無(wú)錫廣播電視臺(tái)高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹旻 曹俊頎 顧品 無(wú)錫廣播電視臺(tái)電視中心

無(wú)錫廣播電視臺(tái)高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹旻 曹俊頎 顧品 無(wú)錫廣播電視臺(tái)電視中心

本文介紹了無(wú)錫廣播電視臺(tái)高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和思路，詳細(xì)討論了其功能定位和視音頻系統(tǒng)的構(gòu)成。

轉(zhuǎn)播車 多格式視頻信號(hào)處理 多聲道音頻節(jié)目 媒體融合

一、引言

2015年1月1日，無(wú)錫電視新聞綜合頻道成功實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清同播，所有的相關(guān)電視節(jié)目都要求進(jìn)行高清制作和播出。由此，我臺(tái)進(jìn)行了高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)的建設(shè)，該系統(tǒng)同時(shí)也是媒體融合環(huán)境下無(wú)錫廣播電視臺(tái)高清電視技術(shù)平臺(tái)項(xiàng)目的主要組成部分。

二、需求分析

電視轉(zhuǎn)播車作為機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)、適用范圍廣泛和藝術(shù)創(chuàng)作手段完備的重要電視裝備，承擔(dān)著直播或錄制各類新聞、社教、體育和綜藝節(jié)目的重任。目前，電視轉(zhuǎn)播技術(shù)明顯出現(xiàn)了如下四個(gè)方面的變化趨勢(shì)：

（1）由單一現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播到多現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)播；

（2）由固定場(chǎng)景轉(zhuǎn)播到移動(dòng)場(chǎng)景轉(zhuǎn)播；

（3）由電視轉(zhuǎn)播到電視與互聯(lián)網(wǎng)新媒體進(jìn)行互動(dòng)直播；

（4）由本地電視臺(tái)直播到多路公共信號(hào)的制作、傳送、播出等。

我臺(tái)技術(shù)人員與各電視節(jié)目生產(chǎn)部門的制作人員進(jìn)行了廣泛深入的交流和溝通，分析了我臺(tái)原有兩輛標(biāo)清電視轉(zhuǎn)播車在使用中存在優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)節(jié)目部門需求，對(duì)新的高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)提出了如下技術(shù)要求：

（1）系統(tǒng)具有適度的規(guī)模，使用主流的設(shè)備和配置以達(dá)到主流技術(shù)水平和制作能力，能滿足大型體育和綜藝節(jié)目的制作要求；

（2）能與互聯(lián)網(wǎng)特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上的新媒體進(jìn)行互動(dòng)；

（3）能與現(xiàn)有的節(jié)目包裝系統(tǒng)、虛擬演播室系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作；

（4）具備處理和記錄多聲道音頻節(jié)目的能力。

三、功能定位

綜合上述技術(shù)趨勢(shì)和節(jié)目部門的需求，結(jié)合無(wú)錫廣電的實(shí)際，我們?cè)诮?jīng)濟(jì)實(shí)用、性能領(lǐng)先、主流標(biāo)配、安全可靠、留有擴(kuò)展、媒體融合的思想指導(dǎo)下，確定了新的高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)在以下幾方面應(yīng)具有較為突出的技術(shù)能力：

（1）具備多路、多格式信號(hào)的接入和處理能力，特別是具備移動(dòng)攝像信號(hào)的接入能力以及多通道慢放、多臺(tái)轉(zhuǎn)播車/EFP級(jí)聯(lián)制作的能力；

（2）具備多路PGM信號(hào)獨(dú)立切換、多種聲道組合、多版本圖文字幕包裝、多路信號(hào)單掛錄制的能力；

（3）具備媒體融合能力，即具備實(shí)時(shí)接收互聯(lián)網(wǎng)新媒體信息的能力，并具備以視音頻、圖文字幕、大屏幕背景等方式實(shí)時(shí)呈現(xiàn)電視轉(zhuǎn)播現(xiàn)場(chǎng)與新媒體用戶互動(dòng)過(guò)程的能力；

（4）具備強(qiáng)大的通信通話能力，應(yīng)對(duì)大型節(jié)目制作中復(fù)雜的指揮要求。

由此，我們決定新建一輛大型8+2訊道高清電視轉(zhuǎn)播車，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的一輛數(shù)字標(biāo)清移動(dòng)微波傳輸車進(jìn)行高清改造。

