胡鍵巧
(浙江廣播電視集團(tuán),浙江 杭州 310005)
責(zé)任編輯:任健男
節(jié)目評審系統(tǒng)作為保障廣播電視安全播出的重要窗口,承擔(dān)著臺里各類電視節(jié)目的技術(shù)質(zhì)量評判和內(nèi)容審片工作。浙江廣電集團(tuán)在征求各業(yè)務(wù)部門的需求后,提出建設(shè)一套廣泛適用而操作便捷的多格式移動視聽審片系統(tǒng),匯聚高標(biāo)清錄像機(jī)、DVD、機(jī)頂盒、計算機(jī)等各類專業(yè)及民用播放設(shè)備的接口,通過一鍵控制實現(xiàn)信號與顯示屏、音箱之間的對應(yīng)切換;功能上同時滿足日常內(nèi)容評審和技術(shù)評審的需要。經(jīng)過充分溝通、精心設(shè)計,自主研發(fā)了一鍵控制的電視節(jié)目多模式審片方法,該系統(tǒng)高度集成化、操作簡便化、界面友好化,可用于電視臺日常節(jié)目評審,是一個實現(xiàn)節(jié)目客觀及主觀評審的綜合應(yīng)用平臺。
電視臺的節(jié)目制作、播出后要經(jīng)過衛(wèi)星、微波、有線等多個傳輸環(huán)節(jié)才能到達(dá)觀眾家里,同一個節(jié)目在信號制、播、傳各個節(jié)點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)會發(fā)生變化,直接影響到觀眾的收看效果[1-2]。為了確保優(yōu)質(zhì)播出,臺內(nèi)經(jīng)常需要對節(jié)目的技術(shù)質(zhì)量進(jìn)行評估,并通過評審分析影響技術(shù)指標(biāo)的原因。傳統(tǒng)的技術(shù)質(zhì)量評審采用的是分散的單機(jī)設(shè)備,即錄像機(jī)視頻信號接顯示屏、音頻信號送監(jiān)聽音箱,以獲取主觀的畫面、聲音質(zhì)量判斷;接著重新播放視頻信號送示波器,獲取測試參數(shù);再結(jié)合主觀評價與客觀指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。在這種方式下,完成單一節(jié)目信號源主、客觀評審的過程就非常繁瑣,尤其每次更換格式都要來回插拔信號源到監(jiān)看、監(jiān)聽及測試設(shè)備的連接線,更無法實現(xiàn)信號源在各個節(jié)點(diǎn)的對比評審。
隨著集團(tuán)事業(yè)的蓬勃發(fā)展,各類節(jié)目觀摩、評審的需求日益增多,而且片源混雜,高標(biāo)清、光盤、流媒體等各種格式并存,使得每次審片都要臨時搭建系統(tǒng),費(fèi)時費(fèi)力還不能達(dá)到效果。所以需要建一套方便易用的審片系統(tǒng),針對不同審片需求,通過簡單的一鍵式觸控操作,實時監(jiān)看監(jiān)聽各類信號且能隨意切換,同時可對節(jié)目進(jìn)行專業(yè)的視音頻波形分析,以提高工作效率,真正實現(xiàn)主客觀對比評審。
審片系統(tǒng)的信號源播放設(shè)備主要有高標(biāo)清放像機(jī)、演播室高標(biāo)清接口、筆記本或臺式計算機(jī)、藍(lán)光播放機(jī)、機(jī)頂盒等,對應(yīng)的視頻信號格式主要是HD/SD-SDI,HDMI,VGA,DVI等;音源部分主要有HD/SD-SDI的嵌入音頻、AES音頻、數(shù)字同軸音頻、模擬音頻等。
