高清直播演播室系統(tǒng)改造

王麗娜，陳 蕙

(青海廣播電視臺(tái)，青海 西寧 810001)

0 引言

電視作為人類社會(huì)生活中最重要的信息來源，其時(shí)效性、現(xiàn)場(chǎng)性和同一性越來越受到各級(jí)政府和新聞工作者的重視。國(guó)家廣播電影電視總局在《廣播影視“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，在“十二五”期間，提高高清電視、立體電視的制播能力，加快全國(guó)省會(huì)城市、計(jì)劃單列市以及有條件的地級(jí)市電視臺(tái)實(shí)現(xiàn)高清電視節(jié)目的拍攝與制作能力，在全國(guó)實(shí)現(xiàn)100個(gè)具備高清電視節(jié)目制作、播出能力的高清頻道。2010年底，共開通了十多套高清電視節(jié)目頻道，2011年各省市電視臺(tái)更是加快了高清電視頻道的發(fā)展，2015年完全實(shí)現(xiàn)高清電視節(jié)目的制作和播出，是省級(jí)電視臺(tái)在“十二五”末必須實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

青海電視臺(tái)為了保持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為了適應(yīng)高清數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的步伐，推進(jìn)青海省高清電視的發(fā)展，更好、更全面地發(fā)展青海電視臺(tái)的硬件建設(shè)，決定將標(biāo)清錄播演播室改造為高清直播演播室，數(shù)字高清化是這次改造的關(guān)鍵。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則有以下幾個(gè)方面:

1)保證系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性。高清直播演播室系統(tǒng)，力求著眼于未來廣播電視業(yè)界的發(fā)展方向，系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合專業(yè)電視廣播規(guī)范。在實(shí)用和安全的基礎(chǔ)上，設(shè)備選型在功能和性能上具備一定的超前性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的前瞻性。

2)功能具有完備性。由于此高清直播演播室在原錄播演播室的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，故進(jìn)行高清數(shù)字電視演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在保證其具有較高一體化的基礎(chǔ)上，還要針對(duì)節(jié)目直播或者錄播時(shí)的實(shí)際需要，如視頻信號(hào)上下變換、音頻信號(hào)的加嵌解嵌、數(shù)模轉(zhuǎn)換等可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3)系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。高清直播演播室在設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮系統(tǒng)功能的可擴(kuò)充性，比如設(shè)備升級(jí)以及功能擴(kuò)展的空間，為以后的發(fā)展進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)留。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)場(chǎng)地及系統(tǒng)的實(shí)際需求，對(duì)設(shè)備機(jī)箱規(guī)模、機(jī)架空間、跳線、監(jiān)視、備份傳輸線路等留有裕量，周邊設(shè)備按需購(gòu)置。

4)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。高清直播演播室承擔(dān)大量現(xiàn)場(chǎng)直播工作，在設(shè)備選型上選擇同類設(shè)備中性價(jià)比高、技術(shù)先進(jìn)成熟，并經(jīng)過大量實(shí)踐達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。在操作上盡量要簡(jiǎn)捷、安全、穩(wěn)定。設(shè)備要有環(huán)保、抗電磁干擾性能。鑒于國(guó)內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)直播安全性的高要求，視音頻系統(tǒng)采用了備份設(shè)備組成應(yīng)急通道的方式，系統(tǒng)的核心設(shè)備配置雙電源供電，周邊設(shè)備可以熱插拔，保證設(shè)備運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。

5)系統(tǒng)具有開放性。開放式的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，遵循國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。保證系統(tǒng)具有完整性、通用性、可用性、可靠性、可擴(kuò)充性、可管理性。還需要開放底層協(xié)議，支持MOS等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

6)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，采用集約化設(shè)計(jì)思路，達(dá)到最佳的性價(jià)比。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在保證功能不簡(jiǎn)化、安全性不降低的前提下力求通過合理的設(shè)計(jì)方式降低系統(tǒng)造價(jià)，減少設(shè)備，方便系統(tǒng)連接等。在滿足設(shè)計(jì)原則前提下，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)具有較高性能價(jià)格比。系統(tǒng)功能兼顧先進(jìn)性和成熟性，確保播出任務(wù)高質(zhì)量完成，系統(tǒng)運(yùn)行性能爭(zhēng)取做到總體保持先進(jìn)。

7)系統(tǒng)設(shè)備操作直觀簡(jiǎn)易。在設(shè)備選型上將設(shè)備技術(shù)指標(biāo)和穩(wěn)定性作為第一考慮要素，功能要求滿足應(yīng)用，操作必須直觀簡(jiǎn)易，在主要設(shè)備選擇上更是體現(xiàn)了這一原則，數(shù)字視頻切換臺(tái)、調(diào)音臺(tái)等主要設(shè)備都是依據(jù)這樣原則來選型的。做到一切面向應(yīng)用，由應(yīng)用的實(shí)際需求對(duì)系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行量化，從而設(shè)計(jì)出實(shí)用的系統(tǒng)。

