趙亮 徐州廣播電視臺

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高清頻道建設(shè)和運營中的創(chuàng)新應(yīng)用

趙亮 徐州廣播電視臺

【摘要】本文主要介紹了徐州廣播電視臺高清播出系統(tǒng)建設(shè)和使用過程中的一些應(yīng)用和創(chuàng)新，通過對高清播出系統(tǒng)切換臺、矩陣、標(biāo)清帶播等方面的優(yōu)化調(diào)整，簡化了系統(tǒng)架構(gòu)，優(yōu)化了信號流程，達(dá)到了安全優(yōu)質(zhì)播出的設(shè)計預(yù)期，并節(jié)約了大量建設(shè)資金。

【關(guān)鍵詞】切換臺 矩陣 標(biāo)清帶播

一、引言

高清電視以高分辨率的圖像，極大的滿足了觀眾對電視節(jié)目不斷增長的欣賞需求。根據(jù)國家廣電總局的規(guī)劃部署，有條件的地市級電視臺主要頻道要盡快實現(xiàn)高清化。徐州廣播電視臺是徐州市的主流媒體，是淮海經(jīng)濟區(qū)媒體影視的風(fēng)向標(biāo)。發(fā)展高清電視，盡快把我臺四個標(biāo)清頻道全面高清化，是我臺電視技術(shù)進(jìn)步的必然要求。

根據(jù)徐州臺實際情況，在我臺高清頻道建設(shè)及運營中，我們在切換臺、矩陣、轉(zhuǎn)播中央新聞、磁帶標(biāo)清帶播等多個方面都有一些獨特應(yīng)用和創(chuàng)新。這些創(chuàng)新設(shè)計為我臺高清頻道安全優(yōu)質(zhì)播出提供了可靠技術(shù)保障。

二、巧用切換臺，優(yōu)化矩陣

1.巧用切換臺

1.1傳統(tǒng)高標(biāo)清同播架構(gòu)

我臺需要一次建成四個頻道高標(biāo)清同播系統(tǒng)，按照傳統(tǒng)總控分控高清播出架構(gòu)，我臺總控部分需要一個至少72*72路高標(biāo)清同播矩陣，這個矩陣起到全臺播出信號的調(diào)度作用。每個頻道分控部分需要主備16*2高清切換矩陣、高清二選一開關(guān)、高清臺標(biāo)機、高清鍵控器、高清視分卡、高清多畫面分割器、高標(biāo)清幀同步器等設(shè)備。這些設(shè)備構(gòu)成的高清播出系統(tǒng)，有著良好的安全性，但是做為地級市徐州臺，一次采購四個頻道高清播出設(shè)備，資金上承載著巨大壓力。如何利用較少資金建成四個高清頻道，成為面臨的一個現(xiàn)實問題。

圖1　松下HS410切換臺RS-422控制連接器協(xié)議命令格式

1.2切換臺創(chuàng)新引入分控端

經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)，部分廠家高清分控切換矩陣已經(jīng)有了一些其它設(shè)備的功能集成。例如分控端16*2高清切換矩陣，集合部分高清視分卡功能變成16*4高清切換矩陣。沿著這條思路，我們想到了在演播室和直播車上使用的松下HS410切換臺，這款設(shè)備如果能夠引入播控分控端，將會創(chuàng)新性改變傳統(tǒng)播出架構(gòu)，打破以大矩陣為核心的傳統(tǒng)高標(biāo)清播出系統(tǒng)。

切換臺一般都是控制外圍設(shè)備，而針對切換臺的編輯控制，尤其是播控機對切換臺的精確控制，正奇公司和我臺都沒有成功先例。我臺與松下廠商積極溝通，拿到松下HS410切換臺RS-422九芯高級通信協(xié)議。松下HS410切換臺使用RS-422控制連接器，通訊格式如下，波特率：38400bps，字符長度：8位，奇偶性：奇數(shù)，停止位：1位，無控制流量。協(xié)議命令格式如圖1所示。