專業(yè)錄像機(jī)等播放設(shè)備可以通過切換矩陣來對不同信號源進(jìn)行調(diào)度;若考慮加入民用設(shè)備,如高清藍(lán)光播放機(jī)、計算機(jī)播放的節(jié)目,或者PPT文檔演示等,在操作上對不同信號的調(diào)度、音視頻的跟隨等都比較麻煩。所以在方案設(shè)計中既要兼顧視音頻信號的多元性,也要考慮使用人員的操作方便靈活性。因此,設(shè)計以集成審片控制器為整個審片系統(tǒng)的核心,將外圍設(shè)備不同類型的控制接口全部連接到審片控制器,在審片控制器上安裝自主研發(fā)的控制軟件,通過直觀明了的觸摸屏操作,對周邊設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,實現(xiàn)最終的顯示和監(jiān)聽效果。設(shè)計框架如圖1所示。
屏幕顯示效果要求可靈活排列組合,圖2是常用的單路節(jié)目審看模式。
該方案可以實現(xiàn)三路節(jié)目的同時對比評審,或者兩路視頻的同屏顯示,或者兩屏畫面一屏視頻波形,如圖3所示。
初步方案確定后,重點(diǎn)考慮相應(yīng)的控制軟件。
分解每一步控制所涉及到視音頻矩陣、畫面分割、顯示屏、視頻測試儀、音頻分析儀等相關(guān)設(shè)備的切換動作如表1所示,其矩陣的指派、畫面分割的狀態(tài)和最終以何種方式在等離子大屏上顯示都定義在表格中。
表1 相關(guān)設(shè)備的切換動作
整個審片系統(tǒng)中不僅涉及到視頻的切換動作,相關(guān)視頻對應(yīng)波形的顯示、音頻指標(biāo)分析顯示和監(jiān)聽都要做好前期設(shè)計,下面以示波器的切換動作進(jìn)行簡要說明,如表2所示。
表2列出了視頻切換時示波器相應(yīng)的操作動作,如當(dāng)采用VTR1進(jìn)行審片時,采用示波器的預(yù)設(shè)置狀態(tài)1,即顯示單路視頻波形;而采用VTR1+2兩路放像機(jī)進(jìn)行對比審片時,采用示波器的預(yù)設(shè)置狀態(tài)2,即顯示雙路視頻波形。
在設(shè)計過程中,筆者翻閱了大量的技術(shù)資料,并和設(shè)備廠商反復(fù)討論,解決了不同設(shè)備的控制問題、不同格式信號源的兼容問題、不同視頻切換時的音頻跟隨問題等。
表2 示波器視頻測試切換操作動作
審片系統(tǒng)通過接口控制對不同的音視頻信號進(jìn)行調(diào)度并顯示在不同的屏幕上或選擇監(jiān)聽,所以無論專業(yè)或民用設(shè)備,都要求提供接口協(xié)議以接入系統(tǒng)[3-4]。高標(biāo)清錄像機(jī)具備RS-422接口,視頻測試儀、環(huán)繞聲分析儀可通過GPI信號控制,矩陣、監(jiān)視屏、畫面分割器等設(shè)備提供RS-232或RS-422接口。
針對不同格式的信號源,采用多格式矩陣的方式調(diào)度,主要有HD/SD SDI矩陣、DVI矩陣、VGA矩陣等,囊括了各類專業(yè)及民品設(shè)備的視頻信號。
考慮到多路信號源的同屏對比顯示,在系統(tǒng)中又加入高清的多畫面分割器,通過矩陣環(huán)接,可以在任一顯示器上觀看4路不同的視頻信號源。類似地,視頻測試儀的DVI輸出、音頻分析儀的VGA輸出也都可以通過矩陣環(huán)接方式,在任一顯示器上實現(xiàn)測試指標(biāo)的可視化監(jiān)看。
經(jīng)過慎重選擇,采用接口豐富、功能強(qiáng)大的RTW31900環(huán)繞聲分析儀,實現(xiàn)音頻的監(jiān)測監(jiān)聽。該設(shè)備具備全套音頻信號分析工具,集分析、顯示控制與路由等功能于一身,不僅兼容HD/SD-SDI嵌入音頻及各類數(shù)字、模擬音頻,可對多至7.1聲道環(huán)繞聲節(jié)目進(jìn)行快速深度評估;同時帶有杜比AC-3和杜比E解碼器,可對經(jīng)過編碼的音頻進(jìn)行分析,完全滿足今后的發(fā)展需要。同時采用有源音箱和低音炮組成5.1環(huán)繞聲監(jiān)聽,帶來震撼的音響效果。為兼顧多路不同信號的輸入,將模擬音頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入AES矩陣調(diào)度。
