融媒体中心高清演播室的构建

2024-06-11吴熙

电视技术 2024年3期

吴熙

（盘锦市融媒体发展中心，辽宁盘锦 124010）

0 引言

融媒体，作为一个跨时代的概念，标志着传统媒体与现代媒体的完美结合。其不仅是将各种媒体资源融为一体，更在于创新的内容生产、传播方式和观众互动模式。在此背景下，高清演播室应运而生，将高清晰度的视觉体验与融媒体的多元互动结合，不再只是一个简单的节目制作场所，而成为一个集视听娱乐、信息传播、技术创新为一体的综合体验空间。为了适应这种发展趋势，如何规划、设计并优化高清演播室，已经成为业界和研究者关注的焦点。

1 融媒体中心高清演播室的构建功能

1.1 交互升级，体验增强

融媒体中心高清演播室为了给观众提供更为丰富和沉浸式的体验，做了许多技术上的革新。其一，电视台演播室分为直播区和制作区两部分，系统设计要确保两个区域的数据相互共享，同时具备相互备份功能，确保数据的安全性。在直播区域，现采用4+2讯道主备通道架构，其中4讯道为演播室摄像机系统讯道，2路外来信号，通过帧同步及解嵌进入系统。主切换台与备用矩阵相互作为备份。主切换台不仅可以调控直播区的摄像机讯道，还能调控制作区的非编通道。备用矩阵则可以构建独立的4讯道系统，用于制作虚拟或其他专题。矩阵功能的引入，使得直播区和制作区得以相互协作，构建出4+2讯道系统，共同完成节目的直播和制作[1]。其二，为了增强系统的稳定性，现已采用主切换台和备用矩阵互为备份的系统架构，并配置2选1设备构建相互独立的双通道，以防止单一通道的故障。信号输出通道采用了主、备独立配置，实现互为备份。为确保高清节目的传输稳定性和信号兼容性，系统在设计时专门考虑了高清信号和标清信号的处理。如今，高清演播室的视频系统主要是基于高清信号，标清信号则通过上变换进入视频系统。为了满足新闻类节目直播的需求，系统还特别加入了高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）信号转为串行数字接口（Serial Digital Interface，SDI）信号的多格式转换装置。其三，高清/标清兼容系统现以切换台为核心，它在多个方面与传统标清电视系统有所不同。例如，它们在取景比例、延时处理和信号带宽方面都有显著的区别。目前，根据切换台的功能，高清/标清兼容系统的实现方式可分为纯高清加上下变换系统、双主机切换系统、高/标清兼容切换台系统以及多分辨率同步制作切换台系统。

1.2 质量洗练，技术提升

盘锦市融媒体发展中心高清演播室，之所以能够实现内容生产与播出的高效率和高质量，关键在于其先进的技术装备和严谨的管理流程。首先，该演播室的视频系统信号源主要包括4台SONY-3100高清摄像机、上/下变换器、2台非线性编辑系统和1台可编辑录放像机。演播室采用外来信号输入双通道设计，使得信号经过适当的处理和校正后被转为高清信号输入系统。其次，使用的HVS-390HS型高/标清切换台不仅支持1 920×1 080/50i高清制作，还具有静帧存储、重放片段、在线诊断故障等多项功能。该切换台具备2级M/E，每级至少2个全功能键和1个下游键，确保了切换的多功能性和高效性。再次，为了确保视频系统内部的信号调控和外部信号的输入/输出，盘锦市融媒体发展中心高清演播室视频系统采用了16×16的高/标清兼容矩阵控制器。这个矩阵可以支持SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI和ASI多种型号格式，实现了多种交叉点控制方式。最后，对于录放像设备，考虑到节目录制信号格式的统一性，演播室使用了索贝的非线性编辑系统作为放像源。该系统不仅可以进行内部的下变换，而且具有高/标清输出端口，从而确保了高/标清记录、重放制作的统一性。

2 融媒体中心高清演播室具体设计与实现

2.1 光影艺术，视觉捕捉

融媒体中心高清演播室在光影艺术与视觉捕捉的设计上，不仅追求技术的前沿，更是极力为观众带来最为出色的视觉体验。光线设计方面，高清演播室需满足6 000～6 500 K的色温标准，确保光源的纯净度与自然感，同时保持照明的均匀度在±10%范围内，有助于实现对场景的精确渲染和对主体的清晰捕捉。为此，在光源选择上，演播室应用了高通量、低功耗的发光二极管（Light Emitting Diode，LED）技术，其光效达到了130～140 lm·W-1，既满足了演播室的高亮度需求，又保证了能源效率[2]。通过调整光源的方向和强度，配合变焦和景深的调节，实现了对物体的三维立体感的强化，增强了层次与空间的感知。在实际应用中，摄影总监（Director of Photography，DOP）可以通过远程控制台实时调整光源参数和摄像机设置，响应时间达5 ms，从而对现场的光影进行微调，使其达到最佳的视觉效果。

