馮毅田

（清遠廣播電視臺 電視技術部，廣東 清遠 511518）

清遠電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)設計

馮毅田

（清遠廣播電視臺 電視技術部，廣東 清遠 511518）

詳細介紹了清遠臺首個高清新聞直播演播室視頻系統(tǒng)及各組成部分的設計思路和結構，體現(xiàn)出安全可靠、信號調度靈活、功能強大和操作簡便的總體設計思想。該演播室分為實景區(qū)和虛擬區(qū)，虛擬系統(tǒng)主要負責社教節(jié)目、部分包裝類節(jié)目的錄制，與新聞直播區(qū)配合完成直播錄制工作。

高清；安全播出；演播室；視頻系統(tǒng)

隨著清遠廣播電視臺的發(fā)展壯大，以及廣播電視信號從標清到高清的更新?lián)Q代、節(jié)目制作多樣性和現(xiàn)場直播等要求，清遠廣播電視臺決定建設臺里第一個高清新聞直播/專題虛擬制作演播室系統(tǒng)。該演播室分兩個區(qū)，一個實景一個虛擬，擔負現(xiàn)有20 min的時政新聞《清遠新聞》和30 min民生新聞《百姓關注》兩檔新聞節(jié)目的直播任務。虛擬系統(tǒng)主要負責社教節(jié)目、部分包裝類節(jié)目的錄制，配置兩個機位，虛擬區(qū)與新聞直播區(qū)可以配合使用，共同完成直播錄播工作。

1 系統(tǒng)設計思想

遵循運行高可靠性、技術先進性、功能實用性、系統(tǒng)靈活性、架構開放性的設計原則，系統(tǒng)設計和設備選用把安全性、兼容性放在首位考慮，做到配置靈活、易于操作、便于維護、具備完整應急能力，并為今后系統(tǒng)功能上的擴展留有一定空間；同時著眼于行業(yè)的發(fā)展潮流，力求達到省市級電視臺先進水平。

1）系統(tǒng)突出使用的靈活性和實用性。演播室分為新聞直播區(qū)域和虛擬制作區(qū)域，設計建立既能互為備份又能相對獨立的新聞直播和虛擬制作混合系統(tǒng)。新聞直播具有3訊道主備通道的直播架構，主備切換臺、矩陣實現(xiàn)互為備份，主切換臺除了能調度新聞直播區(qū)3個攝像機訊道外，也能直接調度虛擬區(qū)的2個攝像機訊道；備切換臺又能組成獨立2訊道系統(tǒng)進行虛擬和其他專題的制作；新聞直播區(qū)和虛擬制作區(qū)通過矩陣還能協(xié)同組成5訊道系統(tǒng)聯(lián)合進行直播和制作。

2）系統(tǒng)主備通道完善，可靠性高。以主備高清切換臺、矩陣在線式互為備份的架構設計；配置2臺2選1設備，使系統(tǒng)形成獨立的雙通道設計，避免單一崩潰點，2M/E高清主切換臺，備切換臺和32×32矩陣構成三重信號備份手段，輸出信號通道實現(xiàn)主、備完全獨立配置，互為備份[1]。設計2路外來信號，分別接入2臺上下變換處理器和2臺帶幀同步功能的高標清延時器，實現(xiàn)外來信號傳輸?shù)闹鱾浞绞健?/p>

3）系統(tǒng)對信號的高兼容性。演播室系統(tǒng)以高清架構設計，標清信號通過上變換進入系統(tǒng)，節(jié)目制作也以高清為主，在末端的節(jié)目分發(fā)、傳輸中經(jīng)過下變換或者數(shù)模轉換，變?yōu)槟壳芭_里需要的信號格式。由于在新聞或者民生節(jié)目直播中，用到計算機的VGA信號頻率很高，本系統(tǒng)配置用于VGA轉SDI的轉換設備，從而使該直播系統(tǒng)對信號的兼容性更加完美，使用更加靈活。