四、設(shè)計(jì)思路

1、視頻系統(tǒng)

（1）綜合考慮當(dāng)前我臺(tái)的電視新聞、綜藝和體育類節(jié)目制作的需求，攝像機(jī)訊道定為為8+2配置，即8個(gè)有線攝像機(jī)訊道，2個(gè)無(wú)線攝像機(jī)訊道。對(duì)應(yīng)的，配制22倍標(biāo)準(zhǔn)鏡頭5個(gè)，廣角鏡頭3個(gè)，40倍長(zhǎng)焦鏡頭2個(gè)。

（2）視頻切換系統(tǒng)一般有“切換臺(tái)+矩陣”和“主備切換臺(tái)”這兩種選擇。在常規(guī)的“切換臺(tái)+矩陣”系統(tǒng)中，矩陣主要用于信號(hào)的調(diào)度，同時(shí)作為切換臺(tái)發(fā)生故障后的應(yīng)急切換，但此時(shí)只能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的硬切，同時(shí)還要考慮添置鍵混設(shè)備用于上字幕。

隨著融媒體節(jié)目制作需求的增多，同一檔節(jié)目需要有多格式、多屏幕的信號(hào)輸出。此外，現(xiàn)場(chǎng)大屏也越來(lái)越多的需要有帶特技和字幕的獨(dú)立切換信號(hào)，以豐富現(xiàn)場(chǎng)節(jié)目效果。這就對(duì)切換臺(tái)的M/E級(jí)數(shù)、輸入輸出口的多格式處理和輸出能力提出了很高的要求。

基于以上考慮，同時(shí)考慮到現(xiàn)有的大型切換臺(tái)都有大量輔助輸出母線可部分替代矩陣的信號(hào)調(diào)度功能，所以決定轉(zhuǎn)播車不再配備視頻矩陣，而是以支持多種視頻格式的3級(jí)M/E主切換臺(tái)+2級(jí)M/E備切換臺(tái)為核心構(gòu)建視頻切換系統(tǒng)。這也比較適合于我臺(tái)目前由標(biāo)清向高清過(guò)渡、多格式視頻長(zhǎng)期并存的實(shí)際環(huán)境。

（3）配置兩臺(tái)EVS慢動(dòng)作硬盤錄像機(jī)，供體育比賽制作慢動(dòng)作特技。

（4）具有豐富的外接I/O接口，系統(tǒng)盡可能多預(yù)留視音頻、電腦系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出接口，能方便的和其它演播室、轉(zhuǎn)播車、信號(hào)傳輸車、廣播音頻車、非編網(wǎng)等系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，包括視音頻信號(hào)、通話信號(hào)、Tally信號(hào)、同步信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等。同時(shí)留有能和節(jié)目包裝系統(tǒng)、虛擬演播室系統(tǒng)等設(shè)備協(xié)同工作的各類信號(hào)接口，以提升節(jié)目效果。

（5）滿足媒體融合的需求，能將手機(jī)畫面、PAD畫面、電腦畫面等非傳統(tǒng)演播室設(shè)備的信號(hào)接入轉(zhuǎn)播車，也能將社交網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)站、短信、電話等平臺(tái)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，滿足全媒體互動(dòng)的需求。

（6）配置多臺(tái)錄像機(jī)，滿足同一節(jié)目多種信號(hào)格式錄制的需求，以及錄制多路攝像機(jī)單掛信號(hào)的需求，便于節(jié)目后期的精細(xì)加工。

2、音頻系統(tǒng)

（1）配置主備雙調(diào)音臺(tái)，具備處理立體聲和多聲道節(jié)目的能力，能實(shí)現(xiàn)8個(gè)以上聲道的錄制需求，并能監(jiān)聽5.1聲道。

（2）配置兼容多種音頻文件的信號(hào)源播放器，以及必要的電話?cǎi)詈掀鞯认嚓P(guān)音頻設(shè)備。

3、周邊系統(tǒng)

（1）配置通話矩陣、對(duì)講機(jī)等設(shè)備，工種之間的通話按需求可靈活設(shè)置，使導(dǎo)演、攝像、技術(shù)、音響、舞臺(tái)監(jiān)督等工作人員之間溝通順暢。同時(shí)，配置備份通話系統(tǒng)。

