鄭振

（安徽電視臺，安徽 合肥 230001）

安徽廣電新中心公共頻道演播廳視頻系統(tǒng)簡析

鄭振

（安徽電視臺，安徽 合肥 230001）

安徽廣電新中心全新搭建的260 m2公共頻道新聞直播演播間，在創(chuàng)建伊始即從設計理念、系統(tǒng)框架、設備構成等方面進行了全方位的論證考量，相對于以往的演播廳建設及構成而言有了質的飛躍。著重介紹安徽廣電新中心260 m2公共頻道演播廳的視頻系統(tǒng)構成及其相關周邊，并對該視頻系統(tǒng)在試運行期間所暴露出的問題及時做出分析調整，從而確保該視頻系統(tǒng)構成的最優(yōu)化。

高清視頻系統(tǒng)；演播群；高標清格式融合

安徽廣電新中心位于安徽省合肥市政務新區(qū)天鵝湖畔，作為合肥市的地標性建筑，該中心的正式投入使用標志著安徽廣電事業(yè)的發(fā)展進入了承前啟后、繼往開來的全新階段，在安徽省廣電事業(yè)的發(fā)展史上具有里程碑意義。作為其全新搭建的公共頻道260 m2演播廳系統(tǒng)在實現(xiàn)全高清信號播出的同時，結合實際工作需要恰當引入演播室群組設計概念，在實現(xiàn)各演播廳之間信號共享、信息共存的同時兼顧系統(tǒng)高標清信號格式融合能力，從而使該260 m2演播廳視頻系統(tǒng)具有信號格式兼容能力強、信源調度靈活多變、系統(tǒng)升級冗余充足等特點。

1 演播廳設計布局

首先簡單介紹一下公共頻道260 m2演播廳，該演播廳主要承擔了安徽臺公共頻道各類民生類新聞節(jié)目的日直播活動及針對突發(fā)的事件的應急直播任務，系統(tǒng)直播工作時間長且面臨的節(jié)目樣式多變，因此對系統(tǒng)的各項保障工作提出了很高的要求，演播廳布局如圖1所示。

圖1 演播廳整體布局

從圖1可以看到，該演播廳由導控區(qū)、演播區(qū)、機柜區(qū)3個區(qū)域構成，在以往的演播廳系統(tǒng)布局設計當中，由于受到空間的限制，通常將演播廳的導控區(qū)與機柜區(qū)放置于同一空間內，雖能有效節(jié)省設備占用面積，但也造成了工作人員對各類設備正常工作所需環(huán)境的不適，特別是冬季單位供暖啟動時演播廳內外溫差濕度變大，極易出現(xiàn)結露現(xiàn)象，嚴重時導致設備打火，存在較大的安全隱患。所以在該260 m2演播廳設計之初，即要求將機柜區(qū)獨立于導控區(qū)之外，并將所有相關視頻設備主機置于獨立的機柜區(qū)內，并單獨配置空調及消防系統(tǒng)，在保障各設備安全運行的同時避免工作人員對環(huán)境的不適[1]。而從圖1可以看到，為豐富節(jié)目形式以便給電視受眾群體帶來更好的視覺享受，該演播廳的演播區(qū)劃分為直播區(qū)和訪談區(qū)兩大部分，攝像機布置于兩大區(qū)域周邊，機位布置靈活多變，可以保障兩大區(qū)域在同時直播時的機位調度，通過在演播區(qū)內配置LED屏、觸摸控制屏并輔以大屏渲染器以強化節(jié)目內容，并由演播區(qū)內設置的近/遠端接口箱來滿足大屏的各類信號接入。

考慮到公共頻道作為安徽省地面應急頻道，承擔著大量突發(fā)事件的直播任務，為最大程度上保障系統(tǒng)運行，針對公共頻道演播廳的視頻系統(tǒng)置鏡像配置了另一個備份演播系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 演播廳鏡像配置系統(tǒng)布局