協(xié)議命令由四部分組成，第一部分（Byte Count Byte）是協(xié)議信息報頭，告知隨后信息長度。第二部分（Effects Addr Byte）通用格式適用于松下其他設(shè)備，HS410切換臺此處未定義。第三部分（Command Code Byte）是命令定義。第四部分（Message Byte）為信息具體內(nèi)容。第二、三、四部分最長之和為127Byte。通過對松下RS-422九芯通信協(xié)議分析和測試，證實正奇高清播控軟件可以精確控制松下HS410切換臺。經(jīng)成功測試，為松下HS410切換臺成功引入播控分控端，提供了堅強的技術(shù)支撐。

1.3松下HS410切換臺

松下HS410是一款小型多功能19英寸標(biāo)準(zhǔn)機架尺寸的1ME實況視頻切換臺，配備了一塊7英寸WVGA （800x480像素）彩色液晶顯示屏，支持高標(biāo)清多種格式信號。設(shè)備標(biāo)配8路SDI高標(biāo)清信號輸入和1路DVI-D信號輸入，通過兩個板卡擴展插槽，其輸入路數(shù)最多可擴展至13路，輸出路數(shù)最多可擴展至10路。切換臺內(nèi)置幀同步器，第5、6、7、8路具備上變換功能。具有4路Aux總線，其中Aux1具有混合過渡功能，結(jié)合混合效果（ME）支持各種切換場景。

我臺將松下HS410切換臺KEY鍵定義為臺標(biāo)，DSK鍵定義為字幕掛角。利用切換臺自帶的多畫面分割功能，將外來多路信號十畫面分割顯示，并通過HDMI輸出到播控背景墻。利用切換臺Aux總線定義各路輸出口信號，并連接矩陣等外部設(shè)備。這些功能的巧妙利用，使切換臺集成了臺標(biāo)機、鍵控器、監(jiān)控多畫面分割器、高清視分卡、幀同步等多個功能，同時也減輕了高標(biāo)清矩陣的信號調(diào)度壓力。通過松下HS410切換臺的運用，我臺大量減少了高清前端設(shè)備采購，節(jié)省了建設(shè)資金，取得了良好經(jīng)濟效益。

2.優(yōu)化矩陣

數(shù)字切換矩陣在電視播控系統(tǒng)中占有重要地位，選擇一款合適穩(wěn)定的播控矩陣，對全臺安全優(yōu)質(zhì)播出起著重要保障作用。我臺在播出分控前端，創(chuàng)新性的引入了松下HS410切換臺，這一大膽嘗試，打破了以大矩陣為核心的傳統(tǒng)高標(biāo)清播出模式。在新的高標(biāo)清播控系統(tǒng)中，信號全流程可以脫離矩陣，無障礙的進(jìn)入無線網(wǎng)有線網(wǎng)等傳輸通道，矩陣僅作為各級播出信號的二次調(diào)度使用，這就大大減輕了高標(biāo)清矩陣壓力，弱化了矩陣職能。但是弱化矩陣并不是忽視矩陣，相反弱化矩陣的設(shè)計思路，反而要求我們在矩陣的選擇方面要更加謹(jǐn)慎。結(jié)合我臺播出前端松下HS410切換臺的設(shè)計應(yīng)用，經(jīng)過多輪對比研究，我臺最終選擇了Blackmagic Design的SmartVideohub12G 40x40矩陣。這款矩陣當(dāng)時剛剛上市不久，雖然只有2U大小，但卻是一款經(jīng)濟可靠矩陣。它搭載了先進(jìn)的12G-SDI技術(shù)，支持包括2160p60在內(nèi)的所有SDI視頻信號，可以做到在同一矩陣內(nèi)各種信號無障礙任意切換。具體來說SmartVideohub12G 40x40矩陣具有下面幾個突出優(yōu)點：

（1）精致小巧，符合人體工程學(xué)

SmartVideohub12G 40x40矩陣設(shè)計緊湊，雖然只有2U大小，卻內(nèi)置了5英寸高亮LCD大尺寸監(jiān)視屏，可實時顯示矩陣切換畫面，實現(xiàn)矩陣可視化控制。在矩陣信號切換方面，SmartVideohub12G 40x40矩陣保留了傳統(tǒng)交叉點按鍵切換方式，同時革命性的使用了SmartVideohub系列獨創(chuàng)的Visual Routing可視化矩陣控制技術(shù)。依靠這種先進(jìn)技術(shù)，僅僅通過轉(zhuǎn)動旋鈕，就能以視頻方式直觀地查看矩陣各路信號的輸入和輸出，通過參照視頻畫面就可以快速穩(wěn)妥的進(jìn)行信號的指派和切換，大大提高了信號切換速度和安全性。

