南京電視臺(tái)高清播總控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

岳翔宇，云 帆

(南京廣播電視臺(tái)，江蘇 南京 210001)

南京電視臺(tái)高清播總控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

岳翔宇，云 帆

(南京廣播電視臺(tái)，江蘇 南京 210001)

主要介紹了南京電視臺(tái)高標(biāo)清同播頻道播總控系統(tǒng)建設(shè)情況，包括高清播總控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、整體架構(gòu)、設(shè)計(jì)理念，闡述了高清總控調(diào)度系統(tǒng)與分控播出系統(tǒng)的建設(shè)要點(diǎn)，介紹了自動(dòng)+手動(dòng)播出模式、高標(biāo)清同播策略以及配套顯示電源系統(tǒng)。

高標(biāo)清同播系統(tǒng)；高清總控調(diào)度系統(tǒng)；高清分控播出系統(tǒng)

為適應(yīng)高清電視媒體播出需要，提升南京電視臺(tái)整體形象，南京電視臺(tái)啟動(dòng)了2個(gè)高標(biāo)清同播頻道系統(tǒng)建設(shè)。該系統(tǒng)建設(shè)采取“源分離”的設(shè)計(jì)理念，著重對(duì)高清播總控系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了配置主備高清信號(hào)調(diào)度矩陣、具備2個(gè)高清頻道播出能力的播總控一體化系統(tǒng)，通過硬盤自動(dòng)播出系統(tǒng)對(duì)原有標(biāo)清頻道播出系統(tǒng)僅在信源端配置高清下變換信號(hào)[1-3]，在本系統(tǒng)方案中采用源分離并播方式，同時(shí)考慮到安全性，在高清頻道里面再采用同播的方式下變換輸出標(biāo)清信號(hào)，作為應(yīng)急備份的手段。2個(gè)高標(biāo)清頻道采用并播出的方式，即實(shí)際建設(shè)2個(gè)高清頻道和2個(gè)標(biāo)清頻道，頻道之間節(jié)目數(shù)據(jù)共享進(jìn)行同步播出，即為源端分離播出方式。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

伴隨著新媒體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，高清播出技術(shù)日漸趨于成熟，為了滿足自身發(fā)展與受眾的需求，南京廣電集團(tuán)決心對(duì)現(xiàn)有播出系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。正如模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)換的過程一樣，高清播出替代傳統(tǒng)標(biāo)清也需循序漸進(jìn)?？紤]到播控設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀以及行業(yè)革新趨勢(shì)，系統(tǒng)改造確立了“建設(shè)標(biāo)清為基礎(chǔ)，發(fā)展高清為起點(diǎn)，面向全媒體高標(biāo)清兼容”為基本方針。

出于安全播出以及后續(xù)發(fā)展改造需求，該系統(tǒng)采用了“源分離”的設(shè)計(jì)理念，高標(biāo)清播控系統(tǒng)通過對(duì)應(yīng)切換矩陣獨(dú)立調(diào)用外源與硬盤信號(hào)，同時(shí)高清播出切換器分配1路信號(hào)通過下變換板卡輸出，作為標(biāo)清頻道的應(yīng)急備份。本次高標(biāo)清同播頻道播總控系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體包括新建總控高清調(diào)度矩陣，新建2個(gè)高清頻道，保留完善原有標(biāo)清頻道。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

建設(shè)2個(gè)高清硬盤播出系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的視頻流、素材流均為標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的高清信號(hào)。不同格式的視頻流進(jìn)入系統(tǒng)需要在系統(tǒng)前端調(diào)整為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)高清格式。在系統(tǒng)的播出末端根據(jù)標(biāo)清的輸出需求，兼顧標(biāo)清信號(hào)，對(duì)高清信號(hào)進(jìn)行下變換后輸出到標(biāo)清播出。總體架構(gòu)圖如圖1所示。

2個(gè)高清播出系統(tǒng)中主路采用切換臺(tái)，備路仍采用切換開關(guān)，下變換放在帶內(nèi)鍵的鍵混之前，系統(tǒng)在四選一后增加帶斷電旁通的響度控制處理設(shè)備。四選一設(shè)備接入的信號(hào)按順序依次為主路播出、備路播出、第二備播及應(yīng)急播出信號(hào)，其中，主備播出信號(hào)可以通過檢測(cè)視音頻黑場(chǎng)靜幀靜音等情況自動(dòng)切換，而后2路則需要手動(dòng)切換。

圖1 總體架構(gòu)圖

利用四選一的自動(dòng)倒換功能，利用四選一的自動(dòng)倒換功能，可以在視頻通道發(fā)生故障時(shí)完成主備通道之間的凈靜切換，確保播出信號(hào)不出現(xiàn)畫面的抖動(dòng)、黑場(chǎng)和靜幀。