從圖2可以看到，圓實線區(qū)域即為公共頻道演播廳導控和機柜區(qū)，圓虛線區(qū)域即為對應的系統(tǒng)鏡像區(qū)域，兩個視頻系統(tǒng)共享機柜區(qū)，而自身系統(tǒng)設備主機機柜均各自獨立，圓虛線部分的鏡像演播廳從系統(tǒng)框架，硬件配置到設備布局均與紅線內的公共260 m2演播廳系統(tǒng)一一對應，且相關硬件設置均保持一致，最大程度上確保了直播安全，而備份演播廳的演播區(qū)則根據(jù)節(jié)目方需求進行相關布景工作，用于其他節(jié)目的錄制工作。

在此次安徽廣電新中心260 m2演播廳建設當中，首次引入了演播群的設計概念[2]，相對于以往各自獨立的演播廳視頻系統(tǒng)，通過在各系統(tǒng)自身矩陣前端設置分控矩陣來實現(xiàn)各視頻系統(tǒng)間的信號共享，群內信息共存等功能，促進了系統(tǒng)之間的深度融合，如圖3所示。

圖3 演播廳群間矩陣配置拓撲結構

如圖3所示，安徽廣電新中心到目前為止共建設了7個260 m2演播廳，共計4個演播群，其中2個演播群已正式投入使用承擔直播任務，而公共頻道260 m2演播廳和與之對應的鏡像系統(tǒng)被命名為B2演播群，下轄對應的B2A與B2B兩個演播廳，投入使用的2個演播群可通過分控矩陣獲取節(jié)目播出所需的播出部或對方的實時信號，在此本文就不做贅述。

2 視頻系統(tǒng)結構

在介紹相關布局后，下面將重點介紹該演播廳的視頻系統(tǒng)。該高清視頻系統(tǒng)以Kahuna高清制作切換臺為核心并以HARRIS矩陣為核心備份，通過使用HARRIS周邊模塊作為視頻信號分配處理后端，并通過相關應用軟件實時更改監(jiān)看HARRIS機箱中各視頻板卡的設置及狀態(tài)，該視頻系統(tǒng)前端采用4臺Ikegami-79GX高清攝像機并以3臺座機加1個搖臂的形式進行現(xiàn)場配置，通過大洋播放服務器播出高清素材，但在演播廳建設過程當中考慮到地面頻道對高清電視節(jié)目制作的實際需求，因此所有視頻系統(tǒng)核心處理設備均要求具有高標清格式融合能力，其視頻系統(tǒng)最初設計如圖4所示。

通過圖4可知，公共頻道260 m2演播廳視頻系統(tǒng)在集成過程當中考慮到播出部對信號格式的實際需求，配置相應的下變換板卡XHD6801+D將系統(tǒng)前端的HD-SDI信號下變換至SD-SDI格式以滿足播出部要求[3]，而整個視頻系統(tǒng)拓撲結構在滿足正常的視頻主備通路音頻加嵌需求的同時，單獨于HARRIS矩陣環(huán)接1路HMX6801+B4D音頻加嵌卡用于豐富信號格式及信號的靈活調度?？紤]到此次配置的HARRIS鍵控器具備斷電直通功能，為確保極端情況下的系統(tǒng)應急，因此矩陣輸出兩路至鍵控器以確保當鍵控器掉電時的EMG信號輸出。從圖4可以看到該視頻系統(tǒng)配置相應的HD/SD視分板卡并輔以大屏幕渲染器，通過配置在演播區(qū)內的視頻接口箱，靈活地選擇視頻信號來源及信號格式，以滿足演播區(qū)內的各類大屏的需求。

