融媒體中心高清演播室的構(gòu)建

吳 熙

（盤錦市融媒體發(fā)展中心，遼寧 盤錦 124010）

0 引言

融媒體，作為一個跨時代的概念，標(biāo)志著傳統(tǒng)媒體與現(xiàn)代媒體的完美結(jié)合。其不僅是將各種媒體資源融為一體，更在于創(chuàng)新的內(nèi)容生產(chǎn)、傳播方式和觀眾互動模式。在此背景下，高清演播室應(yīng)運而生，將高清晰度的視覺體驗與融媒體的多元互動結(jié)合，不再只是一個簡單的節(jié)目制作場所，而成為一個集視聽娛樂、信息傳播、技術(shù)創(chuàng)新為一體的綜合體驗空間。為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，如何規(guī)劃、設(shè)計并優(yōu)化高清演播室，已經(jīng)成為業(yè)界和研究者關(guān)注的焦點。

1 融媒體中心高清演播室的構(gòu)建功能

1.1 交互升級，體驗增強

融媒體中心高清演播室為了給觀眾提供更為豐富和沉浸式的體驗，做了許多技術(shù)上的革新。其一，電視臺演播室分為直播區(qū)和制作區(qū)兩部分，系統(tǒng)設(shè)計要確保兩個區(qū)域的數(shù)據(jù)相互共享，同時具備相互備份功能，確保數(shù)據(jù)的安全性。在直播區(qū)域，現(xiàn)采用4+2訊道主備通道架構(gòu)，其中4訊道為演播室攝像機系統(tǒng)訊道，2路外來信號，通過幀同步及解嵌進(jìn)入系統(tǒng)。主切換臺與備用矩陣相互作為備份。主切換臺不僅可以調(diào)控直播區(qū)的攝像機訊道，還能調(diào)控制作區(qū)的非編通道。備用矩陣則可以構(gòu)建獨立的4訊道系統(tǒng)，用于制作虛擬或其他專題。矩陣功能的引入，使得直播區(qū)和制作區(qū)得以相互協(xié)作，構(gòu)建出4+2訊道系統(tǒng)，共同完成節(jié)目的直播和制作[1]。其二，為了增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，現(xiàn)已采用主切換臺和備用矩陣互為備份的系統(tǒng)架構(gòu)，并配置2選1設(shè)備構(gòu)建相互獨立的雙通道，以防止單一通道的故障。信號輸出通道采用了主、備獨立配置，實現(xiàn)互為備份。為確保高清節(jié)目的傳輸穩(wěn)定性和信號兼容性，系統(tǒng)在設(shè)計時專門考慮了高清信號和標(biāo)清信號的處理。如今，高清演播室的視頻系統(tǒng)主要是基于高清信號，標(biāo)清信號則通過上變換進(jìn)入視頻系統(tǒng)。為了滿足新聞類節(jié)目直播的需求，系統(tǒng)還特別加入了高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）信號轉(zhuǎn)為串行數(shù)字接口（Serial Digital Interface，SDI）信號的多格式轉(zhuǎn)換裝置。其三，高清/標(biāo)清兼容系統(tǒng)現(xiàn)以切換臺為核心，它在多個方面與傳統(tǒng)標(biāo)清電視系統(tǒng)有所不同。例如，它們在取景比例、延時處理和信號帶寬方面都有顯著的區(qū)別。目前，根據(jù)切換臺的功能，高清/標(biāo)清兼容系統(tǒng)的實現(xiàn)方式可分為純高清加上下變換系統(tǒng)、雙主機切換系統(tǒng)、高/標(biāo)清兼容切換臺系統(tǒng)以及多分辨率同步制作切換臺系統(tǒng)。

