高清直播演播室系统改造

2011-04-02王丽娜

电视技术 2011年22期

王丽娜，陈蕙

(青海广播电视台，青海西宁 810001)

0 引言

电视作为人类社会生活中最重要的信息来源，其时效性、现场性和同一性越来越受到各级政府和新闻工作者的重视。国家广播电影电视总局在《广播影视“十二五”发展规划》中提出，在“十二五”期间，提高高清电视、立体电视的制播能力，加快全国省会城市、计划单列市以及有条件的地级市电视台实现高清电视节目的拍摄与制作能力，在全国实现100个具备高清电视节目制作、播出能力的高清频道。2010年底，共开通了十多套高清电视节目频道，2011年各省市电视台更是加快了高清电视频道的发展，2015年完全实现高清电视节目的制作和播出，是省级电视台在“十二五”末必须实现的目标。

青海电视台为了保持其竞争优势，为了适应高清数字电视产业的发展趋势，加快产业升级换代的步伐，推进青海省高清电视的发展，更好、更全面地发展青海电视台的硬件建设，决定将标清录播演播室改造为高清直播演播室，数字高清化是这次改造的关键。

1 系统设计原则

系统设计原则有以下几个方面:

1)保证系统技术先进性。高清直播演播室系统，力求着眼于未来广播电视业界的发展方向，系统设计符合专业电视广播规范。在实用和安全的基础上，设备选型在功能和性能上具备一定的超前性，系统设计有一定的前瞻性。

2)功能具有完备性。由于此高清直播演播室在原录播演播室的基础上进行改造，故进行高清数字电视演播室系统设计时，在保证其具有较高一体化的基础上，还要针对节目直播或者录播时的实际需要，如视频信号上下变换、音频信号的加嵌解嵌、数模转换等可能出现的情况进行设计。

3)系统具有扩展性。高清直播演播室在设计时，还要考虑系统功能的可扩充性，比如设备升级以及功能扩展的空间，为以后的发展进行适当的预留。系统设计中，根据场地及系统的实际需求，对设备机箱规模、机架空间、跳线、监视、备份传输线路等留有裕量，周边设备按需购置。

4)系统运行的安全性。高清直播演播室承担大量现场直播工作，在设备选型上选择同类设备中性价比高、技术先进成熟，并经过大量实践达到高标准、高质量、性能稳定的产品。在操作上尽量要简捷、安全、稳定。设备要有环保、抗电磁干扰性能。鉴于国内对现场直播安全性的高要求，视音频系统采用了备份设备组成应急通道的方式，系统的核心设备配置双电源供电，周边设备可以热插拔，保证设备运行的安全、稳定。

5)系统具有开放性。开放式的系统的设计，遵循国家和国际标准的系统。保证系统具有完整性、通用性、可用性、可靠性、可扩充性、可管理性。还需要开放底层协议，支持MOS等标准协议。

6)对系统进行统筹规划，采用集约化设计思路，达到最佳的性价比。系统设计中，在保证功能不简化、安全性不降低的前提下力求通过合理的设计方式降低系统造价，减少设备，方便系统连接等。在满足设计原则前提下，所设计系统在实现时具有较高性能价格比。系统功能兼顾先进性和成熟性，确保播出任务高质量完成，系统运行性能争取做到总体保持先进。

7)系统设备操作直观简易。在设备选型上将设备技术指标和稳定性作为第一考虑要素，功能要求满足应用，操作必须直观简易，在主要设备选择上更是体现了这一原则，数字视频切换台、调音台等主要设备都是依据这样原则来选型的。做到一切面向应用，由应用的实际需求对系统规模进行量化，从而设计出实用的系统。

