高清轉(zhuǎn)播車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周 明

（湖南省株洲市廣播電視臺(tái)，湖南 株洲 412007）

0 引言

隨著高清、超高清電視技術(shù)的發(fā)展，全國(guó)大部分地市級(jí)電視臺(tái)基本完成了高清電視系統(tǒng)的建設(shè)及高清頻道的播出。株洲市廣播電視臺(tái)于2016 年開(kāi)始，相繼完成了非編系統(tǒng)、演播室系統(tǒng)及播總控系統(tǒng)的高清升級(jí)改造。按照總體規(guī)劃，株洲市廣播電視臺(tái)從2020 年起，開(kāi)始設(shè)計(jì)建造一輛8+2 訊道高清轉(zhuǎn)播車(chē)，并于2021 年6 月正式集成完畢并投入使用。

高清轉(zhuǎn)播車(chē)建造主要分為車(chē)體改裝、視音頻系統(tǒng)集成、電源和空調(diào)系統(tǒng)改造等工作。本文將對(duì)高清轉(zhuǎn)播車(chē)的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 轉(zhuǎn)播車(chē)車(chē)體

轉(zhuǎn)播車(chē)底盤(pán)選用德國(guó)奔馳Actros 2636 直掛式雙后橋車(chē)體，采用單側(cè)拉廂式車(chē)體結(jié)構(gòu)。車(chē)體總車(chē)長(zhǎng)（包括車(chē)頭）12 m，車(chē)廂長(zhǎng)9.5 m，轉(zhuǎn)播車(chē)外部整體高度3.95 m，整車(chē)寬度為2.5 m，車(chē)廂內(nèi)部（未側(cè)拉部分）高度2.21 m。側(cè)拉廂工作區(qū)凈高1.92 m，通過(guò)電動(dòng)齒輪齒條驅(qū)動(dòng)和翻折地板結(jié)構(gòu)，使側(cè)拉廂的伸展長(zhǎng)度達(dá)到了1.3 m。箱體選用鋼骨架、鋁材料蒙皮，保證車(chē)體具有一定的抵抗外力沖擊的強(qiáng)度，具有一定的剛度及抗扭曲、抗變形、抗疲勞的能力。駐車(chē)平衡由前后四角的四個(gè)液壓支撐腿來(lái)實(shí)現(xiàn)。該支撐腿是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的采用雙向驅(qū)動(dòng)形式的液壓平衡支撐系統(tǒng)，通過(guò)油壓完成伸出與縮回動(dòng)作；采用直流驅(qū)動(dòng)，前單腿支撐能力8 t 以上，后單腿支撐能力12 t 以上，帶有手動(dòng)泵手動(dòng)功能；支撐腳掌面可自動(dòng)適應(yīng)地面，配置支撐枕木，支撐腿帶自動(dòng)找平功能，能實(shí)現(xiàn)“一鍵”找平。

如圖1 所示，整個(gè)轉(zhuǎn)播車(chē)從前至后分為音頻區(qū)、導(dǎo)演區(qū)、技術(shù)區(qū)、調(diào)光區(qū)以及電纜盤(pán)倉(cāng)區(qū)。音頻區(qū)與其他區(qū)域隔離，保證良好的聽(tīng)音環(huán)境。車(chē)內(nèi)標(biāo)配13 個(gè)工位，為了充分利用多畫(huà)面監(jiān)看，導(dǎo)演區(qū)包含了慢動(dòng)作、字幕、融媒體工位[1]。技術(shù)區(qū)有2 個(gè)機(jī)柜為強(qiáng)冷機(jī)柜，做隔音處理；電纜盤(pán)倉(cāng)門(mén)為上掀式并考慮遮雨功能，門(mén)上開(kāi)有電纜出線小門(mén)，工作過(guò)程中可以關(guān)閉電纜盤(pán)倉(cāng)門(mén)，只由小門(mén)放置電纜；車(chē)廂下部裙箱中安裝電源電纜盤(pán)、側(cè)拉箱中控、支撐腿泵和控制、隔離變壓器、電瓶等。