1.2 質(zhì)量洗練，技術(shù)提升

盤錦市融媒體發(fā)展中心高清演播室，之所以能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)容生產(chǎn)與播出的高效率和高質(zhì)量，關(guān)鍵在于其先進(jìn)的技術(shù)裝備和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾砹鞒獭Ｊ紫?，該演播室的視頻系統(tǒng)信號源主要包括4臺SONY-3100高清攝像機、上/下變換器、2臺非線性編輯系統(tǒng)和1臺可編輯錄放像機。演播室采用外來信號輸入雙通道設(shè)計，使得信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗托Ｕ蟊晦D(zhuǎn)為高清信號輸入系統(tǒng)。其次，使用的HVS-390HS型高/標(biāo)清切換臺不僅支持1 920×1 080/50i高清制作，還具有靜幀存儲、重放片段、在線診斷故障等多項功能。該切換臺具備2級M/E，每級至少2個全功能鍵和1個下游鍵，確保了切換的多功能性和高效性。再次，為了確保視頻系統(tǒng)內(nèi)部的信號調(diào)控和外部信號的輸入/輸出，盤錦市融媒體發(fā)展中心高清演播室視頻系統(tǒng)采用了16×16的高/標(biāo)清兼容矩陣控制器。這個矩陣可以支持SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI和ASI多種型號格式，實現(xiàn)了多種交叉點控制方式。最后，對于錄放像設(shè)備，考慮到節(jié)目錄制信號格式的統(tǒng)一性，演播室使用了索貝的非線性編輯系統(tǒng)作為放像源。該系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行內(nèi)部的下變換，而且具有高/標(biāo)清輸出端口，從而確保了高/標(biāo)清記錄、重放制作的統(tǒng)一性。

2 融媒體中心高清演播室具體設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 光影藝術(shù)，視覺捕捉

融媒體中心高清演播室在光影藝術(shù)與視覺捕捉的設(shè)計上，不僅追求技術(shù)的前沿，更是極力為觀眾帶來最為出色的視覺體驗。光線設(shè)計方面，高清演播室需滿足6 000～6 500 K的色溫標(biāo)準(zhǔn)，確保光源的純凈度與自然感，同時保持照明的均勻度在±10%范圍內(nèi)，有助于實現(xiàn)對場景的精確渲染和對主體的清晰捕捉。為此，在光源選擇上，演播室應(yīng)用了高通量、低功耗的發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）技術(shù)，其光效達(dá)到了130～140 lm·W-1，既滿足了演播室的高亮度需求，又保證了能源效率[2]。通過調(diào)整光源的方向和強度，配合變焦和景深的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對物體的三維立體感的強化，增強了層次與空間的感知。在實際應(yīng)用中，攝影總監(jiān)（Director of Photography，DOP）可以通過遠(yuǎn)程控制臺實時調(diào)整光源參數(shù)和攝像機設(shè)置，響應(yīng)時間達(dá)5 ms，從而對現(xiàn)場的光影進(jìn)行微調(diào)，使其達(dá)到最佳的視覺效果。

演播室對于光線的控制和調(diào)整，特別是與攝像機及其他設(shè)備之間的互動，需要精密的技術(shù)支持。演播室利用物理基礎(chǔ)渲染算法，確保物體表面與環(huán)境光線的真實交互。在演播室的技術(shù)流程中，攝像機、非線性編輯系統(tǒng)和字幕機的信號都直接輸出至切換臺。對于標(biāo)清信號源，其輸出的SD-SDI信號會經(jīng)過上變換器轉(zhuǎn)換為HD-SDI信號，再輸送至切換臺。這樣的流程確保了信號的穩(wěn)定性和質(zhì)量。切換臺輸出的節(jié)目信號（Program，PGM）被視為高清主路信號，是高清錄像機和監(jiān)視器的信號源，直播時會被傳送至總控機房[3]。在設(shè)備配件方面，除了上述主要設(shè)備，演播室還配備了專業(yè)的濾鏡，如偏振濾鏡、漸變?yōu)V鏡和星光濾鏡等，可以處理特殊的光線條件或創(chuàng)造某種特定的視覺效果。

2.2 聲響配置，聽覺沉浸

在聲響配置方面，融媒體中心高清演播室通過精密的聲學(xué)設(shè)計、先進(jìn)的音頻技術(shù)和專業(yè)的設(shè)備選擇，實現(xiàn)了聽覺沉浸的效果，為觀眾帶來了與眾不同的體驗。

為了實現(xiàn)高清演播室的聽覺沉浸體驗，高分辨率的麥克風(fēng)陣列成為錄音的基石，利用XY、MS、Decca Tree等麥克風(fēng)擺放技術(shù)，對演播室內(nèi)的聲音源進(jìn)行準(zhǔn)確捕捉。選用的麥克風(fēng)均具備信噪比超過90 dB、總諧波失真低于0.05%的指標(biāo)，以確保錄音的純凈度和透明度。此外，無線麥克風(fēng)系統(tǒng)在特定環(huán)境如采訪或現(xiàn)場直播中扮演著關(guān)鍵角色。其采用頻率跳變技術(shù)和數(shù)字壓縮算法，實現(xiàn)了高達(dá)500 m的穩(wěn)定傳輸距離和2 ms以下的超低延遲[4]。