（2）兼容性好，擴展性強

經(jīng)過高清播出升級后，我臺正式進(jìn)入高標(biāo)清同播時期。雖然我臺具備全頻道高清播出能力，但是標(biāo)清信號還將在有線網(wǎng)和無線網(wǎng)內(nèi)長期存在。我臺老標(biāo)清矩陣已經(jīng)運行近10年，設(shè)備控制板嚴(yán)重老化，指標(biāo)下降，安全性降低，需要新的矩陣承擔(dān)高標(biāo)清同播任務(wù)。SmartVideohub12G 40x40矩陣不但完全兼容高標(biāo)清信號，而且兼容3840×2160像素的4K超高清信號。

SmartVideohub12G 40x40矩陣，每個輸入口輸出口都增加了12G-SDI技術(shù)，具備全面12G-SDI時鐘恢復(fù)功能。所有不同速率的標(biāo)清高清或超高清視頻信號，接受SmartVideohub12G 40x40矩陣的同一指派切換，實現(xiàn)多類信號同機完成。該矩陣12G-SDI標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出口，雖然我臺暫時并不需要，但是這些高品質(zhì)接口表現(xiàn)出了卓越的性能，在接入現(xiàn)有高標(biāo)清信號時，實現(xiàn)了比一般矩陣更遠(yuǎn)的傳輸距離。該矩陣的使用，滿足了我臺高標(biāo)清同播需求，而對4K超高清的兼容，也為我臺的未來發(fā)展提供了擴展方案。

（3）安全性高，適用性廣

SmartVideohub12G 40x40矩陣內(nèi)置2路90-240V AC電源輸入，可提供冗余雙重電源保障，矩陣設(shè)有外部以太網(wǎng)控制、RS422接口，以及三電平同步和黑場同步支持。我臺可通過Blackmagic Smart Control和Master Control硬件矩陣控制面板來遙控矩陣，也可通過以太網(wǎng)，使用MacOS X或Windows操作系統(tǒng)下的Blackmagic Design矩陣控制軟件來實現(xiàn)矩陣遙控。

隨著我臺廣電事業(yè)的發(fā)展，以后還會陸續(xù)建設(shè)大矩陣，與其他設(shè)備下來即被淘汰不同，SmartVideohub12G 40x40矩陣憑借其高兼容性和小巧性，很容易被我臺高清演播室、高清直播車二次利用。

三、轉(zhuǎn)播帶播，優(yōu)化設(shè)計

1.央視高清新聞轉(zhuǎn)播

圖2-1　SmartVideohub12G40x40矩陣前面板

圖2-2　SmartVideohub12G40x40矩陣背面板

按照相關(guān)部門要求，徐州廣播電視臺主頻道每晚19:00必須轉(zhuǎn)播中央一套中央新聞聯(lián)播。在4：3畫幅比標(biāo)清數(shù)字播出時期，徐州臺中一標(biāo)清轉(zhuǎn)播源自光纖信號、標(biāo)清衛(wèi)星信號、有線網(wǎng)信號。這些4：3畫幅比標(biāo)清轉(zhuǎn)播信號，畫面充滿整個屏幕，沒有切邊也沒有黑邊。隨著中央高清頻道的開播，央視一套新聞聯(lián)播主持人畫面是滿屏的，而部分新聞素材卻是兩邊加黑邊。這是因為央視直播室實時信號是高清的，而播放的部分新聞素材還是標(biāo)清格式，為了使標(biāo)清新聞素材能夠在高清播出系統(tǒng)中播放，央視新聞頻道采取了標(biāo)清上變換兩邊加黑邊變換方式。采用這種上變換方式，保證了新聞的完整性和準(zhǔn)確性，但是電視畫面的頻繁跳變，給觀眾收看帶來了許多不適。為了區(qū)分高清頻道和標(biāo)清頻道，央視一套高清特意在畫面右上角嵌入高清兩字，相應(yīng)的徐州臺高清頻道也在類似位置嵌入了高清兩字，如果徐州臺高清頻道轉(zhuǎn)播這種信號，那么電視屏幕上就會出現(xiàn)兩組高清字幕。

