高清直播演播室系統(tǒng)改造

王麗娜，陳 蕙

(青海廣播電視臺，青海 西寧 810001)

0 引言

電視作為人類社會生活中最重要的信息來源，其時效性、現(xiàn)場性和同一性越來越受到各級政府和新聞工作者的重視。國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，加快全國省會城市、計劃單列市以及有條件的地級市電視臺實現(xiàn)高清電視節(jié)目的拍攝與制作能力，在全國實現(xiàn)100個具備高清電視節(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年各省市電視臺更是加快了高清電視頻道的發(fā)展，2015年完全實現(xiàn)高清電視節(jié)目的制作和播出，是省級電視臺在“十二五”末必須實現(xiàn)的目標。

青海電視臺為了保持其競爭優(yōu)勢，為了適應高清數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，加快產(chǎn)業(yè)升級換代的步伐，推進青海省高清電視的發(fā)展，更好、更全面地發(fā)展青海電視臺的硬件建設，決定將標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鍵。

1 系統(tǒng)設計原則

系統(tǒng)設計原則有以下幾個方面:

1)保證系統(tǒng)技術先進性。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)設計符合專業(yè)電視廣播規(guī)范。在實用和安全的基礎上，設備選型在功能和性能上具備一定的超前性，系統(tǒng)設計有一定的前瞻性。

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上進行改造，故進行高清數(shù)字電視演播室系統(tǒng)設計時，在保證其具有較高一體化的基礎上，還要針對節(jié)目直播或者錄播時的實際需要，如視頻信號上下變換、音頻信號的加嵌解嵌、數(shù)模轉換等可能出現(xiàn)的情況進行設計。

3)系統(tǒng)具有擴展性。高清直播演播室在設計時，還要考慮系統(tǒng)功能的可擴充性，比如設備升級以及功能擴展的空間，為以后的發(fā)展進行適當?shù)念A留。系統(tǒng)設計中，根據(jù)場地及系統(tǒng)的實際需求，對設備機箱規(guī)模、機架空間、跳線、監(jiān)視、備份傳輸線路等留有裕量，周邊設備按需購置。

4)系統(tǒng)運行的安全性。高清直播演播室承擔大量現(xiàn)場直播工作，在設備選型上選擇同類設備中性價比高、技術先進成熟，并經(jīng)過大量實踐達到高標準、高質量、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。在操作上盡量要簡捷、安全、穩(wěn)定。設備要有環(huán)保、抗電磁干擾性能。鑒于國內對現(xiàn)場直播安全性的高要求，視音頻系統(tǒng)采用了備份設備組成應急通道的方式，系統(tǒng)的核心設備配置雙電源供電，周邊設備可以熱插拔，保證設備運行的安全、穩(wěn)定。

5)系統(tǒng)具有開放性。開放式的系統(tǒng)的設計，遵循國家和國際標準的系統(tǒng)。保證系統(tǒng)具有完整性、通用性、可用性、可靠性、可擴充性、可管理性。還需要開放底層協(xié)議，支持MOS等標準協(xié)議。

6)對系統(tǒng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃，采用集約化設計思路，達到最佳的性價比。系統(tǒng)設計中，在保證功能不簡化、安全性不降低的前提下力求通過合理的設計方式降低系統(tǒng)造價，減少設備，方便系統(tǒng)連接等。在滿足設計原則前提下，所設計系統(tǒng)在實現(xiàn)時具有較高性能價格比。系統(tǒng)功能兼顧先進性和成熟性，確保播出任務高質量完成，系統(tǒng)運行性能爭取做到總體保持先進。

7)系統(tǒng)設備操作直觀簡易。在設備選型上將設備技術指標和穩(wěn)定性作為第一考慮要素，功能要求滿足應用，操作必須直觀簡易，在主要設備選擇上更是體現(xiàn)了這一原則，數(shù)字視頻切換臺、調音臺等主要設備都是依據(jù)這樣原則來選型的。做到一切面向應用，由應用的實際需求對系統(tǒng)規(guī)模進行量化，從而設計出實用的系統(tǒng)。