圖1 轉(zhuǎn)播車(chē)工位布局

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)株洲市廣播電視臺(tái)高清節(jié)目的制作需求，并能達(dá)到高清轉(zhuǎn)播車(chē)的技術(shù)目標(biāo)。本車(chē)視音頻系統(tǒng)采用全高清設(shè)計(jì)，輸入輸出通道采用上下變換的方式兼容標(biāo)清格式，具備高標(biāo)準(zhǔn)的錄制、直播、慢動(dòng)作回放及傳輸功能。為充分保障直播的安全性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，視頻系統(tǒng)采用主備二選一倒換設(shè)計(jì)，且主備倒換無(wú)抖動(dòng)、黑場(chǎng)情況，實(shí)現(xiàn)靜凈切換。系統(tǒng)訊道規(guī)模設(shè)計(jì)為8 路標(biāo)速EFP 訊道、2 路無(wú)線傳輸信號(hào)，預(yù)留2路標(biāo)速/高速EFP 訊道，并能滿(mǎn)足4 路外來(lái)信號(hào)的處理能力；錄像與慢動(dòng)作規(guī)模為2 套SXS 存儲(chǔ)卡錄像機(jī)與1 套8 通道硬盤(pán)慢動(dòng)作錄像機(jī)。下面詳細(xì)介紹系統(tǒng)和設(shè)備情況。

2.1 攝像機(jī)及配套

攝像機(jī)采用SONY HDC-3100 系統(tǒng)攝像機(jī)，采用2/3 英寸3 CMOS 成像器，每片成像器有效像素?cái)?shù)為1 920×1 080；標(biāo)準(zhǔn)配置拍攝格式為1 080/50i&1 080/60i；配備全域快門(mén)，能夠消除果凍效應(yīng)和閃光帶，靈敏度F13；配備全尺寸機(jī)架高度的攝像機(jī)控制單元（CCU）和全功能遙控面板（RCP），攝像機(jī)與控制單元（CCU）通過(guò)復(fù)合光纖連接，保障長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量。

攝像機(jī)鏡頭選用Fujifilm 公司的廣播級(jí)高清倍率鏡頭，配置了3 套4.5 mm 超廣角鏡頭、1 套42倍長(zhǎng)焦鏡頭及4 套標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。大變焦比與大視角長(zhǎng)鏡頭相結(jié)合，可滿(mǎn)足包括新聞、體育、晚會(huì)、記錄片等在內(nèi)的眾多頗具挑戰(zhàn)性的制作應(yīng)用需求。

攝像機(jī)承托設(shè)備采用日本LIBEC 公司的三腳架，其中7 套R(shí)SP-850 套裝、1 套QD-10 套裝，搭配長(zhǎng)板、托架等，以適應(yīng)不同的鏡頭和機(jī)身組合，最大程度地保證拍攝畫(huà)面的穩(wěn)定性。

VTR 錄像設(shè)備信源由矩陣調(diào)配，VTR 播放的信號(hào)分別進(jìn)入矩陣和切換臺(tái)。錄制播放系統(tǒng)配備2 臺(tái)SONY PMW-1000 高清存儲(chǔ)卡式錄像機(jī)。該錄像機(jī)帶有兩個(gè)SxS 存儲(chǔ)卡插槽，配置HD-SDI，SDSDI，HDMI及復(fù)合輸出接口，具有8通道（HD-SDI）、24 比特音頻記錄能力，支持RS-422 接口和千兆以太網(wǎng)接口，帶搜索輪，配相應(yīng)的存儲(chǔ)卡。