2 分系統(tǒng)簡介

2.1 高清總控系統(tǒng)

圖3 高清分控系統(tǒng)圖

圖2 高清總控系統(tǒng)圖

為了打造新的全媒體新聞中心，南京廣電集團(tuán)對(duì) 1 600 m2、 280 m2演播廳進(jìn)行了升級(jí)改造。高清總控系統(tǒng)圖如圖2所示。面對(duì)豐富的外源信號(hào)以及高標(biāo)清兼容的播出系統(tǒng)中頻繁的上下變換需求，在本次總控調(diào)度系統(tǒng)改造中，新建1臺(tái) 32×32高清數(shù)字視頻矩陣以及1臺(tái)80×64高清數(shù)字視頻矩陣，并配置適用幀同步板卡及上下變換板卡。高清數(shù)字視頻矩陣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高清視頻服務(wù)器、高清演播廳、高清衛(wèi)星機(jī)以及經(jīng)上變換的標(biāo)清矩陣等輸入信號(hào)的切換輸出?？紤]到未來集團(tuán)事業(yè)建設(shè)以及即將進(jìn)行改造的120 m2、150 m2、800 m2等演播室，80×64高清數(shù)字視頻矩陣在滿足現(xiàn)有高標(biāo)清同播系統(tǒng)調(diào)度條件下，保留部分輸入輸出端口，以便靈活適用于更多各類外來信號(hào)源的直播調(diào)度以及多個(gè)演播現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)動(dòng)直播要求。

2.2 高清分控系統(tǒng)

新建的高清新聞、教科頻道由于播出強(qiáng)度大，重要內(nèi)容多，受眾覆蓋廣，必須具有極高的可靠性，因此，高清分控系統(tǒng)的所有主干設(shè)備包括切換臺(tái)、鍵混、分配器、四選一開關(guān)都采用主備運(yùn)行。各個(gè)頻道分控的也采用主備播出機(jī)同時(shí)運(yùn)行的方式來保障系統(tǒng)播出安全。

高清播出系統(tǒng)中采用切換臺(tái)+靜凈切換器模式，主要輸入信號(hào)包括高清視頻服務(wù)器、高清演播廳、高清錄像機(jī)、標(biāo)清上變換、高清總控矩陣。切換臺(tái)+靜凈切換器輸出信號(hào)經(jīng)過鍵混處理后，與硬盤二備播及硬盤應(yīng)急播信號(hào)進(jìn)入主備四選一開關(guān)。

高清分控系統(tǒng)圖如圖3所示。

2.3 高標(biāo)清同播策略

《NBS高清電視節(jié)目技術(shù)指標(biāo)和制作、播出技術(shù)規(guī)范》(簡稱《規(guī)范》)中，針對(duì)高標(biāo)清同播方式下圖像制作的幅型比例、遮幅狀態(tài)、圖像變形明確做出了原則性要求。南京電視臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)遵循《規(guī)范》中原則，充分保證高清播出與標(biāo)清播出的畫幅比一致、主觀收視效果一致。

2.3.1 播出環(huán)節(jié)的上、下變換策略

南京電視臺(tái)高清、標(biāo)清同步播出時(shí)，節(jié)目圖像畫幅比的交叉變換遵循以下原則：1)播出畫面不發(fā)生變形；2)播出畫面不出現(xiàn)四面加黑邊；3)涉及高清、標(biāo)清混合播出，盡量減少交叉變換次數(shù)。

高標(biāo)清同播方案見表1。

表1 高標(biāo)清同播方案

AFDCodeAFD特征a3，a2，a1，a0在4 3電視格式中在16 9電視格式中概述圖示概述圖示“1010”信箱模式，保全圖像內(nèi)容的16 9圖像，垂直方向居中全畫幅16 9圖像，保全圖像內(nèi)容的16 9圖像“1001”全畫幅4 3圖像，保全圖像內(nèi)容的4 3圖像鑲邊模式，4 3圖像，水平方向居中

主要轉(zhuǎn)換場(chǎng)景如下：

1)高清新聞?lì)惞?jié)目轉(zhuǎn)標(biāo)清

在新聞采集時(shí)，高清攝像機(jī)均打開4:3安全框，保證主要拍攝內(nèi)容保持在安全框內(nèi)，高清節(jié)目制作時(shí)，字幕制作均打在安全框內(nèi)，在進(jìn)行標(biāo)清下變換時(shí)采用左右切邊方式，具體如圖4所示。

圖4 高清新聞?lì)惞?jié)目轉(zhuǎn)標(biāo)清

2)高清專題、影視劇、綜藝、廣告等轉(zhuǎn)標(biāo)清

自制的綜藝、專題以及外購的電視劇、廣告素材均要求高清版本，在進(jìn)行標(biāo)清下變換時(shí)，采用上下加邊、模擬遮幅的效果，畫面信息不丟失，具體如圖5所示。