顯示器的質(zhì)量直接關(guān)系到待審節(jié)目的審看結(jié)果。為確保評審的權(quán)威和公正,顯示設(shè)備必須具有卓越的影像功能,完美再現(xiàn)節(jié)目的真實效果,并能發(fā)現(xiàn)節(jié)目制作中的瑕疵。系統(tǒng)采用多臺配備HD-SDI接口的65 in等離子監(jiān)視器,以實現(xiàn)高質(zhì)量的節(jié)目審片。
考慮到使用審片系統(tǒng)的部門較多,為了方便管理和控制各類用電設(shè)備,采用電源時序器,這樣不僅能夠避免人為的失誤操作,還可降低用電設(shè)備在開關(guān)瞬間對供電電網(wǎng)的沖擊,也避免感生電流對設(shè)備的沖擊,確保整個用電系統(tǒng)的穩(wěn)定。
為了讓審片系統(tǒng)簡單易用,在設(shè)計時提出了“審片模式”的概念,把最常用的審片方式以最直觀的圖標(biāo)顯示,如圖4所示,讓復(fù)雜的系統(tǒng)操作變得一目了然。
同時,兼顧個性化的審片需求,在常規(guī)審片模式的基礎(chǔ)上更深層次地提出了模式設(shè)置的想法,如圖5所示,這種功能可以讓審片模式變得更加靈活,用戶可根據(jù)需要任意去定義每種模式的顯示效果。
圖5 模式設(shè)置界面(截圖)
以模式一為例,詳細(xì)說明審片模式在整個系統(tǒng)中的重要性。
在圖4的模式一中,很容易理解每種圖標(biāo)所代表的含義,最左邊是視頻信號的波形顯示,第二個代表視頻,第三個代表音頻的指標(biāo)顯示,同時這三個圖標(biāo)又分別對應(yīng)3臺等離子監(jiān)視器;最右邊的音箱表示監(jiān)聽。用手點(diǎn)觸模式一,經(jīng)過審片控制器對外部相應(yīng)設(shè)備的控制,最終將視頻測試儀、待審節(jié)目、音頻分析儀的畫面實時顯示在3臺受控的等離子監(jiān)視器上,同時將聲音送到音箱進(jìn)行監(jiān)聽。
接下來通過圖5來介紹模式一是如何設(shè)置的。左上角有6組預(yù)設(shè)值的圖標(biāo),代表6種模式。選擇一組圖標(biāo),在下面的屏幕源設(shè)置中有五欄,PDP_1,PDP_2,PDP_3分別代表三臺等離子監(jiān)視器,其右側(cè)代表可選擇的信號源,如VTR1-3、視頻測試儀、音頻分析儀、畫面分割、藍(lán)光播放機(jī)、高清機(jī)頂盒等,在這里可以將列出的信號源隨意指派到三臺監(jiān)視器中的任意一臺,從而讓模式設(shè)置變得更加靈活。系統(tǒng)中,將矩陣切換送畫面分割之后,其輸出再次環(huán)入矩陣,目的就是將不同的信號源都能夠通過畫面分割顯示在任一臺監(jiān)視器上,可以在畫分左、畫分右中隨意指派一路信號源作為畫面分割的預(yù)顯示信號。
圖5右側(cè)是示波源選擇和音源選擇,原理與畫面分割相同,示波器可選單路輸入,也可選雙路輸入;音源選擇主要是為音頻分析儀及監(jiān)聽選擇信號源,示波_3、音源_2、音源_3為將來技術(shù)進(jìn)步和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性預(yù)留。
借用網(wǎng)絡(luò)分層的概念來解釋審片系統(tǒng)的構(gòu)成,可以將圖4作為應(yīng)用層,圖5作為傳輸層/網(wǎng)絡(luò)層,而下面的圖6則對應(yīng)為連接層,也是整個控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。上一層的協(xié)議都是以下一層作為基礎(chǔ)。
圖6左側(cè)是系統(tǒng)中需要控制的設(shè)備,右側(cè)是對每類設(shè)備控制參數(shù)的設(shè)置。整個系統(tǒng)中用到的控制接口主要有RS-232,RS-422,GPIO,先在物理層上將相應(yīng)設(shè)備的控制線接入集成審片控制器,然后在這個界面添加該設(shè)備并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。