圖4 視頻系統(tǒng)初始結構

公共頻道260 m2演播廳視頻系統(tǒng)設計容納6路外來信號，并根據(jù)節(jié)目需求留有冗余，其外來信號由分控矩陣統(tǒng)一調度，演播廳自身配置的HARRIS矩陣負責外來信源的選取，其音頻解嵌工作由HARRIS X85幀同步機及SFS6803+D幀同步卡完成，考慮到切換臺的實際直切路數(shù)限制，因此將矩陣的兩路輸出作為切換臺的兩路直切輸入，通過將HARRIS矩陣視頻輸出接至HARRIS畫面分割器以滿足監(jiān)看需求，并顯示在導控區(qū)的監(jiān)看屏幕墻上，方便節(jié)目方的信源選取，并且該視頻系統(tǒng)為保障在應急情況下的正常播出，因此通過GPI觸發(fā)實現(xiàn)切換臺與矩陣聯(lián)動以做到系統(tǒng)應急時信源的無縫鏈接。該視頻系統(tǒng)由Tallyman設備實現(xiàn)動態(tài)Tally顯示，并通過格非監(jiān)控軟件對演播廳內所有支持SNMP協(xié)議的視頻設備及板卡進行狀態(tài)監(jiān)控。

隨著全臺網(wǎng)建設的進行及欄目方的實際需求，該演播廳視頻系統(tǒng)信源部分最終采用了高標清共存的模式[4]，整個視頻系統(tǒng)的制作播出信號以標清為主，其中高清攝像機輸出的HD信號由切換臺進行下變換處理，而2臺大洋播出服務器則統(tǒng)一輸出標清信號并互為主備，通過設置應急播出服務器以確保在極端情況下的系統(tǒng)應急，通過使用大洋硬盤錄制工作站對現(xiàn)場各類PGM信號進行錄制，并額外設置3臺SONY IMAX錄像機和兩臺SONY藍光錄像機作為節(jié)目的播出錄制備份。

3 視頻系統(tǒng)試運行

在公共頻道260 m2演播廳視頻系統(tǒng)搭建完成以后，進行了為期數(shù)周的系統(tǒng)試運行工作，在前期試運行過程當中發(fā)現(xiàn)如下幾個問題：

1）HARRIS VSM6800畫分板卡經(jīng)常不能正常加載數(shù)據(jù)信息，導致技監(jiān)區(qū)工作人員無法監(jiān)看4臺攝像機信號，只能通過矩陣一一進行信號調度，此問題暴露后通過更換相關板卡解決。

2）在試運行過程發(fā)現(xiàn)Ikegami-79GX高清攝像機CCU經(jīng)常不能正常啟動，后發(fā)現(xiàn)其保險絲燒毀，更換配件后仍無法正常工作，已返廠維修，其故障率較高，對直播而言有一定的安全隱患。

3）HARRIS DSK外置鍵控器無法記憶軟件設置值，設備斷電后即恢復默認設置，導致EMG信號不同步，以致每次系統(tǒng)加點時均需通過HARRIS相關軟件手動設置其GENLOCK才得以恢復正常，此問題尚待解決。

4）由圖4可知，該視頻系統(tǒng)信號經(jīng)由數(shù)塊板卡處理后輸入至系統(tǒng)終端光發(fā)模塊，以致整個視頻系統(tǒng)主備播出通路環(huán)節(jié)過于復雜，不利于系統(tǒng)故障時快速排查。

4 視頻系統(tǒng)結構升級

針對視頻系統(tǒng)在試運行期間所暴露出來得系統(tǒng)后端結構過于復雜、通路環(huán)節(jié)過多等問題，提出4個改進方案。

4.1 方案一

該升級方案將下變換卡XHD6801+D的輸入由原來的音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出調整至高清視分板卡DA-H6802+D的輸出，其余板卡位置不變，如圖5所示。

圖5 視頻系統(tǒng)結構改進方案一

此改進方案對日后視頻系統(tǒng)進行全高清信號播出不會有任何影響，但未能簡化視頻系統(tǒng)主備播出通路信號流程環(huán)節(jié)，反而增加了信號處理過程，與預期的改進目標不相符合。

4.2 方案二

由于演播廳視頻系統(tǒng)信號流程已全部采用標清格式，為簡化視頻系統(tǒng)主備通路的信號流程環(huán)節(jié)，將原高清視分板卡DA-H6802+D的輸入端由音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出調整至下變換卡XHD6801+D的輸出，其余板卡位置不變，如圖6所示。

