市級氣象高清數(shù)字虛擬演播室建設(shè)研究

石 濤，張 麗，馬 菊

(安徽省蕪湖市氣象局，安徽 蕪湖 241000)

市級氣象高清數(shù)字虛擬演播室建設(shè)研究

石 濤，張 麗，馬 菊

(安徽省蕪湖市氣象局，安徽 蕪湖 241000)

針對目前地市氣象影視節(jié)目收視率普遍較低、節(jié)目質(zhì)量無法滿足人們觀賞要求的情況，設(shè)計(jì)了蕪湖市氣象高清數(shù)字虛擬演播室建設(shè)方案。重點(diǎn)論述了演播室藍(lán)箱、聲學(xué)系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、視音頻系統(tǒng)、虛擬演播系統(tǒng)及非編系統(tǒng)建設(shè)中需要重點(diǎn)解決的幾個(gè)問題和難點(diǎn)，保證了蕪湖市氣象高清數(shù)字虛擬演播室技術(shù)定位準(zhǔn)確、業(yè)務(wù)銜接順暢、欄目質(zhì)量提高明顯。蕪湖市高清數(shù)字虛擬演播室的建成及投入業(yè)務(wù)使用，開創(chuàng)了在安徽地市級氣象影視部門應(yīng)用的先河，為在地市級氣象影視部門中的搭建和運(yùn)行積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

市級;氣象;影視;高清數(shù)字虛擬;演播室

隨著全球氣候變暖以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的不斷推進(jìn)，極端的天氣和氣候事件不斷增加，自然災(zāi)害造成的損失呈明顯上升趨勢，而其中70%以上都與氣象因子相關(guān)[1-2]；另一方面，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對與生產(chǎn)生活高度相關(guān)的氣象服務(wù)也提出了較高的要求。而氣象影視服務(wù)相對于其他服務(wù)方式來說具有突出的豐富性、快捷性和廣泛性，因而在公共氣象服務(wù)中占有主導(dǎo)地位[3-5]。氣象影視服務(wù)可以將氣象災(zāi)害發(fā)生的機(jī)制、原因以及可能造成的后果和預(yù)防措施傳播給受眾，還可以根據(jù)人們不同的需求制作出內(nèi)容豐富的氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品。由此可見，氣象影視服務(wù)在防災(zāi)減災(zāi)、普及氣象知識、豐富氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品等方面有著不可替代的優(yōu)勢。

目前，市級氣象影視制作中心在各省市的公共氣象服務(wù)部門中已成為氣象影視節(jié)目制作的重要力量。2014年蕪湖市氣象局建成了高清數(shù)字虛擬演播室，總使用面積113 m2，共兩部分，演播室75 m2，播控室38 m2，目前是安徽省地市級氣象影視部門中唯一的高清數(shù)字化虛擬演播室。

1 氣象高清演播室的方案設(shè)計(jì)

隨著氣象節(jié)目制作技術(shù)的發(fā)展[6-10]，為了更好地完成市級氣象演播室的工作任務(wù)，充分利用音視頻技術(shù)和信息技術(shù)，發(fā)揮現(xiàn)代氣象防災(zāi)減災(zāi)功能，促進(jìn)氣象事業(yè)發(fā)展，提高氣象節(jié)目質(zhì)量，本局需要建立一個(gè)包含演播室、播控室、虛擬演播等功能為一體的高清數(shù)字虛擬演播室(見圖1)，在設(shè)計(jì)演播室方案時(shí)需要遵循下列原則：

1)安全穩(wěn)定。演播室的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該以安全穩(wěn)定為首要原則，由于演播室屬于單位大樓的重點(diǎn)消防區(qū)域，因此它對于安全的要求非常嚴(yán)格，總體要求采用氣體消防方式，氣瓶可以安裝在移動小推車上。同時(shí)，演播室對于影視設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性要求很高，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠迅速判斷故障發(fā)生位置以及時(shí)采取應(yīng)急措施。

2)先進(jìn)合理。演播室在投入業(yè)務(wù)運(yùn)行后，在布局和流程上不宜進(jìn)行較大的改動，因此演播室的搭建和運(yùn)行必須要有足夠的“超前意識”，跟隨氣象影視行業(yè)的發(fā)展趨勢并結(jié)合業(yè)務(wù)單位的具體需求來設(shè)計(jì)方案。

3)擴(kuò)展性。影視設(shè)備技術(shù)發(fā)展速度很快，因此演播室建設(shè)方案在設(shè)計(jì)時(shí)必須統(tǒng)籌規(guī)劃，需要存在一定的發(fā)展空間，為日后演播室的技術(shù)設(shè)備更新打下基礎(chǔ)。

