高清轉播車系統集成線號表編制方法研究

鄭惠兵

(中國儀器進出口(集團)公司，北京100044)

通常情況下，A 類高清轉播車(16 訊道)會達到4 000 ～5 000條電纜，B 類高清轉播車(8 ～10 訊道)會達到2 000 ～3 000條電纜。這些電纜大致應用于以下系統，包括:視頻(高清、標清、模擬)，音頻(數字、模擬)，通話，Tally，控制，光纜，同步，時間碼，KVM(Keyboard、Video、Mouse)，StageBox，VGA/DVI/HDMI，網絡，電源系統等。在系統設計和施工布線時必須保證每條電纜和連接頭的“唯一”，就需要給每條電纜一個準確并且唯一的線號，還要給每個連接頭一個準確并且唯一的連接端口定義，避免施工過程中布線錯誤和端口的連接錯誤，給后續的系統調試工作帶來不便。線號表就是清晰定義每條電纜和連接頭的文件。線號表需要技術人員在系統集成施工開始前根據系統施工圖編制完成。線號表不但包含一輛轉播車系統設備全部的電纜和連接頭的信息，還包含全部設備的安裝位置的信息，是施工的“語言”，是對施工圖紙的詳細解釋。因此編制好一份內容準確、清晰、完整的線號表，可以說完成了整個轉播車集成工作的70%。施工人員根據線號表，完成電纜敷設、電纜頭制作、設備安裝等工作，為下一步系統調試打下良好基礎。

線號表編制主要包括3 方面的內容:

1)電纜線號;

2)電纜兩端位置、連接頭信息(“FROM”和“TO”);

3)電纜屬性(長度、型號、顏色)。

線號表采用由“面”到“點”的定義方法，首先按照電纜傳輸信號的屬性、設備安裝位置等相關信息，通過字母和數字的組合給每一條電纜編制一個唯一的線號，然后分別編制這條電纜兩端所連接設備的基礎信息，準確定義每一臺設備、每一個接口，并確定電纜兩側連接頭的型號，還要確定首先制作哪側連接頭。最后定義連接電纜的信息，包括電纜型號、長度、顏色(見表1)。

1 編制電纜線號

電纜線號是由字母和數字組成的:ABC－123，字母代表電纜屬性;數字代表電纜序號。

1.1 字母編制

首先用縮寫字母來定義電纜傳輸信號的屬性，定義這條電纜是屬于視頻電纜、音頻電纜、控制電纜等;是高清、標清、模擬，還是數字音頻或者模擬音頻等。通常情況下字母縮寫定義如表2 所示。

表1 視頻系統線號表

表2 線號字母縮寫定義

1.2 電纜序號編制

序號編制沒有統一的標準，可以用簡單的序列表示，例如:從1，2，3，…，100，也可以根據系統設計的一些規律編制。轉播車中的電纜，數量最多的是視、音頻電纜，而這些視頻、音頻電纜中大部分都是連接到跳線盤的電纜，這些電纜的一側連接在跳線盤上，連接有一定規律可循。因此，首先編制經過視頻、音頻跳線盤的電纜序號。

1.2.1 音頻跳線盤線號編制說明

音頻系統通常采用48 路音頻跳線盤，1RU，Bantam，分為上下兩排，各48 路。上排連接設備輸入端，用于“輸入”信號;下排連接設備輸出端，用于“輸出信號”。

音頻跳線盤線號編制方法舉例如下(見圖1):

1)第一個音頻跳線盤上口第一個線號為“101”，第二個為“102”，第三個為“103”……以此類推，上口最后一個線號為“148”。

2)為了便于記憶和查找，將跳線盤下口的編號從“151”開始，就是在上口線號的基礎上，每個線號加50，變成下口的線號。例如:第一個音頻跳線盤的下口第一個線號為“151”，第二個為“152”，第三個為“153”……以此類推，下口最后一個線號為“198”。