為了解決這些難題，讓本地觀眾收看完新聞聯(lián)播后，接著收看我臺主頻道其它相關(guān)欄目，我們采用了衛(wèi)星接收機內(nèi)置標(biāo)清拉伸上變換方法。我臺選購了UMH160衛(wèi)星接收機，并對衛(wèi)星接收機相關(guān)程序進(jìn)行了升級。實施方法是，UMH衛(wèi)星接收機接收中星6B上的中一標(biāo)清信號，然后從設(shè)備高清輸出口輸出拉伸上變換后的高清SDI信號。通過衛(wèi)星接收機內(nèi)置標(biāo)清上變換方式，最大程度減少了中央標(biāo)清信號上變換損耗，同時節(jié)省了一套標(biāo)清上變換設(shè)備。通過這一調(diào)整，我臺轉(zhuǎn)播畫面滿足了絕大多數(shù)觀眾收看習(xí)慣，提高了我臺相關(guān)頻道的收視率。

2.自辦欄目標(biāo)清帶播

隨著我臺高清頻道開播，四個頻道自辦欄目播出形式也有了技術(shù)上的很大改變。按照高清改造設(shè)計要求，一些時效性不高的自辦欄目，比如徐州房產(chǎn)報道、徐州第一消費等節(jié)目，會以非編網(wǎng)打包，網(wǎng)絡(luò)推送上傳等形式進(jìn)入播出二級存儲。另一些時效性較強的新聞自辦欄目，比如徐州夜新聞、徐州新聞等欄目，則會通過直播或是視頻服務(wù)器直播方式，不經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推送，以高清光纖傳播形式直接接入播出分控切換臺。

圖3　央視上變換播出畫面

圖4　徐州臺上變換播出畫面

上述高清改造完全實現(xiàn)后，徐州臺播出端將歷史性實現(xiàn)無帶化播出。雖然系統(tǒng)設(shè)計前景很美好，但在高清改造實際播出中，仍存在一些問題急需解決。具體來說，徐州臺外來節(jié)目中，仍有極少部分素材還停留在標(biāo)清階段，徐州臺直播室GV直播視頻服務(wù)器仍在測試調(diào)試中。為了不影響高清頻道按時開播及日后標(biāo)清欄目高清化兼容播出，DVPRO帶播方式還將存在一段較長時間。

圖5　索尼PMW-1000上變換菜單設(shè)置

我臺利用現(xiàn)有索尼PMW-1000存儲卡錄像機，做為松下標(biāo)清D755錄像機帶播臨時上變換設(shè)備。為了實現(xiàn)這一上變換功能，需要對索尼PMW-1000存儲卡錄像機重新設(shè)置。設(shè)置方法如下：進(jìn)入索尼PMW-1000設(shè)置菜單，利用PUSH SET旋鈕選中950選項，選定UP CONVERTER MODE上變換方式。通過上述方式，我臺實現(xiàn)了帶播信號高清上變換。作為標(biāo)清帶播上變換臨時舉措，索尼PMW-1000存儲卡錄像機的使用，節(jié)省了高清上變換轉(zhuǎn)換的采購，最大限度的利用了現(xiàn)有設(shè)備，提高了播出系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

四、結(jié)束語

我臺在高清頻道搭建時期，對切換臺、高標(biāo)清矩陣等方面進(jìn)行了研究比較，并結(jié)合我臺實際，進(jìn)行了一系列創(chuàng)新性的嘗試，節(jié)省了大量資金，取得了較好效果。在高清頻道建成運營中，對中一新聞直播、標(biāo)清欄目帶播等方面進(jìn)行了一系列的調(diào)整優(yōu)化，這些優(yōu)化調(diào)整為我臺高清頻道的安全優(yōu)質(zhì)播出提供了堅強的技術(shù)保障。