圖5 高清專題、影視劇、綜藝、廣告等轉(zhuǎn)標(biāo)清

3)標(biāo)清新聞、廣告類節(jié)目轉(zhuǎn)高清

對(duì)于少數(shù)歷史標(biāo)清新聞素材的引用，采用左右加黑邊進(jìn)行上變換，畫面信息不丟失。廣告類原則上要求高清供片，特殊情況下，只能提供標(biāo)清版本時(shí)，采用左右加邊方式進(jìn)行上變換，保證畫面信息不丟失，具體如圖6所示。

圖6 標(biāo)清新聞、廣告類節(jié)目轉(zhuǎn)高清

4)標(biāo)清遮幅類節(jié)目轉(zhuǎn)高清

正常情況下，高標(biāo)清同播以播出高清節(jié)目為主，若因特殊情況需要播出標(biāo)清遮幅類的節(jié)目，則采用上下切邊上變換方式，使畫面充滿屏幕，畫面信息基本不丟失，具體如圖7所示。

圖7 標(biāo)清遮幅類節(jié)目轉(zhuǎn)高清

南京電視臺(tái)的高標(biāo)清同播系統(tǒng)為支持AFD信息的系統(tǒng)，對(duì)于具有AFD信息的信號(hào)具有繼承的功能，若有必要可以進(jìn)行信號(hào)的幅型變換，信號(hào)通路設(shè)備支持AFD信息的透明傳輸、上下變換，AFD嵌入器具有AFD的寫入功能。在硬盤播出系統(tǒng)的首次文件化時(shí)，對(duì)沒有AFD信息的文件進(jìn)行AFD的嵌入，同時(shí)保證輸出的節(jié)目具有合法的AFD信息，并具有嵌入、合法性檢查和修正的功能。

在播出環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)幅型變換的自動(dòng)匹配需要注意以下事項(xiàng)：

1)高清播出硬盤服務(wù)器，設(shè)置為自動(dòng)，默認(rèn)左右加邊上變換。標(biāo)清文件若沒有AFD信息，按默認(rèn)規(guī)則上變換播出；嵌入AFD信息的標(biāo)清文件執(zhí)行AFD上變換；高清文件不作處理。

2)高清播出下變換設(shè)備，設(shè)置為自動(dòng)，默認(rèn)左右切邊下變換。HD-SDI基帶信號(hào)若無AFD信息，按默認(rèn)規(guī)則下變換播出；若有AFD信息，就執(zhí)行AFD下變換。

3)外來直播信號(hào)，在幀同步設(shè)備中加入AFD信息。送往播出切換設(shè)備的外來直播信號(hào)，在幀同步設(shè)備中添加AFD信息。在總控系統(tǒng)中配置可嵌入2種AFD信息的幀同步設(shè)備，根據(jù)構(gòu)圖是16:9或者4:3，通過相應(yīng)的幀同步機(jī)來實(shí)現(xiàn)不同AFD信息的添加。

2.3.2 高標(biāo)清同播音頻處理策略

高標(biāo)清同播期內(nèi)，高清片源應(yīng)采用立體聲格式(有條件的可5.1環(huán)繞聲)制作播出，標(biāo)清素材上變換時(shí)應(yīng)采取復(fù)制聲道的方式制作成雙聲道節(jié)目，高清片源下變換需下縮混成單聲道音頻，但各聲道的相位關(guān)系應(yīng)保持正確。

2.4 高標(biāo)清顯示系統(tǒng)

2.4.1 總控顯示區(qū)

總控顯示區(qū)的屏幕墻由24個(gè)52 in(1 in=2.54 cm)液晶顯示器組成，常規(guī)情況下中間區(qū)域的12塊作為1個(gè)拼接大屏，主要功能是監(jiān)看總控需要調(diào)度的各路源信號(hào)以及包括省公共插播信號(hào)和CCTV-2在內(nèi)的12個(gè)頻道視音頻播出狀態(tài)。

而各個(gè)子屏幕的顯示配置由矩陣式拼接系統(tǒng)及12臺(tái)8畫面分割器完成，4個(gè)高標(biāo)清矩陣的所有信號(hào)都可以在任意屏幕調(diào)度監(jiān)看。

總控顯示區(qū)的控制方法也十分便捷，直接運(yùn)用Web界面控制，即可完成屏幕拼接、屏幕調(diào)度、圖層疊加、特效顯示等多種功能。

2.4.2 分控顯示區(qū)

分控顯示區(qū)主要分為2個(gè)部分，其中屏幕墻由11塊子墻面構(gòu)成，除1塊子墻面用于所有頻道素材統(tǒng)一預(yù)播監(jiān)看外，其余對(duì)應(yīng)所屬頻道顯示各路輸入輸出信號(hào)視音頻狀態(tài)，運(yùn)用畫面分割器按照信號(hào)重要程度靈活分配顯示區(qū)域。

