鄭州廣播電視臺全媒體新聞中心超高清新聞演播室系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)施

■ 鄭州廣播電視臺：季勇

隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等高新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，以互聯(lián)網(wǎng)為代表，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的新興媒體席卷而來，廣電行業(yè)正迎來一個全新的發(fā)展階段——全媒體時代。為更好的以先進(jìn)技術(shù)引領(lǐng)驅(qū)動融合發(fā)展，推動主力軍全面挺進(jìn)主戰(zhàn)場，以互聯(lián)網(wǎng)思維優(yōu)化資源配置，向互聯(lián)網(wǎng)主陣地匯集、向移動端傾斜，做大做強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)平臺，提高新聞服務(wù)效率，強(qiáng)化壯大主流輿論引導(dǎo)陣地，切實(shí)為廣播電視弘揚(yáng)主基調(diào)、唱響主旋律奠定有力的基礎(chǔ)，鄭州廣播電視臺決定建設(shè)鄭州廣電全媒體新聞中心超高清新聞演播室系統(tǒng)。

1. 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

鄭州廣電全媒體新聞中心使用面積460平方米，按照電視節(jié)目制作流程分割為演播室、配音間、化妝間、制作區(qū)、編輯區(qū)、審片室、前期設(shè)備庫等多種功能性用房。廣電全媒體新聞中心包括4K新聞演播室、4K采訪攝像機(jī)、融媒體新聞制作網(wǎng)、5G+4K全媒體直播車等，均采用了目前國內(nèi)最先進(jìn)的4K、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息革命最新技術(shù)成果。該中心啟用后，鄭州廣播電視臺將努力打造以內(nèi)容建設(shè)為根本、以先進(jìn)技術(shù)為支撐、以創(chuàng)新管理為保障的全媒體傳播體系，通過流程優(yōu)化、平臺再造，實(shí)現(xiàn)各種媒介資源、生產(chǎn)要素的有效整合，以先進(jìn)技術(shù)引領(lǐng)驅(qū)動融合發(fā)展，推動主力軍全面挺進(jìn)主戰(zhàn)場，占領(lǐng)新興傳播陣地。

通過前期充分調(diào)研，結(jié)合各頻道及各位專家意見，與系統(tǒng)集成商反復(fù)推敲論證，其系統(tǒng)建設(shè)總體基于以下目標(biāo)：

按照3+1（云臺）設(shè)計，主路采取12G-SDI結(jié)構(gòu)，備路采用NDI IP化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)按基帶信號單根12G SDI傳統(tǒng)制作方式+NDI協(xié)議IP網(wǎng)絡(luò)制作的雙制作系統(tǒng)設(shè)計理念。傳統(tǒng)制作方式采用切換臺+矩陣應(yīng)急的主備切換架構(gòu)，保證了節(jié)目制作的安全性、穩(wěn)定性；NDI協(xié)議IP網(wǎng)絡(luò)制作方式采用融合媒體方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)媒體信號源、傳統(tǒng)媒體信號源的集中制作，同時通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、推流的方式實(shí)現(xiàn)多屏發(fā)布。

主要設(shè)備采用超高清技術(shù)，系統(tǒng)按照寬色域WCG、高動態(tài)HDR、高速幀率、高分辨率等4K超高清要素設(shè)計。

新聞演播室高清直播信號PGM主備路、NDI IP信號通過主備環(huán)路光纜送至東區(qū)播控總機(jī)房，實(shí)現(xiàn)新聞高清直播或4K錄播。

新聞演播室系統(tǒng)通過硬盤錄像機(jī)和演播室播出服務(wù)器與融媒體新聞制作網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)文件化共享。同時，演播室通過NDI IP備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)直播和發(fā)布功能。

節(jié)目制作實(shí)現(xiàn)切換臺通過切換按鍵觸控硬盤錄像機(jī)、墊片播出服務(wù)器和云臺攝像機(jī)搖臂功能自動播放。

2. 系統(tǒng)構(gòu)建框架及配置

全媒體新聞中心超高清新聞演播室系統(tǒng)包含視音頻制作系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、錄放和圖文字幕系統(tǒng)、監(jiān)看系統(tǒng)、通話系統(tǒng)、TALLY 系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等。系統(tǒng)中核心設(shè)備采用1:1備份方式，核心設(shè)備包括切換臺、4G傳輸設(shè)備、調(diào)音臺以及硬盤錄放機(jī)。在系統(tǒng)方案設(shè)計上，采取一套完整的主備系統(tǒng)鏈路設(shè)計，一旦遇到突發(fā)性技術(shù)故障仍然能夠滿足節(jié)目制作的需求。

2.1 視頻制作系統(tǒng)

