高清轉播車系統設計與實現

周 明

（湖南省株洲市廣播電視臺，湖南 株洲 412007）

0 引言

隨著高清、超高清電視技術的發展，全國大部分地市級電視臺基本完成了高清電視系統的建設及高清頻道的播出。株洲市廣播電視臺于2016 年開始，相繼完成了非編系統、演播室系統及播總控系統的高清升級改造。按照總體規劃，株洲市廣播電視臺從2020 年起，開始設計建造一輛8+2 訊道高清轉播車，并于2021 年6 月正式集成完畢并投入使用。

高清轉播車建造主要分為車體改裝、視音頻系統集成、電源和空調系統改造等工作。本文將對高清轉播車的各個系統進行詳細分析。

1 轉播車車體

轉播車底盤選用德國奔馳Actros 2636 直掛式雙后橋車體，采用單側拉廂式車體結構。車體總車長（包括車頭）12 m，車廂長9.5 m，轉播車外部整體高度3.95 m，整車寬度為2.5 m，車廂內部（未側拉部分）高度2.21 m。側拉廂工作區凈高1.92 m，通過電動齒輪齒條驅動和翻折地板結構，使側拉廂的伸展長度達到了1.3 m。箱體選用鋼骨架、鋁材料蒙皮，保證車體具有一定的抵抗外力沖擊的強度，具有一定的剛度及抗扭曲、抗變形、抗疲勞的能力。駐車平衡由前后四角的四個液壓支撐腿來實現。該支撐腿是國內自主研發的采用雙向驅動形式的液壓平衡支撐系統，通過油壓完成伸出與縮回動作；采用直流驅動，前單腿支撐能力8 t 以上，后單腿支撐能力12 t 以上，帶有手動泵手動功能；支撐腳掌面可自動適應地面，配置支撐枕木，支撐腿帶自動找平功能，能實現“一鍵”找平。

如圖1 所示，整個轉播車從前至后分為音頻區、導演區、技術區、調光區以及電纜盤倉區。音頻區與其他區域隔離，保證良好的聽音環境。車內標配13 個工位，為了充分利用多畫面監看，導演區包含了慢動作、字幕、融媒體工位[1]。技術區有2 個機柜為強冷機柜，做隔音處理；電纜盤倉門為上掀式并考慮遮雨功能，門上開有電纜出線小門，工作過程中可以關閉電纜盤倉門，只由小門放置電纜；車廂下部裙箱中安裝電源電纜盤、側拉箱中控、支撐腿泵和控制、隔離變壓器、電瓶等。

圖1 轉播車工位布局

2 系統設計

系統設計充分考慮了未來很長一段時間內株洲市廣播電視臺高清節目的制作需求，并能達到高清轉播車的技術目標。本車視音頻系統采用全高清設計，輸入輸出通道采用上下變換的方式兼容標清格式，具備高標準的錄制、直播、慢動作回放及傳輸功能。為充分保障直播的安全性與系統穩定性，視頻系統采用主備二選一倒換設計，且主備倒換無抖動、黑場情況，實現靜凈切換。系統訊道規模設計為8 路標速EFP 訊道、2 路無線傳輸信號，預留2路標速/高速EFP 訊道，并能滿足4 路外來信號的處理能力；錄像與慢動作規模為2 套SXS 存儲卡錄像機與1 套8 通道硬盤慢動作錄像機。下面詳細介紹系統和設備情況。

2.1 攝像機及配套

攝像機采用SONY HDC-3100 系統攝像機，采用2/3 英寸3 CMOS 成像器，每片成像器有效像素數為1 920×1 080；標準配置拍攝格式為1 080/50i&1 080/60i；配備全域快門，能夠消除果凍效應和閃光帶，靈敏度F13；配備全尺寸機架高度的攝像機控制單元（CCU）和全功能遙控面板（RCP），攝像機與控制單元（CCU）通過復合光纖連接，保障長距離傳輸的信號質量。

攝像機鏡頭選用Fujifilm 公司的廣播級高清倍率鏡頭，配置了3 套4.5 mm 超廣角鏡頭、1 套42倍長焦鏡頭及4 套標準鏡頭。大變焦比與大視角長鏡頭相結合，可滿足包括新聞、體育、晚會、記錄片等在內的眾多頗具挑戰性的制作應用需求。

攝像機承托設備采用日本LIBEC 公司的三腳架，其中7 套RSP-850 套裝、1 套QD-10 套裝，搭配長板、托架等，以適應不同的鏡頭和機身組合，最大程度地保證拍攝畫面的穩定性。

