南京電視臺高清播總控系統的設計與應用

岳翔宇，云 帆

(南京廣播電視臺，江蘇 南京 210001)

南京電視臺高清播總控系統的設計與應用

岳翔宇，云 帆

(南京廣播電視臺，江蘇 南京 210001)

主要介紹了南京電視臺高標清同播頻道播總控系統建設情況，包括高清播總控系統設計思路、整體架構、設計理念，闡述了高清總控調度系統與分控播出系統的建設要點，介紹了自動+手動播出模式、高標清同播策略以及配套顯示電源系統。

高標清同播系統；高清總控調度系統；高清分控播出系統

為適應高清電視媒體播出需要，提升南京電視臺整體形象，南京電視臺啟動了2個高標清同播頻道系統建設。該系統建設采取“源分離”的設計理念，著重對高清播總控系統進行建設，實現了配置主備高清信號調度矩陣、具備2個高清頻道播出能力的播總控一體化系統，通過硬盤自動播出系統對原有標清頻道播出系統僅在信源端配置高清下變換信號[1-3]，在本系統方案中采用源分離并播方式，同時考慮到安全性，在高清頻道里面再采用同播的方式下變換輸出標清信號，作為應急備份的手段。2個高標清頻道采用并播出的方式，即實際建設2個高清頻道和2個標清頻道，頻道之間節目數據共享進行同步播出，即為源端分離播出方式。

1 系統總體架構

1.1 系統設計思路

伴隨著新媒體產業的進步，高清播出技術日漸趨于成熟，為了滿足自身發展與受眾的需求，南京廣電集團決心對現有播出系統進行升級改造。正如模擬電視向數字電視轉換的過程一樣，高清播出替代傳統標清也需循序漸進。考慮到播控設備運行現狀以及行業革新趨勢，系統改造確立了“建設標清為基礎，發展高清為起點，面向全媒體高標清兼容”為基本方針。

出于安全播出以及后續發展改造需求，該系統采用了“源分離”的設計理念，高標清播控系統通過對應切換矩陣獨立調用外源與硬盤信號，同時高清播出切換器分配1路信號通過下變換板卡輸出，作為標清頻道的應急備份。本次高標清同播頻道播總控系統設計具體包括新建總控高清調度矩陣，新建2個高清頻道，保留完善原有標清頻道。

1.2 系統總體架構

建設2個高清硬盤播出系統，系統內的視頻流、素材流均為標準的統一的高清信號。不同格式的視頻流進入系統需要在系統前端調整為系統標準高清格式。在系統的播出末端根據標清的輸出需求，兼顧標清信號，對高清信號進行下變換后輸出到標清播出。總體架構圖如圖1所示。

2個高清播出系統中主路采用切換臺，備路仍采用切換開關，下變換放在帶內鍵的鍵混之前，系統在四選一后增加帶斷電旁通的響度控制處理設備。四選一設備接入的信號按順序依次為主路播出、備路播出、第二備播及應急播出信號，其中，主備播出信號可以通過檢測視音頻黑場靜幀靜音等情況自動切換，而后2路則需要手動切換。

圖1 總體架構圖

利用四選一的自動倒換功能，利用四選一的自動倒換功能，可以在視頻通道發生故障時完成主備通道之間的凈靜切換，確保播出信號不出現畫面的抖動、黑場和靜幀。

2 分系統簡介

2.1 高清總控系統

圖3 高清分控系統圖

圖2 高清總控系統圖

為了打造新的全媒體新聞中心，南京廣電集團對 1 600 m2、 280 m2演播廳進行了升級改造。高清總控系統圖如圖2所示。面對豐富的外源信號以及高標清兼容的播出系統中頻繁的上下變換需求，在本次總控調度系統改造中，新建1臺 32×32高清數字視頻矩陣以及1臺80×64高清數字視頻矩陣，并配置適用幀同步板卡及上下變換板卡。高清數字視頻矩陣可以實現對高清視頻服務器、高清演播廳、高清衛星機以及經上變換的標清矩陣等輸入信號的切換輸出。考慮到未來集團事業建設以及即將進行改造的120 m2、150 m2、800 m2等演播室，80×64高清數字視頻矩陣在滿足現有高標清同播系統調度條件下，保留部分輸入輸出端口，以便靈活適用于更多各類外來信號源的直播調度以及多個演播現場的聯動直播要求。

2.2 高清分控系統

新建的高清新聞、教科頻道由于播出強度大，重要內容多，受眾覆蓋廣，必須具有極高的可靠性，因此，高清分控系統的所有主干設備包括切換臺、鍵混、分配器、四選一開關都采用主備運行。各個頻道分控的也采用主備播出機同時運行的方式來保障系統播出安全。

