曹旻 曹俊頎 顧品 無錫廣播電視臺電視中心

無錫廣播電視臺高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

曹旻 曹俊頎 顧品 無錫廣播電視臺電視中心

本文介紹了無錫廣播電視臺高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)的設(shè)計理念和思路，詳細(xì)討論了其功能定位和視音頻系統(tǒng)的構(gòu)成。

轉(zhuǎn)播車 多格式視頻信號處理 多聲道音頻節(jié)目 媒體融合

一、引言

2015年1月1日，無錫電視新聞綜合頻道成功實現(xiàn)高標(biāo)清同播，所有的相關(guān)電視節(jié)目都要求進(jìn)行高清制作和播出。由此，我臺進(jìn)行了高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)的建設(shè)，該系統(tǒng)同時也是媒體融合環(huán)境下無錫廣播電視臺高清電視技術(shù)平臺項目的主要組成部分。

二、需求分析

電視轉(zhuǎn)播車作為機(jī)動性較強(qiáng)、適用范圍廣泛和藝術(shù)創(chuàng)作手段完備的重要電視裝備，承擔(dān)著直播或錄制各類新聞、社教、體育和綜藝節(jié)目的重任。目前，電視轉(zhuǎn)播技術(shù)明顯出現(xiàn)了如下四個方面的變化趨勢：

（1）由單一現(xiàn)場轉(zhuǎn)播到多現(xiàn)場聯(lián)播；

（2）由固定場景轉(zhuǎn)播到移動場景轉(zhuǎn)播；

（3）由電視轉(zhuǎn)播到電視與互聯(lián)網(wǎng)新媒體進(jìn)行互動直播；

（4）由本地電視臺直播到多路公共信號的制作、傳送、播出等。

我臺技術(shù)人員與各電視節(jié)目生產(chǎn)部門的制作人員進(jìn)行了廣泛深入的交流和溝通，分析了我臺原有兩輛標(biāo)清電視轉(zhuǎn)播車在使用中存在優(yōu)缺點，針對節(jié)目部門需求，對新的高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)提出了如下技術(shù)要求：

（1）系統(tǒng)具有適度的規(guī)模，使用主流的設(shè)備和配置以達(dá)到主流技術(shù)水平和制作能力，能滿足大型體育和綜藝節(jié)目的制作要求；

（2）能與互聯(lián)網(wǎng)特別是移動互聯(lián)網(wǎng)上的新媒體進(jìn)行互動；

（3）能與現(xiàn)有的節(jié)目包裝系統(tǒng)、虛擬演播室系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作；

（4）具備處理和記錄多聲道音頻節(jié)目的能力。

三、功能定位

綜合上述技術(shù)趨勢和節(jié)目部門的需求，結(jié)合無錫廣電的實際，我們在經(jīng)濟(jì)實用、性能領(lǐng)先、主流標(biāo)配、安全可靠、留有擴(kuò)展、媒體融合的思想指導(dǎo)下，確定了新的高清電視轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)在以下幾方面應(yīng)具有較為突出的技術(shù)能力：

（1）具備多路、多格式信號的接入和處理能力，特別是具備移動攝像信號的接入能力以及多通道慢放、多臺轉(zhuǎn)播車/EFP級聯(lián)制作的能力；

（2）具備多路PGM信號獨立切換、多種聲道組合、多版本圖文字幕包裝、多路信號單掛錄制的能力；

（3）具備媒體融合能力，即具備實時接收互聯(lián)網(wǎng)新媒體信息的能力，并具備以視音頻、圖文字幕、大屏幕背景等方式實時呈現(xiàn)電視轉(zhuǎn)播現(xiàn)場與新媒體用戶互動過程的能力；

（4）具備強(qiáng)大的通信通話能力，應(yīng)對大型節(jié)目制作中復(fù)雜的指揮要求。

由此，我們決定新建一輛大型8+2訊道高清電視轉(zhuǎn)播車，同時對現(xiàn)有的一輛數(shù)字標(biāo)清移動微波傳輸車進(jìn)行高清改造。

四、設(shè)計思路

1、視頻系統(tǒng)

（1）綜合考慮當(dāng)前我臺的電視新聞、綜藝和體育類節(jié)目制作的需求，攝像機(jī)訊道定為為8+2配置，即8個有線攝像機(jī)訊道，2個無線攝像機(jī)訊道。對應(yīng)的，配制22倍標(biāo)準(zhǔn)鏡頭5個，廣角鏡頭3個，40倍長焦鏡頭2個。

（2）視頻切換系統(tǒng)一般有“切換臺+矩陣”和“主備切換臺”這兩種選擇。在常規(guī)的“切換臺+矩陣”系統(tǒng)中，矩陣主要用于信號的調(diào)度，同時作為切換臺發(fā)生故障后的應(yīng)急切換，但此時只能實現(xiàn)信號的硬切，同時還要考慮添置鍵混設(shè)備用于上字幕。

