冯毅田

（清远广播电视台 电视技术部，广东 清远 511518）

清远电视台高清演播室视频系统设计

冯毅田

（清远广播电视台 电视技术部，广东 清远 511518）

详细介绍了清远台首个高清新闻直播演播室视频系统及各组成部分的设计思路和结构，体现出安全可靠、信号调度灵活、功能强大和操作简便的总体设计思想。该演播室分为实景区和虚拟区，虚拟系统主要负责社教节目、部分包装类节目的录制，与新闻直播区配合完成直播录制工作。

高清；安全播出；演播室；视频系统

随着清远广播电视台的发展壮大，以及广播电视信号从标清到高清的更新换代、节目制作多样性和现场直播等要求，清远广播电视台决定建设台里第一个高清新闻直播/专题虚拟制作演播室系统。该演播室分两个区，一个实景一个虚拟，担负现有20 min的时政新闻《清远新闻》和30 min民生新闻《百姓关注》两档新闻节目的直播任务。虚拟系统主要负责社教节目、部分包装类节目的录制，配置两个机位，虚拟区与新闻直播区可以配合使用，共同完成直播录播工作。

1 系统设计思想

遵循运行高可靠性、技术先进性、功能实用性、系统灵活性、架构开放性的设计原则，系统设计和设备选用把安全性、兼容性放在首位考虑，做到配置灵活、易于操作、便于维护、具备完整应急能力，并为今后系统功能上的扩展留有一定空间；同时着眼于行业的发展潮流，力求达到省市级电视台先进水平。

1）系统突出使用的灵活性和实用性。演播室分为新闻直播区域和虚拟制作区域，设计建立既能互为备份又能相对独立的新闻直播和虚拟制作混合系统。新闻直播具有3讯道主备通道的直播架构，主备切换台、矩阵实现互为备份，主切换台除了能调度新闻直播区3个摄像机讯道外，也能直接调度虚拟区的2个摄像机讯道；备切换台又能组成独立2讯道系统进行虚拟和其他专题的制作；新闻直播区和虚拟制作区通过矩阵还能协同组成5讯道系统联合进行直播和制作。

2）系统主备通道完善，可靠性高。以主备高清切换台、矩阵在线式互为备份的架构设计；配置2台2选1设备，使系统形成独立的双通道设计，避免单一崩溃点，2M/E高清主切换台，备切换台和32×32矩阵构成三重信号备份手段，输出信号通道实现主、备完全独立配置，互为备份[1]。设计2路外来信号，分别接入2台上下变换处理器和2台带帧同步功能的高标清延时器，实现外来信号传输的主备方式。

3）系统对信号的高兼容性。演播室系统以高清架构设计，标清信号通过上变换进入系统，节目制作也以高清为主，在末端的节目分发、传输中经过下变换或者数模转换，变为目前台里需要的信号格式。由于在新闻或者民生节目直播中，用到计算机的VGA信号频率很高，本系统配置用于VGA转SDI的转换设备，从而使该直播系统对信号的兼容性更加完美，使用更加灵活。

4）系统便于维护，易于操作。目前的录像机、视频服务器等都支持带加嵌功能的SDI接口，系统配置音频加嵌设备，音频加嵌以后，系统的调试、信号调度等都很方便，减少以后在视音频系统中的维护量，有利于系统的快速检修。另外，为了大大减少设备故障对节目直播或者录播造成的影响，配置视音频跳线架。当系统设备出现异常，技术员在最短的时间内找出故障设备，通过跳线把故障的设备跳开，还可以通过跳线使用目前具有相同功能的闲置设备。

5）系统具有良好的开放性。矩阵、切换台、周边设备等达到信号接口丰富、调度灵活、流程简洁的要求，整个系统从高清演播室到原综合演播室（视频、音频、通话、TALLY)连接方便，支持今后一段时间内系统升级和扩展功能，可与其他系统共同实现相应的节目制作与播出功能。视频系统结构如图1所示。

图1 视频系统结构

2 系统构成

2.1 信号管理

主要信号源包括5台高清摄像机、2台高清字幕机、计算机信号上下变换处理器、2台视频服务器、2台高/标清存储卡式可编辑录放像机、虚拟系统等，同时输入至主备切换台、矩阵、多画面监视器。本系统配置2路外来信号输入通道，每个通道都具有应对复杂外来信号源的处理能力，实现外来信号的帧同步、上下变换、D/A（数/模）转换、音频延时校正等多种功能，同时拥有高清、标清接口的交叉转换器作为信号处理设备。外来信号正是经过这一系列处理校正后转换成高清信号进入系统。

