高清轉播車的設計

王 驥

（作者單位：安順市廣播電視臺）

隨著時代的進步與人民生活的不斷豐富，高清電視已經全面普及到各家各戶。安順市是一個擁有黃果樹、龍宮、屯堡文化、夜郎傳奇的旅游城市，各種重要的國際會議、重大文藝演出、各種重要的商業活動、大型比賽的舉辦都需要大型的電視轉播車進行現場轉播與錄制。為滿足這些需求同時實現全面高清數字化，安順市廣播電視臺決定采購一輛技術先進、功能完備又符合安順市實際情況，并能與其他臺級聯的高清電視轉播車。

1 車體部分

電視轉播車可以說是機動靈活的移動“小型電視臺”。它針對使用地的氣候條件與路面情況，對廂體的耐老化性能、各種使用環境特點、整車的路面適應情況等功能有一定要求。對電視轉播車系統的設計原則是：符合電視轉播實際需要，價格適中、功能齊全、質量指標較高、布局合理、運行方便，符合國際或國內相關標準。

1.1 車型選擇

根據安順市廣播電視臺工作的實際情況及貴州山區地形特點，選擇了奔馳Actros 2536載貨車，因其優越的性能及舒適性各行各業已經廣泛使用。此款卡車的總體使用成本低、底盤堅固且重量輕，是非常最可靠耐用的卡車。整車的尺寸約為12×2.5×3.96 m（長×寬×高），車廂長約9.6 m。

1.2 車體改裝

車體改裝的總體原則是：電視轉播車結構設計依據GB 1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》、GB/T12503-1995《電視車通用技術條件》等相關標準，結合車底盤的具體指標，以整車承重、前后橋載荷等基本參數不超過規定值為原則，按照人機工程學設計，整車機動靈活，可快速反應，駐車后迅速展開工作。單側箱體拉伸，9.6 m米車箱內部合理劃分為音頻區、導演區、慢動作區、技術區和設備區。

車箱體結構：車體依靠優秀的結構設計保證強度，采用薄壁截面積小的管材，保證滿足車體輕量化與強度。廂體采用了目前航天復合材料一次成型工藝。

環境溫度保障：整個工作區域分制冷/制暖，音頻區空調要求低噪聲，設備區域與人員區域分別制冷制熱，獨立控制，新鮮空氣循環功能；機柜內采用立體式送風以便設備充分的冷卻。

電纜盤：新型的電動電纜盤，鋁鑄模具成型，輕質耐用，操作簡單、全噴塑處理。電纜電機為直流24V供電，噪音低，使用安全，可靠性強，且可依據電纜直徑和盤距尺寸調節轉速。

內飾和外飾內飾：車內裝飾以“五防”（防水/防火/防靜電/防污染/防電磁干擾）為原則；裝飾材料全部采用無污染、無異味的環保阻燃材料。良好的工藝充分保證邊角處接縫隱蔽、整齊、細致、美觀，裝飾材料粘貼牢固。音頻區采用木絲吸音板鋪裝。整車外飾圖案嚴格按照《SJ/T10674-1995涂料涂覆通用技術條件》要求噴涂施工。由于貴州地區濕度大，箱體底部采用進口品牌材料對其進行防腐噴塑處理。

1.3 內部布局方案設計

圖1 內部布局方案設計圖

轉播車內部布局方案設計如圖1所示。

音頻區：音頻區位于車廂內部最前端，設置在車內左側，主操作臺設置在內部左側，操作臺為木質表面，金屬框架，可容納2人同時工作。

導演區：導演區位于車廂中部，設置在車內左側，可同時6人工作。

設備區：設備區位于車廂后部，縱向排布6列高43U標準機柜，其中，3列為強冷機柜，安裝有透明板可視門。

1.4 供電系統

車內供電系統如圖2所示。

輸入供電：高清轉播車上的設備都是單相用電設備，但由于包含的設備比較多設備總電流之和近50 A，同時為保留30%左右的余量，使用三相供電并加入三相隔離變壓器，以增大電源的供電容量與穩定性，滿足轉播車大功率用電的要求。同時，為保證安全播出，在電源輸入端采用主備電源備份，可在1分鐘內完成人工快速轉換輸入。

ups供電：ups供電系統采用3臺進口APC品牌的UPS供設備供電。具有穩壓、抗電磁和射頻干擾等電源保護功能，同時還具有智能負載分配和備份功能。

直流供電：主要用于液壓支撐腿、車箱照明、電纜盤驅動、場地應急照明、報警設備等供電。

圖2 供電系統

2 系統技術設計分析

2.1 設計原則

本著“經濟實用、方便靈活”的設計方針，在系統設計和設備選型時把穩定性和可靠性放在首位考慮，且著眼于行業的發展；在設計中采用當今成熟技術和先進設備以達到高質量的圖像和聲音，在功能和使用性能方面體現其先進性；在操作方便和使用靈活的同時，也為今后升級系統功能留有余地。系統以現場制作和直播大型慶典活動、體育賽事、綜藝節目為設計目標，也能滿足臺里其他各類節目的節目制作要求，能夠級聯各類大型高清轉播車和演播室并進行無縫對接的高清轉播車。整車系統遵循先進性、可擴展性、穩定性、適用性、可維護性、開放性、經濟性的原則。

