1、浅析新闻高清演播室视频系统实施【摘要】根据我国广播电视的发展现状，高清演播室在设计和实施时要符合广电总局制定的高标清同播和安全播出规范。目前演播室高标清兼容系统实现方式有四种，双主机切换系统、高标清兼容切换台系统、纯高清加上、下变换系统和多分辨率同步制作切换台系统。2009 年底，我台新闻演播室选用了纯高清加上、下变换系统的方式。新闻节目直播，演播室系统须考虑播出安全，制定安全预案。 下载 【关键字】高清演播室 高标清兼容 安全预案 根据国家广电总局发布的我国有线电视向数字化过渡的时间表，数字电视按照东部、中部、西部不同区域，分阶段实现向数字化过渡，计划到 2015 年关闭模拟电视。在很长一段
2、时间内，我国电视节目的制作和播出都将采取现有频道高清、标清同播方式。因此，高清演播室制播系统在设计和实施时，需要考虑兼顾高清和标清节目制作，既为有条件的电视用户提供高画质的高清信号，也能满足只能收看标清信号的电视用户的需求。 新闻演播室系统实现方式选择 目前演播室高标清兼容系统实现方式大体有四种，双主机切换系统、高标清兼容切换台系统、纯高清加上、下变换系统和多分辨率同步制作切换台系统。我新闻演播室 2009 年底，综合考虑系统实现的价格、系统结构和系统复杂性等因素，选用了纯高清加上、下变换系统这种方式。 纯高清加上、下变换系统结构，在输入端对标清信号源进行了上变换处理，对高清信号源不做处理。这
3、样从信号源输出，经切换台处理，只有一个高清信号通路，形成一个“高清岛”。在通道最终输出端加入下变换产生标清信号，其优点可同时录制高清、标清信号，系统相对简单。由于在输入端对标清信号源进行了上变换，在输出端加入了下变换，系统必须考虑由上、下变换所引起的视、音频信号的延迟差异、变换模式等问题。 在上下变换处理方面，我台新闻演播室视频系统只对标清信号源进行上变换，传送到播出部门的节目制作信号为纯高清信号，下变换由播出部门完成。 新闻演播室系统有安全预案 电视新闻节目具有时效性高、现场感强和信息量大的特点，现场直播的形式正好发挥新闻节目的这些优势。新闻节目直播，要求演播室系统在设计和实施中考虑播出的安
4、全，制定系统安全预案。 播出安全保障：日常新闻直播必须采用短延时或长延时播出。最重要新闻（天津新闻）可选择采用长延时主播，蓝光备播；或者是蓝光主播、长延时备播的播出方式。短延时和长延时节目播出，由延时播服务器完成，采用主备配置，采集和播放均可同时进行。这样主备播出方式，可靠地保证了播出的安全。 依据节目制播安全考虑，新闻演播室送播出的延时播和切换台 PGM 节目出信号，都有主各两路。切换台 PGM 节目出信号主备两路送播出，由播出部门随录新闻节目。新闻播出时，当新闻演播室送播出的延时播主备两路节目信号都有问题时，由播出部门切换延播服务器随录的新闻节目。 演播室系统的核心是视频切换设备，它决定着
5、节目制作的能力。为保证节目制作播出的安全可靠，演播室视频系统的切换采用了主备的工作方式。切换台为主，矩阵为备。节目直播过程中，当切换台发生设备故障时，及时通知播出改为各路播出，利用 1 分钟的播出延时，完成矩阵解锁一延时的直通切换一准备衔接画面一用矩阵完成切换播出。 放像由传统的放像机播放磁带或蓝光盘，改为播出服务器播放。采用主备再备的备份方式，经过不同的回路实现 3 台播控控制 3 台播出服务器的工作方式。播出内容主各服务器同步播放，当主播控死机时，在播的节目条目将由播出服务器播完，接下来的播放工作有其他各路播出服务器承担。字幕包装采用主备设置公用数据库的方式，当其中一台播控和播出渲染服务器
6、出现问题，均不会影响字幕播出。数据库出现问题可用字幕机替换。摄像机可以互为备份。读报点评和题字器设备均为主备设置，主路故障时，只需切换备机的按钮操作，即可实现方便快捷的切换。 新闻高清演播室视频系统信号流程 视频系统中主要设备均采用高清数字设备，系统采用切换台+矩阵架构。视频信号源包括：5 套高清摄像机、4 套高清字幕机（2 套字幕机、2 套在线包装）、3 台播出服务器、2 台非编工作站、1 台回采服务器、4 台蓝光录像机、2 路点屏、4 路 VGA 和 8 路外来信号。 高清主路：上述设备接入切换台，由切换台输出的 PGM 节目信号作为高清主路信号，通过加嵌器、应急切换送外接口板、视频记录设
