高清演播室建设的思考和视频系统建设实践

ｒ１．ｔ，哪　丁冒　：：：｛　。。　Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ＆Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　高清演播室建设的思考　和视频系统建设实践　◎贾中原河南电视台　性，积累节目、锻炼队伍。　摘嘤：河南电视台经过六年的高清制作实践，通过多次　高清制作活动，相关部门已经积累了很多高清节目制作　我台６年前开始着手高清制作实践，通过多次高清制作　活动，得到两点结论：１、高清的技术已经比较成熟了．设备　的经验，培养了一批高清制作力量。本文根据河南电视　台高清视频系统建设的实践，试图提出一些思考和建议。　的可靠性、稳定性均没有问题。２、相对于标清．高清的问　题主要在于实际使用上难度大，对摄像．灯光、布景等要求　非常高。高清演播室系统相对于标清系统，主要技术难度并　关键训：高清演播室切换系统下变换系统矩阵　不在于纯粹的高清技术本身．而在高标清兼容方面：一个是　多种应用环境下的视音频延时校正问题，一个是多种信号在　０引言　河南电视台６００平米演播室是河南电视台的第二大演播　室．原系统建于１　９９３年，视音频使用的是模拟设备。经过十　兼容录制模式下　如内外场信号、字幕信号等的宽高比问题。　我们认为　解决这些问题．首先要明确系统的功能定位。　１　功能定位　所谓系统功能，就是指演播室设备能够给节目部门提供　的技术服务手段．这决定于演播室所承担的节目制作任务（即：　哪些节目有可能要在这个演播室录制和制作）。　功能定位过　余年的使用，包括灯光、音响、视频以及舞台和观众席等设　备和设施均已严重老化。为此　我台从２００６年开始．以建设　高清演播室为总纲．分别项目．逐步对该演播室的灯光、音　频和视频系统进行了全面重建。我们总的考虑是：一方面．　高就会造成设备投入的浪费．而过低则不能满足实际需求，　也是不合理的。　在满足制作需求方面．６００平米演播室作为我台第二大　的综合演播室．所承担的节目制作任务．主要由两部分组成　一这么大的系统　投资大、寿命长．考虑到高清是未来发展的　趋势，大型演播室应以高清为主。另一方面．６００平米演播　室还是一号演播室的备用机房．应与一号演播室同样划为一　类机房．应以高端设备保证其信号质量和可靠性。　对于在高清启动阶段建设高清演播室．指导思想应是”立　足现有栏目的录制播出．储备高清晰度电视节目”，采用高清、　标清兼容的制作办法．制作具有高清频道重播价值的高清节　是日常承担的文艺和专题节目制作。二是在一些特殊时段　（比如春节前，１　５００平米演播室制景期间）．６００平米演播室　需要作为１　５００平米演播室的备份演播室．从而承担起部分大　型节目的录制和直播工作。因此对高标清同播问题．尤其是　目，并用其下变换版做标清播出。通过建设高清演播室平台．　开展工艺实践．研究、确定适合我台实际的高清与标清兼容　性节目制作流程：探索舞美、灯光　化妆、服装、道具等诸　方面对高清节目制作质量的影响；给摄像员提供实际操作的　机会．普及高清摄像技能、使摄像员逐步适应１　６：９画幅取景。　在不大幅增加现有栏目制作经费的前提下．调动编导的积极　６８　广播与电视技术　视音频延时校正等技术细节需仔细斟酌处理。　２系统结构的选择和技术要求　技术要求是基于功能定位而做出的对于系统的综合技术　指标及设备的安全性　稳定性、兼容性　可扩展性等方面的　要求。　２０１０年第９期　ｌ　ｒ１　１于巾　】冒　．｛５１ｉ　：＃；ｉｌ　ｌ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ＆Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　我国已有的高清演播室搭建方式主要有以下几种：　１．双主机切换系统：该系统采用由一个控制面板同时控　形成大型集群的思路。　