4)經(jīng)濟(jì)適用。演播室的建設(shè)方案要在經(jīng)濟(jì)和功能之間達(dá)到平衡，具有較高的性價(jià)比。

圖1 蕪湖市氣象高清數(shù)字虛擬演播室平面圖

2 氣象高清演播室的建設(shè)

2.1 演播室藍(lán)箱

藍(lán)箱的制作是保證虛擬演播室錄制質(zhì)量的關(guān)鍵之一，如果藍(lán)箱不滿足高清虛擬演播室系統(tǒng)的工藝要求，就會產(chǎn)生主持人出鏡的跟蹤路徑不準(zhǔn)確的狀況[6]。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，演播室藍(lán)箱的設(shè)計(jì)尺寸為3.5 m×2.8 m×4.5 m(長寬高)，這里選擇使用性價(jià)比較高的木料和阻燃漆來搭建演播室藍(lán)箱。由于藍(lán)箱是搭建在演播室這樣相對密閉的環(huán)境中，并且選用的木料為易燃物，所以在施工前一定要對木料進(jìn)行預(yù)處理，從而保證演播室的消防安全。需要注意的是，在進(jìn)行藍(lán)箱施工時(shí)，為了達(dá)到最佳的摳像效果，所有背面墻與底面交界處均為圓弧。

2.2 演播室聲學(xué)系統(tǒng)

2.2.1 演播室吸聲措施

通常將聲源停止輻射后降至60 dB所需要的時(shí)間定義為混響時(shí)間?；祉憰r(shí)間的長短一般是由房間的容積以及地板、墻壁、頂棚等界面的吸聲系數(shù)決定的。演播室的混響時(shí)間在0.6 s左右[7]，為了縮短混響時(shí)間，需要加強(qiáng)演播室的吸聲措施，具體做法是：演播室的墻壁和頂棚全部采用吸音效果好的材料，在125～400 Hz噪聲范圍內(nèi)使得演播室的最高吸音系數(shù)能達(dá)到0.9以上。

2.2.2 演播室隔聲措施

建筑之間的隔聲包括兩種：空氣聲和撞擊聲?？諝饴暿侵附?jīng)過空氣傳播的噪聲，如透過門縫、穿線孔和通風(fēng)管道的聲音，撞擊聲是指固體之間碰撞而引起的噪聲。由于氣象演播室處于相對單一的辦公環(huán)境，樓板噪聲較低，主要在隔絕空氣聲方面采取了一系列措施：

1)原外窗為沿街的外立面，在不允許改變外立面的情況下，在底基層制作雙面石膏玻璃棉夾芯的隔聲體，安裝在原窗側(cè)墻面，再用聲學(xué)密封膠封堵勾縫，以物理手段隔絕或減弱聲波的傳入。同時(shí)為了保證大樓外立面的美觀，在雙層石膏板靠玻璃側(cè)采用和大樓玻璃顏色相近的防火涂料噴涂。

2)隔聲門是進(jìn)入演播室的大門，外面是經(jīng)隔聲墻分隔的播控室。根據(jù)演播室的設(shè)計(jì)方案，隔聲門和門套均采用鋼制結(jié)構(gòu)的鋼架，門扇采用冷軋鋼材料制成，面層為薄鋼板，并用多孔吸聲材料作為填充物，這樣可以達(dá)到聲偶合較小、阻尼較高的特性。門樘和門欄也使用型材鋼來制造，以保證足夠的強(qiáng)度和剛度；門框的內(nèi)部需要填充防火隔聲材料，外面包裹鋼板，門框止口處的密封槽內(nèi)裝有橡膠條。

3)控制室和演播室之間，主播人員和制播人員之間在節(jié)目制作時(shí)的聯(lián)系除了音視頻設(shè)備就是通過觀察窗來傳遞信號，采用二層玻璃，注意夾層空間不能造成兩玻璃平行的腔體，嚴(yán)格控制密封處理。

2.3 演播室燈光系統(tǒng)

按照國家及相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)根據(jù)根據(jù)演播室的節(jié)目制作流程和技術(shù)需要，在專業(yè)燈光配置方面應(yīng)該達(dá)到以下指標(biāo)要求：

1) 景區(qū)1.5 m高度的垂直照度應(yīng)該達(dá)到1 500 lx。

2)景區(qū)內(nèi)的色溫達(dá)到(3 050±150)K。

3)景區(qū)內(nèi)的顯色指數(shù)Ra≥85。

4)燈光結(jié)構(gòu)在三維方向上可以實(shí)現(xiàn)靈活的調(diào)整。

在布光時(shí)，遵循傳統(tǒng)的三點(diǎn)式布光基礎(chǔ)理論，采用冷熱光源結(jié)合的手段，提高輪廓照明的銳度，柔化面部照明的親和度。具體需要達(dá)到以下要求：