VTR 錄像設備信源由矩陣調配，VTR 播放的信號分別進入矩陣和切換臺。錄制播放系統配備2 臺SONY PMW-1000 高清存儲卡式錄像機。該錄像機帶有兩個SxS 存儲卡插槽，配置HD-SDI，SDSDI，HDMI及復合輸出接口，具有8通道（HD-SDI）、24 比特音頻記錄能力，支持RS-422 接口和千兆以太網接口，帶搜索輪，配相應的存儲卡。

2.2 切換臺和矩陣

視頻系統通道設計采用主、備雙通道互為備份的方式。轉播車所有高清視頻信號源均同時進入視頻切換臺和視頻矩陣，由切換臺與矩陣導播切換后輸出主、備通道的PGM 信號。在源名服務器的作用下，矩陣的EMG 輸出自動跟隨切換臺的輸出。矩陣輸出的PGM 信號先經過鍵混器，再和切換臺的PGM 信號經過二選一應急切換開關。系統采用2 張二選一板卡，形成了LINE1，LINE2 兩條鏈路的PGM 輸出。LINE1，LINE2 分別進行音頻嵌入、下變換處理等操作，輸出最終所需的節目信號。每個路由節點的輸出信號都再返回矩陣，方便系統調度。在信號路由上，主、備通道具有相同的結構和設備，保證視頻通道上不會出現單一系統崩潰點，從而提高了系統的安全性。

切換臺采用索尼MVS-6530 切換臺，如圖2 所示。該設備支持3 級M/E 控制面板，輸入信號48 路，輸出信號32 路。M/E1，M/E2 每級均具有4 個全功能鍵，支持同級M/E 上色鍵和亮鍵，可同級內調整大小、位置，還具有4 通道的2.5D 的特技，支持同級M/E 上色鍵和亮鍵，并可同級內調整大小和位置；支持8 通道輸出、1 000 幀以上高清幀存，支持靜幀和最多40 s 的高清CLIP，并選配了兩通道真三維特技處理板。

圖2 SONY MVS-6530 切換臺

矩陣采用UTAH 400S2 多格式視頻矩陣。該矩陣配置SDI 輸入72 路，SDI 輸出72 路，配備雙電源。按照不同功能區的定位，配置相應的矩陣控制面板。系統中所有的源信號都接入切換臺和矩陣，切換臺的輸出信號也都環接入矩陣，在源名服務器的配合下，畫面分割器可以顯示系統中所有需要監看的源和目的信號，實現整車信號集中調度[2]。

2.3 監看系統

導演區電視墻配置6 臺SONY 55 英寸導播監看大屏，利用多畫面分割器將參與節目制作的信號呈現在電視墻上。多畫面分割可以便捷地進行信號的調度排列，并能存儲多個多畫面布局模板。技術區配置1 臺SONY PVM-A170 OLED監視器作為轉播車視頻信號的主監視器，配置7 臺SONY LMD-B170 全高清液晶監視器作為轉播車視頻信號的技術監視器，用于技術調光及其他區域監看信號。技術調光工位采用四畫面分割的方式，結合波形監測儀、攝像機控制面板，對攝像機畫面進行調整。音頻區則配置2 臺SONY LMD-A240 全高清液晶監視器作為參與制作的信號和部分矩陣調配信號的監看。車尾端子板配置1 臺康維訊 KRM-902A 雙聯9英寸高清監視器，對后接口板上的各種輸入輸出信號進行監看與監測。

2.4 源名跟隨系統

本車采用了SPR SPT-300PLUS 源名服務器。通過源名服務器與畫面分割器、切換臺、矩陣及各工位監視器連接，實現了視頻源名跟隨顯示和Tally指示等功能。

源名服務器不斷讀取切換臺的交叉點信息，并同時發送給矩陣，使矩陣EMG 輸出和切換臺PGM輸出保持一致。同時，源名服務器讀取矩陣的交叉點信息后，會同步到各顯示端，實現了矩陣在顯示端更換信源后自動顯示相應信源名稱的功能，這就是動態源名跟隨。

源名服務器讀取二選一板卡的狀態后，也會將Tally 提示發送到相應的攝像機控制單元（CCU）和畫面分割器上進行紅綠提示。這樣，導播和攝像師均能看到當前PGM 信號所用機位。