2.2 切換臺(tái)和矩陣

視頻系統(tǒng)通道設(shè)計(jì)采用主、備雙通道互為備份的方式。轉(zhuǎn)播車(chē)所有高清視頻信號(hào)源均同時(shí)進(jìn)入視頻切換臺(tái)和視頻矩陣，由切換臺(tái)與矩陣導(dǎo)播切換后輸出主、備通道的PGM 信號(hào)。在源名服務(wù)器的作用下，矩陣的EMG 輸出自動(dòng)跟隨切換臺(tái)的輸出。矩陣輸出的PGM 信號(hào)先經(jīng)過(guò)鍵混器，再和切換臺(tái)的PGM 信號(hào)經(jīng)過(guò)二選一應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)采用2 張二選一板卡，形成了LINE1，LINE2 兩條鏈路的PGM 輸出。LINE1，LINE2 分別進(jìn)行音頻嵌入、下變換處理等操作，輸出最終所需的節(jié)目信號(hào)。每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)的輸出信號(hào)都再返回矩陣，方便系統(tǒng)調(diào)度。在信號(hào)路由上，主、備通道具有相同的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，保證視頻通道上不會(huì)出現(xiàn)單一系統(tǒng)崩潰點(diǎn)，從而提高了系統(tǒng)的安全性。

切換臺(tái)采用索尼MVS-6530 切換臺(tái)，如圖2 所示。該設(shè)備支持3 級(jí)M/E 控制面板，輸入信號(hào)48 路，輸出信號(hào)32 路。M/E1，M/E2 每級(jí)均具有4 個(gè)全功能鍵，支持同級(jí)M/E 上色鍵和亮鍵，可同級(jí)內(nèi)調(diào)整大小、位置，還具有4 通道的2.5D 的特技，支持同級(jí)M/E 上色鍵和亮鍵，并可同級(jí)內(nèi)調(diào)整大小和位置；支持8 通道輸出、1 000 幀以上高清幀存，支持靜幀和最多40 s 的高清CLIP，并選配了兩通道真三維特技處理板。

圖2 SONY MVS-6530 切換臺(tái)

矩陣采用UTAH 400S2 多格式視頻矩陣。該矩陣配置SDI 輸入72 路，SDI 輸出72 路，配備雙電源。按照不同功能區(qū)的定位，配置相應(yīng)的矩陣控制面板。系統(tǒng)中所有的源信號(hào)都接入切換臺(tái)和矩陣，切換臺(tái)的輸出信號(hào)也都環(huán)接入矩陣，在源名服務(wù)器的配合下，畫(huà)面分割器可以顯示系統(tǒng)中所有需要監(jiān)看的源和目的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)整車(chē)信號(hào)集中調(diào)度[2]。

2.3 監(jiān)看系統(tǒng)

導(dǎo)演區(qū)電視墻配置6 臺(tái)SONY 55 英寸導(dǎo)播監(jiān)看大屏，利用多畫(huà)面分割器將參與節(jié)目制作的信號(hào)呈現(xiàn)在電視墻上。多畫(huà)面分割可以便捷地進(jìn)行信號(hào)的調(diào)度排列，并能存儲(chǔ)多個(gè)多畫(huà)面布局模板。技術(shù)區(qū)配置1 臺(tái)SONY PVM-A170 OLED監(jiān)視器作為轉(zhuǎn)播車(chē)視頻信號(hào)的主監(jiān)視器，配置7 臺(tái)SONY LMD-B170 全高清液晶監(jiān)視器作為轉(zhuǎn)播車(chē)視頻信號(hào)的技術(shù)監(jiān)視器，用于技術(shù)調(diào)光及其他區(qū)域監(jiān)看信號(hào)。技術(shù)調(diào)光工位采用四畫(huà)面分割的方式，結(jié)合波形監(jiān)測(cè)儀、攝像機(jī)控制面板，對(duì)攝像機(jī)畫(huà)面進(jìn)行調(diào)整。音頻區(qū)則配置2 臺(tái)SONY LMD-A240 全高清液晶監(jiān)視器作為參與制作的信號(hào)和部分矩陣調(diào)配信號(hào)的監(jiān)看。車(chē)尾端子板配置1 臺(tái)康維訊 KRM-902A 雙聯(lián)9英寸高清監(jiān)視器，對(duì)后接口板上的各種輸入輸出信號(hào)進(jìn)行監(jiān)看與監(jiān)測(cè)。

2.4 源名跟隨系統(tǒng)

本車(chē)采用了SPR SPT-300PLUS 源名服務(wù)器。通過(guò)源名服務(wù)器與畫(huà)面分割器、切換臺(tái)、矩陣及各工位監(jiān)視器連接，實(shí)現(xiàn)了視頻源名跟隨顯示和Tally指示等功能。