中控系統(tǒng)同樣是音響配置中的核心組成部分，通過數(shù)字音頻混合器，將各路音頻信號進(jìn)行匯總、調(diào)整和輸出?；旌掀鲀?nèi)置數(shù)字信號處理模塊，提供了高達(dá)96 kHz的處理速度和32 bits浮點數(shù)的算法精度，保證了音效處理的實時性和準(zhǔn)確性。此外，自動增益控制、反饋抑制和噪聲門等功能模塊在直播或現(xiàn)場放音中起到至關(guān)重要的作用。

監(jiān)聽環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性對于音響效果的判斷至關(guān)重要。為此，高清演播室配備了封閉、半封閉和開放式3種監(jiān)聽耳機，以適應(yīng)不同的工作場景和需求。其頻響范圍均覆蓋了20 Hz～20 kHz，并具備低至0.1%的失真率和高達(dá)120 dB的動態(tài)范圍，確保了音頻信號的真實還原。為滿足高級混音和母帶制作的需求，演播室還配置了具有Bass Reflex和Acoustic Space技術(shù)的專業(yè)監(jiān)聽揚聲器，為工程師提供了高標(biāo)準(zhǔn)的音頻參考。

2.3 場景變換，數(shù)字魔法

在當(dāng)今數(shù)字化時代，高清演播室的場景變換不再局限于傳統(tǒng)的實體布景和物理切換，而是通過先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)打造極具沉浸感的虛擬環(huán)境，實現(xiàn)真正意義上的數(shù)字魔法。

首先，基于Unreal Engine 4和High Fidelity Render Pipeline（HFRP）技術(shù)的虛擬場景構(gòu)建成為這種變革的核心引擎。通過RTX光線追蹤技術(shù)，可以在虛擬場景中實現(xiàn)光線與物體的真實交互，得到近乎真實的陰影、反射和透射效果。結(jié)合PBR（Physically-Based Rendering）材質(zhì)，每個物體的表面都能反映其物理屬性，使得整體場景具有更高的真實感[5]。此外，Occlusion Culling和細(xì)節(jié)層次（Level of Detail，LOD）技術(shù)的應(yīng)用，能在保證視覺效果的前提下，有效地提高場景的渲染效率，確保60 f·s-1以上的穩(wěn)定幀率輸出。

其次，技術(shù)鏈條確保了節(jié)目的高質(zhì)量輸出。例如，攝像機、非線性編輯系統(tǒng)和字幕機的緊密整合，保證了信號的穩(wěn)定性和質(zhì)量。標(biāo)清信號源的優(yōu)化允許其輸出的SD-SDI信號經(jīng)過上變換器轉(zhuǎn)換為HDSDI信號，從而滿足更高的清晰度要求。為進(jìn)一步提高信號質(zhì)量，還可以探索5G、Wi-Fi 6和邊緣計算等前沿技術(shù)。這些技術(shù)的核心價值在于能夠?qū)崿F(xiàn)更低的延遲和更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

最后，基于人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)的場景智能優(yōu)化和元素調(diào)整，為整體體驗增添了不少魔法色彩。利用深度學(xué)習(xí)的Neural Style Transfer技術(shù)，可以在實時的基礎(chǔ)上對場景進(jìn)行風(fēng)格遷移，滿足不同的節(jié)目風(fēng)格和視覺要求。再結(jié)合生成對抗網(wǎng)絡(luò)（Generative Adversarial Networks，GAN）技術(shù)，可以根據(jù)實時的數(shù)據(jù)反饋，自動生成與當(dāng)前場景風(fēng)格相匹配的虛擬元素，如背景、道具等。此外，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional Neural Networks，CNN）和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Recurrent Neural Network，RNN）技術(shù)，對場景中的動態(tài)元素進(jìn)行智能追蹤和預(yù)測，能夠確保每一個細(xì)節(jié)都得到精準(zhǔn)呈現(xiàn)。

3 結(jié)語

隨著技術(shù)的迅速發(fā)展和觀眾需求的日趨多樣，高清演播室不再是傳統(tǒng)的攝錄空間，而成為融合了先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計和互動體驗的綜合舞臺。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用的深入推進(jìn)，高清演播室將繼續(xù)走在技術(shù)與藝術(shù)的前沿，為廣大觀眾帶來更為震撼的媒體體驗。