電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王東風(fēng)

摘 要 設(shè)計電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)的基本原則時保證演播室功能先進、全面、穩(wěn)定，可以滿足高清電視頻道節(jié)目制作要求。文章結(jié)合保山市廣播電視臺演播室實際設(shè)計需求，闡述了電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)的設(shè)計思路，探討了相關(guān)設(shè)備的選用要求以及高清演播室視頻系統(tǒng)構(gòu)成和實現(xiàn)方法，以提高高清演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量和運行效能。

關(guān)鍵詞 電視臺；高清演播室；視頻系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號 TN94 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）218-0068-02

目前我國電視技術(shù)不斷發(fā)展，電視節(jié)目質(zhì)量不斷提升，為了更好地適應(yīng)高清電視節(jié)目的制作要求，各電視臺紛紛運用先進技術(shù)構(gòu)建高清演播室視頻系統(tǒng)。在此背景下，文本結(jié)合保山市廣播電視臺高清演播室的設(shè)計實踐，深入探討了電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，從專業(yè)角度分析了高清演播室視頻系統(tǒng)的設(shè)計思路，設(shè)備選型以及系統(tǒng)構(gòu)成。

1 高清演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計原則

先進、可靠、實用、靈活、開放是高清演播室視頻系統(tǒng)的基本設(shè)計原則，在設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)、選用設(shè)備時首先需要考慮系統(tǒng)的安全性和兼容性，盡量做到系統(tǒng)易于操作維護，架構(gòu)靈活、具備教好的應(yīng)急功能和拓展性。此外還要結(jié)合電視行業(yè)的發(fā)展趨勢，力爭使系統(tǒng)效能達到行業(yè)領(lǐng)先水平。

1.1 靈活實用

電視臺演播室主要包括直播區(qū)和制作區(qū)兩個部分，在設(shè)計視頻系統(tǒng)時應(yīng)該確保兩個區(qū)域數(shù)據(jù)的相互共享，相互備份，同時有先對獨立。直播區(qū)域基本為3訊道主備通道架構(gòu)，主切換臺與備用切換臺互為備份，主切換臺可以調(diào)控直播區(qū)域的攝像機訊道，還可以調(diào)控制作區(qū)的攝像機訊道；備用切換臺可以構(gòu)建獨立的2訊道系統(tǒng)用于制作虛擬或其他專題；通過矩陣，直播區(qū)和制作區(qū)可以相互協(xié)作構(gòu)成5訊道系統(tǒng)完成節(jié)目的直播和制作。

1.2 高可靠性

采用主切換臺、備用切換臺互為備份的系統(tǒng)架構(gòu)，配置2臺設(shè)備構(gòu)建相互獨立的雙通道，防止單通道崩潰。信號輸出通道實現(xiàn)主、備獨立配置，互為備份。外部信號分別接入2臺上下變換處理器、2臺具備幀同步功能的高標(biāo)清延時器，實現(xiàn)外部信號傳輸?shù)闹鱾湓O(shè)計。

1.3 強兼容性

當(dāng)前高清演播室視頻系統(tǒng)通常設(shè)計為以高清信號為主，標(biāo)清信號經(jīng)過上變換進入視頻系統(tǒng)。高清節(jié)目在末端節(jié)目分發(fā)、傳輸中經(jīng)過下變換轉(zhuǎn)換成電視臺需要的信號規(guī)格。新聞類節(jié)目直播需要用到頻率很好的VGA信號，因此，系統(tǒng)設(shè)計中還應(yīng)該加入VGA？信號轉(zhuǎn)換為SDI信號的轉(zhuǎn)換裝置，以提高系統(tǒng)對信號的兼容性。高清/標(biāo)清兼容系統(tǒng)以切換臺為核心，在取景比率、延時處理、信號帶寬等方面不同于標(biāo)清電視系統(tǒng)，在細(xì)節(jié)處理上同樣存在諸多差異。依照切換臺的功能可以將高清/標(biāo)清兼容系統(tǒng)的實現(xiàn)方式分為四種：1）純高清加上、下變換系統(tǒng)；2）雙主機切換系統(tǒng)；3）高/標(biāo)清兼容切換臺系統(tǒng)；4）多分辨率同步制作切換臺系統(tǒng)。

