演播室人工智能化節(jié)目錄制系統(tǒng)

■青島市即墨區(qū)融媒體中心：鞏志祥 高明 李紹強(qiáng)

演播室人工智能化節(jié)目錄制系統(tǒng)是為了提高演播室節(jié)目錄制效率和錄制效果，通過對(duì)演播室燈光、數(shù)字調(diào)音臺(tái)、大屏包裝、數(shù)字切換臺(tái)、電動(dòng)拍攝云臺(tái)等演播室設(shè)備通訊接口的解析，研發(fā)開發(fā)的一套演播室集中播控軟件架構(gòu)的系統(tǒng)，適用于不同專題節(jié)目錄制的全面自動(dòng)化集中統(tǒng)一控制，一鍵式智能控制，從根本上解決了演播室節(jié)目錄制技術(shù)人員不足和節(jié)目錄制各個(gè)工位間協(xié)調(diào)配合的問題，既節(jié)省人員成本又提高了工作效率。通過對(duì)演播室設(shè)備的一鍵式邏輯組合控制及分權(quán)限自動(dòng)控制，為系統(tǒng)的高效率運(yùn)行提供了豐富的技術(shù)支撐。通過編輯不同的設(shè)備節(jié)目模板，組合成個(gè)性的節(jié)目場(chǎng)景，使節(jié)目表現(xiàn)形式更加生動(dòng)，實(shí)現(xiàn)演播室的節(jié)目錄制的智能化，既提高了工作效率，又保證了系統(tǒng)的安全性。

1. 演播室人工智能化節(jié)目錄制系統(tǒng)

數(shù)字化智能新聞演播室集成了很多視音頻設(shè)備，如何充分發(fā)揮這些設(shè)備的功能錄制出精彩的視頻節(jié)目?jī)?nèi)容，我們對(duì)演播室燈光控制器、調(diào)音臺(tái)、切換臺(tái)等設(shè)備的控制接口做了技術(shù)調(diào)研，通過IP/TCP或者M(jìn)IDI協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)演播室設(shè)備的控制和管理，研究開發(fā)了這套智能化演播室節(jié)目錄制系統(tǒng)軟件，能更好地智能化精準(zhǔn)控制演播室燈光音響等舞美設(shè)備，提高了演播室新聞專題類節(jié)目的制作效率和錄制效果，生產(chǎn)出的節(jié)目?jī)?nèi)容更加標(biāo)準(zhǔn)化，錄制的節(jié)目更加精準(zhǔn)。演播室人工智能化節(jié)目錄制系統(tǒng)，需要配備一臺(tái)計(jì)算機(jī)用作系統(tǒng)服務(wù)器，配置要求cpu在I5以上，內(nèi)存4G以上，系統(tǒng)win10版本，軟件開發(fā)基于windows C++編程服務(wù)器和被控設(shè)備建立通訊協(xié)議，通過智能化自動(dòng)化控制軟件向各個(gè)設(shè)備發(fā)送控制命令完成節(jié)目的自動(dòng)化錄制，整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知組網(wǎng)架構(gòu)簡(jiǎn)單，方便維護(hù)，下面詳細(xì)闡述一下此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能原理，我們先從單個(gè)設(shè)備的控制功能和控制原理進(jìn)行說明，然后再對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行說明。

1.1 燈光系統(tǒng)的控制

在新聞演播室中，燈光配置比較簡(jiǎn)單，只有平板燈和聚光燈，另外還有舞美燈，所有的燈光都通過DMX512接口直接接入了我們的調(diào)光臺(tái)，因此考慮能否通過控制調(diào)光臺(tái)推子的方式來控制燈光，經(jīng)過調(diào)研并與調(diào)光臺(tái)廠家確認(rèn)，此調(diào)光臺(tái)不具備控制接口，因此我們必須另想辦法，經(jīng)過資料查找，有一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)的燈光控制協(xié)議ART-NET協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的網(wǎng)絡(luò)控制，但要實(shí)現(xiàn)此功能必須要配置一個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備（燈光相關(guān)廠家都可以提供）將ART-NET信號(hào)轉(zhuǎn)化為DMX網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。所以我們只需要編程實(shí)現(xiàn)ARTNET命令格式的消息就可以了，消息格式結(jié)構(gòu)體如下所示：

struct ArtNetMsg

{

char ID[8];

Short Int OpCode;

BYTE ProverHi;

BYTE ProverLo;

BYTE Sequence;

