傅樂儉，周代元

（湖南廣播電視臺，湖南 長沙 410005）

1 系統(tǒng)設計要求

湖南經(jīng)視標清新聞演播室建于2000年，是國內(nèi)建立較早的半開放式演播室，系統(tǒng)集成采取一控二方式，也就是用1套全標清系統(tǒng)來控制2個演播室（實景演播室和虛擬演播室）。系統(tǒng)安全可靠，一直運行至今，每天10 h的節(jié)目制作量，取得了很好的效果。近年來，隨著事業(yè)的發(fā)展，節(jié)目制作量上升，1套系統(tǒng)已無法滿足2個演播室同時制作節(jié)目的需求，另外節(jié)目生產(chǎn)對技術的要求也越來越高，標清已走向淘汰。為此本臺擬定了詳細的高清新聞演播室的技術改造方案，并逐步加以實施。

在原來的2個演播室（實景演播室和虛擬演播室）、1個導控室的基礎上增加1個導控室、1個設備機房，使用2套高清系統(tǒng)，2個導控室既可以單獨工作，又可以互為補充和備份。正常情況下，2個導控室可以同時直播和錄播節(jié)目，攝像機可以根據(jù)節(jié)目需要靈活分配，且2個導控室可以靈活使用任意演播室。當出現(xiàn)設備故障時，可以實行兩級備份措施：1）系統(tǒng)內(nèi)備份。切換臺用矩陣應急凈切換備份，調(diào)音臺、傳聲器、監(jiān)聽系統(tǒng)、通話系統(tǒng)、放像機、硬盤播出、題詞、字幕機、攝像機、同步機、周邊等設備采取冗余備份。2）系統(tǒng)間備份。當一個導控室主要設備發(fā)生故障而短時間無法解決時，可以通過KVM系統(tǒng)，把一個導控室操作終端（如鼠標、鍵盤、顯示）調(diào)配到另一個導控室進行操作，輸出信號通過矩陣、跳線等方式調(diào)配到另一切換系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)。另外2個演播室可以進行互聯(lián)，把一個導控室的功能延伸到另一導控室來滿足高要求節(jié)目的需求（如演播室間無縫的多級切換、多特技、多窗口等功能）。

2 設計方案

2.1 視頻信號處理

視頻信號處理主要由信號源、視頻制作、應急切換/調(diào)度、錄像/播出、監(jiān)看等幾大部分組成。參與制作的信號源主要有攝像機信號、播出服務器、外來總控信號、圖文讀報系統(tǒng)、虛擬系統(tǒng)、網(wǎng)絡VGA信號、高清字幕、高清在線、錄像機以及其他信號，這些信號經(jīng)過入級分配后分別同時送入切換臺、矩陣和監(jiān)視系統(tǒng)。視頻制作主要以2臺Sony MVS-6000切換臺為中心，每臺都配置1個49路輸入、24路輸出的3M/E面板，所有信源同時進入切換臺制作，由矩陣構(gòu)成互連互通，這樣相當6級M/E，每級4個全功能鍵的制作系統(tǒng)，可以擴展出強大的多級切換、多特技、多窗口等功能。應急切換/調(diào)度部分主要由1臺Harris 128×128大矩陣及其控制面板和2臺Sony MVS-6000切換臺的輔助母線及其面板組成，對于同步要求高的由切換臺輔助母線調(diào)度（如虛擬背景開窗信源、讀報大屏信源、實景背景大屏幕信源等），其他信源調(diào)度由矩陣完成（如字幕機填充信源、在線包裝填充信源、鍵控器信源、監(jiān)視系統(tǒng)信號的靈活調(diào)度等），還有2個導控室的應急切換由矩陣完成，一旦切換臺出現(xiàn)故障，可由矩陣做凈切換來替代切換臺。錄像/播出部分采取主備傳輸通道方式，矩陣應急切換經(jīng)過同步鎖相，過鍵控器疊加字幕信號與切換臺PGM輸出信號進行二選一之后，經(jīng)過嵌入器嵌入音頻后作為主路信號；切換臺直接輸出，經(jīng)過嵌入器嵌入音頻后作為備路信號。正常情況下，播出機房切主路信號為播出信號，只有當二選一及其后面通道出現(xiàn)故障時，播出機房才切備路信號為播出信號。