8)系统信号调配灵活。系统配备了足够的视音频跳线盘，兼顾系统设备冗余的情况下保证了系统调配灵活。

2 系统介绍

高清直播演播室系统设计为4个讯道，由视频系统、音频系统、同步系统、通话系统、Tally和时钟系统等部分组成，能够完成多点连线的高标清直播、录播工作。

2.1 视频系统

面向高清，本系统计划改造为纯高清内核，采用上下变换满足标清制作需要，可同时制作两套不同的高/标清节目。以多格式高清切换台为主节目制作核心，以高清矩阵应急母线为应急通道，满足直播应急备份要求。另外，多码流矩阵进行总信号调度，用于应急、录像、监看、预留等信号调配。其中高清切换台的输出信号作为主路，多格式矩阵的输出信号作为备路，主备两路信号同时进入二选一切换开关。两路输出信号都经过加嵌、下变换和D/A转换获得标清SDI和模拟信号。在系统的输入端标清输入信号和模拟信号进入高清数字帧同步机转换为高清信号，在系统的输出端高清信号由二选一切换开关输出，然后通过下变换、数模转换、分配等获得足量的高清、标清和模拟信号。输入端的所有高清信号都分别进入切换台和矩阵。系统输出分为主备两路信号，每路信号都包含高清、标清、模拟信号。

2.1.1 核心设备选择

通过多方考量，核心设备选择Sony公司的系列产品。摄像机选择市场广泛使用、技术已经相当成熟的HDC－1580R、高清录像机选择PDW－HD1500、多格式制作切换台为MVS－6000、高清矩阵为IXS－6600。周边设备选择了AXON系列产品，但是帧同步器选择了Harris的X85。监测设备选择了泰克公司的WFM7120视音频测量仪(SDSDI、HD－SDI、眼图、音频)、1741C 波形示波器及信号发生器。同步系统采用了泰克公司生产的2台TG700高清同步信号发生器和1台ECO422D型同步信号倒换器。

2.1.2 信号源及基本工作原理

本系统信号源包括4台高清演播室摄像机、4台高清录像机、2台大洋高清在线包装，外采实时回传信号2路和计算机PC信号1路，合计13路信号。

摄像机信号4路信号从摄像机机头通过同轴电缆传送给CCU基站，再由基站输出给系统各个部分，每台CCU输出HD－SDI信号直接进入主切换台和矩阵;用户现场使用摄像机遥控单元控制面板，通过1根控制电缆与CCU连接，技术工作人员可以通过面板操作控制摄像机。高清录像机信号分别送往切换台、矩阵和录像区监看。2台在线包装信号，直接送入切换台、矩阵和导演区监看，实现字幕双备份，保证信号不中断。对于系统外来标清信号和模拟信号的接入，采用高清数字视频帧同步机，转为高清信号接入系统。可以对模拟信号直接实现A/D转换并帧同步校正，标清SD SDI信号上变换为HD SDI信号，支持带嵌入音频。1路外来VGA信号，经过VGA转换器处理，进入矩阵，由矩阵输出到切换台。

2.1.3 信号调度与输出

多格式切换台的PGM信号分别输出到两个应急切换开关，实现双备份的同时完成加嵌和D/A转换。从二选一出来的各种信号再分别进入数字模拟视分，得到的ON AIR的信号有主备SD和模拟信号，其中主备各1路SDI信号输出到视音频延时器，再经过分配后，主备各1路SDI信号到外接口板，送播出系统。所有关键点信号都接入跳线盘，根据需要灵活调配。

2.1.4 图像监视系统

图像监视系统是演播室外围系统中的重要组成部分，本演播室选用4台50 in液晶监视器、8台20 in高清监视器和2台9 in双联液晶监视器。视频监视系统主要分为技术区监视系统、导演区监视系统、录像区监视系统、音频区监视系统。导演区画面分割器为板卡式设计，支持HD/SD SDI输入。技术区采用2台9 in双联HD/SD自适应监视器监看摄像机信号和录像机信号，在技监方面选用Sony公司的20 in高清监视器LMD－2050W监看PGM信号，另外WFM7120视音频测量仪和1741C示波器，监看主备播出信号、摄像机信号等需要检测的信号，让技术人员不遗漏任何一个技术细节。多画面监视器和独立监视器在内的输入信号都由矩阵输出，画面可以根据使用需求灵活调度。