这种总体思路主要解决一下几个问题：　制两个主机的方式，一个为高清信号通道主机．另一个为标　清信号通道主机。除信号源之外，相当于形成了高　标清两　套分离系统。其优点是高清、标清信号可同步切换，同时获　得高清、标清信号　不存在由上、下变换而引起的信号延时　（或延时减半）和转换损耗；缺点是采用双切换主机增加了系　统的成本和维护复杂程度。　１　解决视音频延时校正问题．有益于高标清同播。　多分辨率同步制作切换台的格式转换是在输出母线上完　成．在整个信号流程中．只有一次转换，延时很小．几乎不　用校正。这使得高标清素材的混用畅快淋漓．高标清设备的　混搭几乎没有限制　系统非常灵活．极具实用性。　２系统安全和应急处理机制。　２．纯高清加上下变换系统：这是对上一种方式的简化。　该系统从信号源输出，经切换台处理，只有一个高清信号通道　形成了一个　高清岛”。在通道最终输出端加入下变换产生标　清信号．其优点是系统相对简单．造价低、易维护。但由于　对于高标清同播，其它三种方式在应急处理和视音频延　迟问题上缺陷较为突出：为减少单一故障点．需要配置大量　的上下变换，需要复杂的延时校正。以多分辨率同步制作切　换台作核心来进行改善，这种切换台同样能够接受标清信号　源的输入并同时输出标清节目信号，对纯　高清岛”模式的　安全可靠性是有效的补充，在这一路高清通路之外，还同时　规划搭建一条备用全功能标清切换通路，使系统应急安全有　更大保障。　３一定的技术前瞻性。　在输入端进行了上变换，在输出端加入了下变换．系统必须　着重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。　３．高标清兼容切换台系统：这是对第二种方式的改进。　该系统采用高标清兼容切换台，一台切换台主机同时具有高　清、标清两套处理系统，切换台设置为高清状态时进行高清　制作．设置为标清状态时进行标清制作。对于纯粹的高清或　标清制作技术问题．都可以较好地解决。但在同时录制高清、　标清信号时，需要将高清信号进行下变换以得到标清信号．　将面临与第二种方式同样的问题。其优点是在使用一种格式　时．系统操作简单。缺点是由于高、标清信号同时接入切换台　导致切换台输入端口和系统布线量成倍增加，高、标清同播时．　延时问题依旧比较麻烦。　双主机切换系统和高标清兼容切换台系统在进行构架时　主路通道都为标清通道　技术指标以７２０／５７６／５０ｉ为基准．　虽然能够完成高清节目制作但不能够适应高清时代的主流．　所以在选型时．我们选择纯　高清岛“模式并加以改进．使　系统将来的向上兼容更有优势。　４．灵活性和可扩展性。　在系统前端增加大容量高标清矩阵．能够对现有系统信　号资源进行更灵活的调度　应急各路设置更为便捷．系统使　用更加直观、灵活，可靠性和可维护性都大为提高。　５演播室集群化．与播出有更多层次的互连。　使６００平米系统与１　５００平米系统两个河南台的录制核心　４．多分辨率同步制作切换系统：该系统以多分辨率同步　制作切换台为核心．其独特的格式融合（Ｆｏｒｍａｔ　Ｆｕｓｉｏｎ）技　术使所有的标清、高清信号源无需上下变换即可直接进入切　换台，实现高标清信号的同步混合切换．可完成高清、标清　信号的双版同时输出，具有较高的实用价值。这是对第三种　方式的升级，缺点主要是系统搭建时布线复杂，不够直观。　在同步发生　通话调度，信号资源等多方面都能够达到互连　互通．完成河南台演播室群的又一升级。　３系统方案及特点　实际搭建的６００平米高清项目视频部分简图如图１　从简　图可以看出，这一方案的核心是高标清两个前置矩阵和高标　清两个切换台。　从视频信号流向上看，信号源输入的所有高清信号全部　以上四种系统搭建方式各有优缺点，选择何种系统搭建　方式即采用何种方式实现高标清信号的兼容是项目规划人员　必须首先考量的问题，考虑到在今后相当长一段时间内都将　是高标清信号兼容制作播出．并且还将延续以标清为主的现　状　以及演播室在今后使用过程中的维护难易程度．