；矩陣4線轉(zhuǎn)2線接口CCI-2、矩陣4線轉(zhuǎn)外接4線接口、矩陣4線轉(zhuǎn)電話線接口各1塊，配套耳機(jī)及鵝頸話筒7套；Partyline有線單通道腰包及耳機(jī)6套；FreeSpeak Base Station無線基站1臺、天線3副、無線腰包及耳機(jī)共8套。通話系統(tǒng)連接圖如圖4所示。

圖4 通話系統(tǒng)連接圖

通過這套系統(tǒng)為600 m2演播室提供高效可靠的通話保障。全臺通話系統(tǒng)總體建設(shè)是要把600 m2綜合演播室、1 500 m2劇場、256 m2演播室和播出總控通話系統(tǒng)建成一個全臺通話系統(tǒng)，每個演播室又可以獨(dú)立作為一個子系統(tǒng)。目前先期只做600 m2、1 500m2劇場和播出通話系統(tǒng)，通話系統(tǒng)系預(yù)留了通話端口，具備一定的級聯(lián)和擴(kuò)展能力，能夠適應(yīng)廣播電視技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，具有良好的延展性。

3.7 Tally系統(tǒng)

Tally系統(tǒng)選用的是天視網(wǎng)訊CSTS-1002MU源名跟隨Tally控制器，這款Tally控制器具有主備電源應(yīng)急設(shè)置功能，通過與SONY 7000X切換臺422接口，利用網(wǎng)線與矩陣互聯(lián)，讀出切換臺和矩陣的Tally源名信息通過Tally倒換器一鍵切換將切換臺、矩陣的交叉點(diǎn)信息和Tally信息傳輸給多畫面分割器、攝像機(jī)，調(diào)相區(qū)監(jiān)視器，使這些設(shè)備的Tally信息同步變化，顯示紅綠色不同的切換狀態(tài)。Tally系統(tǒng)連接圖如圖5所示。

圖5 Tally系統(tǒng)連接圖

3.8 同步系統(tǒng)

演播室的同步系統(tǒng)可以比喻為整個系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)，若是出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)將癱瘓，無法正常錄制節(jié)目。演播室同步系統(tǒng)采用主備同步加自動倒換，選用泰克TG8000多格式信號發(fā)生器和ECOD422倒換器。視頻系統(tǒng)同步采用的是B.B.同步，音頻系統(tǒng)的同步信號為Wordclock信號。外來主同步信號由總控提供。同步系統(tǒng)連接圖如圖6所示。

3.9 時鐘系統(tǒng)

時鐘系統(tǒng)選用青島廣研所的TVZ3100衛(wèi)星校時鐘及倒計時控制器系統(tǒng)，演播室的時鐘是由總控提供的。時鐘信號發(fā)生器輸出的EBU時碼經(jīng)時間碼分配器分配到系統(tǒng)的各錄像機(jī)及音頻系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)絕對時碼的記錄功能。

圖6 同步系統(tǒng)連接圖

3.10 監(jiān)視系統(tǒng)

導(dǎo)播監(jiān)視區(qū)選用了6塊50 in（1 in=2.54 cm）Pana?sonic高清專業(yè)等離子監(jiān)視器，選用了3個Miranda雙頭16路輸入主備電源的KALEIDO-X16-D多畫面所有信號通過72×72矩陣和跳線盤輸入到多畫面分割器，這樣的好處是無論是任意一塊大屏還是某一個多畫面分割器出現(xiàn)問題時，可以利用其余的大屏和多畫面進(jìn)行切換畫面的顯示，實(shí)際應(yīng)用中，做了幾種顯示布局以備應(yīng)急使用，如圖7所示。

圖7 監(jiān)控系統(tǒng)連接圖

3.11 系統(tǒng)安全要求

系統(tǒng)除了關(guān)鍵設(shè)備要考慮應(yīng)急備份外，還要有如下要求：

1）系統(tǒng)主節(jié)目通道以切換臺切換為主，高清多碼流矩陣作為應(yīng)急切換器；當(dāng)切換臺出故障時，矩陣可快速接管作為應(yīng)急切換。

2）主信號和備信號通道都采用具有斷電旁通功能的雙2×1應(yīng)急開關(guān)，雙2×1應(yīng)急開關(guān)設(shè)計為聯(lián)動控制。

3）在輸出通道上采用視分、嵌入、下變換、D/A轉(zhuǎn)換雙通道并行輸出的方式輸出高清PGM、帶音頻嵌入高清PGM、帶音頻嵌入標(biāo)清PGM以及模擬PGM的主備信號。

4）為防止矩陣系統(tǒng)崩潰，在系統(tǒng)集成中通過合理的跳線安排和合理的信號源直接接入方式來保證制作播出通道的安全性。

5）對講系統(tǒng)通話矩陣出故障時，可以單獨(dú)使用無線通話系統(tǒng)，保證導(dǎo)演和攝像員的通話。

6）所有關(guān)鍵設(shè)備要求雙電源熱備份（切換臺、調(diào)音臺、矩陣、視音頻周邊模塊機(jī)箱、上下變換器、分割器、通話、Tally等），分相供電。

7）建立完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)主要設(shè)備出現(xiàn)問題發(fā)出報警。

