VSM虛擬管理系統(tǒng)在大型高清電視轉(zhuǎn)播車中的應(yīng)用

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收稿日期：2015-5-4

1、轉(zhuǎn)播系統(tǒng)管理現(xiàn)狀概述

隨著我國(guó)廣播電視事業(yè)的高速發(fā)展和電視節(jié)目制作市場(chǎng)化程度的提高，電視業(yè)界的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，各級(jí)電視臺(tái)和制作公司都在硬件上加大投入，國(guó)內(nèi)大中型高清電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)（轉(zhuǎn)播車和飛行箱系統(tǒng)）的數(shù)量迅速增加，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化程度也逐漸提高。

1999年，中央電視臺(tái)國(guó)慶50周年慶典直播時(shí)使用了1臺(tái)SONY公司的6訊道高清轉(zhuǎn)播；2008年奧運(yùn)會(huì)時(shí)，奧運(yùn)會(huì)主轉(zhuǎn)播機(jī)構(gòu)BOB租用的65套大中型高清電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)（8訊道以上）中的7套由國(guó)內(nèi)提供；2010年廣州亞運(yùn)會(huì)時(shí)，47套大中型高清轉(zhuǎn)播系統(tǒng)全部由國(guó)內(nèi)電視臺(tái)提供。如何方便地運(yùn)行和管理規(guī)模日益龐大、結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的高清電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，調(diào)度大量的視音頻信號(hào)，完成形式多樣的節(jié)目制作任務(wù)，是擺在轉(zhuǎn)播技術(shù)團(tuán)隊(duì)面前的一大問題。

和歐洲電視轉(zhuǎn)播市場(chǎng)以設(shè)備租賃為主不同，國(guó)內(nèi)電視轉(zhuǎn)播設(shè)備主要為電視臺(tái)所有，設(shè)計(jì)時(shí)通常只考慮臺(tái)內(nèi)現(xiàn)有欄目的制作需求，系統(tǒng)的靈活性和可塑性較差。在制作需求有較大變化時(shí)，很難對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)地做出調(diào)整；其次，由于設(shè)備廠商的通常只采用自己開發(fā)的設(shè)備控制協(xié)議和硬件控制面板，不同廠商的控制協(xié)議互不兼容，必須使用原廠軟硬件對(duì)設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一控制，不同廠牌的設(shè)備很難進(jìn)行信息交互；第三，信號(hào)源名顯示和播出指示（Tally）系統(tǒng)不但需要單獨(dú)購(gòu)買，還必須根據(jù)不同的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行專用軟件開發(fā)，并配以第三方接口等硬件，其軟硬件一旦完工就無法更改，不但開發(fā)成本高，而且通用性差。

找到一套兼容性好、擴(kuò)展性強(qiáng)而且操作方便的系統(tǒng)管理工具一直是轉(zhuǎn)播技術(shù)人員追尋的目標(biāo)。在江西廣播電視臺(tái)2號(hào)高清轉(zhuǎn)播車（簡(jiǎn)稱“2號(hào)車”）的立項(xiàng)調(diào)研階段，我們接觸到了VSM虛擬管理控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)它能很好解決以上的幾個(gè)問題。

2、VSM系統(tǒng)的理念和優(yōu)勢(shì)

2.1、理念

VSM虛擬管理系統(tǒng)是一套智能化的集中管理控制系統(tǒng)，其理念是一套系統(tǒng)管理所有設(shè)備，對(duì)視頻、音頻、通話和播出指示等子系統(tǒng)進(jìn)行集中化和智能化控制。其主要特點(diǎn)是，兼容性強(qiáng)，內(nèi)置了絕大多數(shù)主流控制協(xié)議和通信協(xié)議，能支持十幾個(gè)類別、幾十個(gè)廠牌和上千種型號(hào)的設(shè)備，幾乎涵蓋了業(yè)界主流視音頻及周邊設(shè)備；擴(kuò)展性好，只需增加IP網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和進(jìn)行簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)布線就可完成控制網(wǎng)的規(guī)模擴(kuò)展；開放性好，支持用戶在VSM Studio軟件架構(gòu)下進(jìn)行二次開發(fā)，擴(kuò)展原系統(tǒng)的功能。國(guó)外廣電技術(shù)雜志統(tǒng)計(jì)顯示，在電視轉(zhuǎn)播業(yè)最發(fā)達(dá)的歐洲，80%的電視轉(zhuǎn)播車都安裝了VSM系統(tǒng)。

2.2、技術(shù)原理

VSM系統(tǒng)采用基于IP的架構(gòu)，通過1臺(tái)（通常是若干臺(tái)）運(yùn)行著vsmStudio應(yīng)用程序的服務(wù)器。為保證系統(tǒng)安全，至少會(huì)使用1+1主備服務(wù)器結(jié)構(gòu)，大型的演播室群或播總控系統(tǒng)還會(huì)使用服務(wù)器集群，確保不存在單一崩潰點(diǎn)。vsmStudio應(yīng)用程序中預(yù)裝了大量的主流視頻、音頻、源名和播出指示設(shè)備的控制協(xié)議，確保能兼容絕大多數(shù)設(shè)備，而且VSM控制協(xié)議包的支持能力還在不斷增加。