同時(shí)，在各頻道控制臺(tái)旁附有1臺(tái)顯示器用以顯示當(dāng)前頻道的主備輸出信號(hào)、臺(tái)標(biāo)字幕等素材播出狀態(tài)，并配備1臺(tái)液晶雙聯(lián)顯示器方便值班員就近核對(duì)觀察信號(hào)。

3 高清系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試

在高標(biāo)清同播系統(tǒng)正式上線前，需要對(duì)高清系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)測(cè)試。本次測(cè)試中，將TG-8000發(fā)生的高清測(cè)試信號(hào)輸入通道前端，使用WVR-7120測(cè)試儀記錄結(jié)果。

1)HD SDI接口特性，見表2。

表2 高清電視信號(hào)接口特性表

檢測(cè)項(xiàng)目技術(shù)要求檢測(cè)結(jié)果結(jié)果判定信號(hào)幅度/mV800±80743合格上升時(shí)間/ps<270118合格下降時(shí)間/ps<270114合格上升和下降時(shí)間的偏差/ps<1006合格上沖/%<100合格下沖/%<100合格抖動(dòng)100kHz高通濾波/UI<0 200 11合格10Hz高通濾波/UI<1 000 40合格

2)HD SDI視頻特性，見表3。

表3 高清電視信號(hào)視頻指標(biāo)測(cè)試表

檢測(cè)項(xiàng)目測(cè)試信號(hào)參考值檢測(cè)結(jié)果YPbPr輸出幅度/mV100%彩條700700700700幅頻特性頻率/MHz幅度/dB多波群信號(hào)—1～151～151～150 20-0 096-0 096非線性失真/%五階梯1 5符合要求K系數(shù)/%2T4T10TPulse1符合要求時(shí)延/ns蝴蝶結(jié)10符合要求閃電100%彩條—符合要求矢量100%彩條—符合要求

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

自2014年6月南京電視臺(tái)高清頻道試播出以來，已高質(zhì)高效地保障了近一年的播出安全。這段時(shí)間，南京廣電集團(tuán)已完成多次重大活動(dòng)轉(zhuǎn)播。其中，2014年8月備受世界矚目的第二屆青奧會(huì)在南京盛大開幕，自火炬?zhèn)鬟f儀式起，圍繞著為期13天的青奧會(huì)賽季的各項(xiàng)報(bào)道緊張籌備。在此期間，部門同事通力合作，運(yùn)用新建高標(biāo)清同播系統(tǒng)成功地完成了青奧開幕式、各項(xiàng)賽事以及閉幕式的直轉(zhuǎn)播工作，獲得了各屆好評(píng)。

新建高標(biāo)清同播系統(tǒng)不僅安全可靠，用戶體驗(yàn)評(píng)價(jià)也較好，系統(tǒng)操作界面直觀易控，流程清晰，并且在24 h不間斷播出的情況下，系統(tǒng)也可維修維護(hù)，支持熱插拔，在線維護(hù)，在線擴(kuò)展。

5 結(jié)束語

高標(biāo)清同播系統(tǒng)改造的成功實(shí)施，提升了南京廣電集團(tuán)的播出水平，為集團(tuán)未來的事業(yè)發(fā)展、全網(wǎng)絡(luò)智能化播出系統(tǒng)、全面高清時(shí)代的來臨奠定基礎(chǔ)。本次改造符合《廣播電視安全播出管理規(guī)定》電視中心實(shí)施細(xì)則，系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)都有完善的安全備份，其先進(jìn)性與適用性都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[1] 吳永生，岳翔宇. 高清全媒體IP資源收錄與發(fā)布平臺(tái)升級(jí)改造[J].電視技術(shù)，2015，39(2)：30-33.

[2] 曹健，岳翔宇. 節(jié)目播出軟包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2013，37(16)：34-40.

[3] 黃蓓. 南京電視臺(tái)高標(biāo)清同播平臺(tái)技術(shù)應(yīng)用策略[J].電視技術(shù)，2014，36(4)：82-85.

責(zé)任編輯：任健男

Design and Application of Broadcast Control System for High-definition Television in NJTV

YUE Xiangyu, YUN Fan

(NanjingTVStation,Nanjing210001,China)

The broadcast control system for high-definition simulcast television channel in NJTV is introduced including system design ideas and the overall architecture. The construction points of the high-definition television broadcast control system are expounded. The automatic broadcast mode combine with manual broadcast mode for the system is introduced，and how the high-definition channel simulcast with the standard-definition channel is explained.

HD and SD simulcast;HD signal scheduling system;HD broadcast control system

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.18.015

2015-01-06

【本文獻(xiàn)信息】岳翔宇，云帆.南京電視臺(tái)高清播總控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電視技術(shù),2015，39(18).