鄭振

（安徽電視臺，安徽 合肥 230001）

安徽廣電新中心公共頻道演播廳視頻系統(tǒng)簡析

鄭振

（安徽電視臺，安徽 合肥 230001）

安徽廣電新中心全新搭建的260 m2公共頻道新聞直播演播間，在創(chuàng)建伊始即從設計理念、系統(tǒng)框架、設備構成等方面進行了全方位的論證考量，相對于以往的演播廳建設及構成而言有了質的飛躍。著重介紹安徽廣電新中心260 m2公共頻道演播廳的視頻系統(tǒng)構成及其相關周邊，并對該視頻系統(tǒng)在試運行期間所暴露出的問題及時做出分析調整，從而確保該視頻系統(tǒng)構成的最優(yōu)化。

高清視頻系統(tǒng)；演播群；高標清格式融合

安徽廣電新中心位于安徽省合肥市政務新區(qū)天鵝湖畔，作為合肥市的地標性建筑，該中心的正式投入使用標志著安徽廣電事業(yè)的發(fā)展進入了承前啟后、繼往開來的全新階段，在安徽省廣電事業(yè)的發(fā)展史上具有里程碑意義。作為其全新搭建的公共頻道260 m2演播廳系統(tǒng)在實現全高清信號播出的同時，結合實際工作需要恰當引入演播室群組設計概念，在實現各演播廳之間信號共享、信息共存的同時兼顧系統(tǒng)高標清信號格式融合能力，從而使該260 m2演播廳視頻系統(tǒng)具有信號格式兼容能力強、信源調度靈活多變、系統(tǒng)升級冗余充足等特點。

1 演播廳設計布局

首先簡單介紹一下公共頻道260 m2演播廳，該演播廳主要承擔了安徽臺公共頻道各類民生類新聞節(jié)目的日直播活動及針對突發(fā)的事件的應急直播任務，系統(tǒng)直播工作時間長且面臨的節(jié)目樣式多變，因此對系統(tǒng)的各項保障工作提出了很高的要求，演播廳布局如圖1所示。

圖1 演播廳整體布局

從圖1可以看到，該演播廳由導控區(qū)、演播區(qū)、機柜區(qū)3個區(qū)域構成，在以往的演播廳系統(tǒng)布局設計當中，由于受到空間的限制，通常將演播廳的導控區(qū)與機柜區(qū)放置于同一空間內，雖能有效節(jié)省設備占用面積，但也造成了工作人員對各類設備正常工作所需環(huán)境的不適，特別是冬季單位供暖啟動時演播廳內外溫差濕度變大，極易出現結露現象，嚴重時導致設備打火，存在較大的安全隱患。所以在該260 m2演播廳設計之初，即要求將機柜區(qū)獨立于導控區(qū)之外，并將所有相關視頻設備主機置于獨立的機柜區(qū)內，并單獨配置空調及消防系統(tǒng)，在保障各設備安全運行的同時避免工作人員對環(huán)境的不適[1]。而從圖1可以看到，為豐富節(jié)目形式以便給電視受眾群體帶來更好的視覺享受，該演播廳的演播區(qū)劃分為直播區(qū)和訪談區(qū)兩大部分，攝像機布置于兩大區(qū)域周邊，機位布置靈活多變，可以保障兩大區(qū)域在同時直播時的機位調度，通過在演播區(qū)內配置LED屏、觸摸控制屏并輔以大屏渲染器以強化節(jié)目內容，并由演播區(qū)內設置的近/遠端接口箱來滿足大屏的各類信號接入。

考慮到公共頻道作為安徽省地面應急頻道，承擔著大量突發(fā)事件的直播任務，為最大程度上保障系統(tǒng)運行，針對公共頻道演播廳的視頻系統(tǒng)置鏡像配置了另一個備份演播系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 演播廳鏡像配置系統(tǒng)布局