2.2 系统切换核心

主备切换台选用FOR-A公司的HVS-390HS，该直播高标清切换台输入信号达到16路（标配），每路输入均配备帧同步和Proc Amp处理器，支持多样化输入输出接口（SDI、DVI、VGA、模拟分量以及模拟复合），配备2组可以选择4/10/16画面的独立分割输出，支持4通道的静帧帧存及内部素材存储，支持的信号格式有1 080/ 59i，50i，1 080/23Psf，480/59i，576/50i。具有2级M/E全功能面板，20键位直切，带源名指示功能。主备切换台的主机都同时选购了输入/输出板卡，使其扩展到24路输入、13路输出的通道配置，为以后的系统扩展留有充足的信号路由。在主切换台的主机上增加了HVS-39EXTME扩展卡使其从1M/E升级至2M/E（如图2所示），主备切换台主机除了HVS-39EXTME扩展卡以外，其他配置完全一样，任何一台主机发生故障，都可以用另外一台主机进行替换，突出了设备选型的通用性和易互换性。视频制作以主备切换台为核心，新闻直播时1M/E的切换台作为备份，录播节目可以使用备切换台独立输出制作节目。

图2 2M/E主切换台控制面板（照片）

矩阵同样采用了FOR-A公司的MFR系列32×32高标清兼容数字矩阵，支持3G-SDI，HD-SDI，SD-SDI，ASI信号格式，具备Salvo，Take，Link，Level，Chop等多种交叉点控制方式，配备了双电源和双控制卡。系统内信号调度、系统与外部的信号输入、输出主要通过矩阵实现管理。矩阵输入路由包括所有信号源、主备切换台PGM/PVW/CF、AUX、延时及将来扩展的信号等。矩阵输出路由包括主备切换台、监视、技监、延时、录制等。矩阵的输出通道主要有3路，第1路是直播时供给2选1设备的应急切换通道，第2路是供给播出总控的无延时的直播信号通道，第3路主要用作CCU、字幕机的返送信号以及录像机、视频服务器的录制采集信号。在系统中矩阵担负了信源和分配通道，应急通道切换，摄像机信号返送，技术监视通道、监看通道和系统主备通道的输入输出等调度任务。

2.3 系统信号传输通道设计

作为地市一级电视台，在设计新闻直播系统时并不一味追求功能的先进性，安全播出是广播电视的生命，直播系统没必要追求最新、最高级、最复杂的东西，很多新技术到了台里也不应该最先用在新闻直播系统上面，结构最简单的东西往往最安全可靠。系统设计中减少不必要的传输环节，主切换台的PGM信号作为系统第一播出通道的信号源，备切换台的PGM信号作为系统的第二播出通道信号源，矩阵的输出信号则提供播出通道的应急切换信号源。如图3所示，从主切换台和备切换台输出的信号，从主切换台和数字矩阵输出的信号分别经过2选1切换器（掉电直通，带故障信号识别，支持遥控面板手动切换）选择输出，经过高清嵌入器、高清视分、延时器、下变换器、视分、数模转换等设备输出给录像机、视频服务器、光发、大屏幕显示设备等。另外把延时器和下变换器这两个设备出来的信号都接入到监看系统中，方便技术人员对通道中各部分设备的故障做出判断并及时采取恰当的应急措施[2]。两条播出通道的设计不但提高系统的安全系数，而且体现了系统功能直观、易操作、易维护的结构特点。

图3 系统播出通道

2.4 监看系统

演播室内导演区监看系统采用多画面分割器和3台55 in（1 in=2.54 cm）全高清等离子监视器分割监看方式，多画面分割系统选用1台3U机箱插卡式的分割器，它支持HD/SD-SDI、模拟信号等自适应输入。配置6块输入卡，2块带输出功能的输出卡，共计32路输入。2块输出卡共计4个输出口，分别接在3台等离子大屏上，所有信号源、PVW、PGM、CF、录制、延时、虚拟、末级输出等需要监看的信号均输出到电视墙，5台摄像机的信号由矩阵输出给多画面分割器，需要调度的信号在调度之前也有监视。监视屏上窗口大小、位置可任意调整，屏间信号可任意调换，自定义排版，每个画面可支持4路以上音频电平表显示功能；具有数字时钟、Tally、UMD显示等功能。系统中主备切换台也同时支持多画面分割，具有4、10或16的多屏布局可选择且每一窗口均支持标题和Tally显示，当多画面分割器故障时，主备切换台多画面分割可以起到备份作用。电视墙布局如图4所示。

