演播室人工智能化节目录制系统
2023-10-29巩志祥高明李绍强
巩志祥 高明 李绍强
【摘要】随着媒体智能化软件技术飞速发展，融媒体演播室人工智能化集成度和自动化控制应用越来越广泛，演播室现代化舞美大屏、智能在线包装元素的加入，演播室直播和录制工作要求人员越来越多，需多名技术人员分工明确相互配合，固定工位统一号令进行配合录制，这种工作方式已经无法满足节目录制的需要，现结合新闻演播室的使用特点，研究出一套符合新闻类节目录制的演播室智能化錄制系统。演播室智能化系统应用，精简人员、一键播控、准确操控灯光、大屏、音响等各个系统，提高了节目的制作效率和制作效果，实现了演播室节目录制的智能化。
【关键词】演播室；智能控制；人工智能；节目录制
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.17.019
演播室人工智能化节目录制系统是为了提高演播室节目录制效率和录制效果，通过对演播室灯光、数字调音台、大屏包装、数字切换台、电动拍摄云台等演播室设备通讯接口的解析，研发开发的一套演播室集中播控软件架构的系统，适用于不同专题节目录制的全面自动化集中统一控制，一键式智能控制，从根本上解决了演播室节目录制技术人员不足和节目录制各个工位间协调配合的问题，既节省人员成本又提高了工作效率。通过对演播室设备的一键式逻辑组合控制及分权限自动控制，为系统的高效率运行提供了丰富的技术支撑。通过编辑不同的设备节目模板，组合成个性的节目场景，使节目表现形式更加生动，实现演播室的节目录制的智能化，既提高了工作效率，又保证了系统的安全性。
1. 演播室人工智能化节目录制系统
数字化智能新闻演播室集成了很多视音频设备，如何充分发挥这些设备的功能录制出精彩的视频节目内容，我们对演播室灯光控制器、调音台、切换台等设备的控制接口做了技术调研，通过IP/TCP或者MIDI协议实现对演播室设备的控制和管理，研究开发了这套智能化演播室节目录制系统软件，能更好地智能化精准控制演播室灯光音响等舞美设备，提高了演播室新闻专题类节目的制作效率和录制效果，生产出的节目内容更加标准化，录制的节目更加精准。演播室人工智能化节目录制系统，需要配备一台计算机用作系统服务器，配置要求cpu在I5以上，内存4G以上，系统win10版本，软件开发基于windows C++编程服务器和被控设备建立通讯协议，通过智能化自动化控制软件向各个设备发送控制命令完成节目的自动化录制，整个自动化系统的网络架构如图1所示。
由图1可知组网架构简单，方便维护，下面详细阐述一下此系统的设计和功能原理，我们先从单个设备的控制功能和控制原理进行说明，然后再对整个自动化系统进行说明。
1.1 灯光系统的控制
在新闻演播室中，灯光配置比较简单，只有平板灯和聚光灯，另外还有舞美灯，所有的灯光都通过DMX512接口直接接入了我们的调光台，因此考虑能否通过控制调光台推子的方式来控制灯光，经过调研并与调光台厂家确认，此调光台不具备控制接口，因此我们必须另想办法，经过资料查找，有一个国际标准的灯光控制协议ART-NET协议可以实现对灯光的网络控制，但要实现此功能必须要配置一个网关设备（灯光相关厂家都可以提供）将ART-NET信号转化为DMX网络信号。所以我们只需要编程实现ART-NET命令格式的消息就可以了，消息格式结构体如下所示：
struct ArtNetMsg
{
char ID[8];
Short Int OpCode;
BYTE ProverHi;
BYTE ProverLo;
BYTE Sequence;
BYTE Physical;
BYTE SubUni;
BYTE NET;
BYTE LengthHi;
BYTE Length;
BYTE Data[512];//DATA[512]就是每个灯光通道的亮度值（0x00-0xff）
};，