4）系統(tǒng)便于維護，易于操作。目前的錄像機、視頻服務器等都支持帶加嵌功能的SDI接口，系統(tǒng)配置音頻加嵌設備，音頻加嵌以后，系統(tǒng)的調試、信號調度等都很方便，減少以后在視音頻系統(tǒng)中的維護量，有利于系統(tǒng)的快速檢修。另外，為了大大減少設備故障對節(jié)目直播或者錄播造成的影響，配置視音頻跳線架。當系統(tǒng)設備出現(xiàn)異常，技術員在最短的時間內(nèi)找出故障設備，通過跳線把故障的設備跳開，還可以通過跳線使用目前具有相同功能的閑置設備。

5）系統(tǒng)具有良好的開放性。矩陣、切換臺、周邊設備等達到信號接口豐富、調度靈活、流程簡潔的要求，整個系統(tǒng)從高清演播室到原綜合演播室（視頻、音頻、通話、TALLY)連接方便，支持今后一段時間內(nèi)系統(tǒng)升級和擴展功能，可與其他系統(tǒng)共同實現(xiàn)相應的節(jié)目制作與播出功能。視頻系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 視頻系統(tǒng)結構

2 系統(tǒng)構成

2.1 信號管理

主要信號源包括5臺高清攝像機、2臺高清字幕機、計算機信號上下變換處理器、2臺視頻服務器、2臺高/標清存儲卡式可編輯錄放像機、虛擬系統(tǒng)等，同時輸入至主備切換臺、矩陣、多畫面監(jiān)視器。本系統(tǒng)配置2路外來信號輸入通道，每個通道都具有應對復雜外來信號源的處理能力，實現(xiàn)外來信號的幀同步、上下變換、D/A（數(shù)/模）轉換、音頻延時校正等多種功能，同時擁有高清、標清接口的交叉轉換器作為信號處理設備。外來信號正是經(jīng)過這一系列處理校正后轉換成高清信號進入系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)切換核心

主備切換臺選用FOR-A公司的HVS-390HS，該直播高標清切換臺輸入信號達到16路（標配），每路輸入均配備幀同步和Proc Amp處理器，支持多樣化輸入輸出接口（SDI、DVI、VGA、模擬分量以及模擬復合），配備2組可以選擇4/10/16畫面的獨立分割輸出，支持4通道的靜幀幀存及內(nèi)部素材存儲，支持的信號格式有1 080/ 59i，50i，1 080/23Psf，480/59i，576/50i。具有2級M/E全功能面板，20鍵位直切，帶源名指示功能。主備切換臺的主機都同時選購了輸入/輸出板卡，使其擴展到24路輸入、13路輸出的通道配置，為以后的系統(tǒng)擴展留有充足的信號路由。在主切換臺的主機上增加了HVS-39EXTME擴展卡使其從1M/E升級至2M/E（如圖2所示），主備切換臺主機除了HVS-39EXTME擴展卡以外，其他配置完全一樣，任何一臺主機發(fā)生故障，都可以用另外一臺主機進行替換，突出了設備選型的通用性和易互換性。視頻制作以主備切換臺為核心，新聞直播時1M/E的切換臺作為備份，錄播節(jié)目可以使用備切換臺獨立輸出制作節(jié)目。

圖2 2M/E主切換臺控制面板（照片）

矩陣同樣采用了FOR-A公司的MFR系列32×32高標清兼容數(shù)字矩陣，支持3G-SDI，HD-SDI，SD-SDI，ASI信號格式，具備Salvo，Take，Link，Level，Chop等多種交叉點控制方式，配備了雙電源和雙控制卡。系統(tǒng)內(nèi)信號調度、系統(tǒng)與外部的信號輸入、輸出主要通過矩陣實現(xiàn)管理。矩陣輸入路由包括所有信號源、主備切換臺PGM/PVW/CF、AUX、延時及將來擴展的信號等。矩陣輸出路由包括主備切換臺、監(jiān)視、技監(jiān)、延時、錄制等。矩陣的輸出通道主要有3路，第1路是直播時供給2選1設備的應急切換通道，第2路是供給播出總控的無延時的直播信號通道，第3路主要用作CCU、字幕機的返送信號以及錄像機、視頻服務器的錄制采集信號。在系統(tǒng)中矩陣擔負了信源和分配通道，應急通道切換，攝像機信號返送，技術監(jiān)視通道、監(jiān)看通道和系統(tǒng)主備通道的輸入輸出等調度任務。