隨著融媒體節(jié)目制作需求的增多，同一檔節(jié)目需要有多格式、多屏幕的信號輸出。此外，現(xiàn)場大屏也越來越多的需要有帶特技和字幕的獨立切換信號，以豐富現(xiàn)場節(jié)目效果。這就對切換臺的M/E級數(shù)、輸入輸出口的多格式處理和輸出能力提出了很高的要求。

基于以上考慮，同時考慮到現(xiàn)有的大型切換臺都有大量輔助輸出母線可部分替代矩陣的信號調(diào)度功能，所以決定轉(zhuǎn)播車不再配備視頻矩陣，而是以支持多種視頻格式的3級M/E主切換臺+2級M/E備切換臺為核心構(gòu)建視頻切換系統(tǒng)。這也比較適合于我臺目前由標(biāo)清向高清過渡、多格式視頻長期并存的實際環(huán)境。

（3）配置兩臺EVS慢動作硬盤錄像機(jī)，供體育比賽制作慢動作特技。

（4）具有豐富的外接I/O接口，系統(tǒng)盡可能多預(yù)留視音頻、電腦系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出接口，能方便的和其它演播室、轉(zhuǎn)播車、信號傳輸車、廣播音頻車、非編網(wǎng)等系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，包括視音頻信號、通話信號、Tally信號、同步信號、網(wǎng)絡(luò)信號等。同時留有能和節(jié)目包裝系統(tǒng)、虛擬演播室系統(tǒng)等設(shè)備協(xié)同工作的各類信號接口，以提升節(jié)目效果。

（5）滿足媒體融合的需求，能將手機(jī)畫面、PAD畫面、電腦畫面等非傳統(tǒng)演播室設(shè)備的信號接入轉(zhuǎn)播車，也能將社交網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)站、短信、電話等平臺的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，滿足全媒體互動的需求。

（6）配置多臺錄像機(jī)，滿足同一節(jié)目多種信號格式錄制的需求，以及錄制多路攝像機(jī)單掛信號的需求，便于節(jié)目后期的精細(xì)加工。

2、音頻系統(tǒng)

（1）配置主備雙調(diào)音臺，具備處理立體聲和多聲道節(jié)目的能力，能實現(xiàn)8個以上聲道的錄制需求，并能監(jiān)聽5.1聲道。

（2）配置兼容多種音頻文件的信號源播放器，以及必要的電話耦合器等相關(guān)音頻設(shè)備。

3、周邊系統(tǒng)

（1）配置通話矩陣、對講機(jī)等設(shè)備，工種之間的通話按需求可靈活設(shè)置，使導(dǎo)演、攝像、技術(shù)、音響、舞臺監(jiān)督等工作人員之間溝通順暢。同時，配置備份通話系統(tǒng)。

（2）配置主備Tally系統(tǒng)。

4、移動微波傳輸車

我臺原有的數(shù)字標(biāo)清移動微波傳輸車，其車體和傳輸設(shè)備保持現(xiàn)狀基本不進(jìn)行改動，配置兩臺攝像機(jī)用高清信號微波傳輸設(shè)備、兩套高清編碼器，同時將標(biāo)清板卡和矩陣更換為高清設(shè)備，將其升級為支持高清電視信號的傳輸車。

圖1 高清轉(zhuǎn)播車外觀圖

五、系統(tǒng)介紹

1、轉(zhuǎn)播車車體

電視轉(zhuǎn)播車重約23噸，選用了德國梅賽德斯-奔馳ACTROS2536單排座位的重型卡車車頭和底盤，保證足夠的牽引力。基于該底盤由國內(nèi)廠商建造廂體。整車全長12米，高4米，寬2.5米，單側(cè)拉廂結(jié)構(gòu)，側(cè)拉廂長5.8米，寬1.1米，為車內(nèi)導(dǎo)演區(qū)增加第二排工位提供了額外的空間。高清轉(zhuǎn)播車外觀見圖1。

2、車內(nèi)布局

車內(nèi)采用橫向布局，從前到后依次為音頻區(qū)、導(dǎo)演區(qū)、技術(shù)區(qū)和車尾設(shè)備區(qū)。

音頻區(qū)具有獨立空間，并進(jìn)行了隔音、吸音等聲學(xué)處理?？梢詽M足立體聲以及5.1聲道的制作、記錄和監(jiān)聽需求。

導(dǎo)演區(qū)有前后兩排操作臺，前排操作臺安裝主切換臺切換面板、應(yīng)急切換器、字幕機(jī)等設(shè)備，供導(dǎo)演、字幕員使用，后排操作臺位于側(cè)拉廂區(qū)域，安裝了備切換臺切換面板、EVS慢動作控制盤等設(shè)備，用于副導(dǎo)演、效果制作等工位。

