浙江经视180m2新闻演播室同步系统设计

金 雨

在演播室视频系统中，要使各个摄像机信号、VTR信号、直播连线等外来信号在切换台切换时平滑不抖动，各个有线无线话筒、VTR信号、电话桥等外来信号在主备调音台推拉时清晰无噪音，视音频信号在加嵌环节要求声画一致，就必须建立一个统一基准的同步系统，将所有信号调整到同一个同步相位。否则，会导致各个设备不一致，画面跳动、上下翻滚，进而影响画面质量，最终影响安全播出。

1 系统设计要求

经视180 m2演播室是loft结构，楼上证券演播室和楼下新闻演播室共用一个设备机房。它们承担经视频道十余档节目的录制、两档日常直播节目和一些特别活动的直播，任务重，压力大，所以系统中每一个环节的设计都必须是安全高效的。对同步系统有以下要求：同步系统采用主备、自动切换的同步模式，为进口主流品牌；提供字时钟信号，并具备倒换功能；能够提供标清视音频测试信号；板卡适当考虑余量。

2 基本原理

2.1 同步信号分类

电视同步信号有模拟与数字两种。模拟同步信号分为高清三电平同步信号（Tir—Level）和彩色黑场同步信号（BLACK BURST，BB）。数字同步信号分为标清数字同步信号（SD SDI BLACK）和高清数字同步信号（HD SDI BLACK）。其中，数字同步信号的时钟与定时基准更易提取，适合应用于全数字的系统。

2.2 BB信号

在数字标清系统中，经常采用BB信号作为同步基准，且需符合中华人民共和国广播电影电视行业标准“GY/T 167-2000数字分量演播室的同步基准信号”[1]。此标准规定：同步基准信号的有效视频信号部分是消隐信号，同步脉冲为负极性信号，脉冲的幅度为30 mV，行同步脉冲下降沿的50%处为行同步基准点。目前，这一同步基准信号已广泛应用于大量串行数字分量系统。

2.3 字时钟信号

字时钟（Word Clock）同步方式广泛运用于数字音频系统之中，为稳定系统的信号传输质量起到了极大的作用。它被看作是一种脉冲信号，具有精确而稳定的采样频率，能够使不同采样频率的数字音频信号以同频同相在一个系统中进行交流。要想实现数字音频系统的字时钟同步，就必须在系统中设置唯一一个字时钟信号发生源，也就是同步机。同步主机中产生的字时钟信号被称为这个音频系统的主时钟。如若在一个系统中出现了不同的字时钟信号，即表明此系统采样频率未统一，无法达到同步状态，且不可避免噪声等问题。

3 系统设计与实现

3.1 信号选择

在电视系统中，同步信号必须足够稳定可靠，能在长期持续的噪声环境中运行。数字同步信号频率过高，而同步仅为一个较短的保留字，在实际工作中较易受扰而丢失。因此，抗干扰能力更强、脉冲较宽的模拟同步信号在现今市面上应用最广泛。作为一个视音频相结合的新闻演播室，视音频需要加嵌在一起保持声画同步，故音频系统不再采用单独的同步机，而是与视频系统共用，且选择市面上应用最为广泛可靠的字时钟信号作为同步源。综上，本标清演播室采用黑场BB基准和字时钟信号作为同步源。

3.2 设备选择

Tektronix与LEADER是市面上主流的两家同步系统产品供应商，为广电行业演播室系统广泛采用。经比较，双方产品均能满足本系统需求，出于经费的考虑，最终采用性价比更高的LEADER。

3.2.1 同步发生器

LT4420是日本LEADER公司推出的一款1U半机架宽尺寸的SDI同步脉冲同步机。能够灵活支持多种数字视频格式，包括SD-SDI格式测试图。SDI校验场测试图案之外，还具备叠加字符、QVGA尺寸标识、安全区标志、内嵌音频以及外部基准信号输入的外同步锁相功能和三路独立的模拟黑场同步信号同步输出功能。其Flywheel（保持外锁相功能）功能能在外同步信号发生意外丢失或瞬间性不稳定的时候，信号发生器将保持外同步的相位继续输出同步信号并保障系统稳定。根据还原外同步模式，可以选择自动或手动还原。

3.2.2 同步倒换器

LT4440是日本LEADER公司推出的一款同步倒换器。可接入2路输入信号，当发生故障时，可以通过自动检测信号振幅错误，将信号切换至备用系统。1台LT4440配备11组输入输出信号通道，根据内部设定，可支持HD-SDI（仅限1-6通道）、SD-SDI、AES/EBU数字音频、模拟黑场、3电平同步信号的切换。另外，转接至备用系统时，发生故障的通道可由面板LED显示，以便用户迅速查明原因。

3.3 系统方案

演播室系统不接收来自播出中心的同步，而是以同步机自行产生的同步源作为整个系统的同步基准，最终合成的节目信号通过光发到播出中心后完成帧同步，如此能增强演播室系统的独立性。采用2台LEADER的LT4420款信号发生器作为主备。其中，主信号发生器模式为“自同步”，输出环接给“外同步”设置的备信号发生器，备机将主机同步作为基准而产生与之相一致的同步信号，这样可避免因主备同步不一致而导致的倒换不连贯。同步倒换器接收主备两路BB同步信号，并通过环接的视分板卡给两个演播室的CCU、VTR、在线包装等提供同步。主备信号发生器的字时钟（WCLK）信号则送至两套主备调音台作为音频信号同步源。

若主信号发生器发生故障造成同步输出丢失，备同步机能够一直保持丢失之前的同步状态，当锁定信号再次出现时逐渐获取锁定，达到正常状态。同时，同步自动倒换器将自动切换至备同步信号，确保同步系统正常运行。面板上相应故障通道的LED将闪红灯告警，以唤起人工注意。

4 结语

浙江经视180 m2新闻演播室同步系统在设计上采用了双同步发生器设计，可以确保在一同步机出现问题时，自动倒换到另一正常同步机，不会出现同步信号中断，保证视音频设备稳定运行。同步系统从改造完成至今运行稳定，为整个新闻演播室的日常直播录播提供了可靠的同步系统，保证了节目制作的安全和优质。

参考文献：

[1]国家广播电影电视总局．中华人民共和国广播电影电视行业标准GY/T 167-2000[S]．北京:国家标准出版社,2000．

[2]史萍,倪世兰．广播电视技术概论[M]．北京:中国广播电视出版社,2003．