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

2 系統(tǒng)介紹

高清直播演播室系統(tǒng)設計為4個訊道，由視頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、通話系統(tǒng)、Tally和時鐘系統(tǒng)等部分組成，能夠完成多點連線的高標清直播、錄播工作。

2.1 視頻系統(tǒng)

面向高清，本系統(tǒng)計劃改造為純高清內核，采用上下變換滿足標清制作需要，可同時制作兩套不同的高/標清節(jié)目。以多格式高清切換臺為主節(jié)目制作核心，以高清矩陣應急母線為應急通道，滿足直播應急備份要求。另外，多碼流矩陣進行總信號調度，用于應急、錄像、監(jiān)看、預留等信號調配。其中高清切換臺的輸出信號作為主路，多格式矩陣的輸出信號作為備路，主備兩路信號同時進入二選一切換開關。兩路輸出信號都經(jīng)過加嵌、下變換和D/A轉換獲得標清SDI和模擬信號。在系統(tǒng)的輸入端標清輸入信號和模擬信號進入高清數(shù)字幀同步機轉換為高清信號，在系統(tǒng)的輸出端高清信號由二選一切換開關輸出，然后通過下變換、數(shù)模轉換、分配等獲得足量的高清、標清和模擬信號。輸入端的所有高清信號都分別進入切換臺和矩陣。系統(tǒng)輸出分為主備兩路信號，每路信號都包含高清、標清、模擬信號。

2.1.1 核心設備選擇

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

2.1.2 信號源及基本工作原理

本系統(tǒng)信號源包括4臺高清演播室攝像機、4臺高清錄像機、2臺大洋高清在線包裝，外采實時回傳信號2路和計算機PC信號1路，合計13路信號。

攝像機信號4路信號從攝像機機頭通過同軸電纜傳送給CCU基站，再由基站輸出給系統(tǒng)各個部分，每臺CCU輸出HD－SDI信號直接進入主切換臺和矩陣;用戶現(xiàn)場使用攝像機遙控單元控制面板，通過1根控制電纜與CCU連接，技術工作人員可以通過面板操作控制攝像機。高清錄像機信號分別送往切換臺、矩陣和錄像區(qū)監(jiān)看。2臺在線包裝信號，直接送入切換臺、矩陣和導演區(qū)監(jiān)看，實現(xiàn)字幕雙備份，保證信號不中斷。對于系統(tǒng)外來標清信號和模擬信號的接入，采用高清數(shù)字視頻幀同步機，轉為高清信號接入系統(tǒng)。可以對模擬信號直接實現(xiàn)A/D轉換并幀同步校正，標清SD SDI信號上變換為HD SDI信號，支持帶嵌入音頻。1路外來VGA信號，經(jīng)過VGA轉換器處理，進入矩陣，由矩陣輸出到切換臺。

2.1.3 信號調度與輸出

多格式切換臺的PGM信號分別輸出到兩個應急切換開關，實現(xiàn)雙備份的同時完成加嵌和D/A轉換。從二選一出來的各種信號再分別進入數(shù)字模擬視分，得到的ON AIR的信號有主備SD和模擬信號，其中主備各1路SDI信號輸出到視音頻延時器，再經(jīng)過分配后，主備各1路SDI信號到外接口板，送播出系統(tǒng)。所有關鍵點信號都接入跳線盤，根據(jù)需要靈活調配。

