視頻演播室直播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

張 磊

（北京市順義區(qū)融媒體中心，北京 101300）

0 引 言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)與廣播技術(shù)的融合已經(jīng)成為不可阻擋的潮流趨勢(shì)。為提高廣播媒體的傳播力、公信力，引入現(xiàn)代新手段、新思維，拓寬廣播發(fā)展新空間，勢(shì)在必行。在數(shù)字化技術(shù)支持下，數(shù)字硬盤的安全性、可靠性得到了提升，能夠滿足視頻演播的需求[1]。以視頻服務(wù)器為主體，設(shè)計(jì)演播室直播一體化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化演播室系統(tǒng)的構(gòu)建，創(chuàng)新視頻演播室的呈現(xiàn)形式，為廣播發(fā)展注入新的生機(jī)與活力。

1 視頻演播室直播系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析

視頻演播室是節(jié)目錄制的重要場(chǎng)所，演播室視頻系統(tǒng)在很大程度上影響著節(jié)目制作效果以及節(jié)目播出之后的影響力與感染力。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，新媒體技術(shù)與傳統(tǒng)媒體融合，已成為不可阻擋的趨勢(shì)。為了加快推進(jìn)媒體融合，對(duì)直播技術(shù)區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化智能化改造成為主流。因此，構(gòu)建視頻演播室直播系統(tǒng)，一方面能夠滿足現(xiàn)階段節(jié)目播出的要求，為用戶提供高質(zhì)量的電視節(jié)目信號(hào)；另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)媒體融合，促進(jìn)視頻演播的可持續(xù)發(fā)展。

視頻演播室直播系統(tǒng)是近年發(fā)展起來的一種獨(dú)特的節(jié)目制作技術(shù)，其將眾多的基于硬件技術(shù)的傳統(tǒng)演播室設(shè)備IT 化，所有傳統(tǒng)演播室能實(shí)現(xiàn)的功能均在一臺(tái)基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的在線演播室中實(shí)現(xiàn)，具有小型化、集成化等特點(diǎn)。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外視頻演播媒體發(fā)展趨勢(shì)的研究，本文將視頻演播室直播系統(tǒng)分為演播室、導(dǎo)演室、廣播機(jī)房、燈光及輔助系統(tǒng)共5 個(gè)系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)的具體需求如下。

（1）視頻演播室直播系統(tǒng)。視頻演播室直播系統(tǒng)需要達(dá)到宣傳與延伸的目的，這就要求演播室在面積方面能夠滿足3 ～5 人的訪談?lì)惞?jié)目、演講節(jié)目或綜藝節(jié)目的應(yīng)用需求。為保障直播效果，呈現(xiàn)高清的畫面，所選擇的攝像機(jī)應(yīng)具有攝錄功能，配備廣角鏡頭，具有ESP（演播室錄像制作）系統(tǒng)設(shè)備支持[2]。

（2）導(dǎo)演室系統(tǒng)。作為直播系統(tǒng)的中樞，導(dǎo)演室具備監(jiān)聽與監(jiān)看的功能，可了解直播地點(diǎn)的實(shí)時(shí)情況。音頻與視頻信號(hào)輸入輸出能夠?qū)崿F(xiàn)自由調(diào)度，且需要對(duì)直播間燈光進(jìn)行遠(yuǎn)程控制[3]。另外，導(dǎo)演室還需要具備視頻轉(zhuǎn)碼、實(shí)時(shí)編輯功能，能夠與內(nèi)外系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，能夠存儲(chǔ)并發(fā)布視頻。

（3）ESP 系統(tǒng)。ESP 指演播室錄像制作。通過在演播室設(shè)計(jì)、建造時(shí)提前考慮各類使用、技術(shù)需求，使其具備齊全的攝像、音響、燈光、布景調(diào)配系統(tǒng)。

（4）機(jī)房直播間視頻系統(tǒng)。直播間的主要功能是廣播節(jié)目的播出，其次為視頻直播，可以說視頻直播是廣播的另一種呈現(xiàn)形式。通常主持人與嘉賓的位置是固定的，為保證節(jié)目的正常播出，系統(tǒng)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，固定機(jī)位進(jìn)行視頻拍攝即可，滿足背景變換需求，配合燈光調(diào)節(jié)。

（5）燈光系統(tǒng)。為保證直播的呈現(xiàn)效果，直播設(shè)備的聲學(xué)指標(biāo)應(yīng)滿足需求，燈光設(shè)備要與周圍環(huán)境及工作噪音等相結(jié)合，確保燈光的應(yīng)用不會(huì)對(duì)廣播節(jié)目的播出產(chǎn)生影響。

