李 偉，劉 超

（91550部隊，遼寧 大連 116023）

高清數(shù)字視頻節(jié)目的采集、傳輸、存儲、制作和選切在我國還處于起步階段，目前的高清數(shù)字視頻節(jié)目仍以標清節(jié)目為主，高清和標清在未來相當長的時間內(nèi)將并存。因而數(shù)字高清視頻切選機房的設計與建設，將兼顧高清和標清節(jié)目的制作，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對投資的最大保護，延長設備的有效使用周期；另一方面也能夠滿足現(xiàn)階段節(jié)目的制作要求，為用戶提供高質(zhì)量的高標清視頻節(jié)目。

1 數(shù)字高清視頻切選機房相關(guān)概念介紹

1.1 高清數(shù)字視頻信號定義

高清數(shù)字視頻信號也就是我們通常所說的HDTV，英文翻譯為 High Definition Television，即“高清晰度電視”。那么，數(shù)字高清視頻切選機房的設計原理，是將模擬信號和標清信號轉(zhuǎn)換為高清數(shù)字信號，實現(xiàn)對高清數(shù)字信號的數(shù)字化采集、傳輸、存儲、編輯、選切和播放功能，最終使用戶終端接收顯示編輯制作后的高清視頻圖象。

1.2 高清數(shù)字視頻信號規(guī)格

高清視頻信號目前有1280×720逐行掃描、1920×1080隔行掃描，1920×1080逐行掃描三種信號模式，稱之為1080i、1080p和720p。其中1080i顯示模式，電子槍先掃描540行奇數(shù)場后，再掃描另一個540行偶數(shù)場，兩者疊加構(gòu)成1080行的畫面。720p采用的是逐行掃描，也就是說在同一時間需要達到720線的垂直清晰度，不是像1080i那樣一次掃描540行經(jīng)過兩次疊加，因此將涉及到更高的行頻輸出，對顯示產(chǎn)品的要求較高。

1.3 數(shù)字化通信

視頻信號的數(shù)字化通信，是指高清數(shù)字視頻信號從采集、傳輸、存儲、選切到播放都是通過由二進制數(shù)字所構(gòu)成的數(shù)字流來實現(xiàn)的。數(shù)字信號的傳輸速度快，帶寬較寬，能夠滿足數(shù)字化傳輸?shù)囊?，并且?shù)字化通信在傳輸過程中可實現(xiàn)無損耗中繼通信，而模擬信號在每一次中繼轉(zhuǎn)接過程中將會出現(xiàn)20%—25%的信號衰減，所以數(shù)字信號傳輸比模擬信號傳輸具有較強優(yōu)勢，能夠保障數(shù)字信號的圖像質(zhì)量，且性價比較高。

1.4 數(shù)字信號與模擬信號對比

1.4.1 模擬通信的優(yōu)缺點。模擬通信的優(yōu)點是直觀且容易實現(xiàn)，但存在兩個主要缺點：保密性差和抗干擾能力弱。

1.4.2 數(shù)字通信的優(yōu)缺點。數(shù)字通信的優(yōu)點：加強了通信的保密性，提高了抗干擾能力，并可構(gòu)建綜合數(shù)字通信網(wǎng)；數(shù)字化通信的缺點：占用頻帶較寬，技術(shù)要求復雜，尤其是同步技術(shù)要求精度很高，進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時會帶來量化誤差。

2 數(shù)字高清視頻切選機房主要技術(shù)參數(shù)指標

2.1 數(shù)字高清視頻切選機房主要技術(shù)性能

2.1.1 先進性：高清數(shù)字切選機房在設計功能上和性能上較以往模擬視頻機房具有先進性和超前性。視頻信號分辨率高，存儲、編輯、制作簡單方便，且容易傳遞和保存；

2.1.2 穩(wěn)定性：高清數(shù)字信號存儲、編輯、切選設備技術(shù)成熟，設備運行穩(wěn)定性高，系統(tǒng)工作安全性高；

2.1.3 可擴展性：高清數(shù)字切選機房在設計過程中為以后的系統(tǒng)改造留有空間，可支持多路不同信號的輸入和輸出；

2.1.4 兼容性：高清數(shù)字切選機房可同時輸入多路模擬視頻信號、標清視頻信號和高清視頻信號，經(jīng)存儲、編輯處理后，可同時輸出多路模擬視頻信號、標清視頻信號和高清視頻信號。

2.2 數(shù)字高清視頻切選機房主要參數(shù)指標

2.2.1 高清數(shù)字視頻信號主要格式：

720p格式，標準數(shù)字電視顯示模式，分辨率為1280×720，逐行/60Hz，行頻為 45KHz，像素為921，600Pixels。

1080i格式，標準數(shù)字電視顯示模式，分辨率為1920×1080，隔行/60Hz，行頻為33.75KHz，像素為2073，600Pixels.