8)系統(tǒng)信號(hào)調(diào)配靈活。系統(tǒng)配備了足夠的視音頻跳線盤，兼顧系統(tǒng)設(shè)備冗余的情況下保證了系統(tǒng)調(diào)配靈活。

2 系統(tǒng)介紹

高清直播演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)為4個(gè)訊道，由視頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、通話系統(tǒng)、Tally和時(shí)鐘系統(tǒng)等部分組成，能夠完成多點(diǎn)連線的高標(biāo)清直播、錄播工作。

2.1 視頻系統(tǒng)

面向高清，本系統(tǒng)計(jì)劃改造為純高清內(nèi)核，采用上下變換滿足標(biāo)清制作需要，可同時(shí)制作兩套不同的高/標(biāo)清節(jié)目。以多格式高清切換臺(tái)為主節(jié)目制作核心，以高清矩陣應(yīng)急母線為應(yīng)急通道，滿足直播應(yīng)急備份要求。另外，多碼流矩陣進(jìn)行總信號(hào)調(diào)度，用于應(yīng)急、錄像、監(jiān)看、預(yù)留等信號(hào)調(diào)配。其中高清切換臺(tái)的輸出信號(hào)作為主路，多格式矩陣的輸出信號(hào)作為備路，主備兩路信號(hào)同時(shí)進(jìn)入二選一切換開關(guān)。兩路輸出信號(hào)都經(jīng)過加嵌、下變換和D/A轉(zhuǎn)換獲得標(biāo)清SDI和模擬信號(hào)。在系統(tǒng)的輸入端標(biāo)清輸入信號(hào)和模擬信號(hào)進(jìn)入高清數(shù)字幀同步機(jī)轉(zhuǎn)換為高清信號(hào)，在系統(tǒng)的輸出端高清信號(hào)由二選一切換開關(guān)輸出，然后通過下變換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、分配等獲得足量的高清、標(biāo)清和模擬信號(hào)。輸入端的所有高清信號(hào)都分別進(jìn)入切換臺(tái)和矩陣。系統(tǒng)輸出分為主備兩路信號(hào)，每路信號(hào)都包含高清、標(biāo)清、模擬信號(hào)。

2.1.1 核心設(shè)備選擇

通過多方考量，核心設(shè)備選擇Sony公司的系列產(chǎn)品。攝像機(jī)選擇市場(chǎng)廣泛使用、技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的HDC－1580R、高清錄像機(jī)選擇PDW－HD1500、多格式制作切換臺(tái)為MVS－6000、高清矩陣為IXS－6600。周邊設(shè)備選擇了AXON系列產(chǎn)品，但是幀同步器選擇了Harris的X85。監(jiān)測(cè)設(shè)備選擇了泰克公司的WFM7120視音頻測(cè)量?jī)x(SDSDI、HD－SDI、眼圖、音頻)、1741C 波形示波器及信號(hào)發(fā)生器。同步系統(tǒng)采用了泰克公司生產(chǎn)的2臺(tái)TG700高清同步信號(hào)發(fā)生器和1臺(tái)ECO422D型同步信號(hào)倒換器。

2.1.2 信號(hào)源及基本工作原理

本系統(tǒng)信號(hào)源包括4臺(tái)高清演播室攝像機(jī)、4臺(tái)高清錄像機(jī)、2臺(tái)大洋高清在線包裝，外采實(shí)時(shí)回傳信號(hào)2路和計(jì)算機(jī)PC信號(hào)1路，合計(jì)13路信號(hào)。

攝像機(jī)信號(hào)4路信號(hào)從攝像機(jī)機(jī)頭通過同軸電纜傳送給CCU基站，再由基站輸出給系統(tǒng)各個(gè)部分，每臺(tái)CCU輸出HD－SDI信號(hào)直接進(jìn)入主切換臺(tái)和矩陣;用戶現(xiàn)場(chǎng)使用攝像機(jī)遙控單元控制面板，通過1根控制電纜與CCU連接，技術(shù)工作人員可以通過面板操作控制攝像機(jī)。高清錄像機(jī)信號(hào)分別送往切換臺(tái)、矩陣和錄像區(qū)監(jiān)看。2臺(tái)在線包裝信號(hào)，直接送入切換臺(tái)、矩陣和導(dǎo)演區(qū)監(jiān)看，實(shí)現(xiàn)字幕雙備份，保證信號(hào)不中斷。對(duì)于系統(tǒng)外來標(biāo)清信號(hào)和模擬信號(hào)的接入，采用高清數(shù)字視頻幀同步機(jī)，轉(zhuǎn)為高清信號(hào)接入系統(tǒng)?？梢詫?duì)模擬信號(hào)直接實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換并幀同步校正，標(biāo)清SD SDI信號(hào)上變換為HD SDI信號(hào)，支持帶嵌入音頻。1路外來VGA信號(hào)，經(jīng)過VGA轉(zhuǎn)換器處理，進(jìn)入矩陣，由矩陣輸出到切換臺(tái)。