技術(shù)區(qū)共有6個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，其中4個機(jī)柜中部安裝操作臺，用于攝像機(jī)控制、錄像機(jī)操作等工位，其余2個機(jī)柜為設(shè)備強(qiáng)冷機(jī)柜，放置同步機(jī)、切換臺主機(jī)、周邊板卡機(jī)箱等關(guān)鍵設(shè)備，由玻璃門封閉，并單獨設(shè)計空調(diào)風(fēng)道，以提高設(shè)備散熱、防潮、防塵能力，同時也大大降低了噪聲水平。高清轉(zhuǎn)播車內(nèi)視效果見圖2。

圖2 高清轉(zhuǎn)播車內(nèi)視圖

圖3 轉(zhuǎn)播車平面布局圖

圖4 轉(zhuǎn)播車側(cè)面布局圖

另外，在廂體內(nèi)不影響通行的空間設(shè)計了兩個儲物柜，用于收納各類小型物品。

整個車體布局詳見圖3、圖4。

圖5 高清轉(zhuǎn)播車后艙

車尾設(shè)備區(qū)用于安裝各類電纜盤、光纜盤，另安裝有20U高的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，用于安裝各類線纜接口箱、小型監(jiān)視器、車體控制操作面板等設(shè)備。高清轉(zhuǎn)播車后艙見圖5。

電源電纜盤、隔離變壓器、電瓶、充電機(jī)等設(shè)備安裝在箱體兩側(cè)的裙邊箱內(nèi)，以盡量提高空間利用率。

轉(zhuǎn)播車采用三相供電，可同時接入兩路外部電源，選擇其中一路進(jìn)入隔離變壓器。隔離變壓器輸出經(jīng)分配后，一路接3臺單相UPS，供車載視音頻設(shè)備使用，另一路再次分配，供車載空調(diào)、照明、車廂電氣系統(tǒng)使用。

轉(zhuǎn)播車配備兩臺5匹空調(diào)，兩臺空調(diào)的室內(nèi)機(jī)共用風(fēng)道，其中強(qiáng)冷機(jī)柜有獨立的送風(fēng)回風(fēng)回路。為防止高濕度環(huán)境下風(fēng)道結(jié)露形成冷凝水，對風(fēng)管覆蓋了隔熱材料，并選用了非金屬材料的出風(fēng)口。

三、視頻切換系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車選用了2臺Snell 4800系列多格式數(shù)字視頻切換臺作為主/備切換臺，支持4K、高清、標(biāo)清等視頻信號格式。2臺數(shù)字視頻切換臺合計有80路輸入，56路輸出，所有信號源主備雙路接入，重要信號主備雙路輸出，剩余大量輔助輸出母線端口可用于信號調(diào)度。該系列切換臺的每一個輸入輸出端口都支持用戶編程定義的上變換或下變換，并支持4K、高清、標(biāo)清視頻混合切換。主/備切換臺共有5級M/E（主切換臺3M/E，備切換臺2M/E），配合相關(guān)的控制面板和單母線快切面板，構(gòu)成完整的多公共信號切換系統(tǒng)。同時，字幕機(jī)、圖文包裝系統(tǒng)等設(shè)備資源可以通過鍵指配給任意一級M/E，因此該轉(zhuǎn)播車具備了對外提供多路獨立切換的PGM信號，并疊加不同版本的角標(biāo)、字幕的功能，以提供給背景大屏幕使用，或提供給第三方使用。

四、其它主要視頻設(shè)備

轉(zhuǎn)播車共配備10臺SONY公司2580高清攝像機(jī)，其中8臺為有線攝像機(jī)，2臺為無線攝像機(jī)。每臺有線攝像機(jī)的機(jī)頭和基站之間除了常規(guī)的返送信號之外，還配備了2個SDI/HD-SDI通道，其中一路信號從基站送向機(jī)頭，另一路信號從機(jī)頭送向基站，兩個通道都有幀同步功能，這就等于為整個視頻系統(tǒng)又增加了8路SDI/ HD-SDI格式信號的擴(kuò)展輸入。

無線攝像機(jī)的機(jī)頭則配備德國Link公司的數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)，傳輸頻率為2.4GHz，OFDM調(diào)制多載波傳送方式，具有較好的抗多徑衰落能力。

轉(zhuǎn)播車配備了2臺EVS視頻服務(wù)器，每臺各配4個編解碼通道，每個通道都可以配置為錄像通道或放像通道。另外，為EVS視頻服務(wù)器配備了慢動作控制器和視音頻播放列表編輯功能，使該轉(zhuǎn)播車具備了多路信號同步錄制、慢動作特效制作和播出的能力。