監(jiān)看部分主要包括導監(jiān)墻監(jiān)看、技術監(jiān)看和攝像機調(diào)整監(jiān)看。導監(jiān)墻采用14塊42 in松下高清等離子顯示器，除PGM，PVW，TV之外，其余大屏幕均采取四畫面分割方式，常用信號源進導監(jiān)墻顯示，矩陣有16路信號輸出到導監(jiān)墻，既保證常規(guī)節(jié)目信號源監(jiān)看的穩(wěn)定，又當顯示屏、分割器出現(xiàn)故障和系統(tǒng)擴展時，可以通過矩陣靈活調(diào)度所需監(jiān)看信號。還有字幕、在線、燈光、技術、監(jiān)播等工位設置LCD顯示器，便于近距離的調(diào)整。技術監(jiān)看由矩陣面板、數(shù)字示波器、技術監(jiān)視器組成，導控1、導控2、設備機房各1套，對演播室所有輸入、輸出信號通過矩陣調(diào)出檢測，把好技術質(zhì)量關。攝像機調(diào)整監(jiān)看，采用按壓OCP Joystick操作桿觸發(fā)波形示波器和矩陣方式，正常情況下，示波器、LCD顯示器都是四分割，顯示6臺攝像機信號的波形和畫面，當需要仔細調(diào)整時，按下OCP Joystick操作桿，示波器、LCD顯示器為單分割顯示，調(diào)整結(jié)束后放開OCP Joystick操作桿，立刻恢復到四分割顯示模式。

視頻信號處理流程如圖1所示。

圖1 視頻信號處理流程

2.2 綜合布線

由于系統(tǒng)中涉及諸多VGA顯示設備，如字幕機、在線包裝、硬盤播出、回采、題詞器、虛擬渲染器、圖文讀報等，將所有設備的主機全部安放在設備機房的機柜區(qū)（便于溫度、濕度、灰塵、噪音等環(huán)境的控制），采用KVM延長器把操作終端分配到各工位，同時在鏈路中增設綜合布線環(huán)節(jié)，使各個工位可以任意調(diào)度任何一臺主機。通常情況下，使用一條短跳線將配線架上的上口和下口一一跳線，實現(xiàn)主機與操作終端的連接。此種連接完全基于物理環(huán)節(jié)上的，不會由于某個設備的問題造成系統(tǒng)的癱瘓，當某個設備有故障或需要調(diào)整工位時，只需將設備主機對應的跳線接口跳到所需的工位即可，其相應的視頻信號通過矩陣調(diào)度。題詞器VGA顯示信號調(diào)度、題詞控制手柄調(diào)度、TALLY的應急備份調(diào)度等都可采用綜合布線解決。

2.3 TALLY系統(tǒng)

TALLY系統(tǒng)為導播、攝像提供切換指示信息，切換臺在切換時，所切換信號的TALLY指示燈亮，提示信號正被切出。為了解決好切換臺正常切換、矩陣應急切換、虛擬多機位切換等多種情況下提供TALLY指示，使用1臺TSL TM2、2臺具有三級倒換功能的Hinac TLD-3、多臺分割器、交換機及跳線來完成。用TM2實現(xiàn)2個演播室的動態(tài)源名跟隨和TALLY顯示功能，系統(tǒng)正常運行時，把TLD-3切換到A狀態(tài)，TM2通過讀取切換臺和矩陣的交叉點信息，將UMD信息和TALLY信息傳遞給攝像機和畫面分割器。當TM2出現(xiàn)故障時，把TLD-3切換到B狀態(tài)，通過跳線的方式保證2個演播室的切換臺可以為6臺攝像機提供紅綠TALLY信號。在TM2和切換臺同時出現(xiàn)故障時，使用矩陣作為應急切換，把TLD-3切換到C狀態(tài)，同樣通過跳線的方式可以使2個演播室的6臺攝像機紅綠TALLY信號正常工作。

2.4 時鐘系統(tǒng)

2個演播室采用同一時鐘系統(tǒng)，即采用同一時鐘發(fā)生器和日期發(fā)生器，時鐘可以接收GPS時間信號，也可以定在主控的基準信號上，還可以給群內(nèi)其他演播室發(fā)送EBU信號，讓全臺工作在穩(wěn)定的同一時間基準內(nèi)。時鐘發(fā)生器和日期發(fā)生器產(chǎn)生的信號經(jīng)分配送給各演播室的子鐘。為防止GPS信號丟失時時鐘顯示時間出現(xiàn)偏差，特配置了1臺高穩(wěn)時鐘（Hinac GS-2），假如GPS信號丟失，也能保持時鐘的穩(wěn)定運行。