1)播音員的主光、輔助光、輪廓光可以單獨(dú)控制。

2)冷熱光源配合，色溫統(tǒng)一，燈桿結(jié)構(gòu)可以靈活調(diào)度，以方便不同節(jié)目的照明需要。

3)所有的系統(tǒng)都需要具有提升、擴(kuò)容的空間，不同的系統(tǒng)設(shè)備都要能夠方便靈活地切換以滿足不同演播需要，最后所有系統(tǒng)都要考慮先進(jìn)性、實(shí)用性和可靠性。

2.4 演播室視音頻系統(tǒng)

2.4.1 視頻系統(tǒng)

演播室的總體高清視頻信號為1 920×1 080/50i，接口為HD-SDI。如圖2所示，有效視頻信號源：2個(gè)通道的三同軸高清EFP攝像機(jī)、1路高清藍(lán)光錄像機(jī)的播放信號、1路非編高清信號、1路虛擬視頻合成信號，合計(jì)5路視頻信號。所有的有效視頻信號源輸入到切換臺，統(tǒng)一格式為HD-SDI、1 920×1 080/50i進(jìn)行切換操作。之后從切換臺的PGM接口輸出為最終視頻信號，其中一路HD-SDI信號進(jìn)入高清視頻分配板進(jìn)行分配，輸入到高清藍(lán)光錄像機(jī)和高清非編中進(jìn)行記錄，一路HD-SDI信號進(jìn)入廣播級下變換器進(jìn)行下變換后輸出到標(biāo)清分配板，分配到RET、標(biāo)清錄像機(jī)及預(yù)留標(biāo)清接口。同時(shí)，在導(dǎo)播廳內(nèi)放置2臺32 in(1 in=2.54 cm)寸液晶電視，用于節(jié)目返看，主持人可以實(shí)時(shí)地觀察到自身出鏡的質(zhì)量，方便調(diào)整手勢姿態(tài)，把握地圖位置，從而提高節(jié)目的制作水平。

圖2 蕪湖市氣象高清數(shù)字虛擬演播室視視音頻系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.4.2 音頻系統(tǒng)

演播室的音頻信號共計(jì)10路，如圖2所示，全部輸入到調(diào)音臺中(2路為桌面話筒MIC信號，采用XLR3芯接口；2路為無線麥克風(fēng)MIC信號，采用XLR3芯接口；6路為回放音頻信號，采用6.5音頻接口LINE)，所有音頻信號進(jìn)行調(diào)音后輸出至音頻延時(shí)器。音頻延時(shí)器的工作模式分為直通和延時(shí)兩種，使用實(shí)景演播的時(shí)候可以用直通模式，虛擬演播時(shí)切換為延時(shí)模式。經(jīng)過延時(shí)器的音頻信號送至模擬音頻分配板進(jìn)行分配，輸出到高清及標(biāo)清錄像機(jī)中進(jìn)行記錄，MON接口輸出至監(jiān)聽信箱進(jìn)行監(jiān)聽。

2.5 虛擬演播系統(tǒng)及非編系統(tǒng)

演播室的虛擬系統(tǒng)為Vision-Magic，與以往的虛擬系統(tǒng)不同的是，該系統(tǒng)采用無軌的虛擬場景解決方案，使得龐大的硬件配置和繁瑣的大規(guī)模數(shù)據(jù)運(yùn)算得到了極大地簡化，簡單的功能設(shè)置和友好的用戶界面使得該軟件成為一套功能強(qiáng)大的影視節(jié)目制作工具。非編軟件采用D3-Weather，該系統(tǒng)具有專業(yè)水準(zhǔn)的氣象加工模塊和強(qiáng)大的非線性編輯功能，使得影視節(jié)目制作方便、快捷，同時(shí)又大大提升了影視節(jié)目的可視性，在投入業(yè)務(wù)使用后，面對影視節(jié)目的批量制作，后期編輯人員能夠節(jié)省大量的時(shí)間和精力。

2.6 外部傳輸系統(tǒng)

本演播室最終目的是將制作好的節(jié)目傳輸出去。根據(jù)要求，按照傳輸方式分為：

1)在本系統(tǒng)中配置了高清數(shù)字光端機(jī)，此光端機(jī)能夠支持音頻加嵌功能，傳輸?shù)脚_里的節(jié)目可以直接進(jìn)入電視臺直播演播室調(diào)用。