本演播室視頻制作系統(tǒng)包括12G SDI傳統(tǒng)制作系統(tǒng)和NDI協(xié)議IP制作系統(tǒng)。兩個視頻子系統(tǒng)互聯(lián)互通、互為備份和互為補(bǔ)充，充分考慮了傳統(tǒng)大屏端和新媒體小屏端的制作需求。12G SDI傳統(tǒng)制作系統(tǒng)輸出的PGM信號送入矩陣、2X1加嵌，保證電視大屏端的直播制作播出，同時送入IP制作系統(tǒng)，進(jìn)行新媒體端的制作播出。新媒體端IP制作系統(tǒng)制作的PGM信號再送回SDI傳統(tǒng)制作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全媒體制作要求。

圖1：全媒體新聞中心超高清新聞演播室系統(tǒng)框架圖

圖2：視頻系統(tǒng)示意圖

圖3：音頻系統(tǒng)示意圖

傳統(tǒng)制作系統(tǒng)信號源按3路4K攝像機(jī)訊道機(jī)信號+1路4K云臺攝像機(jī)信號(松下AW-UE155)、4路播出外來信號（CCTV1、HNTV1、ZZTV1以及預(yù)留1路外來信號）、2路TVU 4G移動背包信號，2路網(wǎng)絡(luò)接收工作站信號，2路T2多通道硬盤錄放機(jī)信號，1路墊片播出服務(wù)器信號，1路非編信號，1路圖文字幕信號，1路圖文包裝信號，1路監(jiān)看記錄儀信號，1路NC1 I/O 4K模塊輸出的信號，1路IP切換臺輸出信號，2路ROSS矩陣調(diào)度信號。

所有外來高清信號經(jīng)幀同步，接入ROSS 4K節(jié)目制作切換臺CUF-124及ROSS信號調(diào)度矩陣系統(tǒng)進(jìn)行制作切換。切換臺輸出的PGM信號和信號源全部送入矩陣系統(tǒng)作為錄制、監(jiān)看、傳輸、應(yīng)急切換等調(diào)度使用。切換臺PGM和矩陣應(yīng)急PGM經(jīng)主備2X1應(yīng)急切換FOR-A 9500輸出分配，所有輸出信號均采用主備方式。

4K視頻矩陣選用ROSS ULTRIX 32*32 2U主機(jī)，該矩陣同時兼容12G 4KHD SDISD SDI信號的輸入輸出，所有輸出端口支持靜切換輸出，支持TSL協(xié)議，配備1臺X+Y面板作為技術(shù)調(diào)試使用，2臺36鍵直切面板（1臺用于應(yīng)急切換控制使用，1臺用于錄像機(jī)、多畫面分割器等設(shè)備輸入信號分配使用）。

2.2 音頻系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)設(shè)計按主備架構(gòu)設(shè)計，采用2臺YAMAHA 01v96i數(shù)字調(diào)音臺，配備4路有線話筒和4路無線話筒。PGM音頻為數(shù)字音頻加嵌方式，4路立體聲錄制、2路立體聲直播設(shè)計，主備調(diào)音臺數(shù)字音頻PGM通過數(shù)字音頻2選1輸出送數(shù)字音分，再送入主備視音頻加嵌以及技術(shù)監(jiān)聽。主備調(diào)音臺模擬立體聲通過模擬音頻2選1輸出送模擬音分，再送導(dǎo)播監(jiān)聽、技術(shù)監(jiān)聽以及IP制作系統(tǒng)、錄制設(shè)備等。

2.3 NDI協(xié)議IP制作系統(tǒng)

IP制作系統(tǒng)選用NewTek TriCaster制作系統(tǒng)，采用NDI協(xié)議傳輸視音頻流。攝像機(jī)信號和外來視頻信號經(jīng)NC1 Studio I/O模塊轉(zhuǎn)換成NDI協(xié)議的IP流信號、網(wǎng)絡(luò)流媒體信號、流媒體文件、電腦屏幕和手機(jī)信號均可接入TC1 IP切換臺，實(shí)現(xiàn)多信號源視頻混合制作。IP切換臺輸出PGM信號通過基帶方式或IP轉(zhuǎn)基帶方式送給主切換臺切換、矩陣調(diào)度、錄像機(jī)錄制及播出機(jī)房播出，也可以通過雙通道流媒體實(shí)時發(fā)布至直播平臺，供手機(jī)、PC和IPTV客戶端收看。

IP制作系統(tǒng)選用1臺TC1切換臺，3臺NC1 Studio I/O模塊，1臺萬兆核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。IP切換臺支持多路信號源通道（包括SDI外部輸入和NDI協(xié)議IP輸入），利用兼容視頻源任意組合。自帶多路音頻輸入和音頻信號IP嵌入，支持內(nèi)部多通道調(diào)音輸出。以高清、3G和4K UHD 60p等格式多信號源視頻混合切換、流媒體傳輸和錄制、回放。雙通道流媒體實(shí)時發(fā)布至直播平臺。集成多通道Skype TX軟件，實(shí)現(xiàn)演播室級Skype?視頻通話。

2.4 播出視頻信號傳輸系統(tǒng)