7、备等终端。 高清各路（应急通道）：上述设备接入矩阵，矩阵输出信号作为高清各路信号。经键控器叠加字幕，通过加嵌器、应急切换送外接口板、视频记录设备等终端。 外来信号包括电视信号、微波信号、卫星信号、光纤信号等。需要注意的是，外来信号有高清信号和标清信号之分，通常先连接高清上变换器，实现高标清信号正确的幅型变换，再接入切换台和矩阵。 回采服务器的输入信号比较特殊，它将矩阵和切换台 AUX 信号作为输入信号，回采内容输出接入切换台和矩阵。 新?高清演播室设备选择 1、数字摄像机及控制部分 高清电视图像具有黑白对比度更清晰，色域更宽，显示的色彩更艳丽等优点。但同时演播室高清化也带来了数据率提高、画面宽
8、高比改变、光照度要求提高、景深变小的主要问题。在选用演播室摄像机时，要充分考虑这些问题。 新闻演播室选用了 5 台全数字高清演播室摄像机 HDK-79EX，其中主讯道采用 2 台 HDK-79EX全数字高清座机。连线和摇臂讯道采用 3 台 HDK 79EX全数字高清便携式摄像机。 HDK 79EX采用 0.18m 设计工艺、大规模数字处理集成电路 IC 芯片（ASIC），视频信号采用 16 比特模/数转换，内部处理最高可达 38 比特。 16 比特模/数转换器为图像暗部提供了最佳的色彩层次，当再现画面黑暗区域时保留了良好的渐进性和细节。 2/3 英寸 230 万像素（1080i）AIT CCD
9、 可以得到水平清晰度 1000 线、信噪比 60dB 的高清图像质量。通过多种数字处理及轮廓补偿功能，可拍摄出接近于人类视觉效果的图像画面。此外，CCD 驱动及采样电路保证了图像质量的高稳定性。 CCU 基站标配有下变换器，HDK-790EX/79EX 摄像机可作为高端标清摄像机使用。基站能够同时输出高清/标清信号（亦能够同时输出数字/模拟信号），能够进行与标清格式的联合播出。 2、录放像设备 以往录制新闻节目，由录像机承担记者成片播放和节目播出带的录制工作。近几年来，随着计算机硬件和非编技术的发展，大量的非编设备应用到新闻演播室节目录制当中。 新闻演播室系统中，选用索贝公司非编网络设备。其中
10、 2 台非编工作站，可以及时快捷地编辑记者刚刚采集的新闻，并在新闻直播中第一时间通过切换台播出，保证新闻的时效性。3 台播出服务器承担放像的工作，取代传统的放像机播放磁带或蓝光盘。记者编辑的新闻成片，通过领导审核后，由非编网络发送到播出服务器，节省了下载成片的时间，提高了效率。2 台延时播出服务器，承担新闻节目的录制和延时播出工作，在新闻直播中是安全播出的重要保障。 虽然非编设备在演播室系统中发挥的作用越来越重要，但传统的数字录像机设备依然是系统中重要的组成部分。我们在演播室系统中采用了 2 台SONY 蓝光 HD1500 和 2?_蓝光 F1600 录像机，用来播放和录制蓝光盘，作为新闻直播
11、节目中的备播和存档带。 3、视频切换与数字特技 数字切换台是演播室的核心设备，决定着节目制作的能力和效率。现在，数字高清切换台无论在外观、操作还是内部框架结构上，均与传统的模拟切换台相似，不同之处在于：切换台和计算机技术结合起来，实现了多功能操作和联网操作。其输入的 SDI 接口不再与控制面板按钮一一对应，而是由菜单设置其对应关系；输入的视频信号与键信号也不再区分，可接入任一路 SDI 输入口。此外，具有强大的设置菜单，可对制式、格式、宽高比、各种键及特技等在内的几乎所有参数进行设置。 演播室选用了 SNELL&WILCOX 公司生产的 Kahuna 切换台，属于高标清多格式切换台，该高清切换
12、台可以处理高清和标清两种信号，完成同一个版本节目的高清和标清录制。另外，Kahuna 机箱的设计采纳了最先进的主备结构，在同一个机箱内能拥有 2 块 M/E 模块，每一个 M/E 模块都拥有所有切换台的功能包括：划像，键功能，色键，边缘发生器，彩色校正，帧存，2D DVE 等等。 与传统切换台设计不一样，传统的切换台采用一个 CPU 单元控制整台切换台，而 Kahuna 的每级 M/E 都拥有各自独立的 CPU。也就是说传统的切换台当 CPU 单元坏了，就完全不能使用，而 Kahuna 就只会有一级 M/E 不能使用。控制面板不仅用户操作便捷，而且具备所有直播功能。此外，Kahuna的系统使用
