中小型电视台高清演播室视频系统设计与实践

李耀文

（昆明教育电视台，云南 昆明 650216）

如今，各级电视台也越来越关注高清演播室视频系统的建设，并且高清视频系统技术也在不断优化和完善。为确实提高节目制作质量，在设计时就必须与实际需求和资金投入等条件结合起来综合考虑，设计符合国家相关标准和自身需求的高清演播室视频系统。

1 高清演播室视频系统设计原则

（1）高可靠性。昆明教育电视台高清演播室的日常使用包含节目录制和直播等功能，必须要保证播出的安全性[1]。高清演播室关键设备采用主备冗余设计，使用主切换台+备切换台+矩阵的架构，这样就能够构建相对独立的双通道，避免单点故障引发通道崩溃的问题出现，并且也能实现相互备份。在主备切换信号加嵌音频后，再设置二选一倒换器，实现主备信号的切换。

（2）兼容性。演播室设计采用纯高清与上、下变换相结合的系统模式[2]，高清演播室视频系统以高清切换台为核心，采用全高清内核设计，信号源主要来源为EPF摄像机、录放像机，但作为高标清过渡阶段，还应考虑标清信号的接入，标清信号在经过外加上变换器或者采用切换台的上变换通道后，进入视频系统。此外，还应考虑笔记本电脑的VGA信号、HDMI信号等各种多媒体设备的信号接入，这就需要在进行系统设计时充分考虑除常规HDSDI信号外，还要配置足够的信号转换器，方便多媒体设备的接入，将这些信号统一转换成HDSDI信号，送入切换台。如果制作或播出还处于标清阶段时，还应在末端节目添加下变换器，转换成为播出、制作所需的信号格式。

（3）灵活性。演播室一般接入有摄像机、多媒体、播出返送、其他演播室等输入信号，输出信号除了供直播外还有现场录制、技术监看、灯光监看等多路信号，为方便各种信号的处理分发，增加系统的灵活性，我们在系统中还应配置视频矩阵，作为所有输入输出信号的调度中心，所有输入输出信号均进入矩阵中，实现多渠道、多用途的分发。

（4）便于扩展和维护。考虑到不同节目类型对视频系统的需求不同，系统中还要做好信号输入输出接口和功能性的预留工作，以适应不同节目类型和形式。为了便于日后维护工作，系统中关键设备节点还需设置跳线，在日常维护中，能通过跳线监测各级的指标。一旦系统出现故障，就能准确快速地找到出现运行异常的设备，通过跳线直接将其跳开，保障系统通道的畅通性。

（5）前瞻性。方案设计要充分符合本台未来发展规划，设备选型要选用目前电视行业的成熟、稳定的产品，各项技术指标要符合国家相关规定。保证在一段时间内的先进性，减少短时间内资金的再次投入，并能满足未来电视行业发展的需要。

2 系统结构

演播室采用4讯道设计，满足访谈、教学等演播室节目的录制或直播，主要包含了信号源系统、同步系统、TALLY系统、时钟系统、视频信号传输、监看系统、通话系统。

（1）信号源。演播室信号源有摄像机信号、录放像机信号、多媒体信号、字幕机信号和其他演播室送来的信号，摄像机数量和录放像机可根据演播室录制需求来确定，目前需要3台摄像机才能记录各个方向的图像[3]。多媒体信号需要配置相应的转换器和格式变换器，统一变换为HDSDI信号来使用。字幕机采用键控的方式实现字幕的叠加。所有信号源设备均输出1080@50i的HDSDI信号，采用BNC接口接入。昆明教育电视台演播室根据现在的使用需求，配备了4讯道16bit EPF高清演播室摄像机、2台P2录放像机信号、1路VGA信号、1路HDMI信号、l路字幕机信号，1路640㎡演播厅信号，所有信号经视分后，接入主备切换台和矩阵输入端。考虑到未来演播室信号源端的扩展，还预留有EXT信号接入2路，配合多格式变换器进行格式变换后，送入切换台和矩阵，以提高演播室的信源处理能力。

（2）切换设备和矩阵。实际应用中，采用两台高标清切换台，实现主备架构的方式较为常见。矩阵作为所有输入、输出信号的调度中心，完成信号的调度任务，也可选用单台切换台+矩阵的做法，矩阵配置多面板，用一台矩阵面板作为备路切换，实现主备架构。昆明教育电视台在设计时，选用两台1.5级ME高标清切换台和一台32*32的矩阵，高标清切换台还具有帧同步和部分通道上变换功能。矩阵配置双面板，32*32的面板用于对信号调度进行操作，16*4面板在技术区使用，方便技术人员对输入信源的技术指标进行选择监看。

（3）同步系统。目前，在电视系统中采用的同步信号主要是BB信号和三电平同步信号，BB信号以及支持高清和标清，而且相对比较简单，因此，在高标清同播系统里我们仍统一采用BB信号作为同步信号[4]。以解决不同信号的同步锁相问题。在昆明教育电视台在同步系统设计中，采用了由播出系统提供BB信号作为同步信号，BB信号在经过同步分配板卡后，分配到CCU、切换台、周边板卡等设备中，实现了演播室视频系统和播出系统的同步。

（4）监看系统。监看系统能展示所有输入信号源，通常分为导播监看区、技术监看区和主持人监看，在大型演播室中，还要设置灯光监看和音响监看。导播监看区通过电视墙分割屏的方式，监看所有信号源和PVW、PGM信号，指挥调度摄像，完成现场制作。技术监看区和导播监看区完全独立，由矩阵调度信号，通过技术监视器和示波器，监看各路信号的指标。昆明教育电视台在设计时，导播监看区采用3块55英寸大屏作分隔使用，技术监看区采用技术监视器进行监看，并且备路切换台单独配置监看屏幕。