2.2 技術要點

電視節目制作是一個綜合的系統，其構成的關鍵在于系統的合理性和最大限度發揮系統設備的潛力。本系統構建基于虛擬矩陣數學模型的系統管理平臺，可以靈活配置全部系統資源，最大限度發揮設備的效能。虛擬矩陣能實現全部信源和目的的源名跟隨，實現全系統的動態Tally和動態電視墻。以“一鍵切”方式實現快速方便的系統設置。

圖3 S-Bus控制系統

3 視頻系統組成

3.1 攝像系統

攝像系統采用八套索尼的演播室高清攝像機HDC2580，采用Power HAD FIT型CCD作為光電換能器，最新的DSP LSI新開發的DSP（數字信號處理）LSI（視頻圖像處理器）圖像處理裝置，廣播級16Bit模數轉換數字處理。備兩路4K高清攝像機。

3.2 切換系統：切換臺和矩陣

切換臺：轉播車上采用MVS-6530作為主切換臺，視音頻矩陣選擇IXS-6600，選配不同類型面板。高清主切換臺是索尼公司MVS-6530多格式切換臺和1套帶有源名跟隨顯示功能的3級24直切鍵控制面板。MVS-6530系列產品是面向未來的多格式視頻處理系統，采用最新技術和超高設計理念，廣泛應用于高水平的高清演播室、轉播車、大型節目制作等系統。

3.3 同步系統和延時處理

系統中的每一設備（如攝像機、視頻磁帶錄像機、編輯器、切換器等等），必須處于同步狀態，系統的同步采用B.B.同步。采用標準數字電纜傳輸模擬BB信號，經過分配提供給系統中的全部設備。配置主備同步機，經過二選一自動倒換開關輸出同步信號。

3.4 控制系統和監控系統

采用S-Bus控制系統（見圖3），可以看到在S-Bus網絡中連接有各類系統產品，包括矩陣、切換臺、面板、UMD等。本系統采用虛擬矩陣數學模型以后，可以實現視頻信號的切換跟隨，以及Tally、素材名的自動跟隨。

3.5 時鐘系統

時鐘系統選用了SRI產品，配備了GPS衛星校時鐘用于獲取標準時間。系統配備倒計時控制器用于節目直播時倒計時顯示。

3.6 TALLY系統

全車采用三色Tally系統，第一狀態為播出狀態，包括切換臺切出的PGM和應急切出的PGM提示，由矩陣提供信號，一般顯示為紅色；第二狀態為預監及慢動作錄制等提示，一般顯示為黃色；第三狀態為其他常態提示，一般顯示為綠色。

3.7 通話系統

通話系統選用ClearCom公司生產的36口數字通話矩陣，配備相應通話面板和通話包。無線通話部分配備了主持人無線單向通話基站1臺，無線通話腰包4個,10個空氣導管耳機。同時，系統配備了摩托羅拉對講機基站1臺，手持對講機10臺，方便工作人員進行無線通話。

3.8 錄像和慢動作系統

系統配置4臺高清存儲卡錄像機和4臺高清硬盤錄像機，預留2臺6通道慢動作服務器的接口。高清存儲卡錄像機選用索尼公司生產的PMW-1000和PMW-RX50。EVS慢動作設備需要時做臨時租用。

3.9 監視系統

3.9.1 導演區信號監看

導演監視墻采用12臺索尼的24英寸高清專業液晶監視器，通過畫面分割器監看全車所有參與制作的信號。所有顯示信號來自信源、矩陣和切換臺，使系統應用變得靈活合理。畫面分割器支持高標清輸入，支持8字符的UMD源名、雙色Tally和時碼顯示等。

3.9.2 技術攝像機調光區信號監看和波形監視

使用6臺索尼的17英寸高清專業液晶監視器，2排×3列，均進行四畫面分割，平時上排3臺監視器的A路，可通過矩陣控制面板調度信號進行監看。下排3臺監視器顯示最多12路訊道攝像機信號，當需要對某一臺攝像機進行光圈等參數調整時，上排監視器顯示切換到B路，通過Tally控制系統的Joystick功能，一旦操作攝像機遙控面板的搖桿，上排對應1臺監視器將全屏顯示出該機位的信號。使用3臺四通道泰克示波器監看CCU輸出的數字信號。