13、了非常稳定的专业作业系统 VxWorks，保证在 15 秒内能重新启动整台切换台，该系统也是现今最快启动速度的制作切换台。 4、数字视频矩阵 在当今的演播室中，矩阵的作用已经越来越重要。演播室已渐渐从以切换台为核心的系统架构，演变为以矩阵为核心的系统构架。以矩阵为核心的系统构架，可以将所有的视频输入源任意分配到电视墙和切换台上，按照不同节目形态的具体需求和导播的工作习惯，任意安排电视墙的信号位置。 我们选用了 Grass Valley 公司生产的 Concerto 系列“64X64 数字视频矩阵”。其符合 SMPTE 标准和 BTU 标准，支持高标清多码流数据的串行信号。采用独特的“软切换”，
14、可有效地消除切换时由信号电平差异产生的附加噪声。矩阵主机机箱电源采用双电源，Jupiter 矩阵控制系统也采用了“一主一备”双主机控制，具有高度的可靠性、可用性。遥控面板与主机连接，采用标准的 ETHERNET，方便可靠，并支持国际标准的报警系统 SNMP协议。矩阵组件为前置热插拔，容易维修维护。 5、字幕图文设备 对于新闻节目使用的字幕系统，要求在保证播出安全和提升工作效率的基础上，实时性强、信息量大和视觉效果真实。新闻演播室选用了大洋DAURIC 演播室图文包装系统和 D3-CG 高清字幕机。大洋图文包装系统DAURIC 用在演播室中，提供多视窗连线、多媒体信息包装。 DAURIC 使用代
15、渲染引擎 DAURIC-Engine，在三维渲染精度、质感和效率方面较以往大大加强，实现极具真实感和视觉冲击力的播出效果。三维场景制作模块 DAURIC-Designer 独有的三维空间+二维平面层的设计，可以快速制作唱词、跑马、标题条等传统字幕场景，用户不需要再配置一台字幕机。 演播室播出控制模块 DAURIC-Director 提供多个独立播出器，可以独立控制多项任务的播出和停止，每一个播出任务都可以单独设置播出层，确保所有场景的正确叠加。此外，提供的热键功能，可以给不同层、不同场景或不同的播出器设置独立热键，字幕员可以完全通过热键控制一档节目的播出。更重要的是，系统支持 mos 串联单，
16、可以与新闻系统实现互联支持，对正播节目进行修改，灵活控制播出内容。 6、同步设备 演播室系统中所有设备的同步信号，必须由电视台主控发送统一的同步基准，这样作保证了各路视频信号在切换、混合、过渡和特技合成时能够平衡衔接，避免画面的滚动、跳跃、撕裂或丢色的现象。 演播室的同步系统采用主备同步机，通过同步倒换器进行应急倒换。当主同步机故障时，同步倒换器自动切换到备同步机，同时报警。 同步机选用了 TG700 多格式视频发生器，它可提供模拟、串行数字和数字高清晰度等各种格式的同步脉冲信号和测试信号，产生高稳定度的基准信号，TG700 安装的 AGL7 模拟同步锁相模块，能够与各种信号相锁相，在节目播出
17、和制作中，常用作台主基准信号。 7、监视设备 监视设备由画面分割器、矩阵、高清监视器、电视墙组成。监视系统以高清 16：9 监看为主，同时设置 4：3 安全标记，兼容高标清同播功能。通过矩阵输出将所有的视频输入源任意分配到电视墙和监视器上。电视墙以8 块 42 寸高清监视屏加分割方式显示，由画面分割器完成分割显示。 总之，新闻节目的制作越来越呈现出时效强、信息量大、表现形式生动、业务分工专业等新的特点。三年多来，我演播室在新闻高清电视数字化的实施过程中，不断熟知和掌握各种新设备，严格执行视频系统的安全预案，保证了新闻节目安全播出零事故，使新闻节目在新闻战线上发挥了积极重要的作用。 我演播室系统在输入和输出外接口板上都预留了扩展空间，便于将新的技术设备运用到系统中去。在 2013 年 BIRTV 展会上展示了“4K、台网融合、全媒体”等最新的广播影视技术设备发展新成果。很快这些新技术和设备如高清虚拟图文演播室系统，将逐步引入演播室系统中，使演播室功能更加完善，节目的表现形式更加生动。我们只有顺应技术发展的潮流，才能满足新时期电视节目制作的要求。