（2）配置主備Tally系統(tǒng)。

4、移動(dòng)微波傳輸車

我臺(tái)原有的數(shù)字標(biāo)清移動(dòng)微波傳輸車，其車體和傳輸設(shè)備保持現(xiàn)狀基本不進(jìn)行改動(dòng)，配置兩臺(tái)攝像機(jī)用高清信號(hào)微波傳輸設(shè)備、兩套高清編碼器，同時(shí)將標(biāo)清板卡和矩陣更換為高清設(shè)備，將其升級(jí)為支持高清電視信號(hào)的傳輸車。

圖1 高清轉(zhuǎn)播車外觀圖

五、系統(tǒng)介紹

1、轉(zhuǎn)播車車體

電視轉(zhuǎn)播車重約23噸，選用了德國(guó)梅賽德斯-奔馳ACTROS2536單排座位的重型卡車車頭和底盤，保證足夠的牽引力?；谠摰妆P由國(guó)內(nèi)廠商建造廂體。整車全長(zhǎng)12米，高4米，寬2.5米，單側(cè)拉廂結(jié)構(gòu)，側(cè)拉廂長(zhǎng)5.8米，寬1.1米，為車內(nèi)導(dǎo)演區(qū)增加第二排工位提供了額外的空間。高清轉(zhuǎn)播車外觀見圖1。

2、車內(nèi)布局

車內(nèi)采用橫向布局，從前到后依次為音頻區(qū)、導(dǎo)演區(qū)、技術(shù)區(qū)和車尾設(shè)備區(qū)。

音頻區(qū)具有獨(dú)立空間，并進(jìn)行了隔音、吸音等聲學(xué)處理?？梢詽M足立體聲以及5.1聲道的制作、記錄和監(jiān)聽需求。

導(dǎo)演區(qū)有前后兩排操作臺(tái)，前排操作臺(tái)安裝主切換臺(tái)切換面板、應(yīng)急切換器、字幕機(jī)等設(shè)備，供導(dǎo)演、字幕員使用，后排操作臺(tái)位于側(cè)拉廂區(qū)域，安裝了備切換臺(tái)切換面板、EVS慢動(dòng)作控制盤等設(shè)備，用于副導(dǎo)演、效果制作等工位。

技術(shù)區(qū)共有6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，其中4個(gè)機(jī)柜中部安裝操作臺(tái)，用于攝像機(jī)控制、錄像機(jī)操作等工位，其余2個(gè)機(jī)柜為設(shè)備強(qiáng)冷機(jī)柜，放置同步機(jī)、切換臺(tái)主機(jī)、周邊板卡機(jī)箱等關(guān)鍵設(shè)備，由玻璃門封閉，并單獨(dú)設(shè)計(jì)空調(diào)風(fēng)道，以提高設(shè)備散熱、防潮、防塵能力，同時(shí)也大大降低了噪聲水平。高清轉(zhuǎn)播車內(nèi)視效果見圖2。

圖2 高清轉(zhuǎn)播車內(nèi)視圖

圖3 轉(zhuǎn)播車平面布局圖

圖4 轉(zhuǎn)播車側(cè)面布局圖

另外，在廂體內(nèi)不影響通行的空間設(shè)計(jì)了兩個(gè)儲(chǔ)物柜，用于收納各類小型物品。

整個(gè)車體布局詳見圖3、圖4。

圖5 高清轉(zhuǎn)播車后艙

車尾設(shè)備區(qū)用于安裝各類電纜盤、光纜盤，另安裝有20U高的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，用于安裝各類線纜接口箱、小型監(jiān)視器、車體控制操作面板等設(shè)備。高清轉(zhuǎn)播車后艙見圖5。

電源電纜盤、隔離變壓器、電瓶、充電機(jī)等設(shè)備安裝在箱體兩側(cè)的裙邊箱內(nèi)，以盡量提高空間利用率。

轉(zhuǎn)播車采用三相供電，可同時(shí)接入兩路外部電源，選擇其中一路進(jìn)入隔離變壓器。隔離變壓器輸出經(jīng)分配后，一路接3臺(tái)單相UPS，供車載視音頻設(shè)備使用，另一路再次分配，供車載空調(diào)、照明、車廂電氣系統(tǒng)使用。

