融媒體高清直播演播室視音頻系統(tǒng)改造分析和實踐

【摘要】陽泉市廣播電視臺280平米演播室是一個綜合類演播室。現(xiàn)有數字標清視頻系統(tǒng)和模擬音頻系統(tǒng)及擴聲系統(tǒng)，使用年限接近10年，技術設備老化嚴重。隨著高清技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，演播室視頻音頻系統(tǒng)的高清改造已成為電視臺技術升級的重要一環(huán)。本文首先對高清改造項目的背景和意義進行了分析，然后詳細闡述了高清改造的技術方案和實施過程，最后對改造效果進行了評估和總結。

【關鍵詞】高清改造；視頻音頻系統(tǒng)；演播室

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.13.008

1. 項目設計介紹

在新媒體漸成大勢，視頻平臺、音頻平臺、新聞資訊平臺紛紛崛起的新格局下，傳統(tǒng)電視臺的業(yè)務受到了空前的沖擊。實施“媒體融合”成為大勢所趨，關鍵在于要找到既符合技術發(fā)展方向、又切合自身實際的突破口。全媒體演播室系統(tǒng)在電視臺整體系統(tǒng)內，處在電視臺整體系統(tǒng)架構的最前端位置，負責為電視臺各個部門的子系統(tǒng)提供節(jié)目的信號源或者文件數據，供電視臺其他系統(tǒng)進行節(jié)目數據的編輯處理或者播出使用。

隨著電視技術及系統(tǒng)的發(fā)展，演播室系統(tǒng)也逐步改變了獨立運行的模式，與電視臺整體系統(tǒng)的結合更為緊密，與制作網、播出等系統(tǒng)互聯(lián)互通，實時共享節(jié)目數據，實現(xiàn)協(xié)同工作。

1.1 項目建設目標和目的

隨著科技的進步和觀眾對視覺體驗要求的提高，高清技術逐漸成為了廣播電視行業(yè)的主流。高清畫面帶來的細膩畫質和音頻的清晰傳達，為觀眾帶來了更加真實、震撼的視聽享受。對于電視臺而言，演播室視頻音頻系統(tǒng)的高清改造不僅能提升節(jié)目質量，還能滿足廣大觀眾對高清節(jié)目的需求。280 ㎡演播室設計為高清數字電視節(jié)目制作系統(tǒng)，滿足現(xiàn)有欄目節(jié)目制作，并以互聯(lián)網為基礎，融合新媒體技術手段，融合IP化傳輸方式，融合全方位互動的展示效果，重點突出新媒體的特點，并將全景、VR等一些科技感含量較高的技術手段運用到演播室建設中去[1]。

1.2 項目情況說明

陽泉市廣播電視臺280 ㎡演播室是一個綜合類演播室?，F(xiàn)有數字標清視頻系統(tǒng)和模擬音頻系統(tǒng)及擴聲系統(tǒng)，使用年限接近10年，技術設備老化嚴重。目前系統(tǒng)是2008年建設的4訊道標清錄制系統(tǒng)，使用的切換臺是ROSS的Synergy 100，攝像機是池上的Hl-65W標清攝像機，監(jiān)視器和周邊設備均為標清年代產品。更主要的是目前無法完成錄制高清節(jié)目，280 ㎡音視頻系統(tǒng)的落后已經嚴重影響到節(jié)目生產。

本次技術改造的目標是建立新的全媒體直播演播室系統(tǒng)，部分視音頻系統(tǒng)利用原有設備。該演播室經改造后，配有4個高清攝像機訊道，配備有24路多格式切換臺和32x32路矩陣，信號調度非常方便。鏡頭配備有標準鏡頭和廣角鏡頭。配置主備直播服務器、回采服務器等多種載體，并可變換錄制標清節(jié)目。

1.3 改造需求分析

在項目初期，對電視臺的現(xiàn)有設備進行了全面的調研和分析，結合高清技術的特點和要求，制定了詳細的高清改造方案。

（1）設備采購與安裝調試：根據方案設計，進行了設備的采購工作。在設備到貨后，組織了專業(yè)的技術團隊進行安裝和調試，確保設備的正常運行和信號的穩(wěn)定傳輸。

（2）系統(tǒng)測試與優(yōu)化：在設備安裝調試完成后，我們進行了系統(tǒng)的全面測試。通過不斷調整和優(yōu)化系統(tǒng)參數，確保了高清信號的質量和穩(wěn)定性。