3)第二個音頻跳線盤的上口第一個線號為“201”，下口第一個線號為“251”。

編制好的字母和序號組合在一起，就構成了一條電纜的線號。例如:DA127，表示這條電纜傳輸數字音頻信號，一側連接在第一個音頻跳線盤的第27 個上口;A289，表示該電纜傳輸模擬音頻信號，一側連接在第二個音頻跳線盤的第39 個下口(89－50=39)。

圖1 音頻跳線盤線號編制示意圖

1.2.2 視頻跳線盤線號編制說明

視頻跳線盤線號編制規則與音頻一致(見圖2)。視頻跳線盤通常采用26 路跳線盤，1RU，分為上下兩排，各26 路。第一個視頻跳線盤的上口第一個線號為“101”，第二個為“102”，第三個為“103”……以此類推，上口最后一個線號為“126”;為了便于記憶和查找，將下口的跳線盤編號從“131”開始，就是在上口線號的基礎上，每個線號加30，變成下口的線號，第一個視頻跳線盤的下口第一個線號為“131”，第二個為“132”，第三個為“133”……以此類推，上口最后一個線號為“156”。例如:HD106，表示這條電纜用于傳輸高清視頻信號，一側連接在第一個視頻跳線盤的第6 個上口。

圖2 視頻跳線盤線號編制示意圖

2 編制電纜兩端信息和連接頭信息

“FROM”代表電纜一側，“TO”代表電纜另一側信息。編制時兩側所涵蓋的內容一致，編制方法一樣。

1)房間名

設備所在區域名稱，通常轉播車內部分為幾個區域:導演區(DIR)、技術區(TECH)、音頻區(AUDIO)、車尾接口板(EXT I/O)等。

2)機柜名

設備所在機柜名稱。系統集成時，設計人員應將全車的全部機柜、操作臺、接口箱等進行定義。如:“機柜1(RK1)、機柜2(RK2)、電視墻(TV WALL)、操作臺(Console)”。

3)機器名

就是指設備型號。例如:HDCU－2080;XDS－1000 等。

4)UNIT

指同一架機柜里面有2 臺以上同樣型號的設備時，僅僅靠機器名不能準確定義位置時，可以給每臺相同的設備設計一個“UNIT”號碼，區分第幾臺機器。如同一機柜里面的視頻跳線盤VJP ＜1 ＞、VJP ＜2 ＞、VJP ＜3 ＞，VTR ＜1 ＞、VTR ＜2 ＞等。還有對于綜合板卡機箱，機箱里面插入了很多不同功能、不同型號的板卡，對于連接到板卡的電纜，“機器名”就是綜合板卡機箱的型號，“UNIT”可以編制為機箱內部板卡的型號(見表3)。

表3 “UNIT”編制

5)端子名

指設備后面接口名稱。如“LINE OUT1，AES IN 1/2，HDSDI OUTPUT1”。

6)CN

指連接端子的連接頭型號，如:BCP－B25HD，NC3FX，F－09，RJ－45，Dsub25M 等。轉播車除了通常的視頻、音頻插頭以外，還會涉及到一些特殊的插頭，如USB，HDMI，VGA 等，由于轉播車是“移動的演播室”，很多插頭在車輛行駛過程中容易產生松動，甚至脫落，帶來系統故障，因此插頭和插座之間必須充分保證堅固、結實、接觸穩定。常用的BNC 型插頭和插座、XLR 型插頭和插座有自鎖結構，但是像USB，HDMI，VGA 等沒有自鎖結構，插頭容易松動、脫落，建議采用帶有自鎖結構的插頭和插座。在有些特殊的場合，由于轉播車空間狹小，設備后部接口區域與機柜結構或檢修門之間距離非常近，無法插入插頭。可以采用直角型的連接頭(見圖3)。對于轉播車車尾接口板上面的音視頻插座，可以選用帶有防塵蓋的類型，可以防潮、防塵。