2)內(nèi)部FTP傳輸，目前采用的FTP傳輸方式，主要受限于非編的生成時(shí)間過長，一天的節(jié)目，生成的時(shí)間占2/3，為了節(jié)約時(shí)間，提高節(jié)目制作效率，特采用內(nèi)網(wǎng)傳輸工作站來承擔(dān)原非編上生成節(jié)目的工作。內(nèi)網(wǎng)傳輸工作站能夠?qū)崟r(shí)地將非編時(shí)間線上的內(nèi)容編碼成為指定的格式，各分局能夠很快地從內(nèi)網(wǎng)FTP上獲得需要的氣象節(jié)目。

3)外部網(wǎng)絡(luò)傳輸，目前主要是通過QQ或者郵件的方式傳輸。直接從非編上拷貝生成好的節(jié)目，然后通過外網(wǎng)傳送給節(jié)目接收單位。此方法存在病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)，極不安全。本方案中設(shè)計(jì)一個(gè)外網(wǎng)傳輸工作站，此工作站和非編使用視音頻的連接方式，能夠杜絕病毒感染非編的渠道，保證節(jié)目編輯設(shè)備的安全。

4)送磁帶的傳輸方式。目前送到蕪湖電視臺還是采用送播出帶的方式，使用的IMX格式的錄像帶。隨著技術(shù)的發(fā)展，蕪湖電視臺已經(jīng)開始使用高清藍(lán)光盤為節(jié)目交流介質(zhì)，所以在本系統(tǒng)中也設(shè)計(jì)采用了一臺藍(lán)光高清錄像機(jī)，用作以后跟蕪湖電視臺的節(jié)目交流。

3 結(jié)語

通過與省影視中心和蕪湖廣電等部門的對接交流，保證了蕪湖市氣象高清數(shù)字虛擬演播室技術(shù)定位準(zhǔn)確、業(yè)務(wù)銜接順暢、欄目質(zhì)量提高明顯，目前，演播室已投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，每日制作的天氣預(yù)報(bào)節(jié)目多達(dá)11套，通過電視、公交、網(wǎng)絡(luò)等方式服務(wù)覆蓋一市四縣，受到了社會各界的一致好評。

目前高清數(shù)字技術(shù)在影視行業(yè)全面發(fā)展的時(shí)代已經(jīng)來臨，同時(shí)虛擬演播室技術(shù)在不斷進(jìn)步，使得影視節(jié)目的視覺感官效果突飛猛進(jìn)，隨著氣象影視節(jié)目制作技術(shù)的逐步發(fā)展和人們對氣象影視節(jié)目要求的不斷提高，高清數(shù)字虛擬演播室在氣象影視部門中的應(yīng)用前景越來越廣闊。蕪湖市高清數(shù)字虛擬演播室的建成及投入業(yè)務(wù)使用，開創(chuàng)了高清數(shù)字虛擬演播室在安徽地市級氣象影視部門應(yīng)用的先河，為高清數(shù)字虛擬演播室在地市級氣象影視部門中的搭建和運(yùn)行積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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石 濤(1987— )，碩士，工程師，主要從事氣象影視技術(shù)、應(yīng)用氣象研究；

張 麗(1975— )，女，碩士，工程師，主要從事氣候?qū)W、應(yīng)用氣象服務(wù)研究；

馬 菊(1970— )，女，學(xué)士，工程師，主要從事氣象影視技術(shù)、公共氣象服務(wù)研究。

責(zé)任編輯：許 盈

【本文獻(xiàn)信息】鄭娜，吳舟，鄭朝亮.基于大容量鏡像NAS存儲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù),2015，39(24).

【本文獻(xiàn)信息】楊光，楊慕松，宋斌洋.基于4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)鸟R拉松直播[J].電視技術(shù),2015，39(24).

Study on Construction of Meteorological HD Digital Virtual Studio in Prefecture-level City

SHI Tao，ZHANG Li，MA Ju

(WuhuMeteorologicalBureau，AnhuiWuhu241000,China)

For the generally low audience rating of meteorological television program and the low quality which could not meet people's viewing requirements in prefecture-level city, the scheme of HD-digital virtual studio is designed. Some problems and difficulties to be solved of studio blue box, acoustic system, lighting system, audio system, virtual studio system and nonlinear editing system are focused on, ensuring the HD-digital virtual studio technology accurate in positioning, smooth in business link-up and improved the program quality obviously. The completion and operation of Wuhu HD digital virtual studio create a precedent for the application in prefecture-level city of Anhui, and accumulated rich experience in the building and running of high-definition digital virtual studio in municipal meteorological studio.

prefecture-level city; meteorological; television; HD digital virtual; studio

P49

A

10.16280/j.videoe.2015.24.019

2015-07-12