2.1.3 信號(hào)調(diào)度與輸出

多格式切換臺(tái)的PGM信號(hào)分別輸出到兩個(gè)應(yīng)急切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)雙備份的同時(shí)完成加嵌和D/A轉(zhuǎn)換。從二選一出來的各種信號(hào)再分別進(jìn)入數(shù)字模擬視分，得到的ON AIR的信號(hào)有主備SD和模擬信號(hào)，其中主備各1路SDI信號(hào)輸出到視音頻延時(shí)器，再經(jīng)過分配后，主備各1路SDI信號(hào)到外接口板，送播出系統(tǒng)。所有關(guān)鍵點(diǎn)信號(hào)都接入跳線盤，根據(jù)需要靈活調(diào)配。

2.1.4 圖像監(jiān)視系統(tǒng)

圖像監(jiān)視系統(tǒng)是演播室外圍系統(tǒng)中的重要組成部分，本演播室選用4臺(tái)50 in液晶監(jiān)視器、8臺(tái)20 in高清監(jiān)視器和2臺(tái)9 in雙聯(lián)液晶監(jiān)視器。視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要分為技術(shù)區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)演區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)、錄像區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)、音頻區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)。導(dǎo)演區(qū)畫面分割器為板卡式設(shè)計(jì)，支持HD/SD SDI輸入。技術(shù)區(qū)采用2臺(tái)9 in雙聯(lián)HD/SD自適應(yīng)監(jiān)視器監(jiān)看攝像機(jī)信號(hào)和錄像機(jī)信號(hào)，在技監(jiān)方面選用Sony公司的20 in高清監(jiān)視器LMD－2050W監(jiān)看PGM信號(hào)，另外WFM7120視音頻測(cè)量?jī)x和1741C示波器，監(jiān)看主備播出信號(hào)、攝像機(jī)信號(hào)等需要檢測(cè)的信號(hào)，讓技術(shù)人員不遺漏任何一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)。多畫面監(jiān)視器和獨(dú)立監(jiān)視器在內(nèi)的輸入信號(hào)都由矩陣輸出，畫面可以根據(jù)使用需求靈活調(diào)度。

2.2 音頻系統(tǒng)

本演播室音頻系統(tǒng)為廣播級(jí)數(shù)字音頻系統(tǒng)，滿足立體聲節(jié)目錄制、傳輸和監(jiān)聽，可實(shí)現(xiàn)多軌節(jié)目聲音的制作。音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)本著操作方便、靈活實(shí)用的原則。調(diào)音臺(tái)是音頻系統(tǒng)的核心和中樞，在系統(tǒng)中占有極大的比重，其性能和質(zhì)量的優(yōu)劣是決定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的核心因素。相對(duì)于視頻而言，音頻在技術(shù)上較為成熟。頻率響應(yīng)、失真度和信噪比被稱為音頻設(shè)備和系統(tǒng)的三大指標(biāo)。在方案中，鑒于調(diào)音臺(tái)本演播室已有1臺(tái)YAMAHA公司的DM1000，為了主備使用，又購(gòu)買了1臺(tái)相同型號(hào)的數(shù)字調(diào)音臺(tái)。此款調(diào)音臺(tái)適應(yīng)錄像機(jī)的多聲道接入，信號(hào)質(zhì)量及功能和穩(wěn)定性方面已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中得到了肯定。

信號(hào)源分為數(shù)字和模擬音頻兩部分，模擬聲音信號(hào)源部分為現(xiàn)場(chǎng)有線傳聲器。錄像機(jī)、攝像機(jī)和外來信號(hào)等立體聲信號(hào)直接進(jìn)入調(diào)音臺(tái)混音。

外來聲音信號(hào)如果是SDI加嵌，要經(jīng)過音頻解嵌后進(jìn)入調(diào)音臺(tái)。攝像機(jī)CCU輸出的MIC聲音信號(hào)也外掛到跳線盤，方便接入系統(tǒng)。

