朱風(fēng)軍

（作者單位：沈陽(yáng)廣播電視臺(tái)節(jié)目錄制中心）

實(shí)用數(shù)字演播室網(wǎng)絡(luò)化集群的嘗試

朱風(fēng)軍

（作者單位：沈陽(yáng)廣播電視臺(tái)節(jié)目錄制中心）

前幾年，沈陽(yáng)廣播電視臺(tái)進(jìn)行了演播室的整體改造，現(xiàn)將當(dāng)時(shí)的建設(shè)情況進(jìn)行回顧，希望為其他電視臺(tái)的高清改造，提供借鑒。

數(shù)字演播室；網(wǎng)絡(luò)化；集群

1 項(xiàng)目背景與建設(shè)理念

為滿足電視事業(yè)發(fā)展對(duì)演播室的需要，從2005年初開始，沈陽(yáng)廣播電視臺(tái)開始對(duì)原二樓演播區(qū)域進(jìn)行了有史以來(lái)最大規(guī)模的基本建設(shè)改造，新建了三個(gè)135通透式演播室和一個(gè)200常規(guī)演播室，同時(shí)對(duì)其他演播室也進(jìn)行了局部改造。當(dāng)時(shí)，沈陽(yáng)電視臺(tái)已經(jīng)或正在建立面向全臺(tái)的制作網(wǎng)、播出網(wǎng)和媒資網(wǎng)，節(jié)目制作已經(jīng)實(shí)現(xiàn)非線化，節(jié)目播出實(shí)現(xiàn)硬盤化，媒資系統(tǒng)也進(jìn)入后期階段，這樣，建設(shè)一個(gè)什么樣的演播室系統(tǒng)的問(wèn)題擺到了議事日程上來(lái)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和論證，電視臺(tái)工作人員認(rèn)為新建的演播室必須能與制播網(wǎng)全面對(duì)接，爭(zhēng)取取消演播室磁帶錄制這一環(huán)節(jié)，演播室的節(jié)目數(shù)據(jù)流與各個(gè)制作網(wǎng)、播出網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，共享資源，達(dá)到減少環(huán)節(jié)、節(jié)省資源、提高效率的目的。 這樣就確立了新演播室的建設(shè)理念：在傳統(tǒng)數(shù)字演播室的基礎(chǔ)上，引入集群和網(wǎng)絡(luò)化的概念，同時(shí)建造結(jié)構(gòu)相同、設(shè)備相同、系統(tǒng)集成相同的多個(gè)數(shù)字演播室系統(tǒng)，形成演播室集群，演播室既可單獨(dú)使用，也可聯(lián)動(dòng)使用。同時(shí)，每個(gè)演播室都與制作網(wǎng)和播出網(wǎng)相連，形成了一張既相互獨(dú)立又連成一體、從前期錄制到后期編輯播出再到資料存儲(chǔ)的一張制播大網(wǎng)，每個(gè)演播室都是整個(gè)制播大網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2 設(shè)計(jì)原則

基于上述建設(shè)理念，考慮到沈陽(yáng)電視臺(tái)的實(shí)際情況，工作人員把握了以下幾條設(shè)計(jì)原則。

先進(jìn)性原則：當(dāng)今世界電視技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，新建系統(tǒng)能夠體現(xiàn)這一發(fā)展趨勢(shì)。

實(shí)用性原則：目前國(guó)內(nèi)演播室的主流是標(biāo)清數(shù)字化，也有一些經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)或特殊目的的臺(tái)開始試行高清數(shù)字化。就沈陽(yáng)電視臺(tái)而言，數(shù)字化高清當(dāng)然是終極目標(biāo)，但目前，在播出格式短時(shí)期（五年左右）內(nèi)不能改變的情況下，考慮到財(cái)力情況，這種想法不太現(xiàn)實(shí)。所以，技術(shù)裝備要以最大限度滿足沈陽(yáng)電視臺(tái)現(xiàn)實(shí)節(jié)目制作的要求為首要目標(biāo)。