控制軟件可分開控制每臺錄像機(jī)(包括索尼和松下磁帶及新介質(zhì)錄像機(jī)),也可對多臺錄像機(jī)進(jìn)行精確級聯(lián)控制,同時觸發(fā)多臺錄像機(jī)進(jìn)行同步播放、停止、快進(jìn)、快退、搜索或按時間碼定位。
多格式矩陣的調(diào)度更為復(fù)雜,圖7的矩陣列表中已列出系統(tǒng)中所采用的矩陣設(shè)備。
針對每一路進(jìn)入矩陣的信號,設(shè)置通道列表,其中兩個參數(shù)非常重要——類型和環(huán)出標(biāo)志。矩陣有輸入輸出,將所有進(jìn)入矩陣的信號全部加入通道列表并將通道類型設(shè)為輸入,而所有從矩陣輸出的信號也全部加入通道列表并將通道類型設(shè)為輸出。
前面提到過畫面分割和視頻測試儀、音頻分析儀,它們在系統(tǒng)中位于矩陣的輸出和輸入之間,也就是將矩陣輸出的信號送到畫分或測試儀后再次環(huán)入矩陣,并設(shè)置相應(yīng)的環(huán)出標(biāo)志。做到這一步,軟件就完全控制矩陣,并能夠隨意調(diào)度信號源輸出到任一臺監(jiān)視器。
源名跟隨主要解決模式切換中信號源名稱的自動傳遞問題,即在模式中切換信號源時,其源名能夠自動顯示在相對應(yīng)圖標(biāo)的下方,而且監(jiān)聽部分(模式中的音箱圖標(biāo))也能夠自動跟隨相應(yīng)視頻信號的切換,并控制相應(yīng)設(shè)備將節(jié)目的環(huán)繞聲輸出至音箱實現(xiàn)審片監(jiān)聽。
二階矩方法為標(biāo)準(zhǔn)矩張量帶來了額外的信息:用震源橢球表示的震源區(qū)幾何形狀估計、震源過程的持續(xù)時間、時空矩心和破裂擴(kuò)展的平均速度矢量。使用這一方法,我們研究了具有明顯非雙力偶分量的5個事件并對所有事件獲得了二階矩估計值。通過對不同水平的合成噪聲模擬,在1999年伊茲米特地震的設(shè)置中,30%的噪聲水平(與記錄中的峰值振幅相關(guān))已阻礙了二階矩檢索。在我們的練習(xí)中,使用偽隨機(jī)數(shù)計算機(jī)發(fā)生器模擬噪聲并做了相應(yīng)的濾波。真實噪聲肯定是不同的,但我們認(rèn)為,它的特定特征比污染的振幅影響小。
視頻信號的源名跟隨可以通過軟件來實現(xiàn),但音頻如何做到與視頻的同步跟隨是個難題。經(jīng)過反復(fù)實踐與探討,最終選擇通過GPIO控制來實現(xiàn)跟隨,如表3所示。
表3 RTW針腳定義
將已知信號源進(jìn)行分類統(tǒng)計,并深入分析RTW音頻分析儀的各項功能,考慮到RTW開機(jī)后默認(rèn)狀態(tài)不是在輸入信號的選擇上,所以在系統(tǒng)啟動過程中直接低電平觸發(fā)RTW輸入功能,待系統(tǒng)啟動成功后,用戶在對視頻信號源切換的同時,控制系統(tǒng)對RTW的音頻分析儀進(jìn)行同步切換。例如切換到藍(lán)光播放機(jī)時,RTW音頻分析儀對應(yīng)切換至KEY1,而KEY1則是預(yù)設(shè)并保存在RTW中的5.1環(huán)繞聲分析,視音頻及其源名的跟隨最終實現(xiàn)“所見即所得”的節(jié)目評審方式。
1)通過屏幕源、示波源和音源的配置選擇,實現(xiàn)審片模式的自定義。
在審片系統(tǒng)中,首創(chuàng)性提出了“審片模式”的概念,即針對臺里日常不同的審片要求列舉出不同的審片模式,映射到不同設(shè)備的操作集合,通過集成控制指令加以實現(xiàn)。不同的審片模式還可以通過軟件設(shè)置界面進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置、修改、保存。在審片模式定義中,視頻信號源、音頻信號源、屏幕信號源可自由組合,進(jìn)而形成一個獨(dú)立的審片模式并保存;在每一個審片模式內(nèi),若該模式包含多個視頻測試信號源、音頻測試(監(jiān)聽)信號源或畫面分割信號源等,則視頻測試信號源、音頻測試(監(jiān)聽)信號源或畫面分割信號源還可進(jìn)行自由選擇。靈活的模式自定義使豐富的節(jié)目評審功能得以實現(xiàn)。