BYTE Physical;

BYTE SubUni;

BYTE NET;

BYTE LengthHi;

BYTE Length;

BYTE Data[512];//DATA[512]就是每個(gè)燈光通道的亮度值(0x00-0xff)

};，

然后通過UDP編程將構(gòu)造的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)發(fā)送給ART-NET轉(zhuǎn)DMX512的網(wǎng)關(guān)設(shè)備就可以了，經(jīng)過我們測(cè)試發(fā)現(xiàn)發(fā)送過去的消息燈光的亮度都能按照發(fā)送過去的值實(shí)時(shí)變化。在此驗(yàn)證通過的基礎(chǔ)上，我們將燈光控制程序進(jìn)行界面編程，使燈光控制程序完全具備了調(diào)光臺(tái)的功能，而且能實(shí)現(xiàn)燈光的編組控制，單個(gè)燈光控制，燈光的淡入淡出控制，完全達(dá)到了調(diào)光臺(tái)的功能，燈光控制界面如圖2所示。

圖2 燈光控制界面

1.2 切換臺(tái)的控制

演播室采用的是松下AVHS-410的切換臺(tái)，經(jīng)過與廠家確認(rèn)，安裝插件升級(jí)后可以具備遠(yuǎn)程控制接口，可以供第三方開發(fā)的控制軟件對(duì)切換臺(tái)進(jìn)行切換控制，控制方式分為兩種方式，通過網(wǎng)絡(luò)TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)控制方式和通過RS422點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串口控制方式，綜合考慮我們采用網(wǎng)絡(luò)的方式，只需要將切換臺(tái)接入交換機(jī)，并配置好IP地址就可以了，以下為切換臺(tái)的切換控制協(xié)議：TBUS;;，其中為發(fā)送的消息頭，為固定值采用16進(jìn)制值“0x0A”標(biāo)識(shí)，”BUS”代表切換控制命令，為母線號(hào)，為信號(hào)源的標(biāo)號(hào)(對(duì)應(yīng)切換臺(tái)的實(shí)際物理輸入編號(hào))，以16進(jìn)制標(biāo)識(shí)范圍為0X01-0X7F,為結(jié)束標(biāo)志，固定值：0X0B。

由以上控制協(xié)議命令可以看出，只要設(shè)置好就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)切換臺(tái)PGM母線上的信號(hào)的實(shí)時(shí)切換控制，協(xié)議文檔指定當(dāng)設(shè)置為16進(jìn)制值0X81時(shí)就可以對(duì)PGM信號(hào)進(jìn)行切換。我們采用C++編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)切換臺(tái)遠(yuǎn)程控制的服務(wù)小程序，其中切換控制命令的代碼大致如下所示：

void__fastcall TForm1::SetCrossPoint(BYTE Input,BYTE Bus,BYTE FVBus)

{

char SWMsgChar[8];

::ZeroMemory(SWMsgChar,8);

SWMsgChar[0]=0x0A;

SWMsgChar[1]='A';

SWMsgChar[2]='B';

SWMsgChar[3]='U';

SWMsgChar[4]='S';

SWMsgChar[5]=';';

SWMsgChar[6]=Bus;//母線編號(hào)：0X81為PGM母線；0X82為PVW母線

SWMsgChar[7]=';';

SWMsgChar[8]=Input;//輸入源

Client Socket1->Socket->SendBuf(SWMsgChar,8);//向切換臺(tái)發(fā)送切換命令

}

經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，命令發(fā)送過去后切換臺(tái)會(huì)實(shí)時(shí)地響應(yīng)發(fā)送的切換命令，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，與人工操作切換臺(tái)面板切換響應(yīng)速度沒有任何差別，完全滿足節(jié)目制作的需求。

從松下提供的控制協(xié)議文檔里可以看到不僅能實(shí)現(xiàn)PGM、PVW母線上遠(yuǎn)程的控制切換，還可以實(shí)現(xiàn)切換臺(tái)的特效切換，如疊化像切換、淡入淡出切換等，原理類似。