可靠性原則：穩(wěn)定可靠是對(duì)每個(gè)演播室系統(tǒng)最基本也是最重要要求，系統(tǒng)必須能滿足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的要求，這是每天都要在演播室錄制、直播的工作性質(zhì)所決定的，也是現(xiàn)代演播室系統(tǒng)的復(fù)雜性所決定的。選用成熟的產(chǎn)品和技術(shù)，充分考慮系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的容錯(cuò)能力和人員的應(yīng)變能力，確保整個(gè)系統(tǒng)的可靠與安全。

機(jī)動(dòng)性原則：新建演播室能適應(yīng)電視節(jié)目形式不斷創(chuàng)新的需求，適用于不同的錄制方式和樣式。

可維護(hù)性原則：系統(tǒng)維護(hù)是整個(gè)系統(tǒng)生命周期中所占比例最大的工作之一，要充分考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、規(guī)范性、合理性、可靠性與替換性對(duì)系統(tǒng)維護(hù)的影響，出現(xiàn)故障可以在短時(shí)間內(nèi)迅速解決。

經(jīng)濟(jì)性原則：在保證技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)可靠、功能實(shí)用的前提下，經(jīng)濟(jì)性也是重點(diǎn)考慮的原則之一，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和規(guī)模采購(gòu)達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，利用有限的資金構(gòu)造一個(gè)性能最佳的節(jié)目制作平臺(tái)。

3 需求分析

新建的演播室主要擔(dān)負(fù)錄制/直播工作，要求有應(yīng)急播出功能。主要需求分析如下。

（1）沈陽(yáng)電視臺(tái)的自制節(jié)目都在非編網(wǎng)上制作，非編工作站具有很強(qiáng)的特技功能，節(jié)目包裝有專門的工作室負(fù)責(zé)，考慮到直播功能，對(duì)切換臺(tái)的要求是：1級(jí)M/E即可，但要求16路的直切鍵，2個(gè)下游鍵，1個(gè)色鍵，至少4路輔助輸出，有輔助輸出控制面板。

（2）數(shù)字化是大勢(shì)所趨，數(shù)字處理已經(jīng)成了音頻系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)處理的主流，但在拾音和還聲這兩個(gè)音頻系統(tǒng)最始和最末兩個(gè)環(huán)節(jié)，目前仍然以模擬為主，短期內(nèi)不可能有大的改變，因此，帶有模擬輸入/輸出接口的數(shù)字切換臺(tái)是首選。要求有不少于16路的平衡/非平衡模擬輸入，立體聲輸出、多路母線和輔助母線輸出，可輸出千周信號(hào)，有48伏幻象供電，帶表橋。

（3）目前，廣播級(jí)市場(chǎng)的主流攝像機(jī)都已達(dá)到14Bit，而且?guī)状髲S家的產(chǎn)品都用過(guò)，質(zhì)量都比較過(guò)硬，因此在這方面，性價(jià)比是首先考慮因素。

（4）電視的發(fā)展，使直播類和時(shí)效性強(qiáng)的節(jié)目對(duì)字幕要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)字幕機(jī)已經(jīng)不符合時(shí)代發(fā)展的要求，具有三維圖文模版制播共享功能的字幕機(jī)是演播室所求。

（5）演播室的節(jié)目可直接上傳到非編網(wǎng)進(jìn)行后期制作，演播室實(shí)現(xiàn)無(wú)帶化，演播室與非編網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一體化。每個(gè)演播室都是整個(gè)制播媒資大網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

（6）順應(yīng)技術(shù)發(fā)展，選用液晶監(jiān)視器，構(gòu)造開放式壁掛顯示墻，既簡(jiǎn)約美觀，又節(jié)省空間。

（7）高質(zhì)量的A/D和D/A板卡、音視分、應(yīng)急切換矩陣等外圍設(shè)備，機(jī)箱主備電源，同步與測(cè)試設(shè)備，Tally指示、通話系統(tǒng)、電話?cǎi)詈?、音頻監(jiān)聽、外來(lái)信號(hào)同步，音視頻隔離，延時(shí)播出等。

