【摘要】本文通過介紹臨沂廣播電視臺4K超高清轉(zhuǎn)播車的建設(shè)情況，詳細分析了超高清轉(zhuǎn)播車的技術(shù)架構(gòu)，超高清轉(zhuǎn)播車在4K、5G、IP方面的探索，尤其探索在超高清轉(zhuǎn)播車上進行移動新媒體制作，為臨沂廣播電視臺媒體融合發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】4K超高清轉(zhuǎn)播車;5G;IP;轉(zhuǎn)播車技術(shù)架構(gòu);移動新媒體制作系統(tǒng);媒體融合

中圖分類號：TN92 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.23.016

隨著廣播電視技術(shù)向4K+5G+IP方向的推進，臨沂市廣播電視臺于2021年啟動4K超高清轉(zhuǎn)播車建設(shè)工程，經(jīng)過近一年的努力，轉(zhuǎn)播車主題工程已初步完成，進入設(shè)備集成調(diào)試階段。轉(zhuǎn)播車按B類車體標準進行設(shè)計，采用二類直掛底盤，單側(cè)拉廂體結(jié)構(gòu)整車總長12米，總高度4米，寬度2.5米。廂體內(nèi)分別規(guī)劃出音頻區(qū)、導(dǎo)演區(qū)、技術(shù)區(qū)和新媒體區(qū)等工作區(qū)，能夠滿足8+2+N訊道+移動新媒體制作平臺最終規(guī)模的整體要求?，F(xiàn)將技術(shù)架構(gòu)詳細介紹如下：

1. 視頻系統(tǒng)架構(gòu)

轉(zhuǎn)播車的視頻系統(tǒng)通過配置主備核心交換機CE8850和SONY的LSM管理系統(tǒng)，實現(xiàn)從攝像機到切換臺的IP信號傳輸，通過72x72 12G矩陣將12G信號作為備份。以IP核心交換平臺和SDI矩陣為中心的4K超高清主備信號鏈路，提高系統(tǒng)的安全性。具備外場高清及4K超高清電視轉(zhuǎn)播和電視節(jié)目錄制功能。轉(zhuǎn)播車視頻系統(tǒng)設(shè)計以HD/UHD-4K內(nèi)核為基礎(chǔ)，以1臺XVS-7000HD/UHD-4K多格式切換臺為核心，8+2套HDC3500 UHD-4K攝像機為主要信號源，輸入/輸出端配置12G/4×3G/3G/HD/SD/IP/HDMI等多種接口和處理設(shè)備，來獲得外部主要格式的視音頻信號，向車外提供12G/4×3G/3G/HD/SD/IP/HDMI等多種格式的信號，系統(tǒng)以主備IP核心交換平臺為信號調(diào)度中心，輸出端采用下變換方式兼容HDR和SDR信號輸出，并支持加嵌功能。系統(tǒng)設(shè)計可實現(xiàn)超高清UHD-4K、高清標準直播功能，UHD-4K、高清錄制功能，新媒體直播功能。兼容并支持12G/4×3G/3G/HD/SD/IP/HDMI等多種信號格式的傳輸和信號處理。

切換臺輸出的IP信號經(jīng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)換后作為主路信號進行4K節(jié)目錄制與超高清高清節(jié)目信號輸出，矩陣輸出的12G信號作為備路信號進行4K節(jié)目錄制與超高清高清節(jié)目信號輸出。

放像信號與外來信號，經(jīng)過視分、解嵌、幀同步后分別進入矩陣和IP網(wǎng)關(guān)，高標清格式的先通過上下交叉變換板卡進行上變換、色域轉(zhuǎn)換后再通過視分、解嵌、幀同步分別進入矩陣和IP網(wǎng)關(guān)。

系統(tǒng)建成后符合SMPTE ST 2110 4K非壓縮標準的要求，視頻架構(gòu)圖如1：

視頻系統(tǒng)采用超高清3840×2160，50P國家標準，兼容60P格式，可靈活接入各類格式和各種制式的信號，滿足全流程4K超高清HDR制作能力，能夠輸出全高清制式信號，具備4K超高清分辨率、HDR（高動態(tài)范圍）、WCR（寬色域，色域標準滿足ITU-R BT.2020）、HFR（高幀率）制作能力，兼顧高清HDR/SDR（標準動態(tài)范圍）ITU-RBT.709色域標準的制作和直播。

系統(tǒng)規(guī)模按8+2+N個訊（信）道設(shè)計，其中包括8個實配4K訊道，2個預(yù)留4K訊道，4個無線圖傳4K訊道+1個5G背包4K訊道。