2.3 系統(tǒng)信號傳輸通道設計

作為地市一級電視臺，在設計新聞直播系統(tǒng)時并不一味追求功能的先進性，安全播出是廣播電視的生命，直播系統(tǒng)沒必要追求最新、最高級、最復雜的東西，很多新技術到了臺里也不應該最先用在新聞直播系統(tǒng)上面，結構最簡單的東西往往最安全可靠。系統(tǒng)設計中減少不必要的傳輸環(huán)節(jié)，主切換臺的PGM信號作為系統(tǒng)第一播出通道的信號源，備切換臺的PGM信號作為系統(tǒng)的第二播出通道信號源，矩陣的輸出信號則提供播出通道的應急切換信號源。如圖3所示，從主切換臺和備切換臺輸出的信號，從主切換臺和數(shù)字矩陣輸出的信號分別經(jīng)過2選1切換器（掉電直通，帶故障信號識別，支持遙控面板手動切換）選擇輸出，經(jīng)過高清嵌入器、高清視分、延時器、下變換器、視分、數(shù)模轉換等設備輸出給錄像機、視頻服務器、光發(fā)、大屏幕顯示設備等。另外把延時器和下變換器這兩個設備出來的信號都接入到監(jiān)看系統(tǒng)中，方便技術人員對通道中各部分設備的故障做出判斷并及時采取恰當?shù)膽贝胧2]。兩條播出通道的設計不但提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，而且體現(xiàn)了系統(tǒng)功能直觀、易操作、易維護的結構特點。

圖3 系統(tǒng)播出通道

2.4 監(jiān)看系統(tǒng)

演播室內(nèi)導演區(qū)監(jiān)看系統(tǒng)采用多畫面分割器和3臺55 in（1 in=2.54 cm）全高清等離子監(jiān)視器分割監(jiān)看方式，多畫面分割系統(tǒng)選用1臺3U機箱插卡式的分割器，它支持HD/SD-SDI、模擬信號等自適應輸入。配置6塊輸入卡，2塊帶輸出功能的輸出卡，共計32路輸入。2塊輸出卡共計4個輸出口，分別接在3臺等離子大屏上，所有信號源、PVW、PGM、CF、錄制、延時、虛擬、末級輸出等需要監(jiān)看的信號均輸出到電視墻，5臺攝像機的信號由矩陣輸出給多畫面分割器，需要調度的信號在調度之前也有監(jiān)視。監(jiān)視屏上窗口大小、位置可任意調整，屏間信號可任意調換，自定義排版，每個畫面可支持4路以上音頻電平表顯示功能；具有數(shù)字時鐘、Tally、UMD顯示等功能。系統(tǒng)中主備切換臺也同時支持多畫面分割，具有4、10或16的多屏布局可選擇且每一窗口均支持標題和Tally顯示，當多畫面分割器故障時，主備切換臺多畫面分割可以起到備份作用。電視墻布局如圖4所示。

圖4 電視墻布局

技術、錄像、CCU等訊道還采用了示波器、Panason?ic全高清21 in技術監(jiān)視器、高清液晶雙聯(lián)監(jiān)視器作為技術、畫面畫質和光圈調節(jié)的監(jiān)看，同時也作為最終節(jié)目輸出監(jiān)看和所有信號源調度監(jiān)看。設計時考慮到與導演區(qū)監(jiān)看系統(tǒng)互為備份，當多畫面分割器或大屏幕等離子監(jiān)視器出現(xiàn)故障時技術監(jiān)視器也可在直播中應急使用。

2.5 同步與時鐘系統(tǒng)

把當前直播系統(tǒng)的同步設備作為全臺的核心同步，將統(tǒng)一的同步信號分配到全臺各應用系統(tǒng)，這樣做一方面可以節(jié)省今后各應用系統(tǒng)建設時分別購置同步設備的費用，另一方面各應用系統(tǒng)與播出具有一致的同步信號，使得各系統(tǒng)輸出到播出的信號就不需要加幀同步器，直接實現(xiàn)與播出同步。同步系統(tǒng)是整個演播室系統(tǒng)的命脈，它為演播室、播出系統(tǒng)提供基準信號，它出現(xiàn)問題整個演播室、播出系統(tǒng)就會癱瘓，系統(tǒng)采用主備同步加自動倒換的設計方案，主備同步設備能夠自動和手動切換，且具備失鎖保持功能。