圖3 各種插頭和插座

轉播車上的設備供電建議盡量不考慮電源接線板，而是采用電源接線端子排的形式。

由于轉播車在隨時移動，電源插頭插在接線板上容易松動，造成電源接觸不實，或者脫落。而采用電源接線端子排則十分牢固。電源接線端子排采用壓接端子的形式將電源線的一端電線壓接在端子上，用帶有彈簧墊片的螺絲固定在端子板上，非常緊固。端子板高度為1RU，節省空間，并且可以根據機柜背部設備的情況安裝在合理的位置。如果一個機柜內部的設備較多，電源線較多時也可以考慮并接的方法。接線端子排上面的電源線要做好線號標識，同時注意接線端子排要配有保護蓋，防止觸電。

7)端末加工

通過“端末加工”標注出施工時“首先”制作電纜的哪一側插頭，通常用“O”和“X”表示?！癘”表示首先制作的一側，“X”表示后制作的一側。對于連接到視頻、音頻跳線盤的電纜，應該首先制作連接跳線盤一側的連接頭。

3 電纜屬性(型號、長度、顏色)確定

3.1 電纜選型

3.1.1 高清視頻同軸電纜的內部結構

轉播車中的視頻信號主要通過同軸電纜傳輸，特性阻抗75 Ω。在不同的使用環境下要選擇適合的同軸電纜，同軸電纜的傳輸距離由內部的結構和材質決定。同軸電纜內部結構主要包括3 個基本因素:內導體、絕緣層、屏蔽層(見圖4)。

1)內導體分為:獨股實心銅和多股絞合。

2)絕緣層:采用低損耗聚乙烯材料，衰減很小，廣泛應用于高清信號傳輸。

3)屏蔽層分為“編織屏蔽”和“編織加鋁箔屏蔽”兩種(見圖5)。

編制屏蔽

編制加鋁箔屏蔽

圖5 高清同軸電纜屏蔽層

“編織屏蔽”主要適合流動環境和經常收放的場合，編織屏蔽可以達到93%以上，比如視頻跳線，就是采用多股絞合芯線和編織屏蔽。鋁箔屏蔽是100%的屏蔽，“編織加鋁箔屏蔽”的組合可以達到更好的屏蔽效果，主要適合機柜之間傳輸等固定敷設的場合。

3.1.2 數字信號在同軸電纜傳輸中重要的指標——信號衰減

在視頻信號的傳輸過程中，輸入信號的衰減程度與電纜長度成正比［1］。影響信號衰減的一個重要因素是回波損耗(反射損耗)，是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產生的反射，主要是由于電纜結構的不均勻性所引起，是數字視頻傳輸電纜的一個重要指標。圖6 中可以看到正常的眼圖、受反射損耗和駐波影響的眼圖測量。

圖6 各種眼圖測量

高清轉播車視頻系統通常有2 種格式信號:SD－SDI，HD－SDI。

SD－SDI 信號基帶信號頻率:數字傳輸碼流:270 Mbit/s;基帶信號頻譜:135 MHz。

HD－SDI 信號基帶信號頻率:數字傳輸碼流:1.485 Gbit/s;基帶信號頻譜:742.5 MHz。

波長計算公式:λ=v/f，v=3×108 m/s(式中:λ 為波長;v 為波的傳播速度;f 為頻率)。

1)音頻信號:f=20 KHz;λ=15 000 m。2)模擬視頻:f=10 MHz;λ=30 m。

3)SDI 基帶:f=135 MHz;λ=2.22 m。

4)HD－SDI 基帶:f=750 MHz;λ=0.4 m。

表4 可以看出回波損耗對視頻信號的影響，在模擬信號系統中基本不出現或損耗很小;在標清系統中(SD－SDI)會偶爾出現駐波，通常在長距離信號傳輸中或者阻抗匹配不好的時候出現;而在高清系統中，由于波長短，回波損耗是影響信號衰減的重要因素。必須注意工程實施及設備選型，特別在阻抗匹配不好的情況在短距離傳輸時會造成傳輸誤碼率增加，圖像質量劣化嚴重。