高清播出系統中采用切換臺+靜凈切換器模式，主要輸入信號包括高清視頻服務器、高清演播廳、高清錄像機、標清上變換、高清總控矩陣。切換臺+靜凈切換器輸出信號經過鍵混處理后，與硬盤二備播及硬盤應急播信號進入主備四選一開關。

高清分控系統圖如圖3所示。

2.3 高標清同播策略

《NBS高清電視節目技術指標和制作、播出技術規范》(簡稱《規范》)中，針對高標清同播方式下圖像制作的幅型比例、遮幅狀態、圖像變形明確做出了原則性要求。南京電視臺高標清同播系統遵循《規范》中原則，充分保證高清播出與標清播出的畫幅比一致、主觀收視效果一致。

2.3.1 播出環節的上、下變換策略

南京電視臺高清、標清同步播出時，節目圖像畫幅比的交叉變換遵循以下原則：1)播出畫面不發生變形；2)播出畫面不出現四面加黑邊；3)涉及高清、標清混合播出，盡量減少交叉變換次數。

高標清同播方案見表1。

表1 高標清同播方案

AFDCodeAFD特征a3，a2，a1，a0在4 3電視格式中在16 9電視格式中概述圖示概述圖示“1010”信箱模式，保全圖像內容的16 9圖像，垂直方向居中全畫幅16 9圖像，保全圖像內容的16 9圖像“1001”全畫幅4 3圖像，保全圖像內容的4 3圖像鑲邊模式，4 3圖像，水平方向居中

主要轉換場景如下：

1)高清新聞類節目轉標清

在新聞采集時，高清攝像機均打開4:3安全框，保證主要拍攝內容保持在安全框內，高清節目制作時，字幕制作均打在安全框內，在進行標清下變換時采用左右切邊方式，具體如圖4所示。

圖4 高清新聞類節目轉標清

2)高清專題、影視劇、綜藝、廣告等轉標清

自制的綜藝、專題以及外購的電視劇、廣告素材均要求高清版本，在進行標清下變換時，采用上下加邊、模擬遮幅的效果，畫面信息不丟失，具體如圖5所示。

圖5 高清專題、影視劇、綜藝、廣告等轉標清

3)標清新聞、廣告類節目轉高清

對于少數歷史標清新聞素材的引用，采用左右加黑邊進行上變換，畫面信息不丟失。廣告類原則上要求高清供片，特殊情況下，只能提供標清版本時，采用左右加邊方式進行上變換，保證畫面信息不丟失，具體如圖6所示。

圖6 標清新聞、廣告類節目轉高清

4)標清遮幅類節目轉高清

正常情況下，高標清同播以播出高清節目為主，若因特殊情況需要播出標清遮幅類的節目，則采用上下切邊上變換方式，使畫面充滿屏幕，畫面信息基本不丟失，具體如圖7所示。

圖7 標清遮幅類節目轉高清

南京電視臺的高標清同播系統為支持AFD信息的系統，對于具有AFD信息的信號具有繼承的功能，若有必要可以進行信號的幅型變換，信號通路設備支持AFD信息的透明傳輸、上下變換，AFD嵌入器具有AFD的寫入功能。在硬盤播出系統的首次文件化時，對沒有AFD信息的文件進行AFD的嵌入，同時保證輸出的節目具有合法的AFD信息，并具有嵌入、合法性檢查和修正的功能。

在播出環節實現幅型變換的自動匹配需要注意以下事項：

1)高清播出硬盤服務器，設置為自動，默認左右加邊上變換。標清文件若沒有AFD信息，按默認規則上變換播出；嵌入AFD信息的標清文件執行AFD上變換；高清文件不作處理。

2)高清播出下變換設備，設置為自動，默認左右切邊下變換。HD-SDI基帶信號若無AFD信息，按默認規則下變換播出；若有AFD信息，就執行AFD下變換。

3)外來直播信號，在幀同步設備中加入AFD信息。送往播出切換設備的外來直播信號，在幀同步設備中添加AFD信息。在總控系統中配置可嵌入2種AFD信息的幀同步設備，根據構圖是16:9或者4:3，通過相應的幀同步機來實現不同AFD信息的添加。

2.3.2 高標清同播音頻處理策略

高標清同播期內，高清片源應采用立體聲格式(有條件的可5.1環繞聲)制作播出，標清素材上變換時應采取復制聲道的方式制作成雙聲道節目，高清片源下變換需下縮混成單聲道音頻，但各聲道的相位關系應保持正確。