然后通过UDP编程将构造的结构体数据发送给ART-NET转DMX512的网关设备就可以了，经过我们测试发现发送过去的消息灯光的亮度都能按照发送过去的值实时变化。在此验证通过的基础上，我们将灯光控制程序进行界面编程，使灯光控制程序完全具备了调光台的功能，而且能实现灯光的编组控制，单个灯光控制，灯光的淡入淡出控制，完全达到了调光台的功能，灯光控制界面如图2所示。
1.2 切换台的控制
演播室采用的是松下AVHS-410的切换台，经过与厂家确认，安装插件升级后可以具备远程控制接口，可以供第三方开发的控制软件对切换台进行切换控制，控制方式分为两种方式，通过网络TCP/IP的网络控制方式和通过RS422点对点的串口控制方式，综合考虑我们采用网络的方式，只需要将切换台接入交换机，并配置好IP地址就可以了，以下为切换台的切换控制协议：
由以上控制协议命令可以看出，只要设置好
void__fastcall TForm1：： SetCrossPoint（BYTE Input，BYTE Bus，BYTE FVBus）
{
char SWMsgChar[8];
：：ZeroMemory（SWMsgChar，8）;
SWMsgChar[0]=0x0A;
SWMsgChar[1]='A';
SWMsgChar[2]='B';
SWMsgChar[3]='U';
SWMsgChar[4]='S';
SWMsgChar[5]=';';
SWMsgChar[6]=Bus;//母线编号：0X81为PGM母线；0X82为PVW母线
SWMsgChar[7]=';';
SWMsgChar[8]=Input;//输入源
ClientSocket1->Socket->SendBuf（SWMsgChar，8）;//向切换台发送切换命令
}
经过测试发现，命令发送过去后切换台会实时地响应发送的切换命令，可以进行实时切换，与人工操作切换台面板切换响应速度没有任何差别，完全满足节目制作的需求。
从松下提供的控制协议文档里可以看到不仅能实现PGM、PVW母线上远程的控制切换，还可以实现切换台的特效切换，如叠化像切换、淡入淡出切换等，原理类似。
1.3 数字调音台的控制
调音台采用的是雅马哈的01v96切换台，此切换台具有电动音频推子，而且具有控制接口，只需要在调音台的控制面板上开启MIDI的CONTROL-CHANGE选项，就可以接受MIDI消息，进而实现第三方软件对调音台推子的实时控制功能。MIDI协议（Musical Instrment Digtal）是一种标准的公开的音频设备控制协议（具体网上都有公开的资料，这里不再赘述），可以发送MIDI短消息控制命令的方式实现对调音台推子的实时控制。发送控制命令代码实现大致如下所示：
m_OutDev.Open（AudioIPlst[j].IP.ToInt（））;//打开对应的MIDI通道（channel）
//初始化MIDI消息
midi：：CShortMsg Msg（
midi：：CONTROL_CHANGE，//MIDI命令类，CONTROL_CHANGE为控制推子
0，//默认值为0
m_Index+1，//推子的编号（雅马哈为1-16）
127-Tbar->Position，//推子要推到的位置（0-127）
0，//时间戳，可为0
）;
Msg.SendMsg（m_OutDev）;//向调音台发送MIDI控制命令
经过测试，调音台对发送过去的控制命令能够实时响应，推子运行平滑，完全满足节目录制的需求。
1.4 大屏包装系统的控制
大屏背景的控制系统采用的是一套纯国产化的软件，通过此软件可以导入编辑不同的大屏背景图片并实时显示在LED大屏上。考虑到要实现一套自动化的节目制作系统，在一个软件平台上实现对所有设备的控制，因此跟其他上面提到的设备一样，此大屏背景控制软件也需要开放一个控制接口，能够允许第三方软件接入实现对已经导入的所有背景图片实时播放及停止控制。通过我们与大屏背景控制软件厂家沟通，专为我们定制了一个控制接口，采用发送TCP/IP网络消息的方式，实现第三方软件对背景图片的实时播放等控制，命令格式非常简单，为纯字符串驱动：
