青島電視臺第五演播室視頻系統設計及技術特點

【摘要】為了滿足制作安全以及高清節目制作需要，青島電視臺第五演播室對系統進行了全面的改造。本文介紹了該演播室的系統設計思想并對視頻、大屏及通話等系統的設計進行了說明，總結了系統的創新點。

【關鍵詞】高標清兼容 切換臺 應急切換

高清晰度電視技術正在逐漸普及，青島電視臺的高清頻道也已經開始試播，在這種情況下，節目制作的高清化也是非常必要的。我臺第五演播室的設計改造理念就是承擔著高清節目的制作、轉播等任務。演播室共分為三個景區，可分別獨立制作節目。

第五演播室采用的是全高清設備，同時考慮到高標清共存的情況以及建設資金的情況，也可以實現純標清制作。由于演播室承擔了體育賽事的直播工作，系統的安全性和穩定性就成為了設計的重點，我們在設計中也充分考慮了應急切換和系統備份的問題。

一.視頻系統

系統總體介紹

第五演播室面向高清，系統設計為高/標清兼容內核，采用上下變換滿足標清制作的需要，可同時制作兩套不同的高/標清節目。以主高清切換臺面板為主節目制作核心，以矩陣的應急母線作為應急通道。另外，多碼流矩陣進行總信號調度，用于應急、錄像、監看、外接口板等信號調配，切換和轉換。

其中高清切換臺信號為主信號，矩陣信號為備路信號，這兩路信號進入2X1開關后做為最終節目信號輸出。切換臺的最終PGM信號和矩陣應急信號作為2X1開關的輸入源，2個2X1輸出的信號作為主備信號。兩路輸出信號加嵌后分別進行下變換、D/A轉換或分配轉換獲得足夠數量的標清信號。

標清輸入信號在系統的輸入端進行上變換獲得高清信號，輸出端對高清信號進行下變換獲得標清信號。輸入端的所有主要高清信號都分別進入切換臺和矩陣。系統輸出分為主備兩路信號，每路信號包含高清，標清，模擬信號。

演播室標配4個訊道。演播室主要核心設備為：1個大型切換臺，1個總調度矩陣，規模為：32x32的多碼流視頻矩陣，32入16出24按鍵2級M/E配置的切換臺；電視墻采用4個50寸的大屏進行分屏顯示。技術區采用17英寸高清晰度技監做技術監看。

1.信號源部分

攝像機選用日立HD1000高清攝像機，信號從攝像機頭通過光纖電纜傳送給基站，再由基站輸出給系統各個部分，CCU輸出HDSDI信號直接進入切換臺和矩陣，一路HD信號送到導演區多畫面分割監看，1路HD信號送到技術區進行圖像和波形監看。用戶現場使用攝像機遙控單元控制面板，通過一根控制電纜與CCU連接，技術工作人員就可以通過在面板上的操作控制攝像機，調整底黑和光圈等參數了。

設計3路磁帶錄像機信號，1路硬盤錄像機信號，錄像機信號分別送往切換臺、矩陣和導演區監看。

設計1臺字幕機信號，1臺在線包裝工作站作為字幕機備份，從而實現了字幕的備份，保證信號的不中斷。

對于系統外來信號的接入，選用HARRIS公司的高性能的X85交叉變換器。可以處理2路外來信號，可以對模擬信號直接實現A/D轉換并幀同步校正，標清SD SDI信號上變換為HD SDI信號，同時支持音頻解嵌，為系統省去大量周邊板卡。經過校正的數字信號，進入分別送往切換臺和矩陣。

1路計算機信號經過VGA轉換器后HD SDI信號進入高清分配器，得到的信號分別進入切換臺、矩陣和多畫面分割器。

2路測試信號，及高清測試信號和標清測試信號，由主同步及測試信號發生器產生，可輸出SMPTE等各種標準的彩條和其他常用高/標清測試信號。

所有關鍵點信號都接入跳線盤，根據需要靈活調配。

2.信號調度與輸出

充分考慮直播的需求，整個系統充分考慮安全的因素，具有主、備及倒換系統。倒換系統可輸入2路不同來源的信號，輸出6路信號（其中具備2路高清視頻信號、2路標清視頻信號、2路CVBS視頻信號），具備音頻嵌入功能。應急畫面在切換時不發生跳幀抖動等現象。