3.9.3 技術區信號監看和波形監視

使用1臺索尼的17英寸總控級高精度高清彩色OLED監視器以及1臺帶眼圖顯示功能的數字示波器，對全車信號進行技術監看以及視音頻測量。

3.9.4 慢動作監看

慢動作區使用3臺22英寸廣播級高清液晶監視器，通過四分割的方式顯示。

3.9.5 音頻區和錄像區監視

音頻區采用2臺索尼的17英寸高清專業液晶監視器，其中，1臺以四畫面分割的方式提供全車參與制作的信號和部分矩陣調配信號的監看；另外，通過矩陣調配信號作為音畫同步監看口。錄像區選用1臺索尼的17英寸高清專業液晶監視器，使用2個四畫面分割器分別接入A、B路，通過A/B選擇可監看8路錄像機信號。并且，錄像機的音頻輸出接入1臺10通道機架式立體聲監聽音箱，可選擇監聽1路錄像機音頻。

3.9.6 車尾端子板

車尾端子板配置一臺索尼的9英寸高清液晶監視器，對后接口板上的各種輸入輸出信號進行監看與監測。

4 音頻系統設計

4.1 整體設計思想

對高清轉播車音頻系統的設計方案基本架構為：主備調音臺采用同品牌同架構的產品，并通過雙重備份的方式使系統運行更加安全可靠。當備用調音臺工作時能夠解決所有信號的傳送及控制，而且不降低節目制作的水平。

4.2 音視頻結合的系統方案

在本系統設計方案中，對音頻制作的核心部分，采用了雅馬哈公司的DM2000調音臺及DM1000調音臺作為系統的主、備調音臺，并配以相應必要周邊。

在正常工作時，由主調音臺進行信號調度分配、處理及輸出應用；同時，主調音臺的播出信號會送至備調音臺，由其直接路由輸出到備份嵌入及輸出接口板；當主調音臺出現緊急情況時，備份調音臺可以利用大量共享信號源及接管輸出接口來保證部分音頻系統功能的備份支持。

4.3 關于系統中數字同步與音畫同步延時的問題

4.3.1 系統同步

高清轉播車的音頻系統中采用數字連接方式的各核心設備，都通過黑場電平同步信號（BB）實現數字音頻同步。同時，通過主、備調音臺自身的同步分配器將BB信號轉換為字時鐘及AES同步信號，送給各自數字音頻周邊設備供其同步使用。

4.3.2 音畫同步延時問題

高清電視轉播車要同時具備標清和高清節目的錄像及直播功能。而在高清和標清的上下變換過程中，由于經過了重新數字編解碼轉換的過程，因而節目產生了圖像滯后現象。為配合視頻系統中的上下變換，音頻系統中需使用相應的延時器以使聲畫同步。

5 系統應急

首先，系統結構采用切換臺和矩陣并聯的方式，系統簡潔明了，易于操作。可以作為視頻鏈路應急備份。其次，在面板上也有應急層次：切換臺配置一個衛星面板，主面板和此衛星面板也可互為備份。

在視頻系統設計中，矩陣是整個系統的核心，系統中切換臺與矩陣之后連接有2×1選擇開關，可以在切換臺和矩陣的PGM信號中方便選擇，提高視頻通道安全性。監視采用雙路監視。監視器輸入除矩陣輸出到A路外，再從信源端直接輸出到B路，這樣提高與矩陣有關的監視信號系統的安全性。

TALLY信號：在系統狀態改變時，Tally和源名信息不會丟失和跳變。由于矩陣、2×1選擇開關、切換臺都是在一個大的虛擬矩陣表中，所以TALLY信號是作為內部的一個信號，這幾個設備聯動不會導致TALLY的丟失。

音頻系統采用了主備調音臺互為備份，且信號完全備份的方式。電源部分也為主備關系，并配備220伏應急電源等手段保證轉播車的正常運行。

6 系統結論

高清電視轉播車是一個行業也是時代進步的需要，它的出現能夠滿足安順市廣播電視臺制作大型電視節目與大型體育賽事轉播。經過1年多的使用，成功錄制、直播了各種大型文藝表演、國際論壇、飛行表演等活動，并與省臺及其他市臺合作，積極開拓對外市場。高清轉播車的使用，極大增強了安順市廣播電視臺節目制作實力與水平，鍛煉了隊伍。