從圖2可以看到，圓實線區(qū)域即為公共頻道演播廳導控和機柜區(qū)，圓虛線區(qū)域即為對應的系統(tǒng)鏡像區(qū)域，兩個視頻系統(tǒng)共享機柜區(qū)，而自身系統(tǒng)設備主機機柜均各自獨立，圓虛線部分的鏡像演播廳從系統(tǒng)框架，硬件配置到設備布局均與紅線內的公共260 m2演播廳系統(tǒng)一一對應，且相關硬件設置均保持一致，最大程度上確保了直播安全，而備份演播廳的演播區(qū)則根據節(jié)目方需求進行相關布景工作，用于其他節(jié)目的錄制工作。

在此次安徽廣電新中心260 m2演播廳建設當中，首次引入了演播群的設計概念[2]，相對于以往各自獨立的演播廳視頻系統(tǒng)，通過在各系統(tǒng)自身矩陣前端設置分控矩陣來實現各視頻系統(tǒng)間的信號共享，群內信息共存等功能，促進了系統(tǒng)之間的深度融合，如圖3所示。

圖3 演播廳群間矩陣配置拓撲結構

如圖3所示，安徽廣電新中心到目前為止共建設了7個260 m2演播廳，共計4個演播群，其中2個演播群已正式投入使用承擔直播任務，而公共頻道260 m2演播廳和與之對應的鏡像系統(tǒng)被命名為B2演播群，下轄對應的B2A與B2B兩個演播廳，投入使用的2個演播群可通過分控矩陣獲取節(jié)目播出所需的播出部或對方的實時信號，在此本文就不做贅述。

2 視頻系統(tǒng)結構

在介紹相關布局后，下面將重點介紹該演播廳的視頻系統(tǒng)。該高清視頻系統(tǒng)以Kahuna高清制作切換臺為核心并以HARRIS矩陣為核心備份，通過使用HARRIS周邊模塊作為視頻信號分配處理后端，并通過相關應用軟件實時更改監(jiān)看HARRIS機箱中各視頻板卡的設置及狀態(tài)，該視頻系統(tǒng)前端采用4臺Ikegami-79GX高清攝像機并以3臺座機加1個搖臂的形式進行現場配置，通過大洋播放服務器播出高清素材，但在演播廳建設過程當中考慮到地面頻道對高清電視節(jié)目制作的實際需求，因此所有視頻系統(tǒng)核心處理設備均要求具有高標清格式融合能力，其視頻系統(tǒng)最初設計如圖4所示。

通過圖4可知，公共頻道260 m2演播廳視頻系統(tǒng)在集成過程當中考慮到播出部對信號格式的實際需求，配置相應的下變換板卡XHD6801+D將系統(tǒng)前端的HD-SDI信號下變換至SD-SDI格式以滿足播出部要求[3]，而整個視頻系統(tǒng)拓撲結構在滿足正常的視頻主備通路音頻加嵌需求的同時，單獨于HARRIS矩陣環(huán)接1路HMX6801+B4D音頻加嵌卡用于豐富信號格式及信號的靈活調度?？紤]到此次配置的HARRIS鍵控器具備斷電直通功能，為確保極端情況下的系統(tǒng)應急，因此矩陣輸出兩路至鍵控器以確保當鍵控器掉電時的EMG信號輸出。從圖4可以看到該視頻系統(tǒng)配置相應的HD/SD視分板卡并輔以大屏幕渲染器，通過配置在演播區(qū)內的視頻接口箱，靈活地選擇視頻信號來源及信號格式，以滿足演播區(qū)內的各類大屏的需求。