2.2 音频系统

本演播室音频系统为广播级数字音频系统，满足立体声节目录制、传输和监听，可实现多轨节目声音的制作。音频系统设计本着操作方便、灵活实用的原则。调音台是音频系统的核心和中枢，在系统中占有极大的比重，其性能和质量的优劣是决定系统整体设计的核心因素。相对于视频而言，音频在技术上较为成熟。频率响应、失真度和信噪比被称为音频设备和系统的三大指标。在方案中，鉴于调音台本演播室已有1台YAMAHA公司的DM1000，为了主备使用，又购买了1台相同型号的数字调音台。此款调音台适应录像机的多声道接入，信号质量及功能和稳定性方面已经在实际应用中得到了肯定。

信号源分为数字和模拟音频两部分，模拟声音信号源部分为现场有线传声器。录像机、摄像机和外来信号等立体声信号直接进入调音台混音。

外来声音信号如果是SDI加嵌，要经过音频解嵌后进入调音台。摄像机CCU输出的MIC声音信号也外挂到跳线盘，方便接入系统。

在调音台主输出方面，除了现场各区监听信号，主调音台立体声主输出信号首先经音频分配器，得到的信号加嵌后送到各录像机、录音机记录。包括数字、模拟ST、AUX声音信号在内的各种信号都有输出到接口板作为预留。

2.3 同步系统

同步系统由主备同步信号发生器和自动倒换器组成，采用泰克公司生产的ECO422D型同步信号倒换器，2台TG700高清同步信号发生器提供稳定同步信号。切换台的同步输入端接入跳线盘，可以实现台从锁相的功能，同时信号发生器输出的测试信号也进入跳线盘，供需要的设备使用。

2.4 通话系统

通话系统分为有线、无线两种。有线通话基站位置固定，无线通话为移动通话。通话系统以Clear－Com公司4通道通话主站为核心，以Party－Line方式连接，导演区采用MS－704四通道通话主站，作为整个通话系统的核心设备，3个RM－702两通道通话分站，分别负责音频、技术、播控。主站共有A，B，C，D这4个通道。A通道接技术区的RM－702的两通道通话分站，通话分站可以连接4个摄像机CCU基站，从而实现与现场摄像人员的双向通话。B通道中的1个信道连接到无线基站，实现双向通话。C和D通道直接接入端子板及接口箱，供连接现场工作人员通话包及其他通话设备使用。同时，音频系统的节目音可以同时输入主站，供通话系统使用。另有预留的通话通道，可连接到外接口板，根据不同场合的需要进行与外界连接通话。

2.5 Tally、时钟系统

Tally系统有动态Tally和静态Tally。Sony的设备控制单元作为Tally的大脑，产生Tally信号。Tally信号中的GPI触发信号送往CCU和技术区/VTR区作为静态Tally。本系统选用红绿黄三色Tally指示器，控制器通信口为RS－422、RS－232、标准32位并行口。三色显示红色用于播出状态的信号源提示，绿色用于准备状态的信号源提示，黄色用于录制状态的信号源提示。

演播室内2个区配备子钟和倒计时器，显示倒计时和正计时，显示时钟作为电视墙的一部分放在其正上方。

2.6 系统集成

高清直播演播室系统通过系统集成来使其由单个设备成为一套完整的系统。本系统以多格式高清视频切换台作为视频制作的核心设备，以高清矩阵为视频制作的备份设备，并兼具信号调度的功能。设计原理是以高清为制作平台，通过帧同步机及下变换器等设备实现标清信号的制作。系统集成需要充分考虑信号调度的灵活、方便、快捷，各个通路的关键点均可有效检测。各个工作区设备布局充分考虑合理便捷性，设备间连线距离最小。系统设计充分开发实现设备的各项功能。