高清转播车系统设计与实现

2022-07-14周明

电视技术 2022年6期

周明

（湖南省株洲市广播电视台，湖南株洲 412007）

0 引言

随着高清、超高清电视技术的发展，全国大部分地市级电视台基本完成了高清电视系统的建设及高清频道的播出。株洲市广播电视台于2016 年开始，相继完成了非编系统、演播室系统及播总控系统的高清升级改造。按照总体规划，株洲市广播电视台从2020 年起，开始设计建造一辆8+2 讯道高清转播车，并于2021 年6 月正式集成完毕并投入使用。

高清转播车建造主要分为车体改装、视音频系统集成、电源和空调系统改造等工作。本文将对高清转播车的各个系统进行详细分析。

1 转播车车体

转播车底盘选用德国奔驰Actros 2636 直挂式双后桥车体，采用单侧拉厢式车体结构。车体总车长（包括车头）12 m，车厢长9.5 m，转播车外部整体高度3.95 m，整车宽度为2.5 m，车厢内部（未侧拉部分）高度2.21 m。侧拉厢工作区净高1.92 m，通过电动齿轮齿条驱动和翻折地板结构，使侧拉厢的伸展长度达到了1.3 m。箱体选用钢骨架、铝材料蒙皮，保证车体具有一定的抵抗外力冲击的强度，具有一定的刚度及抗扭曲、抗变形、抗疲劳的能力。驻车平衡由前后四角的四个液压支撑腿来实现。该支撑腿是国内自主研发的采用双向驱动形式的液压平衡支撑系统，通过油压完成伸出与缩回动作；采用直流驱动，前单腿支撑能力8 t 以上，后单腿支撑能力12 t 以上，带有手动泵手动功能；支撑脚掌面可自动适应地面，配置支撑枕木，支撑腿带自动找平功能，能实现“一键”找平。

如图1 所示，整个转播车从前至后分为音频区、导演区、技术区、调光区以及电缆盘仓区。音频区与其他区域隔离，保证良好的听音环境。车内标配13 个工位，为了充分利用多画面监看，导演区包含了慢动作、字幕、融媒体工位[1]。技术区有2 个机柜为强冷机柜，做隔音处理；电缆盘仓门为上掀式并考虑遮雨功能，门上开有电缆出线小门，工作过程中可以关闭电缆盘仓门，只由小门放置电缆；车厢下部裙箱中安装电源电缆盘、侧拉箱中控、支撑腿泵和控制、隔离变压器、电瓶等。

图1 转播车工位布局

2 系统设计

系统设计充分考虑了未来很长一段时间内株洲市广播电视台高清节目的制作需求，并能达到高清转播车的技术目标。本车视音频系统采用全高清设计，输入输出通道采用上下变换的方式兼容标清格式，具备高标准的录制、直播、慢动作回放及传输功能。为充分保障直播的安全性与系统稳定性，视频系统采用主备二选一倒换设计，且主备倒换无抖动、黑场情况，实现静净切换。系统讯道规模设计为8 路标速EFP 讯道、2 路无线传输信号，预留2路标速/高速EFP 讯道，并能满足4 路外来信号的处理能力；录像与慢动作规模为2 套SXS 存储卡录像机与1 套8 通道硬盘慢动作录像机。下面详细介绍系统和设备情况。

2.1 摄像机及配套

摄像机采用SONY HDC-3100 系统摄像机，采用2/3 英寸3 CMOS 成像器，每片成像器有效像素数为1 920×1 080；标准配置拍摄格式为1 080/50i&1 080/60i；配备全域快门，能够消除果冻效应和闪光带，灵敏度F13；配备全尺寸机架高度的摄像机控制单元（CCU）和全功能遥控面板（RCP），摄像机与控制单元（CCU）通过复合光纤连接，保障长距离传输的信号质量。

摄像机镜头选用Fujifilm 公司的广播级高清倍率镜头，配置了3 套4.5 mm 超广角镜头、1 套42倍长焦镜头及4 套标准镜头。大变焦比与大视角长镜头相结合，可满足包括新闻、体育、晚会、记录片等在内的众多颇具挑战性的制作应用需求。