1.4 便于維護

當(dāng)前演播室視頻系統(tǒng)中的錄像機、視頻服務(wù)器等設(shè)備都支持帶有加嵌功能的SDI接口，通過加嵌音頻設(shè)備極大的方便系統(tǒng)調(diào)試、信號調(diào)度，降低視頻系統(tǒng)的維護工作量，提高了系統(tǒng)維護效率。此外，還應(yīng)該配置視音頻跳線架，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，維護人員能夠快速找到運行異常的設(shè)備，利用跳線將其跳開，并使用替代設(shè)備，從而有效降低設(shè)備故障對節(jié)目播出的不利影響。

1.5 高開放性

盡量做到設(shè)備的信號接口豐富，調(diào)度靈活的要求，確保系統(tǒng)能夠滿足未來一段時間內(nèi)的升級和功能拓展需求，并能和其他系統(tǒng)一同寫作完成節(jié)目的制作和播出。

2 高清演播室視頻系統(tǒng)信號構(gòu)成

高清演播室視頻系統(tǒng)由攝像機、切換臺、矩陣、放像機、錄像機、字幕機、上下變換器等設(shè)備構(gòu)成，其信號流程如下。

2.1 高清主路信號

攝像機、放像機、字幕機信號直接輸送至切換臺，標(biāo)清矩陣輸出SD-SDI經(jīng)過上變換器轉(zhuǎn)為HD-SDI信號輸送至切換臺，切換臺輸出PGM信號作為高清主路信號，該信號作為高清錄像機、監(jiān)視器的信號源，在直播時還會傳送至總控機房。

2.2 高清備路信號

字幕機、上變換器、高清攝像機、高清放像機輸出信號至高清矩陣，高清矩陣輸出的信號為高清備路信號。

2.3 標(biāo)清主路信號

高清主路信號通過下變換器轉(zhuǎn)換為SD-SDI信號，該信號作為標(biāo)清主路信號被輸送到標(biāo)清錄像機、監(jiān)視器、總控機房。

2.4 標(biāo)清備路信號

標(biāo)清矩陣第一路輸出的信號作為標(biāo)清備路信號被傳送到總控機房，實現(xiàn)高清、標(biāo)清兩類節(jié)目制作的兼容，使得電視臺可進行高清、標(biāo)清電視節(jié)目的制作和播出。外來標(biāo)清信號通過標(biāo)清矩陣、上變換器配合使用，可以為切換臺輸送HD-SDI信號。有些設(shè)備自身可以兼容高清、標(biāo)清信號，因此，可以充分利用這些設(shè)備的兼容功能，簡化系統(tǒng)配置。如果暫時不需要直播高清電視節(jié)目，可以先不配置高清矩陣，以降低成本，節(jié)省資金。

3 高清演播室視頻系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 信號源管理

保山市廣播電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)的信號源主要來自3臺高清字幕機、6臺高清攝像機、上變換器、下變換器、4臺視頻服務(wù)器、2臺可編輯錄放像機等，采用外來信號輸入雙通道設(shè)計，具備處理復(fù)雜外來信號源的能力，可以實現(xiàn)外來信號的上下變換、幀同步、音頻延時校正等多項功能，經(jīng)過適當(dāng)處理校正后外來信號被轉(zhuǎn)為高清信號輸入系統(tǒng)。