表4 同軸電纜標準衰減量 dB/100 m

信號的最大傳輸距離不但取決于電纜，還取決于連接頭、跳線盤等相連設備的阻抗匹配、回波損耗、誤碼校驗、電平靈敏度等相關因素。

通常轉播車高清視頻信號傳輸可以選擇兩種同軸電纜:L－2.5CHD、L－4.5CHD。這兩種電纜都屬于編織加鋁箔屏蔽電纜。L－2.5CHD 電纜線徑細、質量輕，適合高清數字設備之間實際距離不超過30 m 的場合;而L－4.5CHD 電纜比以前使用的L－5CFB 電纜輕了很多(L－5CFB 質量:7.3 kg/100 m;L－4.5CHD 質量:6.2 kg/100 m)，用于機柜之間傳輸，適合高清數字設備間最大距離不超過70 m、標清數字設備間最大距離約250 m 的場合安裝(見表5)。

表5 電纜最大傳輸距離－SMPTE 標準m

在系統設計和施工時，大量視頻電纜是連接到視頻跳線盤的電纜，視頻跳線盤是無源設備，沒有均衡的功能，在計算線長時要考慮經過視頻跳線盤的上口和下口的電纜長度的總和，這種電纜應該盡量考慮使用L－4.5CHD，特別是從轉播車內部設備經過視頻跳線盤后連接至車尾接口板的電纜，該跳線盤的上口和下口的電纜務必都采用L－4.5CHD。

另外，高清轉播車中視頻監看系統會使用到DVI/HDMI電纜，DVI(Digital Visual Interface)是由英特爾等幾家公司推出的用于傳輸數字視頻數據的接口標準，當圖像分辨率為1 600×1 200，幀率為60 f/s(幀/秒)時，傳輸速率約為4.95 Gbit/s［2］。DVI 電纜只能傳輸圖像信號。HDMI(High Definition Multimedia Interface)是由飛利浦、索尼等7 家公司聯合制定的專用于傳輸數字視頻/音頻的新標準。通過一條連接線，即可同時傳輸未經壓縮的高清視頻信號和數字音頻信號。數據傳輸速率高達10.2 Gbit/s［3］。以上2 種電纜都是傳輸數字信號，傳輸數據量都很大。DVI 電纜傳輸距離最好不要超過8 m，HDMI 電纜盡量不要超過10 m，在成本允許的情況下盡量選擇高品質的電纜，保證圖像質量。

3.1.3 音頻電纜的主要類型

1)四芯星絞傳聲器電纜(銅網屏蔽)L－4E6S

這種電纜采用四芯扭絞在一起的結構，內部雙平衡對線結構和編制很密的銅網屏蔽可以大大減少電磁干擾而帶來的噪聲，而且十分柔軟。其外層的護套即結實耐用又柔軟，耐寒能力很強，在溫度很低的情況下也能保證柔韌性，非常便于戶外、手持或者流動的場合使用?？乖肼暷芰O強，主要用于傳輸傳聲器信號。如連接攝像機的采訪傳聲器，以及連接車外接口箱的傳聲器電纜等。在連接插頭時，必須保證焊接正確，達到最佳的抗噪聲效果。

2)四芯星絞傳聲器電纜(鋁箔屏蔽)L－4E5AT

這種電纜與采用銅網屏蔽的四芯星絞傳聲器電纜工作原理基本類似，只是采用鋁箔屏蔽，內部有抗拉纖維或填充繩，適用于固定敷設的場合。轉播車內部機柜間的傳聲器電纜全部采用這種電纜。

傳聲器電纜在布線時盡量遠離電源電纜，或者將傳聲器電纜敷設在金屬軟管內部，可以減少噪聲。由于轉播車內部空間有限，不能輻射金屬軟管時，也可以用鋁箔將傳聲器電纜包裹與電源電纜隔離。

3)兩芯屏蔽電纜(鋁箔屏蔽)L－2B2AT

這種電纜用于固定敷設場合，主要用于連接模擬線路音頻信號。

4)數字音頻電纜

轉播車上主要的數字音頻信號傳輸，主要有以下幾種形式:

(1)平衡傳輸:XLR 接口(卡儂接口)，阻抗110 Ω;平衡傳輸還有采用“D 型頭”的傳輸方式。

(2)非平衡傳輸:BNC 接口，阻抗75 Ω。(3)RCA 接口:S/PDIF 格式，阻抗75 Ω。

(4)光纖傳輸。

(5)杜比E 編解碼技術。

對于數字音頻電纜，需要根據實際連接端口的類型選擇。如果是平衡傳輸方式，可以選擇數字音頻電纜(DA202AT)，其特性阻抗110 Ω。適用于機柜內部連接，長度可以達到140 m的數字音頻訊道。如果是非平衡傳輸方式，則需要采用75 Ω 同軸電纜。

另外，有時兩臺數字音頻設備連接時，它們的數字音頻接口不一致，一臺采用非平衡的BNC 類型，阻抗為75 Ω，另外一臺是平衡的XLR 型卡儂接口，阻抗為110 Ω，這時就需要阻抗轉換設備來進行75 Ω 和110 Ω 之間的阻抗轉換。

3.1.4 光纜

轉播車攝像機光纜采用復合光纜成品線，這種光纜內部包含:單模光纖、控制電纜、電源電纜、還有抗拉組件。它符合SMPTE/ARIB 標準，外徑9.2 mm，外皮采用非常耐磨的PVC材料，工作溫度(－40 ～+75°C)，極限傳輸距離可以達到4 000 m?？梢詡鬏斠曨l、音頻、控制、提示信號，還包括攝像機供電，非常適合演播室和轉播車使用。

轉播車攝像機成品光纜兩側的插頭分別為母頭(FCFA)和公頭(FCMA)。采用不銹鋼殼體，在電纜受到拉力時可以保證連接堅固可靠。內部采用推拉式鎖定結構，插入損耗＜0.5 dB，傳輸質量高，誤碼率極低。另外還有法蘭盤型光纜插座:母座(FCFRA)和公座(FRMRA)。在安裝法蘭盤型光纜插座時務必要安裝絕緣墊片，保證插座和面板之間充分絕緣。

光纜在轉播車系統中不但應用于攝像機傳輸信號，還可以應用于音頻系統。在轉播車音頻系統中采用的舞臺接口箱，作為擴展設備與調音臺一起使用，為現場聲用途提供強大的支持。轉播車主備調音臺和接口箱之間僅僅通過2 條光纜，就能夠長距離傳輸無壓縮的24 bit/48 kHz 或44.1 kHz規格的高品質音頻信號。音頻系統當中的主、備調音臺各安裝2 塊MADI HD 卡，車內舞臺接口箱和車外舞臺接口箱分別配置1 塊MADI HD 卡，每塊MADI 卡上有SC 型光纖插座MAIN IN/OUT 和AUX IN/OUT 共2 個通道。主、備調音臺分別連接車內和車外接口箱，能夠分別給主備調音臺傳輸64 個音頻信號，使得每個調音臺最大可以達到96 路輸入。在轉播車與車外舞臺接口箱之間采用了2 條與攝像機復合光纜一樣的200 m 復合光纜，這種光纜內部采用單模光纖。由于調音臺和舞臺接口箱均配置了MADI HD 卡，都是采用多模輸入輸出，而用于長距離傳輸的復合光纜是單模光纜，因此配置了4臺單模－多模轉換器(見圖7)。

主備調音臺與車內接口箱之間采用多模SC－SC 型鎧裝光纖雙向傳輸音頻信號，同時，主備調音臺通過單多模光纖轉換器與轉播車接口板之間連接;車外接口箱也通過單多模光纖轉換器與飛行箱接口板雙向傳輸音頻信號。在轉播車接口板和飛行箱接口板之間采用與攝像機光纜同樣型號和規格的單模光纜進行雙向音頻信號傳輸。主備調音臺和接口箱配置的每塊MADI HD 卡有2 組光信號的輸入和輸出:MAIN IN/OUT，AUX IN/OUT，在連接時要特別注意，并認真仔細做好線號標識。做到:IN—OUT 對應，IN—TX 對應，OUT—RX 對應。