1.3 數(shù)字調(diào)音臺(tái)的控制

調(diào)音臺(tái)采用的是雅馬哈的01v96切換臺(tái)，此切換臺(tái)具有電動(dòng)音頻推子，而且具有控制接口，只需要在調(diào)音臺(tái)的控制面板上開啟M I D I 的CONTROL-CHANGE選項(xiàng)，就可以接受MIDI消息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第三方軟件對(duì)調(diào)音臺(tái)推子的實(shí)時(shí)控制功能。MIDI協(xié)議（Musical Instrment Digtal）是一種標(biāo)準(zhǔn)的公開的音頻設(shè)備控制協(xié)議（具體網(wǎng)上都有公開的資料，這里不再贅述），可以發(fā)送MIDI短消息控制命令的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)音臺(tái)推子的實(shí)時(shí)控制。發(fā)送控制命令代碼實(shí)現(xiàn)大致如下所示：

m_OutDev.Open(AudioIPlst[j].IP.ToInt());//打開對(duì)應(yīng)的MIDI通道(channel)

//初始化MIDI消息

midi::CShortMsg Msg(

midi::CONTROL_CHANGE,//MIDI命令類，CONTROL_CHANGE為控制推子

0,//默認(rèn)值為0

m_Index+1,//推子的編號(hào)（雅馬哈為1-16）

127-Tbar->Position,//推子要推到的位置（0-127）

0，//時(shí)間戳，可為0

);

Msg.SendMsg(m_OutDev);//向調(diào)音臺(tái)發(fā)送MIDI控制命令

經(jīng)過測(cè)試，調(diào)音臺(tái)對(duì)發(fā)送過去的控制命令能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)，推子運(yùn)行平滑，完全滿足節(jié)目錄制的需求。

1.4 大屏包裝系統(tǒng)的控制

大屏背景的控制系統(tǒng)采用的是一套純國產(chǎn)化的軟件，通過此軟件可以導(dǎo)入編輯不同的大屏背景圖片并實(shí)時(shí)顯示在LED大屏上?？紤]到要實(shí)現(xiàn)一套自動(dòng)化的節(jié)目制作系統(tǒng)，在一個(gè)軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的控制，因此跟其他上面提到的設(shè)備一樣，此大屏背景控制軟件也需要開放一個(gè)控制接口，能夠允許第三方軟件接入實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)導(dǎo)入的所有背景圖片實(shí)時(shí)播放及停止控制。通過我們與大屏背景控制軟件廠家溝通，專為我們定制了一個(gè)控制接口，采用發(fā)送TCP/IP網(wǎng)絡(luò)消息的方式，實(shí)現(xiàn)第三方軟件對(duì)背景圖片的實(shí)時(shí)播放等控制，命令格式非常簡(jiǎn)單，為純字符串驅(qū)動(dòng)：

播放命令：Play program:<大屏背景圖片編號(hào)>；停止播放命令：Stop program:<大屏背景圖片編號(hào)>。

1.5 智能電動(dòng)拍攝云臺(tái)的控制

在本演播室中，根據(jù)節(jié)目拍攝需求采用電動(dòng)云臺(tái)設(shè)備，根據(jù)不同的節(jié)目形式實(shí)現(xiàn)云臺(tái)的自動(dòng)化互動(dòng)拍攝配合，實(shí)現(xiàn)了虛擬跟蹤效果、鏡頭的多維運(yùn)動(dòng)、不同場(chǎng)景之間快速準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)場(chǎng)切換等豐富的鏡頭語言，高效完成程式化的節(jié)目拍攝需求，同時(shí)為創(chuàng)意類節(jié)目提供無限可能的拍攝手段，讓觀眾獲得耳目一新的收視體驗(yàn)。

演播室系統(tǒng)中采用了一臺(tái)松下P2錄像機(jī)，此錄像機(jī)具有遠(yuǎn)程的控制接口，通過接收XML文本的方式供第三方軟件對(duì)錄像機(jī)里的素材進(jìn)行播放和停止等控制，也可以實(shí)現(xiàn)開始錄制和停止錄制的控制，目前來講這幾個(gè)遠(yuǎn)程控制功能已能夠滿足我們的基本節(jié)目需要（實(shí)際上提供的控制協(xié)議非常強(qiáng)大，能控制的內(nèi)容也非常多，由于時(shí)間和我們的實(shí)際需求，暫時(shí)不做研究，后續(xù)可以繼續(xù)深化研究），錄像機(jī)的開始錄制的命令格式如下：

播放當(dāng)前素材的命令格式如下：

停止錄制或播放的命令格式如下：

通過TCP/IP的編程方式建立起與指定IP指定端口的P2錄像機(jī)的連接，并發(fā)送以上格式XML字符串，錄像機(jī)就會(huì)實(shí)時(shí)的響應(yīng)所發(fā)送過去的命令，完全滿足我們節(jié)目的錄制需求。