在調(diào)音臺(tái)主輸出方面，除了現(xiàn)場(chǎng)各區(qū)監(jiān)聽信號(hào)，主調(diào)音臺(tái)立體聲主輸出信號(hào)首先經(jīng)音頻分配器，得到的信號(hào)加嵌后送到各錄像機(jī)、錄音機(jī)記錄。包括數(shù)字、模擬ST、AUX聲音信號(hào)在內(nèi)的各種信號(hào)都有輸出到接口板作為預(yù)留。

2.3 同步系統(tǒng)

同步系統(tǒng)由主備同步信號(hào)發(fā)生器和自動(dòng)倒換器組成，采用泰克公司生產(chǎn)的ECO422D型同步信號(hào)倒換器，2臺(tái)TG700高清同步信號(hào)發(fā)生器提供穩(wěn)定同步信號(hào)。切換臺(tái)的同步輸入端接入跳線盤，可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)從鎖相的功能，同時(shí)信號(hào)發(fā)生器輸出的測(cè)試信號(hào)也進(jìn)入跳線盤，供需要的設(shè)備使用。

2.4 通話系統(tǒng)

通話系統(tǒng)分為有線、無線兩種。有線通話基站位置固定，無線通話為移動(dòng)通話。通話系統(tǒng)以Clear－Com公司4通道通話主站為核心，以Party－Line方式連接，導(dǎo)演區(qū)采用MS－704四通道通話主站，作為整個(gè)通話系統(tǒng)的核心設(shè)備，3個(gè)RM－702兩通道通話分站，分別負(fù)責(zé)音頻、技術(shù)、播控。主站共有A，B，C，D這4個(gè)通道。A通道接技術(shù)區(qū)的RM－702的兩通道通話分站，通話分站可以連接4個(gè)攝像機(jī)CCU基站，從而實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)攝像人員的雙向通話。B通道中的1個(gè)信道連接到無線基站，實(shí)現(xiàn)雙向通話。C和D通道直接接入端子板及接口箱，供連接現(xiàn)場(chǎng)工作人員通話包及其他通話設(shè)備使用。同時(shí)，音頻系統(tǒng)的節(jié)目音可以同時(shí)輸入主站，供通話系統(tǒng)使用。另有預(yù)留的通話通道，可連接到外接口板，根據(jù)不同場(chǎng)合的需要進(jìn)行與外界連接通話。

2.5 Tally、時(shí)鐘系統(tǒng)

Tally系統(tǒng)有動(dòng)態(tài)Tally和靜態(tài)Tally。Sony的設(shè)備控制單元作為Tally的大腦，產(chǎn)生Tally信號(hào)。Tally信號(hào)中的GPI觸發(fā)信號(hào)送往CCU和技術(shù)區(qū)/VTR區(qū)作為靜態(tài)Tally。本系統(tǒng)選用紅綠黃三色Tally指示器，控制器通信口為RS－422、RS－232、標(biāo)準(zhǔn)32位并行口。三色顯示紅色用于播出狀態(tài)的信號(hào)源提示，綠色用于準(zhǔn)備狀態(tài)的信號(hào)源提示，黃色用于錄制狀態(tài)的信號(hào)源提示。

演播室內(nèi)2個(gè)區(qū)配備子鐘和倒計(jì)時(shí)器，顯示倒計(jì)時(shí)和正計(jì)時(shí)，顯示時(shí)鐘作為電視墻的一部分放在其正上方。

2.6 系統(tǒng)集成

高清直播演播室系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成來使其由單個(gè)設(shè)備成為一套完整的系統(tǒng)。本系統(tǒng)以多格式高清視頻切換臺(tái)作為視頻制作的核心設(shè)備，以高清矩陣為視頻制作的備份設(shè)備，并兼具信號(hào)調(diào)度的功能。設(shè)計(jì)原理是以高清為制作平臺(tái)，通過幀同步機(jī)及下變換器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)標(biāo)清信號(hào)的制作。系統(tǒng)集成需要充分考慮信號(hào)調(diào)度的靈活、方便、快捷，各個(gè)通路的關(guān)鍵點(diǎn)均可有效檢測(cè)。各個(gè)工作區(qū)設(shè)備布局充分考慮合理便捷性，設(shè)備間連線距離最小。系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分開發(fā)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各項(xiàng)功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

青海電視臺(tái)高清直播演播室的改造建設(shè)充分借鑒各臺(tái)的成功經(jīng)驗(yàn)，不僅說明青海電視臺(tái)向高清又邁進(jìn)了一步，而且對(duì)于進(jìn)一步提升青海電視臺(tái)節(jié)目制播水平，增強(qiáng)突發(fā)事件應(yīng)急報(bào)道能力，鞏固壯大廣播影視主流媒體，提升媒體公信力、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、擴(kuò)大社會(huì)影響力具有重要意義。