4 改造后的思考

大連臺本次高清數(shù)字化改造為全臺高清數(shù)字化的發(fā)展和高清節(jié)目的儲備奠定基礎(chǔ)。從2013年8月末到現(xiàn)在，此演播室先后承擔(dān)全運(yùn)會和各類節(jié)目的直播和錄播任務(wù)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，設(shè)計實(shí)用性較強(qiáng)，通過這次改造后，有以下幾點(diǎn)收獲：

1）演播室系統(tǒng)資源可充分整合。

系統(tǒng)整合：各演播室攝像機(jī)、矩陣、通話、Tally、監(jiān)視等系統(tǒng)可以共享，實(shí)現(xiàn)演播室多視角、多場景演播、多機(jī)位、多功能、多演播室級聯(lián)等特點(diǎn)，可以完成較為復(fù)雜的直播及錄制任務(wù)。

設(shè)備整合：對無線微波、無線通話、硬盤錄像機(jī)、在線包、多通道錄制設(shè)備、虛擬植入設(shè)備等，在系統(tǒng)搭建時可做成飛行箱，便于各演播室及轉(zhuǎn)播車共享使用。

2）系統(tǒng)安全可靠，應(yīng)急處理功能完備。

系統(tǒng)除了切換臺，總控矩陣、同步機(jī)、通話系統(tǒng)、錄像機(jī)、電源、顯示系統(tǒng)、字幕機(jī)、在線包、傳輸通路等均有備份，演播室之間部分功能也可做到備份。在系統(tǒng)集成時，通過合理布局，減少信號輸入輸出的環(huán)節(jié)，提高信號錄制傳輸?shù)目煽啃?，合理設(shè)置跳線及信號源直接接入方式來保證制作播出通道的安全性。

3）實(shí)現(xiàn)全媒體交互演播室。

演播室搭建不僅要兼容傳統(tǒng)媒體平臺，還更應(yīng)該兼容新媒體平臺；要考慮到現(xiàn)場主持及觀眾互動、多屏互動、電話互動、短信互動、手機(jī)互動、網(wǎng)絡(luò)互動及跨媒體互動；要考慮對各類信號的兼容性和開放性，不僅要支持HD/SD-SDI及模擬復(fù)合信號，還可以支持HDMI、VGA、DVI、手機(jī)3G、高清3G、3D等信號及各類信號相互轉(zhuǎn)換。

4）演播室設(shè)計開放性強(qiáng)，信號調(diào)度靈活。

演播室系統(tǒng)設(shè)置靈活性體現(xiàn)在系統(tǒng)信號輸入輸出調(diào)度要靈活，通話系統(tǒng)調(diào)度要方便，信號錄制格式多樣性等幾方面。

信號輸入輸出調(diào)度要靈活主要體現(xiàn)在演播室系統(tǒng)矩陣、接口箱跳線設(shè)置要靈活，各演播室之間，演播室與外部系統(tǒng)，數(shù)字矩陣、視頻跳線及相關(guān)的視頻設(shè)備接口要留有裕量，以便今后系統(tǒng)功能升級。

通話系統(tǒng)調(diào)度要方便體現(xiàn)在各高清演播室系統(tǒng)內(nèi)部各工位之間的通聯(lián)，每個演播室提供高效可靠的通話保障?？傮w建設(shè)是要把所有演播室作為一個通話系統(tǒng)，每個演播室又可以獨(dú)立作為一個子系統(tǒng)。通話系統(tǒng)覆蓋各技術(shù)區(qū)、演播區(qū)及相關(guān)的演播室，供導(dǎo)演、導(dǎo)播、攝像、主持人、視頻、音頻、燈光以及播出總控等人員聯(lián)系溝通。

信號錄制格式多樣性體現(xiàn)在信號錄制的多樣性尤為重要，可以采用多種介質(zhì)進(jìn)行記錄，如磁帶錄像機(jī)、硬盤錄像機(jī)、非編網(wǎng)、P2卡等。

5）演播室建設(shè)應(yīng)考慮演播室的虛實(shí)結(jié)合。

隨著電視技術(shù)的發(fā)展，電視畫面制作手段、節(jié)目表現(xiàn)的形式不斷創(chuàng)新和提升，給觀眾視覺沖擊越來越強(qiáng)。虛擬演播室技術(shù)已由藍(lán)箱摳像的純?nèi)S虛擬演播室場景過渡到演播室實(shí)景與三維虛擬元素相結(jié)合的虛擬植入技術(shù)。因此可運(yùn)用虛擬植入技術(shù)可以將三維虛擬圖形、動畫和主持人合成到演播室實(shí)景中。

[1] 王麗娜，陳蕙.高清直播演播室系統(tǒng)改造[J].電視技術(shù)，2011，35（11）：36-40.

[2] 鄭銳.廣東電視臺800m2演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計探討[J].世界廣播電視，2013（2）：46-48.

[3]吳曉機(jī).青海廣播電視臺4訊道高清演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2013（12）：73-76.

TN948

B

??健男

2014-02-20

【本文獻(xiàn)信息】楊光.大連廣播電視臺高清演播室改造思路[J].電視技術(shù)，2014，38（20）.