源名服務(wù)器不斷讀取切換臺(tái)的交叉點(diǎn)信息，并同時(shí)發(fā)送給矩陣，使矩陣EMG 輸出和切換臺(tái)PGM輸出保持一致。同時(shí)，源名服務(wù)器讀取矩陣的交叉點(diǎn)信息后，會(huì)同步到各顯示端，實(shí)現(xiàn)了矩陣在顯示端更換信源后自動(dòng)顯示相應(yīng)信源名稱(chēng)的功能，這就是動(dòng)態(tài)源名跟隨。

源名服務(wù)器讀取二選一板卡的狀態(tài)后，也會(huì)將Tally 提示發(fā)送到相應(yīng)的攝像機(jī)控制單元（CCU）和畫(huà)面分割器上進(jìn)行紅綠提示。這樣，導(dǎo)播和攝像師均能看到當(dāng)前PGM 信號(hào)所用機(jī)位。

2.5 音頻系統(tǒng)

本車(chē)的音頻系統(tǒng)采用由主、備調(diào)音臺(tái)組成的兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的制作系統(tǒng)并行工作。主調(diào)音臺(tái)采用的是Soundcraft Vi2000 數(shù)字調(diào)音臺(tái)，如圖3 所示，該型號(hào)調(diào)音臺(tái)具有28 個(gè)推子、24 個(gè)單聲道、立體聲母線以及3 個(gè)Vistonics II ?觸摸屏，支持多人同層、同時(shí)操作；同時(shí)能處理96 通道混音輸入，配有24 條混音母線。備調(diào)音臺(tái)采用的是Soundcraft Si Performer 1 數(shù)字調(diào)音臺(tái)，音頻信號(hào)源都接入車(chē)內(nèi)或車(chē)外的音頻接口箱，主備調(diào)音臺(tái)自行從接口箱拉取信號(hào)并處理。主備調(diào)音臺(tái)分別獨(dú)立提供模擬主輸出和數(shù)字主輸出信號(hào)，經(jīng)音頻2×1 選擇切換輸出。本車(chē)音頻系統(tǒng)采用模擬綜合纜和數(shù)字光纖并存的傳輸方式，解決轉(zhuǎn)播車(chē)與現(xiàn)場(chǎng)之間的話筒拾音、音頻信號(hào)返送等問(wèn)題，攝像機(jī)話筒通道作為現(xiàn)場(chǎng)同期聲或音頻傳輸?shù)闹匾a(bǔ)充。主調(diào)音臺(tái)、備調(diào)音臺(tái)都有足夠數(shù)量的輸入/輸出連接到車(chē)外接口板，能同時(shí)輸出可供多套節(jié)目使用的音頻信號(hào)。系統(tǒng)配置機(jī)架式監(jiān)聽(tīng)音箱，能夠監(jiān)聽(tīng)HD-SDI 信號(hào)，同時(shí)導(dǎo)演區(qū)和音頻區(qū)也單獨(dú)配置了監(jiān)聽(tīng)音箱[3]。

圖3 主調(diào)音臺(tái)Soundcraft Vi2000

2.6 同步系統(tǒng)

本車(chē)同步系統(tǒng)以黑場(chǎng)同步（Black Burst，BB）信號(hào)為主，采用主備同步自動(dòng)倒換的設(shè)計(jì)方案。同步信號(hào)發(fā)生器采用的是LEADER LT4600A，同步信號(hào)倒換器采用的是LEADER LT4448。自動(dòng)同步倒換器可以自動(dòng)切換BB 信號(hào)。倒換后的BB 信號(hào)經(jīng)過(guò)分配，提供給系統(tǒng)中的全部設(shè)備。為滿(mǎn)足系統(tǒng)級(jí)聯(lián)的使用需求，本車(chē)能被上一級(jí)BB 同步源鎖相同時(shí)提供足夠的同步信號(hào)到車(chē)內(nèi)外接口板，以實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)級(jí)聯(lián)鎖相。轉(zhuǎn)播車(chē)音頻的同步信號(hào)由同步機(jī)提供，同步信號(hào)規(guī)格為BB、Word clock（數(shù)據(jù)時(shí)鐘同步信號(hào)）、AES TONE 以及DARS（數(shù)字音頻參考信號(hào)）信號(hào)[4]。