2.5 音頻系統

本車的音頻系統采用由主、備調音臺組成的兩個相對獨立的制作系統并行工作。主調音臺采用的是Soundcraft Vi2000 數字調音臺，如圖3 所示，該型號調音臺具有28 個推子、24 個單聲道、立體聲母線以及3 個Vistonics II ?觸摸屏，支持多人同層、同時操作；同時能處理96 通道混音輸入，配有24 條混音母線。備調音臺采用的是Soundcraft Si Performer 1 數字調音臺，音頻信號源都接入車內或車外的音頻接口箱，主備調音臺自行從接口箱拉取信號并處理。主備調音臺分別獨立提供模擬主輸出和數字主輸出信號，經音頻2×1 選擇切換輸出。本車音頻系統采用模擬綜合纜和數字光纖并存的傳輸方式，解決轉播車與現場之間的話筒拾音、音頻信號返送等問題，攝像機話筒通道作為現場同期聲或音頻傳輸的重要補充。主調音臺、備調音臺都有足夠數量的輸入/輸出連接到車外接口板，能同時輸出可供多套節目使用的音頻信號。系統配置機架式監聽音箱，能夠監聽HD-SDI 信號，同時導演區和音頻區也單獨配置了監聽音箱[3]。

圖3 主調音臺Soundcraft Vi2000

2.6 同步系統

本車同步系統以黑場同步（Black Burst，BB）信號為主，采用主備同步自動倒換的設計方案。同步信號發生器采用的是LEADER LT4600A，同步信號倒換器采用的是LEADER LT4448。自動同步倒換器可以自動切換BB 信號。倒換后的BB 信號經過分配，提供給系統中的全部設備。為滿足系統級聯的使用需求，本車能被上一級BB 同步源鎖相同時提供足夠的同步信號到車內外接口板，以實現與其他系統級聯鎖相。轉播車音頻的同步信號由同步機提供，同步信號規格為BB、Word clock（數據時鐘同步信號）、AES TONE 以及DARS（數字音頻參考信號）信號[4]。

2.7 通話系統

作為節目制作的重要輔助系統，轉播車的通話系統擔負著整車內部通話的工作職責。本車通話系統采用RTS 公司的內部通話矩陣ODIN16。該通話矩陣具有16 個可編程通道，可以實現點對點、點對多的通話方式。系統配備了全雙工無線對講中繼站，能使通話主站、分站、攝像機等所有內部通話站點與對講機之間進行通話，增加了現場工作人員之間通話的靈活性。系統中，根據不同工位的通話級別分別配置了相應的通話面板和通話耳機，無線機位則使用全雙工通話對講。

2.8 慢動作重放系統

由于轉播車系統定位于體育賽事和綜合文藝類節目的錄、直播，因此慢動作重放和多訊道錄制成為轉播車系統的標準配置。本車的慢動作系統采用索尼PWS-4500 多通道錄制慢動作服務器。PWS-4500 的輸入信號可通過矩陣的遙控面板進行選取，系統內的攝像機視頻信號可任意進行慢動作回放，還能在8 臺高清攝像機中任選4 路信號進行高清標速慢動作操作，從而實現多臺攝像機信號的記錄、編輯、重放以及精彩片段編輯和重放。索尼PWS-4500 多通道錄制慢動作服務器支持4 通道4K 播放/錄制，可支持高清4 倍、6 倍、8 倍速，4K 2 倍速以及CUTOUT 等功能[5]。

2.9 無線傳輸系統

由于轉播車外出錄制節目時現場環境變化多樣，常常受場地因素制約或者因特殊機位原因導致不適合或無法架設有線機位，此時無線機位可以解決這一難題。例如，距離轉播車較遠、有線電纜長度無法到達或者不便于鋪設有線電纜的機位，就可以利用無線機位代替，由此可以極大地提升轉播車的應用范圍。本車針對此類情況配置了2 個無線訊道，采用2 套視晶CP7041+CP2041 無線圖傳設備對ENG 攝像機信號進行遠距離傳輸，同時采購一套斯坦尼康（MOVECAM PRO-MAX）攝像機穩定器，使拍攝畫面更為流暢、穩定。

3 結語

已投入使用的高清轉播車能夠滿足株洲市廣播電視臺高清電視節目的制作需求，具備靈活的系統級聯與擴展能力，能適應不同類型節目的制作要求。本文通過對整車系統設計方案進行介紹，希望能與同行分享轉播車設計經驗，并且在實踐中繼續探索，為廣播電視的發展和創新貢獻一份力量。