圖4 視頻系統(tǒng)初始結構

公共頻道260 m2演播廳視頻系統(tǒng)設計容納6路外來信號，并根據節(jié)目需求留有冗余，其外來信號由分控矩陣統(tǒng)一調度，演播廳自身配置的HARRIS矩陣負責外來信源的選取，其音頻解嵌工作由HARRIS X85幀同步機及SFS6803+D幀同步卡完成，考慮到切換臺的實際直切路數限制，因此將矩陣的兩路輸出作為切換臺的兩路直切輸入，通過將HARRIS矩陣視頻輸出接至HARRIS畫面分割器以滿足監(jiān)看需求，并顯示在導控區(qū)的監(jiān)看屏幕墻上，方便節(jié)目方的信源選取，并且該視頻系統(tǒng)為保障在應急情況下的正常播出，因此通過GPI觸發(fā)實現切換臺與矩陣聯(lián)動以做到系統(tǒng)應急時信源的無縫鏈接。該視頻系統(tǒng)由Tallyman設備實現動態(tài)Tally顯示，并通過格非監(jiān)控軟件對演播廳內所有支持SNMP協(xié)議的視頻設備及板卡進行狀態(tài)監(jiān)控。

隨著全臺網建設的進行及欄目方的實際需求，該演播廳視頻系統(tǒng)信源部分最終采用了高標清共存的模式[4]，整個視頻系統(tǒng)的制作播出信號以標清為主，其中高清攝像機輸出的HD信號由切換臺進行下變換處理，而2臺大洋播出服務器則統(tǒng)一輸出標清信號并互為主備，通過設置應急播出服務器以確保在極端情況下的系統(tǒng)應急，通過使用大洋硬盤錄制工作站對現場各類PGM信號進行錄制，并額外設置3臺SONY IMAX錄像機和兩臺SONY藍光錄像機作為節(jié)目的播出錄制備份。

3 視頻系統(tǒng)試運行

在公共頻道260 m2演播廳視頻系統(tǒng)搭建完成以后，進行了為期數周的系統(tǒng)試運行工作，在前期試運行過程當中發(fā)現如下幾個問題：

1）HARRIS VSM6800畫分板卡經常不能正常加載數據信息，導致技監(jiān)區(qū)工作人員無法監(jiān)看4臺攝像機信號，只能通過矩陣一一進行信號調度，此問題暴露后通過更換相關板卡解決。

2）在試運行過程發(fā)現Ikegami-79GX高清攝像機CCU經常不能正常啟動，后發(fā)現其保險絲燒毀，更換配件后仍無法正常工作，已返廠維修，其故障率較高，對直播而言有一定的安全隱患。

3）HARRIS DSK外置鍵控器無法記憶軟件設置值，設備斷電后即恢復默認設置，導致EMG信號不同步，以致每次系統(tǒng)加點時均需通過HARRIS相關軟件手動設置其GENLOCK才得以恢復正常，此問題尚待解決。

4）由圖4可知，該視頻系統(tǒng)信號經由數塊板卡處理后輸入至系統(tǒng)終端光發(fā)模塊，以致整個視頻系統(tǒng)主備播出通路環(huán)節(jié)過于復雜，不利于系統(tǒng)故障時快速排查。

4 視頻系統(tǒng)結構升級

針對視頻系統(tǒng)在試運行期間所暴露出來得系統(tǒng)后端結構過于復雜、通路環(huán)節(jié)過多等問題，提出4個改進方案。

4.1 方案一

該升級方案將下變換卡XHD6801+D的輸入由原來的音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出調整至高清視分板卡DA-H6802+D的輸出，其余板卡位置不變，如圖5所示。

圖5 視頻系統(tǒng)結構改進方案一

此改進方案對日后視頻系統(tǒng)進行全高清信號播出不會有任何影響，但未能簡化視頻系統(tǒng)主備播出通路信號流程環(huán)節(jié)，反而增加了信號處理過程，與預期的改進目標不相符合。

4.2 方案二

由于演播廳視頻系統(tǒng)信號流程已全部采用標清格式，為簡化視頻系統(tǒng)主備通路的信號流程環(huán)節(jié)，將原高清視分板卡DA-H6802+D的輸入端由音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出調整至下變換卡XHD6801+D的輸出，其余板卡位置不變，如圖6所示。