2.7 通話系統(tǒng)

作為節(jié)目制作的重要輔助系統(tǒng)，轉(zhuǎn)播車(chē)的通話系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著整車(chē)內(nèi)部通話的工作職責(zé)。本車(chē)通話系統(tǒng)采用RTS 公司的內(nèi)部通話矩陣ODIN16。該通話矩陣具有16 個(gè)可編程通道，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多的通話方式。系統(tǒng)配備了全雙工無(wú)線對(duì)講中繼站，能使通話主站、分站、攝像機(jī)等所有內(nèi)部通話站點(diǎn)與對(duì)講機(jī)之間進(jìn)行通話，增加了現(xiàn)場(chǎng)工作人員之間通話的靈活性。系統(tǒng)中，根據(jù)不同工位的通話級(jí)別分別配置了相應(yīng)的通話面板和通話耳機(jī)，無(wú)線機(jī)位則使用全雙工通話對(duì)講。

2.8 慢動(dòng)作重放系統(tǒng)

由于轉(zhuǎn)播車(chē)系統(tǒng)定位于體育賽事和綜合文藝類(lèi)節(jié)目的錄、直播，因此慢動(dòng)作重放和多訊道錄制成為轉(zhuǎn)播車(chē)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。本車(chē)的慢動(dòng)作系統(tǒng)采用索尼PWS-4500 多通道錄制慢動(dòng)作服務(wù)器。PWS-4500 的輸入信號(hào)可通過(guò)矩陣的遙控面板進(jìn)行選取，系統(tǒng)內(nèi)的攝像機(jī)視頻信號(hào)可任意進(jìn)行慢動(dòng)作回放，還能在8 臺(tái)高清攝像機(jī)中任選4 路信號(hào)進(jìn)行高清標(biāo)速慢動(dòng)作操作，從而實(shí)現(xiàn)多臺(tái)攝像機(jī)信號(hào)的記錄、編輯、重放以及精彩片段編輯和重放。索尼PWS-4500 多通道錄制慢動(dòng)作服務(wù)器支持4 通道4K 播放/錄制，可支持高清4 倍、6 倍、8 倍速，4K 2 倍速以及CUTOUT 等功能[5]。

2.9 無(wú)線傳輸系統(tǒng)

由于轉(zhuǎn)播車(chē)外出錄制節(jié)目時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化多樣，常常受場(chǎng)地因素制約或者因特殊機(jī)位原因?qū)е虏贿m合或無(wú)法架設(shè)有線機(jī)位，此時(shí)無(wú)線機(jī)位可以解決這一難題。例如，距離轉(zhuǎn)播車(chē)較遠(yuǎn)、有線電纜長(zhǎng)度無(wú)法到達(dá)或者不便于鋪設(shè)有線電纜的機(jī)位，就可以利用無(wú)線機(jī)位代替，由此可以極大地提升轉(zhuǎn)播車(chē)的應(yīng)用范圍。本車(chē)針對(duì)此類(lèi)情況配置了2 個(gè)無(wú)線訊道，采用2 套視晶CP7041+CP2041 無(wú)線圖傳設(shè)備對(duì)ENG 攝像機(jī)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)采購(gòu)一套斯坦尼康（MOVECAM PRO-MAX）攝像機(jī)穩(wěn)定器，使拍攝畫(huà)面更為流暢、穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

已投入使用的高清轉(zhuǎn)播車(chē)能夠滿(mǎn)足株洲市廣播電視臺(tái)高清電視節(jié)目的制作需求，具備靈活的系統(tǒng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展能力，能適應(yīng)不同類(lèi)型節(jié)目的制作要求。本文通過(guò)對(duì)整車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行介紹，希望能與同行分享轉(zhuǎn)播車(chē)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且在實(shí)踐中繼續(xù)探索，為廣播電視的發(fā)展和創(chuàng)新貢獻(xiàn)一份力量。