3.2 切換臺

通常情況下，高清演播室視頻系統(tǒng)采用的是支持1？920×1？080/50i高清制作，可以靜幀存儲、重放片段、在線診斷故障、多面板操作、狀態(tài)存儲等多種功能的切換臺。此外，切換臺還需要具備2級M/E，每級至少2個全功能鍵、1個下游鍵。保山市廣播電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)采用HVS-390HS型高/標(biāo)清切換臺，16路輸入信號均具有Proc？Amp處理、幀同步功能，支持支多種輸入輸出接口，可以選擇多畫面獨立分割輸出，支持靜幀幀存。主備切換臺主機均配備了輸入/輸出板卡，實現(xiàn)了使24路輸入、14路輸出通道配置，便于以后系統(tǒng)擴展。

3.3 矩陣

保山市廣播電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)采用MFR32×32高/標(biāo)清兼容矩陣控制器，該矩陣支持 SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI、ASI多種型號格式，具有多種交叉點控制方式。視頻系統(tǒng)內(nèi)部信號調(diào)控、外部信號的輸入/輸出需通過矩陣管理。矩陣輸入路由包括所有信號源、延時、未來擴展信號等。矩陣輸出路由包括切換臺、監(jiān)視、延時、錄制等。矩陣輸出通道主要有應(yīng)急切換通道，無延時直播信號通道，用于CCU、字幕機的回送信號，錄像機、視頻服務(wù)器的信號采集。

3.4 放像機

在配置高清放像機時應(yīng)該充分考慮電視臺節(jié)目錄制信號格式的統(tǒng)一性，如保山市廣播電視臺高清演播室采用Sony？HDCAM系列產(chǎn)品可兼容重放標(biāo)清磁帶，可以內(nèi)部進行下變換，具有高/標(biāo)清輸出端口，實現(xiàn)高/標(biāo)清記錄、重放制作的統(tǒng)一。

3.5 監(jiān)視系統(tǒng)

通常監(jiān)視系統(tǒng)中的監(jiān)視器設(shè)備可以選用CRT或液晶顯示屏。CRT監(jiān)視器的主要優(yōu)點是可以滿足廣播級水平清晰度，分辨率高，信源與CRT監(jiān)視器一一對應(yīng)，某個CRT監(jiān)視器出現(xiàn)故障只會影響對應(yīng)一路信號源的監(jiān)看，整個系統(tǒng)的可靠性較高。但CRT監(jiān)視器比較笨重，而且用寬高比與畫面寬高比不一致的CRT監(jiān)視器監(jiān)看畫面時，其屏幕有效利用面積較低，不便于導(dǎo)播構(gòu)圖。而液晶顯示屏相對輕巧，能節(jié)省演播室空間，且大屏幕液晶監(jiān)視器可以分割多路畫面監(jiān)看，任意組合畫面，從而充分利用顯示屏有效面積。但其圖像顯示有一定的延時，且如果大屏幕液晶顯示屏出現(xiàn)故障會影響多路信源監(jiān)看，安全隱患較大。但隨著近年來液晶顯示技術(shù)的進步，電視臺廣播用液晶顯示器的清晰度、分辨率以及可靠性都能滿足電視臺的要求，因而得到普及應(yīng)用。保山市廣播電視臺高清演播室監(jiān)視系統(tǒng)采用5臺55英寸等離子全高清液晶監(jiān)視器和多畫面分割器，在設(shè)計系統(tǒng)時還考慮到多個區(qū)域監(jiān)視系統(tǒng)互為備份，一旦液晶監(jiān)視器或多畫面分割器發(fā)生故障，技術(shù)監(jiān)視器也可以在直播中作為應(yīng)急使用。

4 結(jié)論

綜上所述，在設(shè)計電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)時，要根據(jù)電視臺實際需求，遵循基本的設(shè)計原則，合理選用相關(guān)設(shè)備，經(jīng)過合理配置，確保滿足電視臺高清演播室的節(jié)目制作與播出，提高節(jié)目質(zhì)量，促進電視行業(yè)發(fā)展。

參考文獻

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