1.4 設計原則

系統(tǒng)設計保持與國際先進設計理念同步，并且能夠最大限度地適應今后技術發(fā)展變化和電視節(jié)目制作等多方面的需求。

系統(tǒng)應具有良好的開放性，即采用開放的接口與技術，建立開放的結構，可以方便地與其他轉播系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)進行信號交換，配合完成特大型轉播任務，提供通用的符合國家標準的不同類型接口。

（1）安全性：保證核心設備供電，如切換臺、矩陣、錄像機等核心設備。并留有冗余。

（2）應急：系統(tǒng)設計具備完善的應急方案，應急操作安全快捷。系統(tǒng)應具有極高的運行可靠性，并具備完善的應急方案，且應急操作安全、快捷，系統(tǒng)重要路由必須有主備通道，不能出現(xiàn)單一崩潰點。應急倒換后，系統(tǒng)信號穩(wěn)定，Tally、UMD等各類控制系統(tǒng)無縫控制。備份系統(tǒng)（包括通道）要有獨立性，防止主系統(tǒng)出故障時對備份系統(tǒng)造成影響。同時，系統(tǒng)運行過程中的各關鍵因素要有嚴格的監(jiān)控和管理手段。

（3）延時處理：設計延時播作為系統(tǒng)延時處理，系統(tǒng)可以做到記錄和延時播出功能，時間比常規(guī)延時器更有保障，從而提高直播的安全性。

（4）監(jiān)視處理：設計矩陣多畫面輸出與切換臺多畫面輸出互為主備。同時考慮不同類型節(jié)目、各類導播的實際工作需求，監(jiān)視系統(tǒng)應保證靈活性、可擴展性。

系統(tǒng)的設計充分考慮了技術先進性、功能齊全性，并保證其可靠性；系統(tǒng)設計配置靈活，易于操作，維護方便；同時確保系統(tǒng)在今后相當一段時間內具有先進性并留有擴展余地。

1.5 系統(tǒng)特點

①咨詢匯聚：全媒體數據采集發(fā)布軟件，支持微信、微博數據的采集，包括發(fā)布內容、參與用戶信息、主題、投票以及抽獎等數據，并實時發(fā)布至圖文系統(tǒng)。②超高分辨率大屏包裝解決方案：4K拼接背景大屏幕場景實時渲染播出，實現(xiàn)多場景自由拼接和多塊屏的跨屏播出；背景大屏幕支持多路的高清直通視頻開窗效果，有效提升了節(jié)目的現(xiàn)場感和互動感；直通視頻做3D DVE時，延時幀數低。③互動點評系統(tǒng)：通過簡單操作實現(xiàn)對圖文包裝場景的控制播出，實現(xiàn)觸控屏標注、圖片縮放、小屏控大屏、小屏控虛擬、多屏互動等效果；操作靈活，支持圖文、虛擬、大屏播出單的統(tǒng)一編輯；支持圖文、虛擬、大屏播出單的聯(lián)動控制播出；所有的設計、播出模板場景統(tǒng)一存儲、調用，資源共享。定制化服務，專業(yè)的圖文、場景制作團隊為用戶提供定制化設計服務。

1.6 系統(tǒng)先進性

全景區(qū)演播室系統(tǒng)，通過背景大屏幕、圖文包裝、虛實結合、觸控點評等多種手段，實現(xiàn)主持人與觀眾、節(jié)目內容等多種形式的互動，大大地提升了節(jié)目的創(chuàng)作空間。

背景大屏幕播出作為欄目的主景區(qū)之一，最直觀地體現(xiàn)了欄目的形象和演播室的硬件基礎。大屏幕播出系統(tǒng)能夠提升欄目的整體氣勢，并且具備靈活的控制機制，通過主持人工具，可手動控制場景的播出，實現(xiàn)小屏控大屏的效果，增加欄目的互動性。通過在背景大屏幕播出欄目所需的動畫等，使演播室整體效果得到提升。另外，在大屏幕中還可實現(xiàn)多視窗視頻連線，進行與專家的實時對話，實時微博呈現(xiàn)等功能，最大程度上提升欄目的關注度與互動性。點評系統(tǒng)作為互動性最強的一個環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)與背景大屏、虛擬圖文等系統(tǒng)的聯(lián)動效果，使欄目更具互動性，展現(xiàn)形式更為豐富；主持人可以通過對點評系統(tǒng)的觸控，實現(xiàn)跨屏的播出效果，也可在點評系統(tǒng)進行事件報道，實現(xiàn)讀報功能，還可進行點評系統(tǒng)的實時連線，增加欄目播出效果。