轉(zhuǎn)播車配備兩臺(tái)5匹空調(diào)，兩臺(tái)空調(diào)的室內(nèi)機(jī)共用風(fēng)道，其中強(qiáng)冷機(jī)柜有獨(dú)立的送風(fēng)回風(fēng)回路。為防止高濕度環(huán)境下風(fēng)道結(jié)露形成冷凝水，對(duì)風(fēng)管覆蓋了隔熱材料，并選用了非金屬材料的出風(fēng)口。

三、視頻切換系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車選用了2臺(tái)Snell 4800系列多格式數(shù)字視頻切換臺(tái)作為主/備切換臺(tái)，支持4K、高清、標(biāo)清等視頻信號(hào)格式。2臺(tái)數(shù)字視頻切換臺(tái)合計(jì)有80路輸入，56路輸出，所有信號(hào)源主備雙路接入，重要信號(hào)主備雙路輸出，剩余大量輔助輸出母線端口可用于信號(hào)調(diào)度。該系列切換臺(tái)的每一個(gè)輸入輸出端口都支持用戶編程定義的上變換或下變換，并支持4K、高清、標(biāo)清視頻混合切換。主/備切換臺(tái)共有5級(jí)M/E（主切換臺(tái)3M/E，備切換臺(tái)2M/E），配合相關(guān)的控制面板和單母線快切面板，構(gòu)成完整的多公共信號(hào)切換系統(tǒng)。同時(shí)，字幕機(jī)、圖文包裝系統(tǒng)等設(shè)備資源可以通過(guò)鍵指配給任意一級(jí)M/E，因此該轉(zhuǎn)播車具備了對(duì)外提供多路獨(dú)立切換的PGM信號(hào)，并疊加不同版本的角標(biāo)、字幕的功能，以提供給背景大屏幕使用，或提供給第三方使用。

四、其它主要視頻設(shè)備

轉(zhuǎn)播車共配備10臺(tái)SONY公司2580高清攝像機(jī)，其中8臺(tái)為有線攝像機(jī)，2臺(tái)為無(wú)線攝像機(jī)。每臺(tái)有線攝像機(jī)的機(jī)頭和基站之間除了常規(guī)的返送信號(hào)之外，還配備了2個(gè)SDI/HD-SDI通道，其中一路信號(hào)從基站送向機(jī)頭，另一路信號(hào)從機(jī)頭送向基站，兩個(gè)通道都有幀同步功能，這就等于為整個(gè)視頻系統(tǒng)又增加了8路SDI/ HD-SDI格式信號(hào)的擴(kuò)展輸入。

無(wú)線攝像機(jī)的機(jī)頭則配備德國(guó)Link公司的數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)，傳輸頻率為2.4GHz，OFDM調(diào)制多載波傳送方式，具有較好的抗多徑衰落能力。

轉(zhuǎn)播車配備了2臺(tái)EVS視頻服務(wù)器，每臺(tái)各配4個(gè)編解碼通道，每個(gè)通道都可以配置為錄像通道或放像通道。另外，為EVS視頻服務(wù)器配備了慢動(dòng)作控制器和視音頻播放列表編輯功能，使該轉(zhuǎn)播車具備了多路信號(hào)同步錄制、慢動(dòng)作特效制作和播出的能力。

轉(zhuǎn)播車配備了2臺(tái)Snell SV2000多格式視頻處理器和1臺(tái)計(jì)算機(jī)視頻轉(zhuǎn)換器，以應(yīng)對(duì)模擬復(fù)合、數(shù)字標(biāo)清、數(shù)字高清等格式的視頻信號(hào)，以及VGA/DVI/HDMI信號(hào)的格式轉(zhuǎn)換、幀同步、音頻解嵌等處理任務(wù)。

轉(zhuǎn)播車隨車配備了便攜式有卡非編工作站。必要時(shí)可以通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)專線，直接連接到臺(tái)內(nèi)的非編網(wǎng)和媒資系統(tǒng)，或通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)臺(tái)內(nèi)的新聞資源共享平臺(tái)，以便調(diào)用臺(tái)內(nèi)的視音頻資源。