演播室对于光线的控制和调整，特别是与摄像机及其他设备之间的互动，需要精密的技术支持。演播室利用物理基础渲染算法，确保物体表面与环境光线的真实交互。在演播室的技术流程中，摄像机、非线性编辑系统和字幕机的信号都直接输出至切换台。对于标清信号源，其输出的SD-SDI信号会经过上变换器转换为HD-SDI信号，再输送至切换台。这样的流程确保了信号的稳定性和质量。切换台输出的节目信号（Program，PGM）被视为高清主路信号，是高清录像机和监视器的信号源，直播时会被传送至总控机房[3]。在设备配件方面，除了上述主要设备，演播室还配备了专业的滤镜，如偏振滤镜、渐变滤镜和星光滤镜等，可以处理特殊的光线条件或创造某种特定的视觉效果。

2.2 声响配置，听觉沉浸

在声响配置方面，融媒体中心高清演播室通过精密的声学设计、先进的音频技术和专业的设备选择，实现了听觉沉浸的效果，为观众带来了与众不同的体验。

为了实现高清演播室的听觉沉浸体验，高分辨率的麦克风阵列成为录音的基石，利用XY、MS、Decca Tree等麦克风摆放技术，对演播室内的声音源进行准确捕捉。选用的麦克风均具备信噪比超过90 dB、总谐波失真低于0.05%的指标，以确保录音的纯净度和透明度。此外，无线麦克风系统在特定环境如采访或现场直播中扮演着关键角色。其采用频率跳变技术和数字压缩算法，实现了高达500 m的稳定传输距离和2 ms以下的超低延迟[4]。

中控系统同样是音响配置中的核心组成部分，通过数字音频混合器，将各路音频信号进行汇总、调整和输出。混合器内置数字信号处理模块，提供了高达96 kHz的处理速度和32 bits浮点数的算法精度，保证了音效处理的实时性和准确性。此外，自动增益控制、反馈抑制和噪声门等功能模块在直播或现场放音中起到至关重要的作用。

监听环节的准确性对于音响效果的判断至关重要。为此，高清演播室配备了封闭、半封闭和开放式3种监听耳机，以适应不同的工作场景和需求。其频响范围均覆盖了20 Hz～20 kHz，并具备低至0.1%的失真率和高达120 dB的动态范围，确保了音频信号的真实还原。为满足高级混音和母带制作的需求，演播室还配置了具有Bass Reflex和Acoustic Space技术的专业监听扬声器，为工程师提供了高标准的音频参考。

2.3 场景变换，数字魔法

在当今数字化时代，高清演播室的场景变换不再局限于传统的实体布景和物理切换，而是通过先进的数字技术打造极具沉浸感的虚拟环境，实现真正意义上的数字魔法。

首先，基于Unreal Engine 4和High Fidelity Render Pipeline（HFRP）技术的虚拟场景构建成为这种变革的核心引擎。通过RTX光线追踪技术，可以在虚拟场景中实现光线与物体的真实交互，得到近乎真实的阴影、反射和透射效果。结合PBR（Physically-Based Rendering）材质，每个物体的表面都能反映其物理属性，使得整体场景具有更高的真实感[5]。此外，Occlusion Culling和细节层次（Level of Detail，LOD）技术的应用，能在保证视觉效果的前提下，有效地提高场景的渲染效率，确保60 f·s-1以上的稳定帧率输出。

其次，技术链条确保了节目的高质量输出。例如，摄像机、非线性编辑系统和字幕机的紧密整合，保证了信号的稳定性和质量。标清信号源的优化允许其输出的SD-SDI信号经过上变换器转换为HDSDI信号，从而满足更高的清晰度要求。为进一步提高信号质量，还可以探索5G、Wi-Fi 6和边缘计算等前沿技术。这些技术的核心价值在于能够实现更低的延迟和更高的数据传输速率。

最后，基于人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术的场景智能优化和元素调整，为整体体验增添了不少魔法色彩。利用深度学习的Neural Style Transfer技术，可以在实时的基础上对场景进行风格迁移，满足不同的节目风格和视觉要求。再结合生成对抗网络（Generative Adversarial Networks，GAN）技术，可以根据实时的数据反馈，自动生成与当前场景风格相匹配的虚拟元素，如背景、道具等。此外，利用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）和循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）技术，对场景中的动态元素进行智能追踪和预测，能够确保每一个细节都得到精准呈现。