虛擬圖文作為融媒體演播室的核心部分之一，能夠實時展現(xiàn)所需的新聞事件，配合主持人的口播，將時間、地點、事件以最直觀、最具視覺沖擊力的方式呈現(xiàn)給觀眾；將演播室的功能化、空間化、視覺化和欄目的專業(yè)化密切地聯(lián)系在一起。通過虛擬前景的植入，使節(jié)目的呈現(xiàn)更加靈活多變，配合以各種絢麗的動畫效果，可以提升欄目的視覺沖擊力，呼應欄目主題，更具科技感和可看度。具體到場景設計，可以配合主持人的口述，進行實時視頻對話連線，使播報更加直觀、完整，更具說服力。

1.7 系統(tǒng)靈活性

舞臺背景由大屏幕、虛擬藍箱、點評播報等部分組成，每一部分都可以根據節(jié)目內容、形式的需要實時渲染生成；同時通過不同的制作模板可在不增加任何硬件成本的前提下，靈活地完成在同一演播廳內完全不同形式的節(jié)目制作。

1.8 系統(tǒng)安全穩(wěn)定性

所有的圖文包裝產品以及圖文渲染服務器均采用了著名品牌高標準配置，包括冗余電源、SAS硬盤，支持ECC校驗，采用低噪音設計，機箱標準達到服務器標準，支持7*24小時播出；支持三級掉電直通，保障系統(tǒng)的安全運行。

2. 系統(tǒng)方案說明

（1）系統(tǒng)信號格式：系統(tǒng)主信號格式為1080/50i，16∶9高清格式信號。系統(tǒng)支持其他高清格式信號，這個功能可由多功能變換器實現(xiàn)。系統(tǒng)中配置有2臺雙通道多格式視頻轉換、幀同步機器，支持HD/SD-SDI及模擬視頻輸入/輸出，支持數字/模擬/嵌入音頻輸入/輸出。系統(tǒng)支持各種標清和模擬信號，以兼容現(xiàn)階段的技術要求[2]。

（2）矩陣與記錄播出部分：配置多格式視頻矩陣，矩陣規(guī)模至少32x32作為系統(tǒng)的信號切換設備，主要承擔多種任務：高標清記錄信號指派、技術監(jiān)測等。配置主備演播室播出系統(tǒng)，可實現(xiàn)制作新聞系統(tǒng)成品打包后推送演播室進行播出。同時配置1臺回采工作站用于采集錄制可直接登記到制作新聞網內供編輯記者使用，如遇突發(fā)情況演播室回采工作站作為第三備，可直接播放編輯工程文件。

（3）外來信號處理與監(jiān)視部分：系統(tǒng)設計4路外來信號接入演播室視音頻系統(tǒng)，每路通道均具有上/下/交叉變換、幀同步、A/D（模/數）、嵌入、解嵌、音頻延時校正等多種功能，并設計矩陣環(huán)接上/下/交叉變換設備方式實現(xiàn)多通道處理。導播室監(jiān)視墻采用專業(yè)顯示屏加多畫面分割方式，并具有作為演播室實景區(qū)功能。固定監(jiān)視信號，導演區(qū)主輸出PGM、PVW、技術調像區(qū)和錄像區(qū)監(jiān)視信號直接從設備端口獲取，不依賴矩陣調配，以保證線路更加清晰。系統(tǒng)中監(jiān)視設備以高清16∶9的標準方式設計，同時監(jiān)視系統(tǒng)上設計有完善的4∶3構圖標識。導演區(qū)監(jiān)看設計為可監(jiān)看所有參與制作的信號源，監(jiān)視器布局采用55英寸專業(yè)顯示屏2×4排列的方式，導演與字幕制作共享監(jiān)看。技術區(qū)：技術監(jiān)視采用≥17英寸液晶監(jiān)視器[3]。

3. 智能控制及預警系統(tǒng)技術性能要求

根據陽泉市廣播電視臺系統(tǒng)部署，要求智能控制及預警系統(tǒng)能夠實現(xiàn)以下幾個關鍵功能：

可以通過移動平板電腦或PC機實現(xiàn)對演播室燈光系統(tǒng)的控制，一鍵調用燈光節(jié)目模板，隨時對調光臺進行調整。可以通過移動平板電腦或PC機實現(xiàn)對演播室音頻系統(tǒng)的控制，調整調音臺的工作狀態(tài)。可以通過移動平板電腦或PC機實現(xiàn)對演播室的切換臺、矩陣、多畫面分割器的集中控制。實現(xiàn)視頻、音頻及燈光系統(tǒng)的聯(lián)動控制，各系統(tǒng)可配合做出邏輯動作。對演播室中的主要設備的工作狀態(tài)進行監(jiān)控和預警。良好的兼容性和擴展性，可升級為全臺演播室自動化節(jié)目制作系統(tǒng)、全臺預警控制系統(tǒng)[4]。