配置1臺4K字幕機作為主用，直接參與4K節(jié)目制作，配圖文創(chuàng)作軟件、體育轉(zhuǎn)播軟件、解說詞直播軟件、歌詞直播軟件。預(yù)留一臺高清字幕機的作為備用（預(yù)埋電纜），將來可以通過上變換的方式參與4K節(jié)目的制作。

配置6路4K外來信號、4路高清外來信號和2路外來HDMI 信號的接入處理能力，具備幀同步、加解嵌、色彩校正等功能，可將12G、4×3G、IP流、HD-SDI信號變換成滿足4K超高清需求的格式。

配置格式轉(zhuǎn)換器，將HDMI信號轉(zhuǎn)換為3840×2160 50P/60P 4K HDR信號參與超高清節(jié)目制作，同時滿足SD、HD和4K信號轉(zhuǎn)換成HDMI的能力。

系統(tǒng)配置1臺T2-4K-PRO錄放設(shè)備用于超高清高清素材的播放;配置2臺Shogun Studio 2通道4K超高清硬盤錄像機。

2. 切換設(shè)備

轉(zhuǎn)播車配置的4K切換臺為XVS-7000，其具有2M/E、HD/UHD-4K內(nèi)核、IP輸入輸出接口、12G輸入輸出接口及HD輸入輸出接口。IP輸入為20路;IP輸出為8路;12G輸入為8路;12G 輸出為8路;主切換控制面板為ICP-X7000，采用28直切鍵，帶源名顯示功能;全功能鍵（色鍵、線性鍵和亮度鍵等）數(shù)量為4個，內(nèi)置4通道幀存，4K素材存儲總時間不低于20秒，支持主切、預(yù)切雙色Tally功能;主機和面板雙電源配置;切換臺畫面分割輸出為2路。

3. 交換設(shè)備

采用交換機CE8850，交換機規(guī)模滿足現(xiàn)階段的需求，并具有級聯(lián)擴展的能力。交換機具有40個100G端口，數(shù)量滿足系統(tǒng)內(nèi)4K、HD等信號的監(jiān)測、監(jiān)聽、監(jiān)看要求。核心交換機采用冗余配置，具備冗余電源和控制，靈活的端口設(shè)計及非阻塞線速。滿足PTP同步要求。

利用LSM SDN管控系統(tǒng)來管理IP信號路由，以避免因溢出、風暴、阻塞等原因帶來的網(wǎng)絡(luò)安全隱患。

4. 通道設(shè)計

視頻系統(tǒng)采用主備結(jié)構(gòu)，交換機為主，矩陣為備份;高清制作采用4K信號下變換的制作方式。以高安全性直播系統(tǒng)為原則，轉(zhuǎn)播車主備通道采用完全獨立的鏈路設(shè)計，對于關(guān)鍵設(shè)備采用主備的方式，無單一崩潰點。具備完善的故障應(yīng)急策略，主鏈路故障時能夠切換到備路，切換操作簡單便捷。

轉(zhuǎn)播車IP構(gòu)架采用ST2022-7標準的雙流結(jié)構(gòu)，當某一信號流故障時能夠自動無縫倒換到備路。

5. 音頻系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車音頻系統(tǒng)按傳統(tǒng)方式設(shè)計，包括主備調(diào)音臺、接口箱、音頻處理、監(jiān)聽等設(shè)備。具有主備通道并互為熱備，達到信號自由設(shè)定，安全調(diào)配，即使一個通道出現(xiàn)故障也不影響音頻的制作和播出。

音頻系統(tǒng)采用了QL5和QL1主備調(diào)音臺，QL系列調(diào)音臺支持5.1環(huán)繞聲制作播出。信號源滿足雙路由的安全性需求，可分別連接主備調(diào)音臺、本地接口箱、錄像放像設(shè)備、通話系統(tǒng)及CCU等音頻接口。音頻系統(tǒng)配備主備調(diào)音臺，互為熱備份，具備5.1聲道制作和直播能力，在制作鏈路、信號處理、效果制作、監(jiān)聽體系上滿足音頻5.1制作需求，滿足立體聲的制作和直播。

轉(zhuǎn)播車根據(jù)使用需求預(yù)留了各類接口，保證系統(tǒng)路由的冗余、安全及備份，具備完善應(yīng)急方案，音頻架構(gòu)如圖2。

6. 監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)視系統(tǒng)采用大屏監(jiān)看與畫面分割相結(jié)合的方式，技監(jiān)崗位采用4K HDR監(jiān)視器，調(diào)像、音頻、導(dǎo)演、收錄、慢動作等崗位相應(yīng)配置了4K LED大屏和HD監(jiān)視器。畫面分割器、大屏等設(shè)備故障時具備完善的應(yīng)急監(jiān)視預(yù)案，不影響節(jié)目制作對監(jiān)看。