4 方案綜述

基于上述的設(shè)計(jì)原則和需求分析，沈陽(yáng)電視臺(tái)新建演播室系統(tǒng)集群的方案輪廓已經(jīng)勾畫出來(lái)。數(shù)字演播室網(wǎng)絡(luò)化集群的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。每個(gè)

演播室系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖1 數(shù)字演播室網(wǎng)絡(luò)化集群的整體結(jié)構(gòu)框圖

圖2 每個(gè)演播室系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

演播室系統(tǒng)的視頻流程：所有輸入信號(hào)，包括攝像機(jī)信號(hào)、非編工作站信號(hào)、錄像機(jī)信號(hào)、字幕信號(hào)和其他外來(lái)信號(hào)，通過(guò)跳線進(jìn)入主備系統(tǒng)，視頻主為切換臺(tái)、備為16×2數(shù)字視頻矩陣，輸出都經(jīng)過(guò)跳線，切換臺(tái)的PGM信號(hào)通過(guò)2選1開關(guān)輸出，輔助輸出直接輸出，視頻矩陣也經(jīng)過(guò)2選1開關(guān)輸出。2選1開關(guān)的輸出信號(hào)為主輸出信號(hào)，經(jīng)視分后按需求分別送到非編網(wǎng)、錄像機(jī)、延時(shí)服務(wù)器或接口箱等。技監(jiān)和測(cè)試信號(hào)接視頻矩陣的另一路輸出信號(hào)。視頻矩陣的輸出由兩個(gè)遙控面板控制。系統(tǒng)采用模擬復(fù)合同步信號(hào)同步。

演播室系統(tǒng)的音頻流程：所有輸入信號(hào)通過(guò)跳線進(jìn)入調(diào)音臺(tái)，經(jīng)跳線輸出，主輸出經(jīng)音分送達(dá)各處或接口箱，輔助輸出直接送出或送到接口箱。

視音頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳送通過(guò)兩類設(shè)備完成，一類是與非編網(wǎng)壓縮格式完全相同的非編工作站，節(jié)目直接存儲(chǔ)到非編網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，編輯在非編網(wǎng)內(nèi)的任何站點(diǎn)直接進(jìn)行編輯，一類是數(shù)字硬盤錄像機(jī)，編輯好的成片由網(wǎng)絡(luò)拷貝至硬盤錄像機(jī)，在直播時(shí)直接排序播出；直播節(jié)目錄制好的視頻文件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至非編網(wǎng)盤陣，由網(wǎng)管遷入數(shù)據(jù)庫(kù)，即可由編輯在網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行處理。網(wǎng)絡(luò)功能都是在相應(yīng)的授權(quán)權(quán)限下進(jìn)行的。

沈陽(yáng)電視臺(tái)沒有總控，總控職能由播出部矩陣承擔(dān)，由播出部傳來(lái)的外來(lái)信號(hào)，是嵌入模擬音頻的SDI信號(hào)，因此每個(gè)演播室都安裝了解嵌器；各演播室送到播出部的視頻信號(hào)為SDI信號(hào)，音頻信號(hào)為模擬音頻信號(hào)。