（5）TALLY系统。通过并行TALLY信号连接的方式，由切换台GPO发出指令，与CCU相连接，以指示灯的方式，对切入点切出点进行提示，使导播、摄像、主持人等各岗位的默契配合。

（6）通话系统。通话系统采用有线和无线的方式，主站+副站相结合，通常按岗位区分，摄像机人员和主持人岗位分别接入不同的通道。摄像人员通话经CCU通过集成电缆进线传输，主持人采用无线通话基站进行传输。

（7）其他系统。在高清演播室视频系统中，还涉及时钟系统、电力保障系统，时钟主要是通过主控机房或独立时钟源获取。对于一个有直播任务的演播室来说，通常是采用主控机房或播出系统授时，保证整个演播室时钟系统和主控及播出系统一致。电力供给系统是演播室最基本的保障，因采用不同回路的两路市电和UPS的方式接入，保障整个演播室不能因停电造成播出事故。

3 信号流程设计

由图1可知，信号源经视分后分别送入主路切换台和视频矩阵，备切换台的输入信号由矩阵提供，在完成直播节目时，备路切换台输入信号和键位和主路完全一致，互为主备使用。如遇有特殊信号源需求或临时加入信号源时，备路切换台输入端可由矩阵任意分配信号，这种连接方式可使备路切换台输入信号更为灵活、实用。主、备切换台输出的PGM信号经音频加嵌后，送到2×1倒换器，经倒换选择后的HDSDI信号经延时后，送至播出，完成播出流程。如播出系统或编辑系统为标清时，采用高清信号末极下变换标清的方式提供标清节目。同时，加嵌音频后的HDSDI和延时后的HDSDI信号分别送入视频矩阵，经视频矩阵调度后，供监看、摄像机回监、录制使用。VCR1、VCR2和非编站点都可作为播放插播内容来使用，同时两台录放像机和非编站点的输入端均接入矩阵当中，所以也可以作为录像机来使用，录制信号由矩阵分配调度即可，这种连接方式实现了一机双用，在确保播出安全的前提下，可根据不同的节目不同播出方式来自行选择。在经济允许的情况下，也可选择多通道录制服务器来完成。

图1 信号流程图

4 应急备份设计

4.1 视频讯道应急备份设计

在整个视频讯道链路中，主信号链路尽量减少不必要环节，设备的选用需要配置冗余双电源，关键设备采用主备冗余，尽量选择可掉电直通并有记忆的周边设备。最大限度保证信号链路安全、高效传送至播出系统。

摄像机为多机位配置，并且昆明教育电视台所有演播厅中均使用同一型号、同一接口的摄像机，当一台故障时，可采取一些非必要机位临时取代或临时更换摄像机。切换台是整个高清演播室视频系统的核心部分，切换台故障，将导致整个演播室瘫痪，基于安全播出需要，必须使用2台切换台或一台切换台+矩阵切换面板的方式来保障，在2台切换设备的PGM输出端，配置2×1倒换器。正常情况下，我们使用主切换设备进行画面切换，当发生故障时，通过2×1且倒换器将信号链路倒换到备切换设备，保障信号链路畅通与正常播出。如使用一台切换台+矩阵切换面板来做备份时，还应考虑配置相应的同步板卡，使画面切换流畅、不跳帧。周边板卡和延时器均选用具备掉电直通功能设备。由于演播厅离播出系统较近，采用主备双链路双路由的方式将HDSDI信号送至播出系统，并由播出系统直接返送演播室信号至演播室，实现闭环监看，在演播室中就能直接掌握传输链路情况。

4.2 监看系统

方案设计时，监看系统由三台55英寸大屏进行分割组成，其中一台大屏采用主路切换台自带画面分割进行监看，一台采用画面分割后进行所有输入信号和关键节点的信号监看，信号由矩阵提供，另外一台为PGM监看。备路切换台监看系统单独采用监视器连接备路切换台自带画面分割的方式进行监看。出现故障时，就能准备把握故障点，及时处理故障。且主备两台切换台的监看系统完全独立。

4.3 供电系统应急备份设计

我台演播厅供电采用两条来自不同回路市电+UPS的供电方式，并且还配备了自启动发电机，当2路市电均停电时，发电机自动启动，保证演播室的正常供电。

5 系统维护

定时、按时进行系统维护巡检，是提升系统设备寿命，保持系统稳定性的有效手段。在系统维护中，主要应对信号源设备、切换设备、连接线路等进行巡检维护。利用波形监视器，定期对摄像机的底电平、伽玛、拐点、色彩等技术指标进行调整，利用后焦测试卡对摄像机后焦进行调整，对多台摄像机进行一致性调整，使多台摄像机的亮度及颜色一致。分节点对视频系统通道指标进行检测，确保切换台、周边板卡通道性能指标在规定范围内。

6 结束语

昆明教育电视台演播厅经过改造后，实现了演播室制作的高清化，目前承担着台内直播节目和访谈节目和教学节目的录制播出，目前运行稳定。由于资金和场地的限制，视频系统中还存在一些缺陷，也在不断的完善当中。对于中小型电视台而言，在高清演播室视频系统的建设中，要充分的考虑使用需求和资金情况来设计，把系统稳定性、可靠性放在首位，尽量选择业内比较成熟的产品，在今后的使用过程中，还要不断提升自身技术，继续做好系统维护工作，建立健全管理制度，这样才能更好的服务于台内各制作部门，促进昆明教育电视台的健康、可持续的发展。