摄像机承托设备采用日本LIBEC 公司的三脚架，其中7 套RSP-850 套装、1 套QD-10 套装，搭配长板、托架等，以适应不同的镜头和机身组合，最大程度地保证拍摄画面的稳定性。

VTR 录像设备信源由矩阵调配，VTR 播放的信号分别进入矩阵和切换台。录制播放系统配备2 台SONY PMW-1000 高清存储卡式录像机。该录像机带有两个SxS 存储卡插槽，配置HD-SDI，SDSDI，HDMI及复合输出接口，具有8通道（HD-SDI）、24 比特音频记录能力，支持RS-422 接口和千兆以太网接口，带搜索轮，配相应的存储卡。

2.2 切换台和矩阵

视频系统通道设计采用主、备双通道互为备份的方式。转播车所有高清视频信号源均同时进入视频切换台和视频矩阵，由切换台与矩阵导播切换后输出主、备通道的PGM 信号。在源名服务器的作用下，矩阵的EMG 输出自动跟随切换台的输出。矩阵输出的PGM 信号先经过键混器，再和切换台的PGM 信号经过二选一应急切换开关。系统采用2 张二选一板卡，形成了LINE1，LINE2 两条链路的PGM 输出。LINE1，LINE2 分别进行音频嵌入、下变换处理等操作，输出最终所需的节目信号。每个路由节点的输出信号都再返回矩阵，方便系统调度。在信号路由上，主、备通道具有相同的结构和设备，保证视频通道上不会出现单一系统崩溃点，从而提高了系统的安全性。

切换台采用索尼MVS-6530 切换台，如图2 所示。该设备支持3 级M/E 控制面板，输入信号48 路，输出信号32 路。M/E1，M/E2 每级均具有4 个全功能键，支持同级M/E 上色键和亮键，可同级内调整大小、位置，还具有4 通道的2.5D 的特技，支持同级M/E 上色键和亮键，并可同级内调整大小和位置；支持8 通道输出、1 000 帧以上高清帧存，支持静帧和最多40 s 的高清CLIP，并选配了两通道真三维特技处理板。

图2 SONY MVS-6530 切换台

矩阵采用UTAH 400S2 多格式视频矩阵。该矩阵配置SDI 输入72 路，SDI 输出72 路，配备双电源。按照不同功能区的定位，配置相应的矩阵控制面板。系统中所有的源信号都接入切换台和矩阵，切换台的输出信号也都环接入矩阵，在源名服务器的配合下，画面分割器可以显示系统中所有需要监看的源和目的信号，实现整车信号集中调度[2]。

2.3 监看系统

导演区电视墙配置6 台SONY 55 英寸导播监看大屏，利用多画面分割器将参与节目制作的信号呈现在电视墙上。多画面分割可以便捷地进行信号的调度排列，并能存储多个多画面布局模板。技术区配置1 台SONY PVM-A170 OLED监视器作为转播车视频信号的主监视器，配置7 台SONY LMD-B170 全高清液晶监视器作为转播车视频信号的技术监视器，用于技术调光及其他区域监看信号。技术调光工位采用四画面分割的方式，结合波形监测仪、摄像机控制面板，对摄像机画面进行调整。音频区则配置2 台SONY LMD-A240 全高清液晶监视器作为参与制作的信号和部分矩阵调配信号的监看。车尾端子板配置1 台康维讯 KRM-902A 双联9英寸高清监视器，对后接口板上的各种输入输出信号进行监看与监测。

2.4 源名跟随系统

本车采用了SPR SPT-300PLUS 源名服务器。通过源名服务器与画面分割器、切换台、矩阵及各工位监视器连接，实现了视频源名跟随显示和Tally指示等功能。

源名服务器不断读取切换台的交叉点信息，并同时发送给矩阵，使矩阵EMG 输出和切换台PGM输出保持一致。同时，源名服务器读取矩阵的交叉点信息后，会同步到各显示端，实现了矩阵在显示端更换信源后自动显示相应信源名称的功能，这就是动态源名跟随。