可靠性、　可扩展性和一定的技术前瞻性　并进一步延续我台一贯的演　播室集群化网络化的概念，我台决定采用以第四种方式为基　进入高清矩阵和ＫＡＨＵＮＡ切换台：信号源输入的所有标清信　号全部进入标清矩阵和５２００切换台以及ＫＡＨＵＮＡ切换台。　础构架．同时在系统前端增加大容量高标清矩阵和网络化连　接其他演播室．配合多分辨率同步制作切换台的改进型方式，　ＫＡＨＵＮＡ的Ｍ／Ｅ和ＡＵＸ输出进入高清矩阵．５２００切换台的　Ｍ／Ｅ和ＡＵＸ输出进入标清矩阵和ＫＡＨＵＮＡ切换台，高清矩　７０　广播与电视技术　２０１０年第９期　内容制播　卷１．　Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ＆Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　阵有两路输出经过下变换进入标清矩阵。通过以上连接方式．　Ｅ拥有独立的ＣＰＵ．每级Ｍ／Ｅ的运作各自独立，可以分别自　可以把本系统的高标清两个矩阵和高标清两个切换台这四个　核心部件连接为一个整体．实现高清信号和标清信号的灵活　调度，减少上下变换的中间环节．减少信号损失．使之成为　备份和从属关系。　由定义为高清或标清输出。每级Ｍ／Ｅ有４个全功能键，每级　Ｍ／Ｅ提供４个帧存（能存储静帧和动画）　每级Ｍ／Ｅ的视频　动画存储能存储１　２秒非压缩ＨＤ视频．每级Ｍ／Ｅ有全功能的　ＲＧＢ和ＹＵＶ彩色校正。总延迟量包括ＤＶＥ、边缘发生时的延　迟量、Ｒｅｓｉｚｅ时的延迟量、键控器的延迟量和切换时的延迟　从这一点即可看出本项目有别于其他系统的一个创新点：　它不仅仅是以切换台为核心的系统，或者单纯的是一个大矩　阵系统．而是两者兼而有之的一个“双核”系统。　具体的看．史诺伟思公司的ＫＡＨＵＮＡ系列切换台功能强　大．在标清信源进入切换台之前无需对其进行上变换．切换　台本身能提供混合式ＳＤ／ＨＤ的操作模式．能把ＳＤ／ＨＤ的视　量统一为１帧，统一的延迟量使系统在建立时更直接和简单，　部分解决了复杂的ＨＤ／ＳＤ制作时的系统延迟问题。切换台支　持最多８Ｏ路输入．最多４Ｏ路可设置输出。主机设主备电源．　在１　５秒钟以内能完成系统启动，保证直播的稳定性。该系统　布线简单，不需考虑上下变换，不存在延时问题，另外其丰　富的输入输出接Ｅｌ也保证了必要时切换台可以取代矩阵满足　信号调度。　频信号同时作实时切换和在同一画面中把两者构图，即能够　同时同步切换高清和标清信号。而在输出时　也能同时拥有　ＨＤ和ｓＤ的节目输出。按照高清和标清的不同宽高比　能把　同样内容的节目作不同的构图调校．使节目输出更平衡。它　的设置简单便捷．每个输入接Ｅｌ可任意指定为高清或标清格　式。采用完全的主备结构．除了电源有主备以外　每级Ｍ／　７２　广播与电视技术　这样的性能参数在实际使用中可以确保：　输入方面：系统中几乎所有的高标清信号全部进入　ＫＡＨＵＮＡ进行切换，并且摄像机，录像机的高清输出，标清　输出都同时进入切换台．形成了双保险。　２０１０年第９期　噶　：内容制播Ｊ■■■■■●　ＣｏｎｔｅｎｔＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ＆Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　ｌ　输出方面：ＫＡＨＵＮＡ切换台的Ｍ／Ｅ是不相关联的．具备　独立的电源　任何一级Ｍ／Ｅ出现问题不会对另外两级产生影　ＡＮＮＯＮＣＥ呼叫功能．同时备有２路电话接口扩展功能。此系　统与小演播室通话则采用无线方式，这种可分组无线通话系　响．Ｍ／Ｅ与Ｍ／Ｅ之间形成了互为备份．并且其可以单独设　统既可以独立工作又可以和１　５００平米通话系统连接．有强大　置为高清输出或者标清输出，配合丰富的ＡＵＸ输出和少量周　边设备，完全可以取代矩阵的功能．实现信号的调度。比如　我们可以单独把Ｍ／Ｅ１设置为标清输出．配合其自带的三路　ＡＵＸ和少量的视频分配器，就可以同时提供出大量的高清信　的扩展性．可双通道同时操作。　控制和视频信号与１　５００平米演播室的互联互通。