視頻通道以切換臺為中心，切換臺選擇FORA公司的HVS4000的2級M/E切換臺。它的功能包括：HD/SD混合輸入，支持3G-SDI的傳輸，2.5D和3D數字特技，序列特技功能，MACRO功能，分屏顯示輸出，支持視頻文件 輸入以及3D立體視頻制作。32路矩陣選擇的是FOR A公司的MFR-3232作為系統的應急備份核心。該矩陣攝像機、錄像機及外來的視頻信號，進入數字矩陣進行信號的調度，為切換臺、錄像機、監看系統和外接口等提供信號。切換臺輸入信號預留有從矩陣過來的6路信號。矩陣的輸入端也有來自切換臺的包括PGM、CLEAN、AUX等各種信號。

切換臺和矩陣的PGM信號分別輸出到2個應急切換開關，實現備份的同時完成加嵌、下變換和D/A轉換，分成主備路送至播控中心。值得一提的是，考慮到播出安全，我們在設計上選擇了主路使用板卡自動倒換，防止出現黑場；備路使用切換面板手動倒換，可以根據實際情況進行選擇。當切換臺出現故障沒有輸出的情況下，系統輸出的主路會自動倒換到矩陣而不出現黑場，在第一時間內能使用切換面板將備路手動倒換到矩陣并通知播控將播出通道改為備路，這樣可以防止在切換臺沒有完全排除故障的情況下由于信號突然出現而導致的主路信號再次倒換從而影響到播出。此時導播可以在矩陣應急面板進行切換。當確認切換臺問題解決之后，主路信號已經自動倒換到切換臺，再把備路切換回切換臺并聯系播控中心將播出通道重新選為主路。在此，我們要說明一點的是：沒有選擇把主備路設計為用自動倒換，是為了防止由于切換臺出現有故障但有輸出所造成的無法選擇矩陣切換的現象，這是其一；而沒有選擇把主備路設計為都用手動切換是為了防止直播過程中由于人員反應時間造成的黑場現象，這是其二。我們這種考慮在實際的工作中也得到了驗證。保證了直播的安全性和連續性。需要特別注意的是AXON的HXT10里的設置問題，在setting菜單下的“Inp_Sel”選項中，主路自動倒換需要選擇“AUTO”；備路手動倒換選擇“GPI_Only”。另外，主路HXT10菜單中的選項“Switchback”要選擇“On”，這樣才能保證切換回矩陣后當切換臺信號正常后能自動倒換回來；備路因只受GPI控制則這項菜單無需設置。

從2選1出來的信號再分別進入高清視分、下變換器、D/A轉換器、標清數字視分。得到的的信號有主備HD、SD和模擬信號，被送到音頻、技術區、內外接口板和返送回矩陣輸入端。

系統的4路AUX信號由切換臺調往矩陣后輸出，經過下變換板后得到標清數字和模擬信號可供現場大屏幕信號使用。

送給攝像機基站的返送信號有兩部分組成，1路切換臺輸出，1路由矩陣輸出，均經過視頻分配后形成主備兩路返送信號，使在應急情況下攝像師也可以看到返送信號。

系統中所有錄像機記錄信號都由矩陣輸出，這樣可以根據需要靈活記錄所需要系統中的所有信號。導演區監看、技術監視器所監看的信號和送到外接口板的信號也都取自矩陣輸出端，同樣可實現對系統全信號的監看和向外部輸出。

3.圖像監視部分

圖像監視系統是視頻系統中重要的組成部分，為保證錄制的可靠性和系統的簡潔實用性，監視器我們根據不同信號監看的不同特點選用的是50英寸、17英寸和9英寸的監視器。對攝像機，錄像機，外來和字幕，PGM和PVW、輔助和應急均有監視。部分監視器輸入信號由矩陣進行靈活調度，導演區監視采用畫面分割方式，讓導演能很好的把握全局。

畫面分割器選擇的是FOR A公司的MV-1600HS，一體式設計，支持3G/HD/SD SDI輸入，輸出信號為DVI信號，分割畫面大小任意可調，具備網絡監控接口，分割器分辨率1920*1200。在監視器上除良好的顯示畫面外，還良好顯示出信號的源名；支持嵌入音頻的音柱顯示；導演區采用4臺50寸監視器多畫面分割，分割器監視總路數為28路。