2.5 同步系統(tǒng)

使用2臺同步信號發(fā)生器（Tektronix TG700）和1臺自動同步倒換器（Tektronix ECQ422D），采取主、備自動倒換的方式，確保系統(tǒng)的可靠性。音頻同步優(yōu)先使用BB信號，如確因設備問題，可以使用音頻同步設備，產(chǎn)生相應的音頻同步信號。可以接收總控送來的同步信號，也可給群內(nèi)其他演播室送多路同步信號，使群內(nèi)演播室信號保持相同的同步基準，這樣群內(nèi)演播室信號自由調(diào)度后不再需要同步鎖相，減少了大量的同步鎖相設備，降低了系統(tǒng)集成的成本。

2.6 監(jiān)控與信息管理系統(tǒng)

監(jiān)控部分主要包括設備運行狀態(tài)的監(jiān)控、強電的監(jiān)控、機房環(huán)境溫、濕度的監(jiān)控。需要監(jiān)控的設備包括Har?ris機箱（內(nèi)含視頻分配板卡、加解嵌板卡、信息處理卡等周邊）、TEK信號監(jiān)測儀、2臺Sony 6000切換臺、Harris Platinum矩陣、Harris X85多格式變換器、Harris多畫面分割器、TEK同步信號發(fā)生器等。強電的監(jiān)控主要是對UPS運行狀況、對強電的輸入輸出線路的監(jiān)測、對強電線路及開關的過流過壓的監(jiān)測。機房環(huán)境溫、濕度的監(jiān)控主要根據(jù)機房布置的溫感探頭，并通過溫感控制器對探頭進行管理，監(jiān)控系統(tǒng)可以通過控制器獲取區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，并加以顯示。

系統(tǒng)配置了數(shù)據(jù)庫服務器和控制機，來保證數(shù)據(jù)的完整性以及對報警的記錄匯總，并將報警信息進行分級管理，把復雜的信息轉(zhuǎn)換成上層系統(tǒng)需要的單點信息，交給上層處理程序，避免大量無效信息對整個網(wǎng)絡的影響，同時保證了信息處理的時效性。進行分級管理后，如電源損壞、風扇停止、信號丟失等作為嚴重告警，以顯著的顏色呈現(xiàn)，并提供聲音信息，如靜音等為普通的告警信息，則以通告的方式呈現(xiàn)。同時工作人員也可通過遠程控制查看監(jiān)控軟件的呈現(xiàn)內(nèi)容，系統(tǒng)提供簡潔方便的操作界面和直觀的系統(tǒng)顯示，操作人員可以第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題并根據(jù)信息及時解決問題。同時系統(tǒng)內(nèi)部提供短信接口，通過網(wǎng)絡與集團的短信系統(tǒng)相連，可以將指定信息發(fā)送給技術人員，以方便技術人員及時掌握系統(tǒng)的緊急告警信息。

2.7 系統(tǒng)布局

設備機房共放置16個機柜，其中R8為配電柜，R1～R7為視頻柜，用于放置矩陣、切換臺、攝像機、硬盤播出服務器、周邊、同步機、時鐘、TALLY、監(jiān)控等設備，R9～R11放置音頻、通話設備，R12～R14用于放置虛擬設備，R15～R16為預留機柜，便于以后擴展。由于強電會對弱點信號造成影響，系統(tǒng)設計中將強、弱電分開布置，機柜之間線纜和機柜與導控室之間電纜全部設在線槽內(nèi)部，系統(tǒng)做到強弱電線無穿插，保證強弱電分開布防。

導控室1、導控室2分別設置了相同的工位區(qū)，分別為錄像、硬盤、視頻、字幕、技術、題詞打印、導播文稿、在線、音頻、監(jiān)播、虛擬、調(diào)光等工位。工位合理安排，使導監(jiān)墻監(jiān)看信號與工位對應，達到最佳視角關系。