轉(zhuǎn)播車還配備了圖文包裝工作站（設(shè)備隨車攜帶，車內(nèi)副導(dǎo)演區(qū)預(yù)留工位），可以與臺(tái)內(nèi)的高清融媒體演播室的信息匯聚系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)時(shí)接收指定的微信公眾號(hào)和互聯(lián)網(wǎng)站的媒體互動(dòng)信息，并按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的模板渲染輸出。如果轉(zhuǎn)播活動(dòng)在臺(tái)內(nèi)，通過(guò)臺(tái)內(nèi)的局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，如果轉(zhuǎn)播活動(dòng)在臺(tái)外，則可以通過(guò)MSTP數(shù)據(jù)專線連接。

其它視頻設(shè)備還有新奧特字幕機(jī)、P2錄放像機(jī)等，均按照常規(guī)配置。

高清轉(zhuǎn)播車的視頻系統(tǒng)詳見圖6。

五、音頻系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)以德國(guó)STAGETEC公司的NEXUS網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻矩陣為核心，以STAGETEC公司的AURATUS調(diào)音臺(tái)為主調(diào)音臺(tái)，以YAMAHA公司DM1000數(shù)字調(diào)音臺(tái)為備調(diào)音臺(tái)。另外，為NEXUS矩陣配備了光纖連接的遠(yuǎn)程接口箱，可以連接遠(yuǎn)距離的音頻系統(tǒng)。

圖6 高清轉(zhuǎn)播車視頻系統(tǒng)框圖

圖7 高清轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)框圖

AURATUS調(diào)音臺(tái)與NEXUS矩陣、遠(yuǎn)程接口箱之間以光纖連接，通過(guò)STAGETEC原廠協(xié)議實(shí)現(xiàn)多路音頻信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)傳送，以及音頻信號(hào)采集、預(yù)處理、路由控制、信號(hào)監(jiān)控、效果制作、混合和編組輸出等全系列功能。DM-1000調(diào)音臺(tái)與NEXUS矩陣之間采用網(wǎng)線連接，可通過(guò)DANTE協(xié)議控制NEXUS矩陣，實(shí)現(xiàn)指定端口的前置增益、幻象電源、相位反轉(zhuǎn)、低通濾波器、內(nèi)置限幅器等參數(shù)設(shè)置和調(diào)整，以及聲音采集、效果制作、混合和編組輸出等控制操作。另外，DM-1000調(diào)音臺(tái)本身也連接重要的音頻設(shè)備，構(gòu)成冗余的音頻系統(tǒng)。高清轉(zhuǎn)播車的音頻系統(tǒng)詳見圖7。

圖8 移動(dòng)微波傳輸車視頻系統(tǒng)框圖

六、移動(dòng)微波傳輸車

該車的無(wú)線攝像機(jī)傳輸系統(tǒng)和移動(dòng)微波傳輸系統(tǒng)原為標(biāo)清系統(tǒng)，采用MPEG-2壓縮，OFDM調(diào)制，多載波傳送。攝像機(jī)通過(guò)長(zhǎng)春蘭新的無(wú)線攝像機(jī)傳輸系統(tǒng)與車內(nèi)系統(tǒng)連通，整車再通過(guò)長(zhǎng)春蘭新數(shù)字移動(dòng)微波傳輸系統(tǒng)，與位于惠山二茅峰的電視調(diào)頻發(fā)射部連通。

高清升級(jí)后，攝像機(jī)系統(tǒng)和車內(nèi)視音頻系統(tǒng)包括編解碼器等均升級(jí)為高清型號(hào)，現(xiàn)無(wú)線攝像機(jī)傳輸系統(tǒng)和移動(dòng)微波傳輸系統(tǒng)升級(jí)為H.264壓縮，OFDM調(diào)制，多載波傳送。

移動(dòng)微波傳輸車內(nèi)部系統(tǒng)詳見圖8。

六、結(jié)語(yǔ)

該轉(zhuǎn)播車于2015年8月在北京國(guó)際廣播電影電視展覽會(huì)（BIRTV）上展出，并在11月出色的完成了第四屆世界佛教論壇的電視公共信號(hào)制作任務(wù)，為包括中央電視臺(tái)、鳳凰衛(wèi)視、江蘇衛(wèi)視、東方衛(wèi)視在內(nèi)的境內(nèi)外媒體提供了高水平、高質(zhì)量的高清電視信號(hào)，得到各方面的認(rèn)可和肯定。該高清電視轉(zhuǎn)播車的投入使用，標(biāo)志著無(wú)錫廣播電視臺(tái)的節(jié)目制作能力邁上了新的臺(tái)階。