錄像器使用9寸雙聯高標清彩色液晶監視器監看各路錄機信號。在技術監看方面選用了泰克公司的WFM7120數字波型矢量監視器和廣播級17寸液晶監視器監看主備播出信號、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。

特別值得一提的是，包括多畫面監視器和獨立監視器在內的輸入信號都有部分由矩陣輸出的，實現靈活調度，畫面可以根據使用需求隨時隨意安排位置。

所有視頻信號傳送關鍵點均接入跳線盤，以供緊急切換和技術人員檢測系統。

二.大屏控制系統

演播室安裝了一組6*2的等離子電視墻作為主景區的背景，另外還安裝了一組5*1的等離子電視墻作為第二演播區的背景，同時安裝了一塊3.0*1.8米的PH4全彩顯示屏。整個系統包括主機、背景服務器，導控室的大屏幕主機通過光纖連接到大屏DVI輸入接口，背景服務器可播放視頻文件或者圖片作為大屏背景，同時從矩陣輸出3路信號到大屏主機為大屏提供實時的視頻信號，為大屏提供豐富的背景素材。

三.同步系統

考慮到直播的安全性，整個同步系統設計為并行倒換方式，同步信號源采用2臺泰克公司生產的TG700高標清同步信號發生器和同步倒換器ECO422D，提供穩定的、多格式、多樣化同步和測試信號，保證系統穩定與完成設備測試，為演播及制作設備保駕護航。

通過模擬視分的方式實現了對系統中所有同步設備的同步，同時還為切換臺和矩陣提供了標準的測試信號。系統可通過外接口板輸出同步信號到演播室外部，使系統作為主系統對外鎖相，還有輸出到演播室內接口板，可作為演播室內擴展設備預留的同步。主同步機的輸入端接入跳線盤，可以實現臺從鎖相的功能，同時同步機輸出的測試信號也進入跳線盤，供需要的設備使用。

四.通話系統

隨著演播室系統的規模越來越大，通話系統的設計也越來越復雜。而通話系統作為節目制作的輔助系統，使用方便又必須是設計的基點。在保證系統功能強大的同時，又能保證通話系統在使用中方便順暢，這才是本系統設計的基本點。

為使通話系統既能在各個工作區位的內部通話順暢，又能實現常見外部通話系統級聯，我們的通話系統采用了兩線制式通話系統，并配備標準鵝頸話筒。通話系統分為有線、無線兩種。采用Clear-Com Party-Line通話系統。

演播室導播區放置了一個MS-704四通道通話主站，音頻區配備了1個兩通道分站。導演區的MS-704的A通道的一個通道通過音頻區通話分站后，通過轉換接口到各CCU，這樣導演，音頻區，攝像師就可以實現相互間的直接通話。B通道的一個通道連接到音頻區通話分站，方便導演與音頻人員直接溝通。C通道連接到外接口板后接入無線通話主站，2個腰包實現導演對現場主持人等的無線指揮。通話另有一個通道連接到外接口板作為預留，根據不同場合的需要進行連接與外界通話。

五.TALLY、時鐘系統

系統中多畫面分割的訊道監看畫面帶有提示功能，用紅色方框標出現在正在播出的畫面，無色表示空閑狀態來反映各機位及操作點（包括攝像、放像機、VGA等）的工作狀態，給導播室人員提示，使得各操作人員明確了解直播調度進程。

時鐘系統是協調各播出環節協同工作的基礎，系統的計時鐘授時采用臺內計時系統以便與臺內播出時間同步。

六.結語

總之，根據廣電目前的發展形勢，我們正處于標清到高清的過渡時代，如何在滿足高清節目錄制的情況下同時兼顧標清制作成為我們工作的方向。第五演播室作為多個節目的制作平臺，在設計中體現了系統的周密和靈活，考慮到了系統對播出的安全穩定以及日后擴展能力，同時具備了完善的應急方案。演播室改造完成后，節目錄制的質量大大提升，在演播室錄制的很多節目，都證實了我們當初合理性的設計理念。