2.8 配電設計

最近兩年，從廣電總局通報的幾起重大安全播出事故看，都是因強電故障及操作不當引起的。安全、可靠的配電設計是保障系統(tǒng)長久穩(wěn)定運行的重要一環(huán)。采取了UPS集中供電與分布式供電相結(jié)合的方式，新購買一臺160 kV·A UPS作為主路，分配后送到幾個中心機房，以前分布式的UPS繼續(xù)給各中心機房提供備路電源。UPS集中供電存在分配、開關等中間環(huán)節(jié)故障風險，而分布式UPS放置在各中心機房，直接給各機柜供電，減少了中間環(huán)節(jié)，這樣主備供電方式可以互相取長補短，既便于強電的集中管理和分配，又在功能、安全上起到雙保險作用，還節(jié)約了一定資金。對于雙電源設備，設備本身電源就區(qū)分了主備路，只須將接進機柜的主路供給主電源，備路供給備電源。對于單電源設備，系統(tǒng)中有主備設備的，主設備提供主路電源，備設備提供備路電源，這樣單路供電有故障時，只會影響到其中一個設備的工作，對系統(tǒng)不會產(chǎn)生大的影響。譬如，顯示屏出現(xiàn)故障時，可以通過矩陣把有問題屏的信號調(diào)配到其他屏顯示。對于同步機，一般為單電源設備，參照單電源設備，主同步機接主電源，備同步機接備電源，而同步倒換器同樣是一個單電源設備，系統(tǒng)中只有1臺，無主備之分。同步倒換器具有掉電直通主路的功能，鑒于這一點，把同步倒換器接到備路電源上，一旦當主路電源癱瘓時，主路同步信號中斷，此時同步倒換器接在備路電源上，可以正常工作，同步信號自動倒換到備同步機上，不影響系統(tǒng)同步基準；當備路電源癱瘓，備同步信號輸出中斷，此時同步倒換器具有掉電直通主路功能，因此主路同步信號未受影響，系統(tǒng)同步基準也不會受到影響。在配電平衡時，盡可能地將三相電源平均分配到各負載設備上，各相電源的負載差值不超過5 kW。另外在機柜底部預留幾個與供電分開的檢修插座，檢修供電由公共市電通道提供。

2.9 地線設計

由于信號地為各種干擾源的干擾對象，防止地線干擾主要針對信號地而言。在對地線的設計時，主要考慮抑制干擾，要保證機房設備系統(tǒng)工作穩(wěn)定，還有就是保護機房工作人員以及設備的安全。在修建廣電大樓時，就采用建筑結(jié)構(gòu)中的主鋼筋作為地網(wǎng)的骨架，其柱、梁內(nèi)的主鋼筋焊成一個整體，并引到地下接地樁，使整個大樓組成一個籠式均壓體，工作地、防雷地、保護地共用同一地網(wǎng)。照明、空調(diào)、特照、工藝配電都進行了嚴格區(qū)分，全采用三相五線制，另外演播室機房的視音頻信號均為基帶信號，因此采用單點接地和低頻接地方式。對廣電大樓各子系統(tǒng)的工藝地線單獨連接于地總匯集線（即一點接地），接地總匯集設在大樓的底層，用銅排及鍍鋅扁鋼，接地電阻小于1 Ω，各子系統(tǒng)的工藝地線與機房的保護地絕緣。在低頻接地方式中，根據(jù)工藝地最終所有等電位原則，結(jié)合中心機房共16個機柜，每邊布置8個機柜的實際情況，采取了樹型結(jié)構(gòu)連接方式，由一條主干工藝地線接入機房，在端點一分為二，再延伸到各個機柜區(qū)，這樣可以做到等電位精度較高。

3 結(jié)束語

電視是一個技術媒體，任何媒體都沒有像電視這樣依賴于技術，技術控制并影響著電視，是其存在的前提，影響其傳播的內(nèi)容質(zhì)量和方式；電視又以節(jié)目為表現(xiàn)形式，節(jié)目的質(zhì)量和數(shù)量對推動電視技術的發(fā)展有著重要作用，兩者是辨證的統(tǒng)一體。隨著湖南經(jīng)視新聞演播室高清系統(tǒng)改造的完成，相信其節(jié)目的質(zhì)量與創(chuàng)新會走得更高、更遠?，F(xiàn)在本臺已經(jīng)開始了3D技術在前期拍攝中的嘗試，相信在今后的幾年，節(jié)目的需求會很快推動3D演播室的設計和應用。