图4 电视墙布局

技术、录像、CCU等讯道还采用了示波器、Panason⁃ic全高清21 in技术监视器、高清液晶双联监视器作为技术、画面画质和光圈调节的监看，同时也作为最终节目输出监看和所有信号源调度监看。设计时考虑到与导演区监看系统互为备份，当多画面分割器或大屏幕等离子监视器出现故障时技术监视器也可在直播中应急使用。

2.5 同步与时钟系统

把当前直播系统的同步设备作为全台的核心同步，将统一的同步信号分配到全台各应用系统，这样做一方面可以节省今后各应用系统建设时分别购置同步设备的费用，另一方面各应用系统与播出具有一致的同步信号，使得各系统输出到播出的信号就不需要加帧同步器，直接实现与播出同步。同步系统是整个演播室系统的命脉，它为演播室、播出系统提供基准信号，它出现问题整个演播室、播出系统就会瘫痪，系统采用主备同步加自动倒换的设计方案，主备同步设备能够自动和手动切换，且具备失锁保持功能。

配备2台泰克TG700多格式视频同步信号发生器和1台泰克ECO422D自动同步倒换器，2台同步信号发生器互为备份。TG700是业内有权威性的高清同步机，主备同步机发出的模拟BB（黑场同步）、TRI-LEV⁃EL(三电平同步)和WORDCLOCK（数据时钟同步信号）作为主同步源，经过倒换器以后将同步信号送入MI⁃RANDA机箱的同步分配板，发出的模拟BB同步信号分配到系统的各个设备，HD SDI数字同步信号分配到放像机，WORDCLOCK信号分配到音频系统，完成整个演播室、播出系统的同步。另外，同步系统也接受外来BB信号的锁定，如图5所示。

图5 同步系统

时钟系统采用青岛广研所的产品，包括GPS时钟TVZ-3100、倒计时控制器DJS-3000、校时器TVZ3600、时码分配器等子钟来完成导演区、新闻演播室和虚拟演播室的时钟显示。导演区放置正计时、倒计时、北京时间子钟，新闻演播室和虚拟演播室放置北京时间时钟。该时钟系统同时把信号分配到播出系统中，实现全台时钟锁定。

2.6 通话系统

采用以Clear-Com品牌Eclipse-Pico 36路通话矩阵为核心的通话系统，通过矩阵可以配置各种灵活的通话方式，实现了高清演播室各个工作岗位之间、高清演播室和原综合演播室之间以及与台里制作室、播出机房之间的复杂通话功能，另外通话矩阵还留有充足的通话接口冗余，满足台里今后技术设备发展的需求。对于新闻直播中紧急新闻事件的现场直播要求，系统中还接入了一台电话耦合器实现与现场电话互动的功能。CCU通过IF4W 4接口接入通话系统完成与摄像师的通话，演播室内通过PTX-3无线IFB发射机和PRC-2无线IFB腰包接入通话系统完成与主持人的通话。对于重要工位，如导播、技术、播出机房、编辑机房和原综合演播室等工位还配置了12键或24键带显示的通话面板与矩阵相连，同时调音台的接入也解决了相应工位（主持人、监制等）听取节目音以及与现场电话连线的问题[3]。通话系统结构如图6所示。

图6 内部通话系统

3 结束语

作为清远台的首个高清演播室，视频系统各组成部分都采用了目前安全稳定、成熟可靠、功能强大且性价比高的设备。在系统构造上围绕安全播出这一中心思想，避免系统中存在单一崩溃点，具备了完善的应急方案和便捷的应急操作流程，符合行业通用的国际规范和相关国家标准。该演播室为做好清远台高清新闻节目和各类专题节目的直播和录制提供了优秀的技术平台。

[1]郑锐.广东电视台800m2演播室视频系统设计探讨[J].世界广播电视，2013（2）：46-48.

[2] 谭锋，邱宇哲，余晖.南方电视台600 m2高清新闻演播室视频系统设计[J].电视技术，2010，35（11）：61-62.

[3] 郑智勇.中央电视台新址E11演播室群视频系统设计[J].现代电视技术，2013（2）：33-34.

TN948

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冯毅田，工程师，主要研究方向为演播室系统、媒资和全台网的发展应用等。

��健男

2014-06-03

【本文献信息】冯毅田.清远电视台高清演播室视频系统设计[J].电视技术，2014，38（16）.