播放命令：Play program：<大屏背景图片编号>；停止播放命令：Stop program：<大屏背景图片编号>。
1.5 智能电动拍摄云台的控制
在本演播室中，根据节目拍摄需求采用电动云台设备，根据不同的节目形式实现云台的自动化互动拍摄配合，实现了虚拟跟踪效果、镜头的多维运动、不同场景之间快速准确的转场切换等丰富的镜头语言，高效完成程式化的节目拍摄需求，同时为创意类节目提供无限可能的拍摄手段，让观众获得耳目一新的收视体验。
演播室系统中采用了一台松下P2录像机，此录像机具有远程的控制接口，通过接收XML文本的方式供第三方软件对录像机里的素材进行播放和停止等控制，也可以实现开始录制和停止录制的控制，目前来讲这几个远程控制功能已能够满足我们的基本节目需要（实际上提供的控制协议非常强大，能控制的内容也非常多，由于时间和我们的实际需求，暂时不做研究，后续可以继续深化研究），录像机的开始录制的命令格式如下：
播放當前素材的命令格式如下：
停止录制或播放的命令格式如下：
通过TCP/IP的编程方式建立起与指定IP指定端口的P2录像机的连接，并发送以上格式XML字符串，录像机就会实时的响应所发送过去的命令，完全满足我们节目的录制需求。
1.6 节目流程系统控制
节目流程系统控制，只要把以上控制服务程序部署在一台电脑上，我们就可以把所有的设备控制在一台电脑主机上实现，实现了对所有参与摄像的设备的集控控制功能。但是节目录制是一个具有时间和逻辑关系的工作，各个设备间彼此协调工作都有时间关系，举例说明，节目开始录制前，首先我们要把大屏背景播放出来，导播发出指令主持人进场，P2录像机开始录制PGM信号，云台摄像机要对准主持人，推进镜头，过程中灯光渐起，完成节目开场。所以我们还必须有一个终端软件，向以上各个设备的控制服务程序按照時间线发送指令，只需要一键点击，设备按照预设置好的时间线驱动各个设备完成工作，才能真正实现节目的自动化录制，使几个人完成的工作一个人一键点击就可以完成。因此我们设计出了一个终端图形化的软件来完成以上工作。界面如图3所示。
由图3可知，时间轴下面每个设备的颜色块可以编辑拖动（可以拖放多个色块），颜色块的左边缘就是设备远程控制的触发时间，将各个颜色块按照实际的节目放好位置，一键保存到最上面的浅蓝色块中就可以一键调用，设备就按照时间线有序逻辑地工作，完成节目的自动化录制，图4为自动化工作原理图。
经过在新闻录制中测试使用，现在由一个人一键点击就可以完成节目的整个开场录制，达到了预期效果。
2. 系统应用实践效果总结
演播室智能化录制系统给节目录制带来了很多实用性，缩短演播室设备调试时间，可保存相应设备工作参数模板，快速调用预设工作状态。所有演播室设备、各个子系统用一个软件集中控制和管理，节省多人员操作，一人独立完成录制操作，操作简单、方便。软件层面智能化、逻辑化协调各个工位、子系统工作，减少工位配置，原来多人协同完成的工作只需一到两个人即可完成。可预存制作丰富的节目场景模板如：关键场景特效、节目开场特效以及片尾特效等。软件自动化节目单可以实时保存与导出，对于已经存好的节目魔板直接导入自动化节目播出单，直接操控软件应用，保障每期制作出的节目一样。
3. 结束语
本智能化节目录制系统非常适用于固定的节目类型，对于节目类型比较随意灵活的节目，这种固定化的程序编单驱动设备工作的方式没有太大优势。这是在智能化演播室节目录制中做的一个探索应用，希望能对有意尝试演播室智能化控制的相关人员有所启发和帮助。
参考文献：
[1]李淼.浅谈人工智能技术在物联网中的运用[J].数字通信世界，2019（11）：175.
[2]朱东.演播室一键化集中控制预警系统设计[J].广播与电视技术，2017，44（12）：84-88.
[3]王德岱.地方电视台演播室灯光布置的技巧分析[J].山西电子技术，2013（03）：74-75.
作者简介：巩志祥，即墨区融媒体中心技术部主任，高级工程师，主要从事电视中心技术应用，网络安全方面的研究，融媒体业务平台建设，多场景现场直播录制，非编网络系统建设等工作.