2)通過對各類審片設(shè)備接口協(xié)議的集成控制,實現(xiàn)一鍵觸發(fā)的節(jié)目評審要求。
匯集不同廠家的設(shè)備接口控制協(xié)議,在眾多協(xié)議的基礎(chǔ)上,按照審片需求及實現(xiàn)的功能,自主研發(fā)了一套審片控制軟件,實現(xiàn)對多種專業(yè)及民用格式的節(jié)目源進(jìn)行視音頻主觀和客觀指標(biāo)評審,并實現(xiàn)多臺錄像機(jī)的獨(dú)立與聯(lián)動控制。
每個視頻信號源或音頻信號源均設(shè)置有信號源名稱,該名稱唯一標(biāo)示該路信號源,且當(dāng)信號源經(jīng)過多格式接口設(shè)備、視頻矩陣設(shè)備、音頻矩陣設(shè)備、視頻測試設(shè)備、音頻測試設(shè)備、審片控制器、視音頻監(jiān)看監(jiān)聽設(shè)備時,信號源名稱都將自動被跟蹤,且同時帶入到下一級審片設(shè)備中,直到顯示在應(yīng)用界面上,實現(xiàn)最終的信號源名稱跟蹤。
4)通過對多臺錄像機(jī)的同步操作控制,結(jié)合審片模式選擇,實現(xiàn)多個節(jié)目片源的主、客觀指標(biāo)對比審片。
信號經(jīng)過制、播、傳各個節(jié)點(diǎn)會有延時,但可以把各個節(jié)點(diǎn)的信號收錄下來,依靠該審片系統(tǒng),通過錄像機(jī)同步播放,對同一節(jié)目進(jìn)行橫向?qū)Ρ仍u審,分析影響技術(shù)質(zhì)量劣化的原因。
設(shè)計時考慮的是核心設(shè)備的高品質(zhì)及用戶操作的靈活便捷,而在實際調(diào)試及試運(yùn)行過程中遇到的一些問題則更為具體。
1)HDMI信號的5.1嵌入問題
系統(tǒng)配置了5.1監(jiān)聽音箱和環(huán)繞聲分析儀,但使用藍(lán)光播放機(jī)通過HDMI輸出,經(jīng)HDMI/HDSDI轉(zhuǎn)換盒后,環(huán)繞聲分析儀只顯示了2個聲道,沒有實現(xiàn)藍(lán)光播放機(jī)HDMI嵌入5.1聲道的分析和監(jiān)聽。轉(zhuǎn)換盒本身可以通過跳線設(shè)置,將嵌入HDMI中的6個聲道不做處理直接轉(zhuǎn)換到HDSDI信號中,但在實際使用中,卻受到了片源HDCP版權(quán)保護(hù)的限制。因此轉(zhuǎn)而采用數(shù)字同軸音頻直接進(jìn)音頻分析儀,但這種方法帶來了視音頻跟隨的新問題。為確?!耙绘I觸控”的設(shè)計初衷,通過GPI觸發(fā)音頻分析儀,結(jié)合大量的軟件代碼修改,最終解決了視音頻跟隨問題,同時也實現(xiàn)了藍(lán)光DVD播放5.1片源的可視化分析和監(jiān)聽。
2)計算機(jī)HDMI顯示問題
系統(tǒng)在設(shè)計時考慮到計算機(jī)信號的接入,采用HDMI/HDSDI轉(zhuǎn)換盒。在調(diào)試過程中,將計算機(jī)通過HDMI接入系統(tǒng),最終監(jiān)視屏上顯示的畫面有偏移,而將計算機(jī)VGA信號接入系統(tǒng)時畫面顯示正常。最后通過422控制口對轉(zhuǎn)換盒的場行偏移值進(jìn)行微調(diào)后,畫面顯示正常。
3)軟件的安全性問題