播出視頻信號傳輸系統(tǒng)，制作節(jié)目先輸出到固態(tài)延時器延時，再利用主備視頻光端機(jī)通過主備環(huán)路光纜送至東區(qū)播總控機(jī)房，實(shí)現(xiàn)新聞節(jié)目高清直播或4K錄播。同時，TC1制作的NDI網(wǎng)絡(luò)視頻信號通過固定外網(wǎng)傳到東區(qū)播出總控機(jī)房，再通過NC1 Studio I/O模塊解出SDI信號實(shí)現(xiàn)新聞節(jié)目高清直播或4K錄播。

3. 系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)計特點(diǎn)

鄭州廣播電視臺全媒體新聞中心超高清新聞演播室系統(tǒng)運(yùn)用當(dāng)今國際和國內(nèi)一流的廣播電視前沿技術(shù)和先進(jìn)設(shè)計理念，創(chuàng)新性地采用網(wǎng)絡(luò)化、智能化、融合化的系統(tǒng)架構(gòu)。具備4K（超高清分辨率）HDR（高動態(tài)范圍）、寬色RBT.2020色域制作能力，并兼顧HD SDR（標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍）ITU-RBT.709色域標(biāo)準(zhǔn)的制作，具備全媒體節(jié)目制作分發(fā)能力，具備視音頻系統(tǒng)均采用主備設(shè)計，滿足電視直播節(jié)目對系統(tǒng)安全性的需要。

3.1 先進(jìn)性

制作系統(tǒng)采用雙架構(gòu)體系，結(jié)合現(xiàn)有4K超高清技術(shù)、產(chǎn)品以及未來技術(shù)發(fā)展趨勢，主體系統(tǒng)滿足全流程12G SDI 4K HDR、HD HDR/SDR的直播及錄制的基帶信號制作要求，具備一定的外來信號新媒體、流媒體信源接入和處理能力以及級聯(lián)擴(kuò)展能力；IP制作系統(tǒng)采用淺壓縮的NDI IP化方式和超高清全媒體切換臺，流媒體能夠充分利用IP網(wǎng)絡(luò)的雙向傳輸、多數(shù)據(jù)流傳輸和多格式數(shù)據(jù)流兼容等特性達(dá)到多媒體融合能力；兼顧全媒體制作發(fā)布、分發(fā)能力。

因此，我們選擇NDI/IP而不是選擇傳統(tǒng)備切換臺或矩陣切換的主要目的，是看中它的能夠接入互聯(lián)網(wǎng)等全媒體功能，可實(shí)現(xiàn)真正的全媒體。

3.2 穩(wěn)定性

全媒體超高清新聞演播室確保能夠高穩(wěn)定性的運(yùn)行，所選設(shè)備選型均已在中央及省級媒體機(jī)構(gòu)新聞演播室長期穩(wěn)定使用；系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備如切換系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)均采用主備熱備份；應(yīng)用管理系統(tǒng)采用IP化管理，具備容錯和應(yīng)急能力。

3.3 高可靠性

系統(tǒng)具備多種安全備份技術(shù)、應(yīng)急處理機(jī)制；系統(tǒng)功能完善、架構(gòu)及流程合理，具有一定冗余和容錯能力；應(yīng)急處理流程簡捷規(guī)范，能確保迅速排除故障。

3.4 融合性與兼容性

通過4G、5G移動網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)接入的方式為系統(tǒng)提供互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，通過編/解碼器實(shí)現(xiàn)IP流與基帶信號的相互轉(zhuǎn)換，提供全媒體制播能力，同時輸入輸出接口能兼容高清視頻信號、模擬音頻及數(shù)字音頻信號。工作區(qū)域布局提供新媒體工作區(qū)，實(shí)現(xiàn)全媒體融合生產(chǎn)。

3.5 開放性與可擴(kuò)展性

硬件設(shè)備具有充分的開放性，能夠與各種主流的周邊設(shè)備互聯(lián)。同時整體設(shè)計方案具有前瞻性，充分預(yù)留設(shè)備擴(kuò)展空間與信號接口，確保將來的擴(kuò)展需求。

4. 結(jié)束語

鄭州廣播電視臺全媒體新聞中心于2021年4月10日已正式投入運(yùn)行。鄭州廣播電視臺全媒體新聞中心超高清新聞演播室整體設(shè)計涉及面廣，設(shè)計思路、技術(shù)方案、設(shè)備選型及施工都很重要。它是一個全景化、大屏化、全媒體化的新聞資訊類演播室，集新聞和訪談、傳播和服務(wù)、技術(shù)與藝術(shù)于一體，建成后使節(jié)目可聽可看性得到極大的提升，為節(jié)目收聽率的提高增加了籌碼。

未來，鄭州廣播電視臺全媒體新聞中心將進(jìn)一步強(qiáng)化媒體融合思維，堅持正確輿論導(dǎo)向，堅持移動優(yōu)先，以積極心態(tài)，擁抱新技術(shù)，不斷提升自身的傳播力、引導(dǎo)力、影響力和公信力，為鄭州市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、為助力國家中心城市建設(shè)創(chuàng)造良好的輿論環(huán)境。