3.2 電纜的長度

電纜的長度要根據車體布局圖、機柜布局圖、線槽圖紙等綜合計算并實際測量得出。通常情況下應在盡量降低成本的前提下，遵循“寧長務短”的原則。另外，有幾點需要注意的地方:

1)視音頻跳線盤電纜，由于視音頻跳線盤后面接線很多也很密集，調試和檢修時需要從跳線盤的前面將跳線盤拉出來進行檢修，建議在預留電纜時要預留出將來檢修的空間。

2)接口板電纜，在預留接口板電纜是通常會多預留1 m左右的長度，便于接口板今后的檢修和調整。

3)轉播車上一些經常抽拉設備比如錄像機、還有安裝在抽屜里的設備的電纜在預留時需要預留出一定的長度，便于設備的抽拉。

3.3 電纜的顏色

電纜的顏色沒有強制性的規范和標準，但是建議選擇不同顏色區分模擬視頻、數字標清、高清電纜，數字音頻和模擬音頻電纜也可以選擇不同顏色進行區分。

4 線號表編制小結

完成了電纜的屬性(型號、長度、顏色)，結合前面完成的線號和電纜連接頭信息等工作，就完成了全部施工線號表編制。線號表要在系統集成開始之前編制完成，通過線號表的信息，不但可以明確每一條電纜的屬性(型號、顏色、長度)，每個連接頭的具體型號，還可以通過分類匯總統計出施工所需的全部施工材料，包括電纜的種類，每種電纜長度;連接頭的種類、數量等信息。

另外，可以在車尾接口板與車內接口板之間連接一些視頻和音頻電纜，作為直通線(TIELINE)用于系統設計時未能全部考慮到的信號傳輸。可以將視頻和音頻跳線盤剩余的接口也都連接上電纜，按照車體最長的距離預留在車尾，便于今后系統局部的改造。作為預留電纜，也要在線表和圖紙中標記出準確的相關信息。

線表編制完成以后，還要將線號添加到系統圖紙當中，完成施工圖的設計，必須保證圖紙當中每一條線兩端的線號完全一致。在施工過程中技術人員要根據系統設計的變更隨時調整線號表和圖紙，最后，完成一份完整、準確、全面的竣工資料。

5 線號標簽的類型

線號表完成后，在施工階段需要結合客戶和集成公司的使用習慣和規范來制作線號標簽，線號標簽有幾種常見類型:

1)色環號碼管

分別采用“字母、數字”的號碼管，每個號碼管標記有字母或者數字，可以直接安裝在電纜上。數字號碼管采用“色環電阻”的標記方法用顏色加以區分，用“棕、紅、橙、黃、綠、藍、紫、灰、白、黑”分別代表“1、2、3、4、5、6、7、8、9、0”。這種號碼管的優點是安裝快捷、簡單，缺點是標注電纜信息有限。

2)掛牌標簽

在每條電纜上拴上一個小標簽，分別標記線號和兩側的電纜頭信息。這種標簽不美觀且容易丟失。

3)纏繞保護膜電纜標識(見圖8)

這種線纜標簽由2 部分組成，上半部分是白色的打印涂層，下半部分是透明的保護膜，使用時可以將透明保護膜覆蓋打印區域粘貼在電纜上。在白色打印區域可以將線號表的很多信息打印出來，包括:線號，電纜兩端所連接的設備型號和端口名稱。這種電纜標識能夠最大程度地體現電纜信息，

使得技術人員不用通過系統圖紙就可以了解該電纜的連接端口信息、便于施工和日常檢修維護。但是制作工藝、工序都比前面的復雜，并且成本略高。

圖8 保護膜電纜標識

［1］章俊.自適應電纜均衡器在高清SDI 傳輸設備中的應用［J］.電視技術，2010，34(5):67－68.

［2］王哲，顏曉紅，郝學元.一種延長DVI 高清視頻信號傳輸距離的方法［J］.電視技術，2014，38(11):143－146.

［3］蘇財貴，葉宇煌，蘇凱雄.HDMI 接口在H.264 高清視頻編碼系統中的應用［J］.電視技術，2012，36(21):67－70.