圖6 視頻系統(tǒng)結構改進方案二

由圖6可知，該系統(tǒng)框圖相對于原視頻系統(tǒng)框圖圖4而言，其主備播出通路信號流程環(huán)節(jié)雖然有所簡化，并且對日后系統(tǒng)進行全高清信號運行不會有任何影響，但考慮到下變化板卡的實際運行狀態(tài)并不是非常穩(wěn)定，且高清視分板卡DA-H6802+D的輸出涉及到大量現(xiàn)場監(jiān)看，一旦出現(xiàn)問題會嚴重影響直播的順利進行。

4.3 方案三

考慮到其他演播廳下變換板卡在實際運行中的工作狀態(tài)，因此將光發(fā)模塊SOS的輸入端由原下變換卡XHD6801+D的輸出調整至高清視分DA-H6802+D的板卡輸出，其余板卡位置不變，如圖7所示。

圖7 視頻系統(tǒng)結構改進方案三

該改進方案試圖降低下變換板卡XHD6801+D可能給直播帶來的安全隱患，并且對日后系統(tǒng)進行全高清信號運行不會有任何影響，但是視頻系統(tǒng)主備播出通路環(huán)節(jié)依舊較為復雜，不利于故障的迅速排查解決。

4.4 方案四

此種方案系統(tǒng)構造改動最大，首先將下變換卡XHD6801+ D的輸入由原來的音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出調整至高清視分板卡DA-H6802+D的輸出，將光發(fā)模塊SOS的輸入端由原下變換卡XHD6801+D的輸出調整至音頻加嵌卡HMX6801+B4D的輸出，其余板卡位置不變，如圖8所示。

相對于前3種方案，該系統(tǒng)后端改進方案在保證視頻系統(tǒng)主備播出通路信號環(huán)節(jié)最簡化的同時，也確保了日后視頻系統(tǒng)全高清信號的正常運行，并且最大程度上保障場內大屏工作所需的各類格式信源以及現(xiàn)場技術監(jiān)看，通過將工作狀態(tài)并不穩(wěn)定的下變換板卡置于系統(tǒng)末端，最大程度上確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，其結構如圖9所示。

圖8 視頻系統(tǒng)結構改進方案四

圖9 視頻系統(tǒng)優(yōu)化后的結構框架

通過對第4種改進方案進行詳細的分析并結合演播廳實際，確認該方案在系統(tǒng)應急時能迅速有效地判斷問題所在，并根據(jù)系統(tǒng)結構分析得出如下快速判斷結論：1）當技監(jiān)顯示兩路光發(fā)端監(jiān)看均故障時，可基本確定故障源出處為信號源或切換臺。2）當技監(jiān)顯示一路光發(fā)端監(jiān)看故障而另一路光發(fā)端監(jiān)看正常時，可基本確定故障源為加嵌卡。該應急方案已在數(shù)次系統(tǒng)應急中發(fā)揮了關鍵作用，確保了直播安全。

5 總結

升級后的視頻系統(tǒng)在通過一段時間的試運行后，總體情況表現(xiàn)良好，系統(tǒng)構架穩(wěn)定，針對不同的突發(fā)事件均能做到快速響應，做到了及時發(fā)現(xiàn)問題，準確判斷問題，迅速解決問題，并為日后系統(tǒng)全高清化運行及系統(tǒng)擴容打下了堅實的基礎。

[1]門銳.高清電視制播系統(tǒng)設計相關技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2011.

[2] 孔繁黎.電視演播室系統(tǒng)高清化改造與集群方案設計[D].大連：大連理工大學，2013.

[3] 王國忠，程紅陽，謝百治，等.高清與標清視頻之間的上下變換[J].電視技術，2013，37（14）：39-42.

[4]衛(wèi)超.電視臺高標清同播播出系統(tǒng)設計[D].北京：北京郵電大學，2012.

TN948 文獻標志碼：B DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.012

【本文獻信息】鄭振.安徽廣電新中心公共頻道演播廳視頻系統(tǒng)簡析[J].電視技術，2015，39（6）.

薛 京

2014-07-16