1.6 節(jié)目流程系統(tǒng)控制

節(jié)目流程系統(tǒng)控制，只要把以上控制服務(wù)程序部署在一臺(tái)電腦上，我們就可以把所有的設(shè)備控制在一臺(tái)電腦主機(jī)上實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有參與攝像的設(shè)備的集控控制功能。但是節(jié)目錄制是一個(gè)具有時(shí)間和邏輯關(guān)系的工作，各個(gè)設(shè)備間彼此協(xié)調(diào)工作都有時(shí)間關(guān)系，舉例說明，節(jié)目開始錄制前，首先我們要把大屏背景播放出來，導(dǎo)播發(fā)出指令主持人進(jìn)場(chǎng)，P2錄像機(jī)開始錄制PGM信號(hào)，云臺(tái)攝像機(jī)要對(duì)準(zhǔn)主持人，推進(jìn)鏡頭，過程中燈光漸起，完成節(jié)目開場(chǎng)。所以我們還必須有一個(gè)終端軟件，向以上各個(gè)設(shè)備的控制服務(wù)程序按照時(shí)間線發(fā)送指令，只需要一鍵點(diǎn)擊，設(shè)備按照預(yù)設(shè)置好的時(shí)間線驅(qū)動(dòng)各個(gè)設(shè)備完成工作，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)目的自動(dòng)化錄制，使幾個(gè)人完成的工作一個(gè)人一鍵點(diǎn)擊就可以完成。因此我們?cè)O(shè)計(jì)出了一個(gè)終端圖形化的軟件來完成以上工作。界面如圖3所示。

圖3 節(jié)目流程系統(tǒng)控制界面

由圖3可知，時(shí)間軸下面每個(gè)設(shè)備的顏色塊可以編輯拖動(dòng)（可以拖放多個(gè)色塊），顏色塊的左邊緣就是設(shè)備遠(yuǎn)程控制的觸發(fā)時(shí)間，將各個(gè)顏色塊按照實(shí)際的節(jié)目放好位置，一鍵保存到最上面的淺藍(lán)色塊中就可以一鍵調(diào)用，設(shè)備就按照時(shí)間線有序邏輯地工作，完成節(jié)目的自動(dòng)化錄制，圖4為自動(dòng)化工作原理圖。

圖4 自動(dòng)化工作原理圖

經(jīng)過在新聞錄制中測(cè)試使用，現(xiàn)在由一個(gè)人一鍵點(diǎn)擊就可以完成節(jié)目的整個(gè)開場(chǎng)錄制，達(dá)到了預(yù)期效果。

2. 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐效果總結(jié)

演播室智能化錄制系統(tǒng)給節(jié)目錄制帶來了很多實(shí)用性，縮短演播室設(shè)備調(diào)試時(shí)間，可保存相應(yīng)設(shè)備工作參數(shù)模板，快速調(diào)用預(yù)設(shè)工作狀態(tài)。所有演播室設(shè)備、各個(gè)子系統(tǒng)用一個(gè)軟件集中控制和管理，節(jié)省多人員操作，一人獨(dú)立完成錄制操作，操作簡(jiǎn)單、方便。軟件層面智能化、邏輯化協(xié)調(diào)各個(gè)工位、子系統(tǒng)工作，減少工位配置，原來多人協(xié)同完成的工作只需一到兩個(gè)人即可完成?？深A(yù)存制作豐富的節(jié)目場(chǎng)景模板如：關(guān)鍵場(chǎng)景特效、節(jié)目開場(chǎng)特效以及片尾特效等。軟件自動(dòng)化節(jié)目單可以實(shí)時(shí)保存與導(dǎo)出，對(duì)于已經(jīng)存好的節(jié)目魔板直接導(dǎo)入自動(dòng)化節(jié)目播出單，直接操控軟件應(yīng)用，保障每期制作出的節(jié)目一樣。

3. 結(jié)束語

本智能化節(jié)目錄制系統(tǒng)非常適用于固定的節(jié)目類型，對(duì)于節(jié)目類型比較隨意靈活的節(jié)目，這種固定化的程序編單驅(qū)動(dòng)設(shè)備工作的方式?jīng)]有太大優(yōu)勢(shì)。這是在智能化演播室節(jié)目錄制中做的一個(gè)探索應(yīng)用，希望能對(duì)有意嘗試演播室智能化控制的相關(guān)人員有所啟發(fā)和幫助。