（6）輔助系統(tǒng)。通話系統(tǒng)、同步系統(tǒng)與視頻轉(zhuǎn)碼均屬于輔助系統(tǒng)范疇。通話系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)演播室人員與直播間人員的溝通，因此要求通話系統(tǒng)具備無線連接的功能，擁有較長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，保障信號(hào)質(zhì)量。另外，要能夠?qū)崿F(xiàn)多通道通話，使得多組工作人員能夠在同一通話系統(tǒng)完成交流溝通。

2 視頻演播室直播系統(tǒng)的整體架構(gòu)

基于視頻演播室直播系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，應(yīng)將導(dǎo)演室作為核心。導(dǎo)演室負(fù)責(zé)對(duì)演播室與廣播直播間所有音頻信號(hào)的調(diào)配與應(yīng)用，通過調(diào)配、切換、加嵌及編輯等相關(guān)操作，能夠?qū)⒃夹盘?hào)對(duì)外發(fā)布，具體流程如圖1 所示。

圖1 導(dǎo)演室信號(hào)操作流程

視頻演播室直播系統(tǒng)主要包括視頻系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)兩個(gè)部分。由于目前所用的播控系統(tǒng)為模擬信號(hào)播出系統(tǒng)，因此視頻系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）信號(hào)輸入、模擬信號(hào)輸出的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)演播室和直播間傳回的信號(hào)進(jìn)行編輯、對(duì)外發(fā)布等操作，收錄HD-SDI視頻信號(hào)與IP 視頻流。其中需要應(yīng)用的硬件設(shè)備有調(diào)音臺(tái)、音頻分配處理器及視頻轉(zhuǎn)換器等。其工作任務(wù)如下：首先在視頻切換器作用下，按照一定的布局，將不同的視頻信號(hào)呈現(xiàn)在監(jiān)控屏幕上。工作人員根據(jù)視頻播出情況切換視頻畫面[4]；由視頻音頻分配器對(duì)輸出的視頻流進(jìn)行音頻加嵌和分配處理，然后在臺(tái)標(biāo)機(jī)、視頻信號(hào)格式轉(zhuǎn)換器作用下生成HD-SDI 視頻流；最后，對(duì)HD-SDI 視頻流進(jìn)行編碼，生成IP 視頻流推送至第三方，收錄服務(wù)器將HD-SDI 視頻信號(hào)、IP 視頻流收錄。

3 視頻演播室直播系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 演播室系統(tǒng)

3.1.1 設(shè)備選型與技術(shù)參數(shù)

演播室系統(tǒng)的主要設(shè)備有攝像機(jī)、廣角鏡頭以及ESP 系統(tǒng)等。

（1）攝像機(jī)。攝像機(jī)可采用Panasonic（松下）AJ-PX298MC 高清攝錄一體攝像機(jī)，其為專用新聞采訪攝像機(jī)，體積小、重量小，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，且適用于非標(biāo)準(zhǔn)照明，有利于演播室拍攝效果的提升。其參數(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 高清攝錄一體攝像機(jī)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

（2）廣角鏡頭。廣角鏡頭可選擇KOMERY 全高清廣角鏡頭，其變焦比達(dá)到13 倍，光圈范圍覆蓋F2.0 ～F2.7，拍攝距離最小可達(dá)到0.4，當(dāng)設(shè)置為16 ∶9 的拍攝模式，其畫面視角廣角、長(zhǎng)焦端分別能夠達(dá)到77.3×48.5，7.0×4.0，廣角端的最大口徑比可達(dá)到1 ∶2.0，長(zhǎng)焦端可達(dá)到1 ∶2.7。

（3）ESP 系統(tǒng)。演播室經(jīng)過設(shè)計(jì)及合理化改造，能夠結(jié)合技術(shù)指標(biāo)，保障攝像、音響與燈光等合理調(diào)配，具有較高的靈活性，不僅能夠先拍攝后制作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)編輯制作。選擇SWITCHBOX 演播室系統(tǒng)，在RS-422 控制協(xié)議下，可同時(shí)滿足數(shù)據(jù)操作、光圈數(shù)據(jù)獨(dú)立顯示等多種功能。

3.1.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在ESP 系統(tǒng)中接入演播室的三臺(tái)攝錄一體機(jī)，便于對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制調(diào)整攝像機(jī)光圈、底電平、增益等參數(shù)。視頻信號(hào)輸出可以分為兩組，分別傳輸至導(dǎo)演室控制臺(tái)、矩陣[5]。與演播室控制臺(tái)相連接的信號(hào)，應(yīng)對(duì)演播室內(nèi)不同拍攝素材的角度作出相應(yīng)的調(diào)整，并在監(jiān)視屏上顯示。演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

3.2 導(dǎo)演室系統(tǒng)