配備2臺泰克TG700多格式視頻同步信號發(fā)生器和1臺泰克ECO422D自動同步倒換器，2臺同步信號發(fā)生器互為備份。TG700是業(yè)內(nèi)有權威性的高清同步機，主備同步機發(fā)出的模擬BB（黑場同步）、TRI-LEV?EL(三電平同步)和WORDCLOCK（數(shù)據(jù)時鐘同步信號）作為主同步源，經(jīng)過倒換器以后將同步信號送入MI?RANDA機箱的同步分配板，發(fā)出的模擬BB同步信號分配到系統(tǒng)的各個設備，HD SDI數(shù)字同步信號分配到放像機，WORDCLOCK信號分配到音頻系統(tǒng)，完成整個演播室、播出系統(tǒng)的同步。另外，同步系統(tǒng)也接受外來BB信號的鎖定，如圖5所示。

圖5 同步系統(tǒng)

時鐘系統(tǒng)采用青島廣研所的產(chǎn)品，包括GPS時鐘TVZ-3100、倒計時控制器DJS-3000、校時器TVZ3600、時碼分配器等子鐘來完成導演區(qū)、新聞演播室和虛擬演播室的時鐘顯示。導演區(qū)放置正計時、倒計時、北京時間子鐘，新聞演播室和虛擬演播室放置北京時間時鐘。該時鐘系統(tǒng)同時把信號分配到播出系統(tǒng)中，實現(xiàn)全臺時鐘鎖定。

2.6 通話系統(tǒng)

采用以Clear-Com品牌Eclipse-Pico 36路通話矩陣為核心的通話系統(tǒng)，通過矩陣可以配置各種靈活的通話方式，實現(xiàn)了高清演播室各個工作崗位之間、高清演播室和原綜合演播室之間以及與臺里制作室、播出機房之間的復雜通話功能，另外通話矩陣還留有充足的通話接口冗余，滿足臺里今后技術設備發(fā)展的需求。對于新聞直播中緊急新聞事件的現(xiàn)場直播要求，系統(tǒng)中還接入了一臺電話耦合器實現(xiàn)與現(xiàn)場電話互動的功能。CCU通過IF4W 4接口接入通話系統(tǒng)完成與攝像師的通話，演播室內(nèi)通過PTX-3無線IFB發(fā)射機和PRC-2無線IFB腰包接入通話系統(tǒng)完成與主持人的通話。對于重要工位，如導播、技術、播出機房、編輯機房和原綜合演播室等工位還配置了12鍵或24鍵帶顯示的通話面板與矩陣相連，同時調音臺的接入也解決了相應工位（主持人、監(jiān)制等）聽取節(jié)目音以及與現(xiàn)場電話連線的問題[3]。通話系統(tǒng)結構如圖6所示。

圖6 內(nèi)部通話系統(tǒng)

3 結束語

作為清遠臺的首個高清演播室，視頻系統(tǒng)各組成部分都采用了目前安全穩(wěn)定、成熟可靠、功能強大且性價比高的設備。在系統(tǒng)構造上圍繞安全播出這一中心思想，避免系統(tǒng)中存在單一崩潰點，具備了完善的應急方案和便捷的應急操作流程，符合行業(yè)通用的國際規(guī)范和相關國家標準。該演播室為做好清遠臺高清新聞節(jié)目和各類專題節(jié)目的直播和錄制提供了優(yōu)秀的技術平臺。

[1]鄭銳.廣東電視臺800m2演播室視頻系統(tǒng)設計探討[J].世界廣播電視，2013（2）：46-48.

[2] 譚鋒，邱宇哲，余暉.南方電視臺600 m2高清新聞演播室視頻系統(tǒng)設計[J].電視技術，2010，35（11）：61-62.

[3] 鄭智勇.中央電視臺新址E11演播室群視頻系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電視技術，2013（2）：33-34.

TN948

B

馮毅田，工程師，主要研究方向為演播室系統(tǒng)、媒資和全臺網(wǎng)的發(fā)展應用等。

??健男

2014-06-03

【本文獻信息】馮毅田.清遠電視臺高清演播室視頻系統(tǒng)設計[J].電視技術，2014，38（16）.