圖6 視頻系統(tǒng)結構改進方案二

由圖6可知，該系統(tǒng)框圖相對于原視頻系統(tǒng)框圖圖4而言，其主備播出通路信號流程環(huán)節(jié)雖然有所簡化，并且對日后系統(tǒng)進行全高清信號運行不會有任何影響，但考慮到下變化板卡的實際運行狀態(tài)并不是非常穩(wěn)定，且高清視分板卡DA-H6802+D的輸出涉及到大量現場監(jiān)看，一旦出現問題會嚴重影響直播的順利進行。

4.3 方案三

考慮到其他演播廳下變換板卡在實際運行中的工作狀態(tài)，因此將光發(fā)模塊SOS的輸入端由原下變換卡XHD6801+D的輸出調整至高清視分DA-H6802+D的板卡輸出，其余板卡位置不變，如圖7所示。

圖7 視頻系統(tǒng)結構改進方案三

該改進方案試圖降低下變換板卡XHD6801+D可能給直播帶來的安全隱患，并且對日后系統(tǒng)進行全高清信號運行不會有任何影響，但是視頻系統(tǒng)主備播出通路環(huán)節(jié)依舊較為復雜，不利于故障的迅速排查解決。

4.4 方案四

此種方案系統(tǒng)構造改動最大，首先將下變換卡XHD6801+ D的輸入由原來的音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出調整至高清視分板卡DA-H6802+D的輸出，將光發(fā)模塊SOS的輸入端由原下變換卡XHD6801+D的輸出調整至音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出，其余板卡位置不變，如圖8所示。

相對于前3種方案，該系統(tǒng)后端改進方案在保證視頻系統(tǒng)主備播出通路信號環(huán)節(jié)最簡化的同時，也確保了日后視頻系統(tǒng)全高清信號的正常運行，并且最大程度上保障場內大屏工作所需的各類格式信源以及現場技術監(jiān)看，通過將工作狀態(tài)并不穩(wěn)定的下變換板卡置于系統(tǒng)末端，最大程度上確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，其結構如圖9所示。

圖8 視頻系統(tǒng)結構改進方案四

圖9 視頻系統(tǒng)優(yōu)化后的結構框架

通過對第4種改進方案進行詳細的分析并結合演播廳實際，確認該方案在系統(tǒng)應急時能迅速有效地判斷問題所在，并根據系統(tǒng)結構分析得出如下快速判斷結論：1）當技監(jiān)顯示兩路光發(fā)端監(jiān)看均故障時，可基本確定故障源出處為信號源或切換臺。2）當技監(jiān)顯示一路光發(fā)端監(jiān)看故障而另一路光發(fā)端監(jiān)看正常時，可基本確定故障源為加嵌卡。該應急方案已在數次系統(tǒng)應急中發(fā)揮了關鍵作用，確保了直播安全。

5 總結

升級后的視頻系統(tǒng)在通過一段時間的試運行后，總體情況表現良好，系統(tǒng)構架穩(wěn)定，針對不同的突發(fā)事件均能做到快速響應，做到了及時發(fā)現問題，準確判斷問題，迅速解決問題，并為日后系統(tǒng)全高清化運行及系統(tǒng)擴容打下了堅實的基礎。

[1]門銳.高清電視制播系統(tǒng)設計相關技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2011.

[2] 孔繁黎.電視演播室系統(tǒng)高清化改造與集群方案設計[D].大連：大連理工大學，2013.

[3] 王國忠，程紅陽，謝百治，等.高清與標清視頻之間的上下變換[J].電視技術，2013，37（14）：39-42.

[4]衛(wèi)超.電視臺高標清同播播出系統(tǒng)設計[D].北京：北京郵電大學，2012.

TN948 文獻標志碼：B DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.012

【本文獻信息】鄭振.安徽廣電新中心公共頻道演播廳視頻系統(tǒng)簡析[J].電視技術，2015，39（6）.

薛 京

2014-07-16