5 出現(xiàn)的問(wèn)題與解決辦法

問(wèn)題一：在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)演播室系統(tǒng)有時(shí)出現(xiàn)不同步現(xiàn)象。經(jīng)查，問(wèn)題出在同步信號(hào)發(fā)生器上。筆者發(fā)現(xiàn)，根據(jù)我國(guó)的制式進(jìn)行了菜單設(shè)置并進(jìn)行了記憶后，系統(tǒng)可正常工作，但當(dāng)設(shè)備重啟時(shí)，菜單卻又回到了出廠默認(rèn)設(shè)置。幾次試驗(yàn)，結(jié)果都是如此。查閱說(shuō)明書，發(fā)現(xiàn)操作正確無(wú)誤。最后，打電話咨詢?cè)O(shè)備商，被告知此設(shè)備軟件有漏洞，需要進(jìn)行特別設(shè)置，在新版本的設(shè)備上，軟件將會(huì)升級(jí)，故障會(huì)消失。經(jīng)過(guò)重新設(shè)置后，同步恢復(fù)正常。

問(wèn)題二：硬盤錄像機(jī)或錄像機(jī)的線路輸出信號(hào)進(jìn)入調(diào)音臺(tái)后，輸出有雜音，而其他輸入則無(wú)問(wèn)題，調(diào)換輸入接口，現(xiàn)象依然存在。經(jīng)仔細(xì)分析，問(wèn)題是前級(jí)話放的20 dB衰減鍵與增益旋鈕配合不當(dāng)所致，重新調(diào)整，雜音消失。

問(wèn)題三：與非編網(wǎng)相連的硬盤錄像機(jī)，可以拷貝非編網(wǎng)的數(shù)據(jù)，而非編網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)卻不能讀取硬盤錄像機(jī)記錄的數(shù)據(jù)。查閱資料，發(fā)現(xiàn)兩家產(chǎn)品雖同為MPEG壓縮方式，但內(nèi)部仍有差異，加上碼流轉(zhuǎn)換，問(wèn)題得以解決。這一問(wèn)題的解決，大大提高了傳輸效率，網(wǎng)絡(luò)上載時(shí)間只是磁帶上載時(shí)間的三分之一。

6 結(jié)語(yǔ)

沈陽(yáng)電視臺(tái)演播室網(wǎng)絡(luò)化集群是依據(jù)自己的特點(diǎn)自主設(shè)計(jì)，通過(guò)政府采購(gòu)招標(biāo)建設(shè)完成演播室主體系統(tǒng)的一個(gè)綜合工程。本項(xiàng)目在2005年初開始啟動(dòng)，到2006年7月陸續(xù)完工并投入使用，2008年獲得遼寧省廣電局科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。到目前為止系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，切實(shí)保證了沈陽(yáng)電視臺(tái)節(jié)目制作的安全優(yōu)質(zhì)?；仡^看來(lái)，數(shù)字演播室網(wǎng)絡(luò)化集群實(shí)用性非常強(qiáng)，有如下優(yōu)點(diǎn)。①多個(gè)演播室毗鄰而居，信號(hào)互通互傳，方便易行。②各演播室既可單獨(dú)使用，也可以聯(lián)動(dòng)使用，而不用擔(dān)心色彩、灰度等的差異。③采用三維魔方系統(tǒng)，演播室真三維圖文模版制播共享，實(shí)現(xiàn)字幕機(jī)在傳統(tǒng)意義上的飛躍。④通過(guò)索貝的非編工作站或硬盤錄像機(jī)與臺(tái)制作網(wǎng)連成一體，取消了錄像機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)從前期錄制到后期編輯直至最后播出的無(wú)帶化過(guò)程。⑤節(jié)省資源，兩套系統(tǒng)控制三個(gè)演播室；最大限度地利用空間，采用壁掛式顯示墻，開放式通透演播室。

數(shù)字演播室網(wǎng)絡(luò)化集群是一項(xiàng)繁雜工程，過(guò)程中電視臺(tái)工作人員力求盡善盡美，但也留下了一些缺憾，例如：一些需求提出太晚，導(dǎo)致系統(tǒng)集成時(shí)臨時(shí)又增加了一些設(shè)備；對(duì)布局布線估計(jì)不足，設(shè)備布局比較緊湊、布線比較密集，設(shè)備維護(hù)時(shí)拆卸比較困難。這些都需要在以后的工作中加以改進(jìn)或注意。