融媒体电视直播车系统的设计与实现

2022-08-04高方

湖南理工学院学报（自然科学版） 2022年3期

高方

(岳阳市广播电视台, 湖南岳阳 414000)

电视直播车是电视台日常运营工作的重要设备之一, 它作为电视节目采集、录制、传输和直播系统,是一个功能完善的、可移动的演播室、传输中心和直播中心[1,2].因此电视直播车设备系统的设计选型显得至关重要.随着移动互联网5G、VR等技术的飞速发展, “5G+4K+AI”的全新战略格局对融媒体高清电视直播车系统提出了越来越高的要求[3,4].本文以岳阳市广播电视台为例, 探讨在资金受限的情况下如何设计既符合技术要求、又具有可行性的实用直播车设备系统.

1 融媒体电视直播车系统描述

本着好用、够用的原则, 设计融媒体高清电视直播系统还应充分考虑技术先进性、功能完备性、运行可靠性、操作灵活性和系统可扩展性.高清电视直播车作为能够实现远离电视中心进行现场录像、现场编辑工作, 并能即时向电视中心传送所录制的节目进行现场直播的车载“电视台”系统, 是视频系统、音频系统、监视系统、通话系统、同步系统等各系统板块之间数据交互的调度中心, 是信号采录、处理、传输等数字化流程控制的管理中心, 也是应用通信交互的中间平台, 是现场大型直播信号互联互通的技术支撑平台.该系统结合了当前先进的广播电视、计算机、电子、数字音频、网络信息、视频非线性编辑、信息通信与软件技术等多方面内容, 可以有效提高电视节目的录制工作效果, 满足高清电视节目的直播工作要求.为了提高高清电视直播车系统的整体运行质量和效果, 在对该系统进行设计时, 需要有效遵循面向高清上下兼顾的设计方法, 使用纯高清的系统内核同时制作标清的电视画面, 使整个电视直播车系统具有较强的稳定性、安全性、兼容性以及灵活性.

2 融媒体电视直播车系统设计

2.1 视频系统设计

考虑到电视直播车要面对不同的活动、不同的节目制作工作要求和标准, 直播车讯道定位设置为6+2配置(六个有线摄像机讯道, 两个可拓展讯道), 系统和讯道数量可根据具体需要进行灵活配置.视频切换系统采用切换台+矩阵的架构方式, 信号源高清信号同时进入视频矩阵和切换台, 主通道采用切换台输出的高清数字视频信号, 通过应急切换、加嵌器、视频分配放大器送外接口板、记录设备等终端.在常规的切换台和矩阵系统中, 矩阵主要用于信号的调度, 同时作为切换台发生故障之后的应急措施, 能实现信号的直接切断.

视频系统接口丰富, 可以满足不同格式的信号需求, 方便与其他的演播室转播车辆、传输车辆、广播音频车辆以及非编网系统等实施互联与互通.通过配置硬盘录像机、非编录制等多台录像机设备, 可以对同一档节目实现多种不同信号格式录制.融合媒体直播车还可将视频IP化, 可进行流媒体处理与切换.所有信号的输入、输出均通过无源设备视频跳线器接入和接出, 便于紧急情况下信号的灵活调配和系统的检测.

2.2 音频系统设计

直播车内部音频系统所有信号源全部进入音频跳线器, 这增加了系统对各种信号源的调度能力和应急处置能力.节目录播过程中采用二级调音的工作方式, 即现场调音台负责将现场的各种话筒收集的音源, 经过现场调音台完成调音功能后, 通过音频综合电缆传输至直播车上的调音台; 车上调音台负责完成直播车上音源和现场音源的综合调音.直播车配置双调音台储备系统, 互为备份, 提高了系统的稳定性及应变能力.音频系统具备立体声节目的制作、记录、传输和还原功能; 具有高品质音频信号输入输出多路推送的功能, 确保音视频同步; 可根据实际需求, 实现广播与电视互连, 依托高清直播车音控设备实现广播与电视节目的同步直播.

2.3 通话系统设计

直播车的通话系统可以满足导播、摄像师、技术员、灯光师、音响师等各个工位的通讯对话.通话系统主要通过CCU来完成, 还可以应用对讲机等设备.

3 融媒体电视直播车系统实现

3.1 直播车车体概述

直播车车体底盘动力强劲, 自重轻量化设计, 车辆承载能力强.厢体设计应提高空间利用率, 具备中型、紧凑、轻量、机动性好的特点.直播车的重量约为16 t, 车辆的底盘由国内专业厂商统一建造.整个车辆长10 m、高4.1 m、宽3.0 m, 单侧的车辆拉箱结构长度为6.1 m, 宽度为1.2 m, 可为车辆内部的导播区域增设第二排工作和休息空间.侧拉箱由2只24 V大容量蓄电池串联后直流供电, 整车可随时展开、合拢, 不需要任何外部电源.

3.2 直播车辆内部布局

如图1所示, 直播车的内部空间设计采用横向空间布局结构, 从前到后依次设计为音频控制区域、导播区域、技术区域.布局设计上, 打通了导播区和音频区的间隔, 充分拓展了车辆内部空间, 合理规划设备布局和人员操作工位, 确保每个工位都有足够的工作空间.音频控制区域安装有主备调音台、音频跳线器、切换器等.导播区域操作平台安装的是主切换面板、非编设备以及字幕机等设备, 主要供导演、字幕员使用.技术控制区域包含3个标准的机柜, 主要用于摄像机设备以及录像机设备、主机设备和周围的板卡机箱等关键性设备的控制.该区域使用玻璃门进行封闭处理, 同时设计单独的空调通风道, 可有效提高设备的散热防潮以及防尘能力, 进一步降低噪声的影响.