導(dǎo)演室系統(tǒng)包含兩個(gè)液晶顯示器，尺寸為55寸，配備兩個(gè)監(jiān)聽音響，在操作臺(tái)正前方有2 個(gè)掛鐘。攝像機(jī)控制面板安置于操作臺(tái)最左端，然后依次放置燈光控制板、視頻切換臺(tái)與調(diào)音臺(tái)，在正前方自左向右將燈光顯示器、監(jiān)看顯示器與控制顯示器放置，完成安裝。導(dǎo)演室還應(yīng)配備專門的設(shè)備間，將視頻、音頻、大屏等相關(guān)設(shè)備放置于機(jī)柜中。

3.3 廣播機(jī)房直播間

廣播機(jī)房主要是滿足廣播直播功能，基于機(jī)房位置及廣播節(jié)目人數(shù)的要求，其設(shè)備位置往往是固定的。廣播操作臺(tái)前是主持人與嘉賓的位置，一般情況下無需更換攝像機(jī)機(jī)位。攝像機(jī)配置方面，簡(jiǎn)單、便攜即可[6]。為達(dá)到較好的視頻呈現(xiàn)效果，廣播機(jī)房直播間需要配備廣角鏡頭。可采用三訊道方式設(shè)計(jì)直播機(jī)房，引入ENG 手持?jǐn)z錄一體機(jī)，節(jié)省空間。為保障直播機(jī)房獨(dú)立編輯與導(dǎo)演功能的順利實(shí)現(xiàn)，可以配置視音頻切換臺(tái)。在綜合接口箱作用下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)播與導(dǎo)演等各通路級(jí)聯(lián)，其所用的視頻、音頻等通路數(shù)量一致。

3.4 燈光系統(tǒng)

視頻演播室燈光配置主要包括LED 平板燈、LED 聚光燈、LED 染色燈以及搖頭電腦燈，不僅能夠滿足臨時(shí)表演需求，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)氣氛予以渲染，增強(qiáng)表現(xiàn)力及畫面層次感。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)需要借助信號(hào)放大器等電器，使得導(dǎo)演室能夠?qū)χ辈C(jī)房的燈具進(jìn)行控制。另外，需要在直播機(jī)房配備B-Station控制器，即便不采用控制臺(tái)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光場(chǎng)景的獨(dú)立選擇與控制。

3.5 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)主要包括通話系統(tǒng)、同步系統(tǒng)以及視頻轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)三個(gè)方面。

（1）通話系統(tǒng)。采用Clear-Com 四通道通話系統(tǒng)，其中通道3、4 為預(yù)留通道，通道1、2 分別與演播室接口箱與直播機(jī)房的接口板連接。

（2）同步系統(tǒng)。該系統(tǒng)由6 路黑場(chǎng)同步輸出，與多視頻音頻相配合，能夠有效分配同步信號(hào)，使得設(shè)備同步輸入標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到一致。

（3）視頻轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)。在編碼器作用下，對(duì)演播室與直播機(jī)房HD-SDI 視頻信號(hào)進(jìn)行處理，以視頻流形式呈現(xiàn)，并完成視頻的對(duì)外發(fā)布。不僅如此，視頻轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)還具備音頻文件導(dǎo)出功能。

3.6 網(wǎng)絡(luò)播出的實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)播出的主要設(shè)備包括播調(diào)工作站主備播出工控機(jī)和主備網(wǎng)絡(luò)播出服務(wù)器。播調(diào)工作站的任務(wù)是編排節(jié)目單。播出工控機(jī)的作用是根據(jù)節(jié)目單和導(dǎo)播指令，手動(dòng)控制主備網(wǎng)絡(luò)播出服務(wù)器。主備網(wǎng)絡(luò)播出服務(wù)器對(duì)視音頻文件進(jìn)行解碼輸出，作為主備信號(hào)源，經(jīng)過解嵌器提供給視音頻系統(tǒng)。正常情況下由主播出工控機(jī)控制主備網(wǎng)絡(luò)播出服務(wù)器進(jìn)行播出。主播出服務(wù)器為單通道服務(wù)器而備播出服務(wù)器為雙通道服務(wù)器，一路信號(hào)輸出作為同步播出，另一路可根據(jù)需要對(duì)即將播出的節(jié)目進(jìn)行預(yù)覽。

4 結(jié) 語

通過對(duì)視頻演播室直播系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求的分析，本文將系統(tǒng)劃分成5 個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，最終建立以視頻錄制、直播、發(fā)布為核心的視頻演播室及直播系統(tǒng)，對(duì)主要設(shè)備的選型進(jìn)行了討論及確型，根據(jù)使用需求及特點(diǎn)對(duì)主要設(shè)備配置數(shù)量及布局情況做了研究，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定設(shè)計(jì)目標(biāo)。