轉(zhuǎn)播車配備了2臺Snell SV2000多格式視頻處理器和1臺計算機(jī)視頻轉(zhuǎn)換器，以應(yīng)對模擬復(fù)合、數(shù)字標(biāo)清、數(shù)字高清等格式的視頻信號，以及VGA/DVI/HDMI信號的格式轉(zhuǎn)換、幀同步、音頻解嵌等處理任務(wù)。

轉(zhuǎn)播車隨車配備了便攜式有卡非編工作站。必要時可以通過電信運營商的數(shù)據(jù)專線，直接連接到臺內(nèi)的非編網(wǎng)和媒資系統(tǒng)，或通過瀏覽器訪問臺內(nèi)的新聞資源共享平臺，以便調(diào)用臺內(nèi)的視音頻資源。

轉(zhuǎn)播車還配備了圖文包裝工作站（設(shè)備隨車攜帶，車內(nèi)副導(dǎo)演區(qū)預(yù)留工位），可以與臺內(nèi)的高清融媒體演播室的信息匯聚系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，實時接收指定的微信公眾號和互聯(lián)網(wǎng)站的媒體互動信息，并按照預(yù)先設(shè)計好的模板渲染輸出。如果轉(zhuǎn)播活動在臺內(nèi)，通過臺內(nèi)的局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，如果轉(zhuǎn)播活動在臺外，則可以通過MSTP數(shù)據(jù)專線連接。

其它視頻設(shè)備還有新奧特字幕機(jī)、P2錄放像機(jī)等，均按照常規(guī)配置。

高清轉(zhuǎn)播車的視頻系統(tǒng)詳見圖6。

五、音頻系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)以德國STAGETEC公司的NEXUS網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻矩陣為核心，以STAGETEC公司的AURATUS調(diào)音臺為主調(diào)音臺，以YAMAHA公司DM1000數(shù)字調(diào)音臺為備調(diào)音臺。另外，為NEXUS矩陣配備了光纖連接的遠(yuǎn)程接口箱，可以連接遠(yuǎn)距離的音頻系統(tǒng)。

圖6 高清轉(zhuǎn)播車視頻系統(tǒng)框圖

圖7 高清轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)框圖

AURATUS調(diào)音臺與NEXUS矩陣、遠(yuǎn)程接口箱之間以光纖連接，通過STAGETEC原廠協(xié)議實現(xiàn)多路音頻信號的網(wǎng)絡(luò)傳送，以及音頻信號采集、預(yù)處理、路由控制、信號監(jiān)控、效果制作、混合和編組輸出等全系列功能。DM-1000調(diào)音臺與NEXUS矩陣之間采用網(wǎng)線連接，可通過DANTE協(xié)議控制NEXUS矩陣，實現(xiàn)指定端口的前置增益、幻象電源、相位反轉(zhuǎn)、低通濾波器、內(nèi)置限幅器等參數(shù)設(shè)置和調(diào)整，以及聲音采集、效果制作、混合和編組輸出等控制操作。另外，DM-1000調(diào)音臺本身也連接重要的音頻設(shè)備，構(gòu)成冗余的音頻系統(tǒng)。高清轉(zhuǎn)播車的音頻系統(tǒng)詳見圖7。

圖8 移動微波傳輸車視頻系統(tǒng)框圖

六、移動微波傳輸車

該車的無線攝像機(jī)傳輸系統(tǒng)和移動微波傳輸系統(tǒng)原為標(biāo)清系統(tǒng)，采用MPEG-2壓縮，OFDM調(diào)制，多載波傳送。攝像機(jī)通過長春蘭新的無線攝像機(jī)傳輸系統(tǒng)與車內(nèi)系統(tǒng)連通，整車再通過長春蘭新數(shù)字移動微波傳輸系統(tǒng)，與位于惠山二茅峰的電視調(diào)頻發(fā)射部連通。

高清升級后，攝像機(jī)系統(tǒng)和車內(nèi)視音頻系統(tǒng)包括編解碼器等均升級為高清型號，現(xiàn)無線攝像機(jī)傳輸系統(tǒng)和移動微波傳輸系統(tǒng)升級為H.264壓縮，OFDM調(diào)制，多載波傳送。

移動微波傳輸車內(nèi)部系統(tǒng)詳見圖8。

六、結(jié)語

該轉(zhuǎn)播車于2015年8月在北京國際廣播電影電視展覽會（BIRTV）上展出，并在11月出色的完成了第四屆世界佛教論壇的電視公共信號制作任務(wù)，為包括中央電視臺、鳳凰衛(wèi)視、江蘇衛(wèi)視、東方衛(wèi)視在內(nèi)的境內(nèi)外媒體提供了高水平、高質(zhì)量的高清電視信號，得到各方面的認(rèn)可和肯定。該高清電視轉(zhuǎn)播車的投入使用，標(biāo)志著無錫廣播電視臺的節(jié)目制作能力邁上了新的臺階。