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50 in液晶監(jiān)視器、8臺20 in高清監(jiān)視器和2臺9 in雙聯(lián)液晶監(jiān)視器。視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要分為技術區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)、導演區(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)。導演區(qū)畫面分割器為板卡式設計，支持HD/SD SDI輸入。技術區(qū)采用2臺9 in雙聯(lián)HD/SD自適應監(jiān)視器監(jiān)看攝像機信號和錄像機信號，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，另外WFM7120視音頻測量儀和1741C示波器，監(jiān)看主備播出信號、攝像機信號等需要檢測的信號，讓技術人員不遺漏任何一個技術細節(jié)。多畫面監(jiān)視器和獨立監(jiān)視器在內的輸入信號都由矩陣輸出，畫面可以根據(jù)使用需求靈活調度。

2.2 音頻系統(tǒng)

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

信號源分為數(shù)字和模擬音頻兩部分，模擬聲音信號源部分為現(xiàn)場有線傳聲器。錄像機、攝像機和外來信號等立體聲信號直接進入調音臺混音。

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

在調音臺主輸出方面，除了現(xiàn)場各區(qū)監(jiān)聽信號，主調音臺立體聲主輸出信號首先經(jīng)音頻分配器，得到的信號加嵌后送到各錄像機、錄音機記錄。包括數(shù)字、模擬ST、AUX聲音信號在內的各種信號都有輸出到接口板作為預留。

2.3 同步系統(tǒng)

同步系統(tǒng)由主備同步信號發(fā)生器和自動倒換器組成，采用泰克公司生產(chǎn)的ECO422D型同步信號倒換器，2臺TG700高清同步信號發(fā)生器提供穩(wěn)定同步信號。切換臺的同步輸入端接入跳線盤，可以實現(xiàn)臺從鎖相的功能，同時信號發(fā)生器輸出的測試信號也進入跳線盤，供需要的設備使用。

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，導演區(qū)采用MS－704四通道通話主站，作為整個通話系統(tǒng)的核心設備，3個RM－702兩通道通話分站，分別負責音頻、技術、播控。主站共有A，B，C，D這4個通道。A通道接技術區(qū)的RM－702的兩通道通話分站，通話分站可以連接4個攝像機CCU基站，從而實現(xiàn)與現(xiàn)場攝像人員的雙向通話。B通道中的1個信道連接到無線基站，實現(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)場工作人員通話包及其他通話設備使用。同時，音頻系統(tǒng)的節(jié)目音可以同時輸入主站，供通話系統(tǒng)使用。另有預留的通話通道，可連接到外接口板，根據(jù)不同場合的需要進行與外界連接通話。

2.5 Tally、時鐘系統(tǒng)

Tally系統(tǒng)有動態(tài)Tally和靜態(tài)Tally。Sony的設備控制單元作為Tally的大腦，產(chǎn)生Tally信號。Tally信號中的GPI觸發(fā)信號送往CCU和技術區(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、標準32位并行口。三色顯示紅色用于播出狀態(tài)的信號源提示，綠色用于準備狀態(tài)的信號源提示，黃色用于錄制狀態(tài)的信號源提示。

演播室內2個區(qū)配備子鐘和倒計時器，顯示倒計時和正計時，顯示時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)集成來使其由單個設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作為視頻制作的核心設備，以高清矩陣為視頻制作的備份設備，并兼具信號調度的功能。設計原理是以高清為制作平臺，通過幀同步機及下變換器等設備實現(xiàn)標清信號的制作。系統(tǒng)集成需要充分考慮信號調度的靈活、方便、快捷，各個通路的關鍵點均可有效檢測。各個工作區(qū)設備布局充分考慮合理便捷性，設備間連線距離最小。系統(tǒng)設計充分開發(fā)實現(xiàn)設備的各項功能。

3 結束語

青海電視臺高清直播演播室的改造建設充分借鑒各臺的成功經(jīng)驗，不僅說明青海電視臺向高清又邁進了一步，而且對于進一步提升青海電視臺節(jié)目制播水平，增強突發(fā)事件應急報道能力，鞏固壯大廣播影視主流媒體，提升媒體公信力、增強市場競爭力、擴大社會影響力具有重要意義。