電視臺高清演播室視頻系統設計與實現

王東風

摘 要 設計電視臺高清演播室視頻系統的基本原則時保證演播室功能先進、全面、穩定，可以滿足高清電視頻道節目制作要求。文章結合保山市廣播電視臺演播室實際設計需求，闡述了電視臺高清演播室視頻系統的設計思路，探討了相關設備的選用要求以及高清演播室視頻系統構成和實現方法，以提高高清演播室視頻系統設計質量和運行效能。

關鍵詞 電視臺；高清演播室；視頻系統；系統設計

中圖分類號 TN94 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）218-0068-02

目前我國電視技術不斷發展，電視節目質量不斷提升，為了更好地適應高清電視節目的制作要求，各電視臺紛紛運用先進技術構建高清演播室視頻系統。在此背景下，文本結合保山市廣播電視臺高清演播室的設計實踐，深入探討了電視臺高清演播室視頻系統的設計與實現，從專業角度分析了高清演播室視頻系統的設計思路，設備選型以及系統構成。

1 高清演播室視頻系統設計原則

先進、可靠、實用、靈活、開放是高清演播室視頻系統的基本設計原則，在設計系統架構、選用設備時首先需要考慮系統的安全性和兼容性，盡量做到系統易于操作維護，架構靈活、具備教好的應急功能和拓展性。此外還要結合電視行業的發展趨勢，力爭使系統效能達到行業領先水平。

1.1 靈活實用

電視臺演播室主要包括直播區和制作區兩個部分，在設計視頻系統時應該確保兩個區域數據的相互共享，相互備份，同時有先對獨立。直播區域基本為3訊道主備通道架構，主切換臺與備用切換臺互為備份，主切換臺可以調控直播區域的攝像機訊道，還可以調控制作區的攝像機訊道；備用切換臺可以構建獨立的2訊道系統用于制作虛擬或其他專題；通過矩陣，直播區和制作區可以相互協作構成5訊道系統完成節目的直播和制作。

1.2 高可靠性

采用主切換臺、備用切換臺互為備份的系統架構，配置2臺設備構建相互獨立的雙通道，防止單通道崩潰。信號輸出通道實現主、備獨立配置，互為備份。外部信號分別接入2臺上下變換處理器、2臺具備幀同步功能的高標清延時器，實現外部信號傳輸的主備設計。

1.3 強兼容性

當前高清演播室視頻系統通常設計為以高清信號為主，標清信號經過上變換進入視頻系統。高清節目在末端節目分發、傳輸中經過下變換轉換成電視臺需要的信號規格。新聞類節目直播需要用到頻率很好的VGA信號，因此，系統設計中還應該加入VGA？信號轉換為SDI信號的轉換裝置，以提高系統對信號的兼容性。高清/標清兼容系統以切換臺為核心，在取景比率、延時處理、信號帶寬等方面不同于標清電視系統，在細節處理上同樣存在諸多差異。依照切換臺的功能可以將高清/標清兼容系統的實現方式分為四種：1）純高清加上、下變換系統；2）雙主機切換系統；3）高/標清兼容切換臺系統；4）多分辨率同步制作切換臺系統。

1.4 便于維護

當前演播室視頻系統中的錄像機、視頻服務器等設備都支持帶有加嵌功能的SDI接口，通過加嵌音頻設備極大的方便系統調試、信號調度，降低視頻系統的維護工作量，提高了系統維護效率。此外，還應該配置視音頻跳線架，當設備出現故障時，維護人員能夠快速找到運行異常的設備，利用跳線將其跳開，并使用替代設備，從而有效降低設備故障對節目播出的不利影響。

1.5 高開放性

盡量做到設備的信號接口豐富，調度靈活的要求，確保系統能夠滿足未來一段時間內的升級和功能拓展需求，并能和其他系統一同寫作完成節目的制作和播出。

2 高清演播室視頻系統信號構成

高清演播室視頻系統由攝像機、切換臺、矩陣、放像機、錄像機、字幕機、上下變換器等設備構成，其信號流程如下。

2.1 高清主路信號

攝像機、放像機、字幕機信號直接輸送至切換臺，標清矩陣輸出SD-SDI經過上變換器轉為HD-SDI信號輸送至切換臺，切換臺輸出PGM信號作為高清主路信號，該信號作為高清錄像機、監視器的信號源，在直播時還會傳送至總控機房。