图1 融媒体电视直播车布局

在车辆的尾部区域设计了各种类型的电源盘、电缆盘、光缆盘及空调室外机的安装空间, 同时还安装了标准机柜.机柜面板上安装了接口端子, 主要是直播车所有进出系统的信号接口, 还有小型监视器以及车体控制操作面板等各种设施.高清直播车供、配电系统由交流系统、直流系统、照明系统和监控告警系统组成.高清直播车交流系统由市电供给, 采用两相三线接入, 一路为空调电源, 一路为设备电源, 空调电与设备电互不干扰.市电经过隔离变压器、稳压电源、UPS供给视音频录制、设备用电, 通过配电箱控制分配为空调、交流照明、蓄电池充电机供电.

3.3 低成本摄像机控制

摄像机精确控制通常采取专用信道方式, 通过CA+CCU+RCP加上专用光纤电缆组成一个信道.但CCU、CA的成本比较高, 且地市级中小电视台资金有限, 本文使用RCP-3500通过集线器和多台摄像机相连(图2), 达到直接使用RCP控制摄像机的目的.

图2 采用集线器方式的低成本多摄像机控制

RCP-3500 遥控面板集成了直接操作开关和触摸面板, 是一款易于操作、多功能的遥控面板.光圈和主黑电平调节块采用操纵杆类型控制.遥控面板配备了执行多种摄像机操作所需的控制功能, 可对各种功能进行简单准确的操作.根据具体功能和使用频率, 对面板上的操作按钮、调整旋钮和其他控件进行管理, 对摄像机的操作和设置至关重要的按钮周围还设有防护框, 以防止按钮被误操作.以太网连接能力方面, 除了使用CCA-5电缆进行连接之外, 还能通过 LAN 电缆进行连接.因此, 在设置多摄像机控制系统时, 可使用LAN构建系统.软件控制方面, HZC-RCP5应用软件可提供对最多5台系统摄像机的远程控制,支持Windows 10操作系统.该软件可更快地匹配和控制系统内的摄像机, 实现对摄像机系统的强大控制.作为总体系统, 这是一种可行的低成本解决方案, 以往方案需要单个RCP对应单个CCU的一对一方式,可通过交换式集线器进行LAN的连接.

视频信号可以通过专用视频线传输.摄像机供电可以通过电池, 也可以通过专用摄像机供电电源, 各种连接电缆可以使用专用线套封装成多芯电缆.这种方式成本比较低, 同时能够兼容多种摄像机, 不需要专用的系统摄像机, 维修方便, 且摄像机控制与技术指标不会降低.

3.4 使用宏命令提高切换效率

在融媒体直播车的实际操作中, 有时需要在短时间内制作出一些复杂的特技与切换等操作.由于直播很难迅速完成一些复杂的操作, 大多数时候采用摄像机画面的简单切换, 主要是防止出差错, 但画面切换效率低, 很难实时制作复杂效果.这时宏命令就起到了关键作用, 因为宏命令是一个非常快捷的操作,可以将很多特技台操作动作整合在一起, 包括切换、字幕叠加、画面DVE特效等.宏命令可对这些参数进行记录, 只需按一个键就可以进行宏命令的执行.

宏命令可以被记录到100条宏命令槽中的任意位置.每个页面可显示20条宏命令槽.宏命令的实施也非常方便, 可以记录一连串不同视频源的转场, 包括键控特效、调音台调整、摄影机控制设置等很多操作命令.可以通过宏命令编辑器增加运行的方式, 实施宏命令切换, 也可以通过记录特技台的执行过程来形成宏命令.

宏命令除了能完成相对复杂动作的切换之外, 还可以实现整个特技台的自动切换.这对于时间比较长的会议直播切换, 可有效降低导播的劳动强度.在直播场景相对固定、表演对象相对固定的活动时, 既可以使用手动切换, 也可以使用宏命令进行辅助自动切换, 提高导播现场切换效率.

3.5 IP流媒体处理

融合媒体直播车的一个主要特征就是对视频IP化, 并可进行流媒体处理.转播车的SDI信号IP化后,可通过流媒体平台进行流媒体切换以及推送.来自于互联网的各种流媒体也可以通过切换台进入到流媒体处理平台, 流媒体处理平台可以直接进行画面的切换, 进行多路现场连线, 将现场的2K/4K直播信号以及通过5G传输来的云端信号、分会场的信号进行快速连接, 实现5G+4K+IP直播.

3.6 多用户分功能同时操控

融合媒体直播车在制作大型现场活动时, 导播切换、音频混合、图文制作、相位控制分别由不同的人来操作.部分直播车采取不同人使用不同硬件设备来完成相对应的功能.如图3所示, ATEM 2M/E 4K主切换台搭载以太网接口, 能同时使用多个控制面板, 在一台主机上使用多台计算机上运行多个ATEM软件控制, 让多名工作人员分别进行画面切换、媒体管理、音频混合、摄影机控制等工作, 各司其职并且互不干扰; 也可以使用硬件控制面板获得高效优化的工作流程; 还可以通过互联网远程运行软件, 实现极低成本的多业务用途.