當(dāng)然，并不是所有的設(shè)備都支持TCP/IP通信協(xié)議，有的使用RS422/RS232通信協(xié)議。為與這些設(shè)備通信，VSM系統(tǒng)提供了硬件協(xié)議轉(zhuǎn)換器vsmCommServer，把串口通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成TCP/IP通信協(xié)議。

2.3、原廠控制方案的拓展

vsmStudio應(yīng)用程序能夠一對(duì)一地控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備，提供了硬件控制面板，可以完全替代原廠控制方案。更重要的是，VSM可以進(jìn)行控制的整合，它不但可以從一個(gè)終端（vsmStudio應(yīng)用程序和硬件控制面板）一對(duì)一控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備，還實(shí)現(xiàn)了不同廠牌的設(shè)備間的交互。這是我臺(tái)2號(hào)車系統(tǒng)中許多復(fù)雜功能得以實(shí)現(xiàn)的基石。

2.4、可實(shí)現(xiàn)的功能

VSM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)原廠控制協(xié)議所支持的所有控制功能。另外，由于VSM的廠商具有電視轉(zhuǎn)播行業(yè)背景，軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的許多成員都具有多年的大型文體節(jié)目轉(zhuǎn)播經(jīng)驗(yàn)；作為一個(gè)整合的控制系統(tǒng)，廠商根據(jù)電視轉(zhuǎn)播工作的實(shí)際需求開發(fā)了多個(gè)應(yīng)用程序，如虛擬面板、信號(hào)路由批量存儲(chǔ)、信號(hào)交叉點(diǎn)分頁(yè)、信號(hào)標(biāo)簽名自定義顯示等?？紤]2號(hào)車上的實(shí)際需求，我們優(yōu)先實(shí)現(xiàn)了，1）信號(hào)源名顯示和播出指示（UMD）服務(wù)、2）矩陣控制和錄像機(jī)遙控、3）畫面分割器布局和信號(hào)調(diào)度、4）Joystick快捷方式，和5）視音頻跟隨（Audio-follow-Video）功能。

3、2號(hào)高清轉(zhuǎn)播車VSM系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例解析

3.1、動(dòng)態(tài)源名顯示

傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)源名顯示實(shí)現(xiàn)方式為，用1臺(tái)源名服務(wù)器與切換臺(tái)和矩陣通信，偵測(cè)信號(hào)交叉點(diǎn)狀態(tài)，獲取每條母線的輸出信號(hào)源編號(hào)；源名服務(wù)程序根據(jù)編號(hào)從服務(wù)器上的源名數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取源名字段，通過UMD顯示燈驅(qū)動(dòng)器或支持動(dòng)態(tài)源名顯示的畫面分割器把源名字符顯示在UMD燈上或疊加在視頻畫面上；播出指示程序檢測(cè)切換臺(tái)PGM母線的交叉點(diǎn)狀態(tài)，點(diǎn)亮PGM母線上當(dāng)前信號(hào)源對(duì)應(yīng)設(shè)備的紅燈（或檢測(cè)PVW母線，點(diǎn)亮相應(yīng)信號(hào)源設(shè)備的綠燈）——這至少需要1臺(tái)源名服務(wù)器和1臺(tái)播出指示（Tally）服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)工作，若考慮到備份，還需要增加服務(wù)器數(shù)量。

VSM用一套系統(tǒng)完成了上述2種服務(wù)功能。它通過以太網(wǎng)同時(shí)和切換臺(tái)和矩陣連接，由于VSM打通了與切換臺(tái)和矩陣的通信協(xié)議，它把二者的信號(hào)矩陣都納入到VSM自己定義的虛擬矩陣中（這個(gè)虛擬矩陣規(guī)模最大可達(dá)4096x4096，足夠容納大型系統(tǒng)）。VSM對(duì)母線重新編號(hào)，自定義Tally規(guī)則，支持多色Tally燈顯示，特別適合復(fù)雜系統(tǒng)。

3.2、高度自定義的控制面板

VSM控制面板不僅能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)矩陣面板的切換功能，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行自定義多級(jí)編組。只需要在VSM軟件的圖形化界面中進(jìn)行簡(jiǎn)單拖拽操作，用戶就可以根據(jù)自己的使用習(xí)慣把矩陣信號(hào)源和輸出目的分類，放入不同的組中，定義在VSM硬件面板中不同的鍵上，便于查找。VSM硬件面板支持無限的信號(hào)組分級(jí)（類似于多級(jí)菜單）；我們還根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置了快拍鍵，通過GPI觸發(fā)調(diào)用VSM預(yù)存的交叉點(diǎn)狀態(tài)，可以一鍵切換多個(gè)交叉點(diǎn)，為大量的矩陣母線指派事先定義好的信號(hào)源，有助于轉(zhuǎn)播車轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)系統(tǒng)功能快速轉(zhuǎn)換。