4. 實施效果及特點分析

在集中控制工作站上能夠實時的觀看到所有演播室內的設備狀態(tài)信息，并實時呈現(xiàn)演播室內節(jié)目制作過程中信號的路由走向。

圖形化全景展示矩陣交叉點鏈路及切換信息，通過客戶端軟件的靈活部署，異地實時掌握矩陣信號的鏈路走向。做到在總控中心通過集中控制軟件能實時地對矩陣的信號調度，并能一鍵恢復矩陣的信號路由功能。可以對畫面分割等具備信號檢測、模板調用等功能的設備，進行監(jiān)視和單一或一鍵式控制。根據其報警和檢測信息，篩查，分析，與邏輯鏈路進行關聯(lián)，實現(xiàn)對信號和設備本身的監(jiān)控功能。按照不同應用場景的需求可實現(xiàn)對相應設備的單參數控制或整體組合式聯(lián)動控制；實現(xiàn)對切換臺、矩陣的交叉點，調音臺聯(lián)動，多畫面模板調用以及設備參數的控制。只需一鍵操作就可以實現(xiàn)矩陣、調音臺、燈光、多畫面等設備達到播前預備狀態(tài)，不需要單個設備進行調試。通過權限設置可以實現(xiàn)只監(jiān)不控、既監(jiān)又控的組合功能[5]。

健壯、安全的數據庫設計，可以自定義歷史數據保留時間；完全的數據庫備份機制，定時對數據庫自動備份，并一鍵式進行系統(tǒng)數據的恢復，不必擔任誤操作對系統(tǒng)配置進行的更改；數據庫作業(yè)腳本定時自動處理無效數據，使數據庫簡約而不減性能。

監(jiān)測交換機每一個端口上端口通斷信息，如監(jiān)測到設備掉線，或端口異常狀態(tài)及時通過組合報警的方式通知，迅速排查故障；盡量做到每一個設備、每一個交換機端口的網絡狀態(tài)實時呈現(xiàn)。

對演播室內LED燈光可進行遠程式網絡控制，如亮度、頻閃、開關等，并可以根據播出場景實現(xiàn)一鍵式模板調用（可定義多個場景模板），燈光狀態(tài)達到預定值。

可以對調音臺進行一鍵式的模板調用與控制（如調音臺Fader控制、層控制、聲像控制等）。一鍵即可實現(xiàn)調音臺的場景（cue）設置。并將調音臺的相關狀態(tài)信息實時記錄。

5. 結束語

演播室視頻音頻系統(tǒng)高清改造項目的成功實施，為電視臺帶來了顯著的效益。通過高清改造，電視臺的節(jié)目質量得到了顯著提升，滿足了觀眾對高清節(jié)目的需求；同時，高清技術的應用也提升了電視臺的市場競爭力。未來，隨著技術的不斷進步和發(fā)展，我們將繼續(xù)對演播室視頻音頻系統(tǒng)進行升級和優(yōu)化，為觀眾帶來更加優(yōu)質的視聽體驗。

參考文獻：

[1]劉萍.新聞直播演播室視音頻系統(tǒng)的改造實踐與思考[J].中國有線電視，2011（06）：733-736.

[2]張子力，郝旭東.內蒙古廣播電視臺2x120m～2新聞直播演播室群系統(tǒng)設計和實現(xiàn)[J].數字傳媒研究，2018，35（01）：56-60.

[3]鄒學益，何偉.基于低延時通訊及多方協(xié)同制播技術的融合媒體互動應用[J].現(xiàn)代電視技術，2021（03）：96-99.

[4]劉俊雄.電視臺超高清4K融媒體演播室視音頻系統(tǒng)及集成部分設計研究[J].電視技術，2022，46（04）：208-210.

[5]王亞軍.演播室電視音頻系統(tǒng)[J].有線電視技術，2003（12）：58-61.

作者簡介：王玉斌（1979—），男，山西陽泉人，研究方向：廣播電視工程。