由于用戶所有的操作都是通過觸摸屏來實現(xiàn)的,而審片系統(tǒng)的使用人員很雜,既有技術(shù)質(zhì)量審查,又有內(nèi)容審片,有些誤操作可能會對系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)或者模式設(shè)置進(jìn)行修改,容易造成系統(tǒng)參數(shù)混亂,無法保障下次審片的順利進(jìn)行。如果給用戶設(shè)置權(quán)限,會讓使用變得復(fù)雜化。因此將軟件分成兩個界面,一個界面供操作者使用,簡單明了;另一個界面就是全功能版本,供管理員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù),不僅可以對模式進(jìn)行設(shè)置,還可以修改相關(guān)的設(shè)備參數(shù)和預(yù)設(shè)值。
至此,系統(tǒng)實現(xiàn)了所有的設(shè)計功能,用戶界面直觀,能達(dá)到“一鍵觸發(fā)”式簡單操作,靈活解決廣播電視及民用設(shè)備領(lǐng)域的各種信號格式的監(jiān)看監(jiān)聽,以及視音頻相關(guān)參數(shù)的可視化監(jiān)測,并突破性地實現(xiàn)了制、播、傳各節(jié)點(diǎn)信號的主、客觀對比評審。
系統(tǒng)自2012年3月投入使用以來,已承擔(dān)了浙江廣電集團(tuán)的每季度播出技術(shù)質(zhì)量評審和制作技術(shù)質(zhì)量評審,以及集團(tuán)總編室和浙江衛(wèi)視等頻道的日常節(jié)目審片,因其方便實用,深受大家歡迎,目前每天都有排隊預(yù)約。該系統(tǒng)在確保技術(shù)質(zhì)量評審的高要求配置下,很好地滿足了內(nèi)容審片的便捷操作,具有廣泛適用性,在廣電系統(tǒng)很有推廣價值。筆者也總結(jié)了一些體會:
1)易用性
簡單易用的理念始終貫穿整個設(shè)計思路,“一鍵觸控”目的就是要讓使用者擺脫繁雜的操作程序,所有技術(shù)解決方案都通過后臺實現(xiàn),確保良好的用戶體驗。
2)開放性
簡單地引入高清審片功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,審片系統(tǒng)將各種信號格式、各類控制接口都囊括其中,可靈活設(shè)置個性化的審片方式,開放設(shè)計使得審片系統(tǒng)得到極大的提升。
3)可擴(kuò)展性
在方案設(shè)計初期,就充分考慮到系統(tǒng)的延續(xù)性,并預(yù)留各類輸入輸出接口,以方便擴(kuò)展。
考慮到臨時性的異地審片需求,系統(tǒng)采用集成箱體設(shè)計,配置滾輪,便于運(yùn)輸、移動;同時增加臺外審片模式,以適應(yīng)沒有配備HDSDI大屏的使用環(huán)境。
此外,系統(tǒng)采用3D監(jiān)視器,未來通過Dual Link方式即可實現(xiàn)3D節(jié)目源的審片,延伸了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。
[1]史冠翔.中央電視臺綜合節(jié)目內(nèi)容審片系統(tǒng)總體設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2011(7):84-87.
[2]伍以文.音視頻節(jié)目技術(shù)審片系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].成都:電子科技大學(xué),2011.
[3]尹言,雷鳴,范飛,等.北京電視中心環(huán)繞聲審聽(片)室擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計[J].電聲技術(shù),2012,36(3):6-10.
[4]胡鍵巧.基于頻道制模式的網(wǎng)絡(luò)制播規(guī)范及流程約定[J].電視技術(shù),2012,36(12):62-65.