2.2 高清備路信號

字幕機、上變換器、高清攝像機、高清放像機輸出信號至高清矩陣，高清矩陣輸出的信號為高清備路信號。

2.3 標清主路信號

高清主路信號通過下變換器轉換為SD-SDI信號，該信號作為標清主路信號被輸送到標清錄像機、監視器、總控機房。

2.4 標清備路信號

標清矩陣第一路輸出的信號作為標清備路信號被傳送到總控機房，實現高清、標清兩類節目制作的兼容，使得電視臺可進行高清、標清電視節目的制作和播出。外來標清信號通過標清矩陣、上變換器配合使用，可以為切換臺輸送HD-SDI信號。有些設備自身可以兼容高清、標清信號，因此，可以充分利用這些設備的兼容功能，簡化系統配置。如果暫時不需要直播高清電視節目，可以先不配置高清矩陣，以降低成本，節省資金。

3 高清演播室視頻系統構成

3.1 信號源管理

保山市廣播電視臺高清演播室視頻系統的信號源主要來自3臺高清字幕機、6臺高清攝像機、上變換器、下變換器、4臺視頻服務器、2臺可編輯錄放像機等，采用外來信號輸入雙通道設計，具備處理復雜外來信號源的能力，可以實現外來信號的上下變換、幀同步、音頻延時校正等多項功能，經過適當處理校正后外來信號被轉為高清信號輸入系統。

3.2 切換臺

通常情況下，高清演播室視頻系統采用的是支持1？920×1？080/50i高清制作，可以靜幀存儲、重放片段、在線診斷故障、多面板操作、狀態存儲等多種功能的切換臺。此外，切換臺還需要具備2級M/E，每級至少2個全功能鍵、1個下游鍵。保山市廣播電視臺高清演播室視頻系統采用HVS-390HS型高/標清切換臺，16路輸入信號均具有Proc？Amp處理、幀同步功能，支持支多種輸入輸出接口，可以選擇多畫面獨立分割輸出，支持靜幀幀存。主備切換臺主機均配備了輸入/輸出板卡，實現了使24路輸入、14路輸出通道配置，便于以后系統擴展。

3.3 矩陣

保山市廣播電視臺高清演播室視頻系統采用MFR32×32高/標清兼容矩陣控制器，該矩陣支持 SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI、ASI多種型號格式，具有多種交叉點控制方式。視頻系統內部信號調控、外部信號的輸入/輸出需通過矩陣管理。矩陣輸入路由包括所有信號源、延時、未來擴展信號等。矩陣輸出路由包括切換臺、監視、延時、錄制等。矩陣輸出通道主要有應急切換通道，無延時直播信號通道，用于CCU、字幕機的回送信號，錄像機、視頻服務器的信號采集。

3.4 放像機

在配置高清放像機時應該充分考慮電視臺節目錄制信號格式的統一性，如保山市廣播電視臺高清演播室采用Sony？HDCAM系列產品可兼容重放標清磁帶，可以內部進行下變換，具有高/標清輸出端口，實現高/標清記錄、重放制作的統一。

3.5 監視系統

通常監視系統中的監視器設備可以選用CRT或液晶顯示屏。CRT監視器的主要優點是可以滿足廣播級水平清晰度，分辨率高，信源與CRT監視器一一對應，某個CRT監視器出現故障只會影響對應一路信號源的監看，整個系統的可靠性較高。但CRT監視器比較笨重，而且用寬高比與畫面寬高比不一致的CRT監視器監看畫面時，其屏幕有效利用面積較低，不便于導播構圖。而液晶顯示屏相對輕巧，能節省演播室空間，且大屏幕液晶監視器可以分割多路畫面監看，任意組合畫面，從而充分利用顯示屏有效面積。但其圖像顯示有一定的延時，且如果大屏幕液晶顯示屏出現故障會影響多路信源監看，安全隱患較大。但隨著近年來液晶顯示技術的進步，電視臺廣播用液晶顯示器的清晰度、分辨率以及可靠性都能滿足電視臺的要求，因而得到普及應用。保山市廣播電視臺高清演播室監視系統采用5臺55英寸等離子全高清液晶監視器和多畫面分割器，在設計系統時還考慮到多個區域監視系統互為備份，一旦液晶監視器或多畫面分割器發生故障，技術監視器也可以在直播中作為應急使用。

4 結論

綜上所述，在設計電視臺高清演播室視頻系統時，要根據電視臺實際需求，遵循基本的設計原則，合理選用相關設備，經過合理配置，確保滿足電視臺高清演播室的節目制作與播出，提高節目質量，促進電視行業發展。

參考文獻

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