導(dǎo)播區(qū)監(jiān)看采用了6臺55寸LED大屏，通過多畫面分割器進行多信號顯示，監(jiān)看系統(tǒng)中的所有信號。

音頻區(qū)監(jiān)看采用LMD-A170技術(shù)監(jiān)視器，顯示主要信源（可通過單獨的切換面板選擇）及PGM信號。

技術(shù)區(qū)調(diào)像監(jiān)看采用LMD-A170技術(shù)監(jiān)視器，通過畫面分割器，能夠顯示所有攝像機信源，能便捷地監(jiān)看帶字符的基站輸出信號;配置2臺LV5381示波器監(jiān)看8臺攝像機的波形;技術(shù)工位配備PVM-X2400 4K HDR監(jiān)視器監(jiān)看4K畫面和系統(tǒng)總輸出的主備路PGM信號。

慢動作區(qū)監(jiān)看采用LMD-A170監(jiān)視器，通過矩陣面板可以切換監(jiān)看各種信號。

錄像區(qū)采用了ShogunStudio 2通道硬盤錄像機，其帶有監(jiān)視器，可以監(jiān)看記錄的信號。

車尾接口板配備9英寸高清監(jiān)視器，并配置監(jiān)看選切面板來監(jiān)看各種信號。

車內(nèi)配置了一臺AOC 55寸觸屏顯示屏，可以顯示圖紙等信息。

7. 時鐘系統(tǒng)

時鐘系統(tǒng)采用了TVZ3100主鐘，支持GPS/北斗雙模時鐘。GPS/北斗雙模時鐘信號發(fā)生器可自動尋找并接收兩顆以上的衛(wèi)星信號進行自動北京時間校時。系統(tǒng)時鐘由GPS/北斗時鐘發(fā)生器的高頻本機振蕩器提供，支持一周以上的穩(wěn)定精確的時間輸出。

導(dǎo)播區(qū)和音頻區(qū)都配置了TVZ系列子鐘顯示，導(dǎo)演區(qū)時鐘具備標準時間、倒計時顯示功能。時鐘美觀實用，與各區(qū)域的設(shè)備布局相適應(yīng)，標準時間與倒計時時間的顯示有顏色區(qū)分。

同時，轉(zhuǎn)播車滿足外部時碼接入要求。

8. 同步系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車同步系統(tǒng)采用了LT4611同步發(fā)生器和LT4488自動倒換器，輸出PTP和BB兩種同步基準。

系統(tǒng)內(nèi)同步信號分為BB和PTP兩種，主備同步機既可以接受外來同步信號，也可以自發(fā)生同步信號。

自動同步倒換器可以自動切換BB和Wordclock信號。

系統(tǒng)BB信號經(jīng)過分配提供給系統(tǒng)中的設(shè)備，考慮到系統(tǒng)的級聯(lián)使用，提供足夠的同步信號到接口板，以實現(xiàn)與其它系統(tǒng)的同步。

數(shù)字音頻系統(tǒng)的同步信號為PTP、BB、Wordclock等。

同時，同步系統(tǒng)接受由外部提供的BB信號的鎖定。

9. 通話系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車通話采用了通話矩陣ODIN16，滿足攝像機、無線通話、外接四線及兩線等設(shè)備接入。配置4個通話面板，滿足轉(zhuǎn)播車的通話需求。

配備1套BS350一拖4全雙工的無線通話腰包，滿足多工種、多層次通話需求。

轉(zhuǎn)播車配備1臺NX810車載基站和6臺手持無線對講手臺，滿足轉(zhuǎn)播車和現(xiàn)場移動通話需求。

10. Tally和UMD系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車采用了MT500動態(tài)源名管理服務(wù)器，可以對TALLY和源名設(shè)置快速，系統(tǒng)界面友好，具備完善的應(yīng)急能力和備份措施。

為提高系統(tǒng)的可擴展性和制作靈活性，各區(qū)域監(jiān)視器的視頻源名顯示、Tally指示實現(xiàn)動態(tài)管理。

提示（Tally）系統(tǒng)實現(xiàn)了主備臺切換提示;將主播出切換狀態(tài)、備切換面板切換狀態(tài)設(shè)置不同的提示（Tally）顏色顯示，節(jié)目制作人員可由提示（Tally）系統(tǒng)清楚地看到信號目前的使用狀態(tài)。

系統(tǒng)中導(dǎo)演區(qū)、技術(shù)區(qū)、硬盤放像系統(tǒng)的提示（Tally）由畫面分割器自帶UMD功能來實現(xiàn)，主要功能包括信號源名稱的顯示和字符三色狀態(tài)的變化。