1080p格式，標準數(shù)字電視顯示模式，分辨率為1920×1080逐行掃描，專業(yè)格式。

2.2.2 輸入輸出端口視頻信號格式：AV、HDTV、SDTV

2.2.3 高清數(shù)字信號輸入輸出接口種類：

DVI接口：Digital Video Interface，即數(shù)字視頻接口。DVI接口分為DVI-I（模擬信號和數(shù)字信號兼容的接口）、DVI-A（模擬信號接口）、DVI-D（數(shù)字信號接口），目前主要以DVI-D接口應用為主。優(yōu)點：設備成本相對較低，性價比較高。缺點：設備體型大，接口連接復雜，無損傳輸距離較近；

HDMI接口：High Definition Multimedia Interface，即高清晰度多媒體接口。是一種全數(shù)位化影像聲音傳輸接口，通常用于顯示終端接口，缺點：接口無法固定，不適合系統(tǒng)內(nèi)部高清視頻信號的傳輸連接；

HDSDI接口 ：High Definition-Serial Digital Input，即高清數(shù)字串行接口。是一個廣播級的高清數(shù)字輸入與輸出端口，接口采用同軸電纜，以BNC接頭作為線纜標準。優(yōu)點：設備連接簡易方便，后期維護容易。缺點：設備成本較高。

2.2.4 高清數(shù)字視頻信號存儲格式：高清數(shù)字視頻信號存儲主要以兩類文件的方式存在，一類是經(jīng)過MPEG-2標準壓縮，以.pt和.ts為后綴的視頻流文件；一類是經(jīng)過WMV-HD（Windows Media Video High Definition）標準壓縮過的.wmv文件。還有少數(shù)文件后綴為.avi或.mpg文件，其性質(zhì)與.wmv文件相同。

3 數(shù)字高清視頻切選機房組成

數(shù)字高清視頻切選機房由視頻信號前端處理分系統(tǒng)、高清數(shù)字信號存儲回放分系統(tǒng)和數(shù)字高清矩陣切選播放分系統(tǒng)組成。

視頻信號前端處理分系統(tǒng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、上變換器、高清字符疊加器、高清信號分配器等組成，主要完成前端輸入信號（如模擬信號、標清信號）轉(zhuǎn)換為高清數(shù)字信號，并對高清數(shù)字信號進行字符疊加，疊加后的高清數(shù)字信號進行分配，分別送至高清數(shù)字信號存儲回放分系統(tǒng)、數(shù)字高清矩陣切選播放分系統(tǒng)和數(shù)字高清監(jiān)視器進行同步監(jiān)視。

高清數(shù)字信號存儲回放分系統(tǒng)由管理服務器、高清信號采集服務器、高清信號播放服務器、存儲盤陣、交換機和KVMP切換器組成，主要完成對高清視頻信號的采集、存儲、編輯和回放，并將編輯制作后的高清視頻信號送至高清切選矩陣進行選切播放。

數(shù)字高清矩陣切選播放分系統(tǒng)由中央控制器、幀同步機組成，主要完成對送入數(shù)字高清矩陣的多路信號節(jié)目分別送至各設備終端進行接收顯示。

4 數(shù)字高清視頻切選機房設計與功能實現(xiàn)

進入數(shù)字高清視頻切選機房的高清數(shù)字視頻信號，首先進入高清字符疊加器進行字符疊加，疊加后的高清信號進入高清分配器分配出5路高清信號，其中一路送至高清畫面分割器，并將分割處理后的高清信號送至高清監(jiān)視器進行同步監(jiān)視；一路送至圖像傳輸機房；兩路送至高清存儲回放主備服務器進行高清視頻存儲；一路送至高清切選矩陣進行高清信號選切，并將選切出來的高清信號通過高清光端機送至用戶終端進行接收顯示。

進入數(shù)字高清視頻切選機房的標清數(shù)字視頻信號，首先進行上變換，將4：3的標清數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為16：9的高清數(shù)字信號，之后進入高清字符疊加器進行字符疊加，疊加后的高清信號進入高清分配器分配出5路高清信號，其中一路送至高清畫面分割器，并將分割處理后的高清信號送至高清監(jiān)視器進行同步監(jiān)視；一路送至圖像傳輸機房；兩路送至高清存儲回放主備服務器進行高清視頻存儲；一路送至高清切選矩陣進行高清信號選切，選切出來的高清信號經(jīng)下變換轉(zhuǎn)換為標清數(shù)字信號，送至用標清錄放像機進行錄制。

進入數(shù)字高清視頻切選機房的模擬視頻信號，首先進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為標清數(shù)字信號，標清數(shù)字信號經(jīng)上變換，將4：3的標清數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為16：9的高清數(shù)字信號，之后進入高清字符疊加器進行字符疊加，疊加后的高清信號進入高清分配器分配出5路高清信號，其中一路送至高清畫面分割器，并將分割處理后的高清信號送至高清監(jiān)視器進行同步監(jiān)視；一路送至圖像傳輸機房；兩路送至高清存儲回放主備服務器進行高清視頻存儲；一路送至高清切選矩陣進行高清信號選切，選切出來的高清信號經(jīng)下變換轉(zhuǎn)換為標清數(shù)字信號，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為模擬信號并送至用戶終端或監(jiān)視器進行接收顯示。

[1]王沛.高清機房改造案例分析.北京：現(xiàn)代電視技術(shù)，2012.5

[2]傅東鋒.河南電視臺400平米高清演播室視頻系統(tǒng).北京：現(xiàn)代電視技術(shù)，2012.5

[3]謝家誼.電視信號同步調(diào)整的深入探討.北京：現(xiàn)代電視技術(shù)，2009.10