2.4 高標清顯示系統

2.4.1 總控顯示區

總控顯示區的屏幕墻由24個52 in(1 in=2.54 cm)液晶顯示器組成，常規情況下中間區域的12塊作為1個拼接大屏，主要功能是監看總控需要調度的各路源信號以及包括省公共插播信號和CCTV-2在內的12個頻道視音頻播出狀態。

而各個子屏幕的顯示配置由矩陣式拼接系統及12臺8畫面分割器完成，4個高標清矩陣的所有信號都可以在任意屏幕調度監看。

總控顯示區的控制方法也十分便捷，直接運用Web界面控制，即可完成屏幕拼接、屏幕調度、圖層疊加、特效顯示等多種功能。

2.4.2 分控顯示區

分控顯示區主要分為2個部分，其中屏幕墻由11塊子墻面構成，除1塊子墻面用于所有頻道素材統一預播監看外，其余對應所屬頻道顯示各路輸入輸出信號視音頻狀態，運用畫面分割器按照信號重要程度靈活分配顯示區域。

同時，在各頻道控制臺旁附有1臺顯示器用以顯示當前頻道的主備輸出信號、臺標字幕等素材播出狀態，并配備1臺液晶雙聯顯示器方便值班員就近核對觀察信號。

3 高清系統指標測試

在高標清同播系統正式上線前，需要對高清系統進行指標測試。本次測試中，將TG-8000發生的高清測試信號輸入通道前端，使用WVR-7120測試儀記錄結果。

1)HD SDI接口特性，見表2。

表2 高清電視信號接口特性表

檢測項目技術要求檢測結果結果判定信號幅度/mV800±80743合格上升時間/ps<270118合格下降時間/ps<270114合格上升和下降時間的偏差/ps<1006合格上沖/%<100合格下沖/%<100合格抖動100kHz高通濾波/UI<0 200 11合格10Hz高通濾波/UI<1 000 40合格

2)HD SDI視頻特性，見表3。

表3 高清電視信號視頻指標測試表

檢測項目測試信號參考值檢測結果YPbPr輸出幅度/mV100%彩條700700700700幅頻特性頻率/MHz幅度/dB多波群信號—1～151～151～150 20-0 096-0 096非線性失真/%五階梯1 5符合要求K系數/%2T4T10TPulse1符合要求時延/ns蝴蝶結10符合要求閃電100%彩條—符合要求矢量100%彩條—符合要求

4 系統應用情況

自2014年6月南京電視臺高清頻道試播出以來，已高質高效地保障了近一年的播出安全。這段時間，南京廣電集團已完成多次重大活動轉播。其中，2014年8月備受世界矚目的第二屆青奧會在南京盛大開幕，自火炬傳遞儀式起，圍繞著為期13天的青奧會賽季的各項報道緊張籌備。在此期間，部門同事通力合作，運用新建高標清同播系統成功地完成了青奧開幕式、各項賽事以及閉幕式的直轉播工作，獲得了各屆好評。

新建高標清同播系統不僅安全可靠，用戶體驗評價也較好，系統操作界面直觀易控，流程清晰，并且在24 h不間斷播出的情況下，系統也可維修維護，支持熱插拔，在線維護，在線擴展。

5 結束語

高標清同播系統改造的成功實施，提升了南京廣電集團的播出水平，為集團未來的事業發展、全網絡智能化播出系統、全面高清時代的來臨奠定基礎。本次改造符合《廣播電視安全播出管理規定》電視中心實施細則，系統各個環節都有完善的安全備份，其先進性與適用性都達到了預期目標。

[1] 吳永生，岳翔宇. 高清全媒體IP資源收錄與發布平臺升級改造[J].電視技術，2015，39(2)：30-33.

[2] 曹健，岳翔宇. 節目播出軟包裝系統的設計與實現[J].電視技術，2013，37(16)：34-40.

[3] 黃蓓. 南京電視臺高標清同播平臺技術應用策略[J].電視技術，2014，36(4)：82-85.

責任編輯：任健男

Design and Application of Broadcast Control System for High-definition Television in NJTV

YUE Xiangyu, YUN Fan

(NanjingTVStation,Nanjing210001,China)

The broadcast control system for high-definition simulcast television channel in NJTV is introduced including system design ideas and the overall architecture. The construction points of the high-definition television broadcast control system are expounded. The automatic broadcast mode combine with manual broadcast mode for the system is introduced，and how the high-definition channel simulcast with the standard-definition channel is explained.

HD and SD simulcast;HD signal scheduling system;HD broadcast control system

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.18.015

2015-01-06

【本文獻信息】岳翔宇，云帆.南京電視臺高清播總控系統的設計與應用[J].電視技術,2015，39(18).