６００平　米演播室与１　５００平米演播室信号互通采用电信号连接。２５０　平米演播室和１　５００平米演播室的信号都是通过同轴电缆传输　到６００平米演播室．没有使用光纤传输．不存在编解码过程　号和标清信号．目前这种设置可以作为应急备份使用。　值得一提的是６００平米演播室设计了较为完备的应急系　统，拥有一个单独的标清切换台（松下公司的５２００切换台）　作为应急通路．同时可以进行完整节目的录制，并且在日常　节目录制过程中．备用切换台还可担当大屏切换的任务。由　于现在的节目制作过程中，大屏幕的作用越来越不可或缺．　尤其是直播录制大型节目时．大屏的数量极可能不只一个．　因此没有信号延迟存在．同步和时钟信号都是由１　５００平米演　播室负责锁定．保证了信号的同步．为多演播室级联提供了　前提。　６００平米演播室系统与播出的直播信号连接为光纤传输。　设计时充分考虑到原有１　５００平米演播室光纤系统的备份和替　代。因而与播出的连接做到三个演播室都是通过光纤．各自　所以我们在设计时给现场大屏提供了种类丰富的接口，包括　高清．标清和模拟复合等。在多演播室级联的时候．由于信　号数量众多．５２００切换台还可以作为ＫＡＨＵＮＡ切换台的二级　切换．由助理导演给总导演提供分会场的信号，此时切换大　屏的任务可以交由前端矩阵辅助面板控制来实现。　有独立的信号通道，成为并列关系．不存在相互干扰现象，　更能够在紧急情况下互为备份。　就６００平米系统本身而言．在对整个系统控制这方面．　达到了能对整个系统（包括周边、多画面分割器、ＴＡＬＬＹ控　制器等设备）实时监测和相关设置。实现了动态设备状态动　矩阵方面．所有的高标清信号．以及ＫＡＨＵＮＡ和松下　５２００丰富的Ｍ　Ｅ和ＡＵＸ输出全部进入矩阵．通过矩阵送达　画面分割器．现场大屏．现场接口．接口板．测试仪器以及　态显示、设备工作状态故障点的快速定位　设备参数集中设　定等功能。监看环境的统一控制可预设在多种监看环境之间　切换．能够进行监视器墙的仿真操作。并具有状态记录功能。　６００平米高清演播室已于２００７年完成经过测试并投入使　用，目前各种创新性的系统构架方法都已完成建设，经过各　类节目的直播录制任务其各项指标和性能已经得到检验。特　别是已经成功完成与１　５００平米演播室级联进行大型节目直　１　５００演播室和２５０演播室等．所以说在信号调度方面．切换　台又与矩阵互为备份，形成操作灵活．维护简单．功能强大　的调度系统。　录制设备方面　我们采用ＳＯＮＹ的ＨＤｗ—Ｍ２ＯＯＯＰ作为两　路高清放机，ＳＯＮＹ的ＨＤＷ－Ｍ２１００Ｐ作为两路高清录机．为　兼顾标清制作的现状，采用ＳＯＮＹ的ＩＭＳ作为两路标清录机．　另外还配备了两放两录的硬盘录像机。这样的配置可以同时　播信号共享的尝试，逐渐显示出作为一个技术指标优秀．规　划先进．设计合理的视频系统对技术人员和节目制作人员强　大的反推动力。６００平米高清演播室目前已经成为４００平米、　２５０平米和８Ｏ平米演播室的播出核心机房．承担我台多个常　态节目的直播和录制任务。　录制高清标清两路信号．并且还有硬盘录像机做为备份。当　只需要录制高清信号，或者标清信号时．还可以把两路标清　录机或者两路高清录机作为备用放机使用，这样的配置在录　制质量得到保证的同时大大增加了系统的安全可靠性和兼容　性。　６００平米高清演播室是河南电视台第一个高清演播室系　统，本次系统设计经过了台内技术人员的反复推敲论证．最　终的系统设计方案，对今后高清系统的搭建和现有系统的升　灵活、高性能的通话系统。包括有线通话和分组无线通　话两套系统，都能够实现通话系统与我台１　５００平米演播室核　心的互通。６００平米演播室通话系统包含３２路全双工矩阵式　通话主机和６个３２键带４个显示屏通话面板；具有远程控　制功能　并提供远程控制电脑及控制软件。除此之外，还具　备主持人单工提示功能（无线方式、４个耳机）和现场喊话　级改造都有重要的作用，在今后的使用中我们还将积累大量　高清演播室的使用经验。衄　２０１０年第９期　广播与电视技术　７３