源名服务器读取二选一板卡的状态后，也会将Tally 提示发送到相应的摄像机控制单元（CCU）和画面分割器上进行红绿提示。这样，导播和摄像师均能看到当前PGM 信号所用机位。

2.5 音频系统

本车的音频系统采用由主、备调音台组成的两个相对独立的制作系统并行工作。主调音台采用的是Soundcraft Vi2000 数字调音台，如图3 所示，该型号调音台具有28 个推子、24 个单声道、立体声母线以及3 个Vistonics II ™触摸屏，支持多人同层、同时操作；同时能处理96 通道混音输入，配有24 条混音母线。备调音台采用的是Soundcraft Si Performer 1 数字调音台，音频信号源都接入车内或车外的音频接口箱，主备调音台自行从接口箱拉取信号并处理。主备调音台分别独立提供模拟主输出和数字主输出信号，经音频2×1 选择切换输出。本车音频系统采用模拟综合缆和数字光纤并存的传输方式，解决转播车与现场之间的话筒拾音、音频信号返送等问题，摄像机话筒通道作为现场同期声或音频传输的重要补充。主调音台、备调音台都有足够数量的输入/输出连接到车外接口板，能同时输出可供多套节目使用的音频信号。系统配置机架式监听音箱，能够监听HD-SDI 信号，同时导演区和音频区也单独配置了监听音箱[3]。

图3 主调音台Soundcraft Vi2000

2.6 同步系统

本车同步系统以黑场同步（Black Burst，BB）信号为主，采用主备同步自动倒换的设计方案。同步信号发生器采用的是LEADER LT4600A，同步信号倒换器采用的是LEADER LT4448。自动同步倒换器可以自动切换BB 信号。倒换后的BB 信号经过分配，提供给系统中的全部设备。为满足系统级联的使用需求，本车能被上一级BB 同步源锁相同时提供足够的同步信号到车内外接口板，以实现与其他系统级联锁相。转播车音频的同步信号由同步机提供，同步信号规格为BB、Word clock（数据时钟同步信号）、AES TONE 以及DARS（数字音频参考信号）信号[4]。

2.7 通话系统

作为节目制作的重要辅助系统，转播车的通话系统担负着整车内部通话的工作职责。本车通话系统采用RTS 公司的内部通话矩阵ODIN16。该通话矩阵具有16 个可编程通道，可以实现点对点、点对多的通话方式。系统配备了全双工无线对讲中继站，能使通话主站、分站、摄像机等所有内部通话站点与对讲机之间进行通话，增加了现场工作人员之间通话的灵活性。系统中，根据不同工位的通话级别分别配置了相应的通话面板和通话耳机，无线机位则使用全双工通话对讲。

2.8 慢动作重放系统

由于转播车系统定位于体育赛事和综合文艺类节目的录、直播，因此慢动作重放和多讯道录制成为转播车系统的标准配置。本车的慢动作系统采用索尼PWS-4500 多通道录制慢动作服务器。PWS-4500 的输入信号可通过矩阵的遥控面板进行选取，系统内的摄像机视频信号可任意进行慢动作回放，还能在8 台高清摄像机中任选4 路信号进行高清标速慢动作操作，从而实现多台摄像机信号的记录、编辑、重放以及精彩片段编辑和重放。索尼PWS-4500 多通道录制慢动作服务器支持4 通道4K 播放/录制，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 无线传输系统

由于转播车外出录制节目时现场环境变化多样，常常受场地因素制约或者因特殊机位原因导致不适合或无法架设有线机位，此时无线机位可以解决这一难题。例如，距离转播车较远、有线电缆长度无法到达或者不便于铺设有线电缆的机位，就可以利用无线机位代替，由此可以极大地提升转播车的应用范围。本车针对此类情况配置了2 个无线讯道，采用2 套视晶CP7041+CP2041 无线图传设备对ENG 摄像机信号进行远距离传输，同时采购一套斯坦尼康（MOVECAM PRO-MAX）摄像机稳定器，使拍摄画面更为流畅、稳定。