畫面分割器通過系統(tǒng)互通協(xié)議實現(xiàn)提示（Tally）顯示和源名跟隨。

攝像機系統(tǒng)通過攝像機管理單元，獲取提示（Tally）指示，攝像機系統(tǒng)的Tally可以與監(jiān)視系統(tǒng)提示（Tally）同步變化，顯示紅綠色不同的切換狀態(tài)。

系統(tǒng)可實現(xiàn)群組提示（Tally）功能，在兩個切換面板同時制作節(jié)目時，每個分配一個組，互不干擾。

與外系統(tǒng)級聯(lián)時，提示源名跟隨（TALLY&UMD）控制系統(tǒng)可以提供足夠的支持。

提示源名跟隨（TALLY&UMD）控制系統(tǒng)設(shè)置簡便、安全穩(wěn)定，工作狀態(tài)有預(yù)設(shè)置存儲功能，狀態(tài)改變采用“一鍵實施”。

在車外接口板配備10路以上Tally輸入輸出，滿足系統(tǒng)級聯(lián)需求。

11. 周邊系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車采用的所用機箱、板卡均為同品牌，規(guī)格一致。

周邊設(shè)備采用雙電源靜音機箱，模塊化設(shè)計，支持熱插拔，支持SNMP協(xié)議。

數(shù)量符合音視頻系統(tǒng)的整體設(shè)計要求，并考慮未來系統(tǒng)的擴展升級。

機箱插板式設(shè)計，考慮卡槽冗余量，以備后續(xù)擴展使用。

雙電源熱備份，滿足自動倒換的要求，任意一個電源發(fā)生故障時不影響系統(tǒng)的正常工作。

使用以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)完善的網(wǎng)絡(luò)控制與報警監(jiān)測，支持6及相關(guān)協(xié)議;配套相關(guān)自有品牌配置、支持第三方監(jiān)控軟件。

控制卡發(fā)生故障時，不影響系統(tǒng)正常工作。

同時，所有視音頻分配、上/下變換器、嵌入/解嵌器、幀同步器等符合相應(yīng)的信號質(zhì)量要求，提供設(shè)備設(shè)置和檢測軟件。配置操作服務(wù)器及相關(guān)軟件、授權(quán)。

12. 新媒體制作系統(tǒng)

轉(zhuǎn)播車的另一大亮點就是車內(nèi)配置了新媒體制作系統(tǒng)。該系統(tǒng)體現(xiàn)出新媒體對節(jié)目靈活制作、突破地域限制、互動性強、發(fā)布迅速的總要求。配備的新媒體制作系統(tǒng)，具備混合網(wǎng)絡(luò)聚合與拉流推流系統(tǒng)、無線圖傳系統(tǒng)、5G背包傳輸?shù)仍O(shè)備，支持多格式多路輸入輸出、多人連線、多格式信號源切換、在線包裝、調(diào)音、實時摳像、信號回采錄制、節(jié)目單播出等功能。該制作系統(tǒng)非車內(nèi)固定安裝，在轉(zhuǎn)播車無任務(wù)時可以單獨外出進行新媒體直播。

混合網(wǎng)絡(luò)聚合與拉流推流系統(tǒng)。系統(tǒng)支持移動、電信、聯(lián)通等運營商的4G、5G多卡混合使用，并能將背包傳至臺里公網(wǎng)服務(wù)器的信號同時再傳到轉(zhuǎn)播車里，必要時實現(xiàn)演播室與轉(zhuǎn)播車互動。配備拉流推流設(shè)備，滿足直播互動的需要。

無線圖傳系統(tǒng)采用了2臺2訊道的無線圖傳，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)播現(xiàn)場的移動拍攝和訊道擴展，每臺圖傳接收設(shè)備配置2副接收天線，一副安裝在轉(zhuǎn)播車車頂，另一副非固定式便攜使用。

5G背包傳輸系統(tǒng)采用了1套背包機和一臺接收服務(wù)器，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)播現(xiàn)場的移動拍攝和訊道擴展，同時與臺里現(xiàn)有的5G背包系統(tǒng)實現(xiàn)無縫接入。

4K+5G+IP超高清轉(zhuǎn)播車建成，標志著臨沂廣播電視臺邁入4K超高清時代，是臨沂廣播電視臺技術(shù)上的一次飛躍，尤其是探索在轉(zhuǎn)播車上進行移動新媒體制作，為臨沂廣播電視臺媒體融合的建設(shè)提供了有力的技術(shù)支撐。

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作者簡介：宋剛（1972.2-），男，漢族，高級工程師，研究方向：廣播電視工程，單位：臨沂市廣播電視臺.