VSM控制面板是VSM Studio軟件功能的操作端，它的功能不局限于交叉點(diǎn)切換。根據(jù)VSM中已編制的控制項(xiàng)，通過VSM自帶的面板編輯工具，可以把任何控制項(xiàng)拖放到面板按鍵上。我們已實(shí)現(xiàn)通過SONY VDCP錄像機(jī)控制協(xié)議，在VSM面板上按鍵遙控SONY錄像機(jī)播放、停止、快速卷帶和錄制。

面板按鍵不但可以定義為控制項(xiàng)，還可以定義為快捷方式。VSM支持從1塊硬件面板虛擬聯(lián)接到N塊面板，用戶可以方便地在多個(gè)自定義面板間跳轉(zhuǎn)，在一個(gè)工位完成多個(gè)系統(tǒng)部分的設(shè)置，而不需要在多個(gè)工位間來回穿梭。

3.3、快速為畫面分割器、錄像機(jī)和監(jiān)視器調(diào)取視頻信號(hào)

2號(hào)車使用了整合在Evertz Xenon矩陣中的VIPX畫面分割技術(shù)，即分割器虛擬為矩陣輸出，直接從矩陣物理輸入中獲取信號(hào)源，這大大節(jié)省了矩陣的物理輸出。分割畫面布局調(diào)整通過Evertz Maestro軟件編輯完成。VSM系統(tǒng)通過GPI觸發(fā)可以一鍵調(diào)用畫面分割卡中保存的布局?jǐn)?shù)據(jù)，立即更改當(dāng)前電視墻分割屏布局，并且可以代替該軟件進(jìn)行信號(hào)指派，大大節(jié)省制作準(zhǔn)備時(shí)間。

我們根據(jù)自己的習(xí)慣或者節(jié)目的制作要求，把一些常用的信號(hào)通道設(shè)置成了一個(gè)個(gè)小的矩陣進(jìn)行管理。把這些交叉點(diǎn)信息以快拍的形式存儲(chǔ)下來，設(shè)置為VSM硬件或軟件面板上的按鍵，自定義命名，比如，“7cam2vtr”，按下即可為多個(gè)設(shè)備指派信號(hào)源，快速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)任務(wù)模式。

基于VSM的GPI觸發(fā)功能，我們還制作了Joystick快捷方式，便于CCU控制人員的對(duì)某個(gè)特定機(jī)位的圖像進(jìn)行大屏監(jiān)看——按下某個(gè)CCU RCP（如CCU1）上的操作桿，技術(shù)監(jiān)視器上的畫面立刻從PGM切換為CCU1的畫面。實(shí)現(xiàn)方式為，按下操作桿時(shí)RCP通過VSM的GPI/O硬件單元（通過以太網(wǎng)接入），對(duì)VSM Studio軟件發(fā)出了一個(gè)觸發(fā)信號(hào)；在vsmStudio中將該GPI綁定為矩陣某條母線的交叉點(diǎn)切換到某個(gè)特定CCU的輸出信號(hào)，按下Joystick操作桿時(shí)，技術(shù)監(jiān)視器上的畫面就切換為該機(jī)位信號(hào)，釋放后切換回PGM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)方便的臨時(shí)畫面監(jiān)看。

4、小結(jié)

VSM視音頻虛擬管理系統(tǒng)的使用有效整合了2號(hào)高清轉(zhuǎn)播車的監(jiān)看系統(tǒng)、矩陣和切換臺(tái)信號(hào)調(diào)度系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的資源，大大提高了轉(zhuǎn)播工作的效率，同時(shí)省去了購(gòu)買昂貴的原廠硬件控制面板、專用控制軟件和協(xié)議授權(quán)的成本。使用普通以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)線連接，建造和維護(hù)成本低廉；軟件界面直觀、操作簡(jiǎn)便，經(jīng)一次培訓(xùn)就可上手操作，節(jié)省了后續(xù)技術(shù)支持的費(fèi)用。

VSM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“集中控制+分布式操作”的模式，即1個(gè)軟件界面控制和監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)，無需在每個(gè)工位都安排專門監(jiān)控；通過安裝在各個(gè)工位上的VSM硬件面板可實(shí)現(xiàn)分區(qū)域控制，可控功能事先由系統(tǒng)管理員編制，針對(duì)不同工位需要開放面板控制功能，有效防止誤操作，最大程度提高操作便利性和系統(tǒng)安全性。

上述功能只是VSM系統(tǒng)海量功能的一小部分，隨著我們對(duì)該系統(tǒng)的深入研究，還可以拓展出更多的使用技巧，為工作提供更大的便利。