南京电视台高清播总控系统的设计与应用

岳翔宇，云 帆

(南京广播电视台，江苏 南京 210001)

南京电视台高清播总控系统的设计与应用

岳翔宇，云 帆

(南京广播电视台，江苏 南京 210001)

主要介绍了南京电视台高标清同播频道播总控系统建设情况，包括高清播总控系统设计思路、整体架构、设计理念，阐述了高清总控调度系统与分控播出系统的建设要点，介绍了自动+手动播出模式、高标清同播策略以及配套显示电源系统。

高标清同播系统；高清总控调度系统；高清分控播出系统

为适应高清电视媒体播出需要，提升南京电视台整体形象，南京电视台启动了2个高标清同播频道系统建设。该系统建设采取“源分离”的设计理念，着重对高清播总控系统进行建设，实现了配置主备高清信号调度矩阵、具备2个高清频道播出能力的播总控一体化系统，通过硬盘自动播出系统对原有标清频道播出系统仅在信源端配置高清下变换信号[1-3]，在本系统方案中采用源分离并播方式，同时考虑到安全性，在高清频道里面再采用同播的方式下变换输出标清信号，作为应急备份的手段。2个高标清频道采用并播出的方式，即实际建设2个高清频道和2个标清频道，频道之间节目数据共享进行同步播出，即为源端分离播出方式。

1 系统总体架构

1.1 系统设计思路

伴随着新媒体产业的进步，高清播出技术日渐趋于成熟，为了满足自身发展与受众的需求，南京广电集团决心对现有播出系统进行升级改造。正如模拟电视向数字电视转换的过程一样，高清播出替代传统标清也需循序渐进。考虑到播控设备运行现状以及行业革新趋势，系统改造确立了“建设标清为基础，发展高清为起点，面向全媒体高标清兼容”为基本方针。

出于安全播出以及后续发展改造需求，该系统采用了“源分离”的设计理念，高标清播控系统通过对应切换矩阵独立调用外源与硬盘信号，同时高清播出切换器分配1路信号通过下变换板卡输出，作为标清频道的应急备份。本次高标清同播频道播总控系统设计具体包括新建总控高清调度矩阵，新建2个高清频道，保留完善原有标清频道。

1.2 系统总体架构

建设2个高清硬盘播出系统，系统内的视频流、素材流均为标准的统一的高清信号。不同格式的视频流进入系统需要在系统前端调整为系统标准高清格式。在系统的播出末端根据标清的输出需求，兼顾标清信号，对高清信号进行下变换后输出到标清播出。总体架构图如图1所示。

2个高清播出系统中主路采用切换台，备路仍采用切换开关，下变换放在带内键的键混之前，系统在四选一后增加带断电旁通的响度控制处理设备。四选一设备接入的信号按顺序依次为主路播出、备路播出、第二备播及应急播出信号，其中，主备播出信号可以通过检测视音频黑场静帧静音等情况自动切换，而后2路则需要手动切换。

图1 总体架构图

利用四选一的自动倒换功能，利用四选一的自动倒换功能，可以在视频通道发生故障时完成主备通道之间的净静切换，确保播出信号不出现画面的抖动、黑场和静帧。

2 分系统简介

2.1 高清总控系统

图3 高清分控系统图

图2 高清总控系统图

为了打造新的全媒体新闻中心，南京广电集团对 1 600 m2、 280 m2演播厅进行了升级改造。高清总控系统图如图2所示。面对丰富的外源信号以及高标清兼容的播出系统中频繁的上下变换需求，在本次总控调度系统改造中，新建1台 32×32高清数字视频矩阵以及1台80×64高清数字视频矩阵，并配置适用帧同步板卡及上下变换板卡。高清数字视频矩阵可以实现对高清视频服务器、高清演播厅、高清卫星机以及经上变换的标清矩阵等输入信号的切换输出。考虑到未来集团事业建设以及即将进行改造的120 m2、150 m2、800 m2等演播室，80×64高清数字视频矩阵在满足现有高标清同播系统调度条件下，保留部分输入输出端口，以便灵活适用于更多各类外来信号源的直播调度以及多个演播现场的联动直播要求。

2.2 高清分控系统

新建的高清新闻、教科频道由于播出强度大，重要内容多，受众覆盖广，必须具有极高的可靠性，因此，高清分控系统的所有主干设备包括切换台、键混、分配器、四选一开关都采用主备运行。各个频道分控的也采用主备播出机同时运行的方式来保障系统播出安全。

高清播出系统中采用切换台+静净切换器模式，主要输入信号包括高清视频服务器、高清演播厅、高清录像机、标清上变换、高清总控矩阵。切换台+静净切换器输出信号经过键混处理后，与硬盘二备播及硬盘应急播信号进入主备四选一开关。

高清分控系统图如图3所示。

2.3 高标清同播策略

《NBS高清电视节目技术指标和制作、播出技术规范》(简称《规范》)中，针对高标清同播方式下图像制作的幅型比例、遮幅状态、图像变形明确做出了原则性要求。南京电视台高标清同播系统遵循《规范》中原则，充分保证高清播出与标清播出的画幅比一致、主观收视效果一致。

2.3.1 播出环节的上、下变换策略

南京电视台高清、标清同步播出时，节目图像画幅比的交叉变换遵循以下原则：1)播出画面不发生变形；2)播出画面不出现四面加黑边；3)涉及高清、标清混合播出，尽量减少交叉变换次数。

高标清同播方案见表1。

表1 高标清同播方案

AFDCodeAFD特征a3，a2，a1，a0在4 3电视格式中在16 9电视格式中概述图示概述图示“1010”信箱模式，保全图像内容的16 9图像，垂直方向居中全画幅16 9图像，保全图像内容的16 9图像“1001”全画幅4 3图像，保全图像内容的4 3图像镶边模式，4 3图像，水平方向居中

主要转换场景如下：

1)高清新闻类节目转标清

在新闻采集时，高清摄像机均打开4:3安全框，保证主要拍摄内容保持在安全框内，高清节目制作时，字幕制作均打在安全框内，在进行标清下变换时采用左右切边方式，具体如图4所示。

图4 高清新闻类节目转标清

2)高清专题、影视剧、综艺、广告等转标清

自制的综艺、专题以及外购的电视剧、广告素材均要求高清版本，在进行标清下变换时，采用上下加边、模拟遮幅的效果，画面信息不丢失，具体如图5所示。

图5 高清专题、影视剧、综艺、广告等转标清

3)标清新闻、广告类节目转高清

对于少数历史标清新闻素材的引用，采用左右加黑边进行上变换，画面信息不丢失。广告类原则上要求高清供片，特殊情况下，只能提供标清版本时，采用左右加边方式进行上变换，保证画面信息不丢失，具体如图6所示。

图6 标清新闻、广告类节目转高清

4)标清遮幅类节目转高清

正常情况下，高标清同播以播出高清节目为主，若因特殊情况需要播出标清遮幅类的节目，则采用上下切边上变换方式，使画面充满屏幕，画面信息基本不丢失，具体如图7所示。

图7 标清遮幅类节目转高清

南京电视台的高标清同播系统为支持AFD信息的系统，对于具有AFD信息的信号具有继承的功能，若有必要可以进行信号的幅型变换，信号通路设备支持AFD信息的透明传输、上下变换，AFD嵌入器具有AFD的写入功能。在硬盘播出系统的首次文件化时，对没有AFD信息的文件进行AFD的嵌入，同时保证输出的节目具有合法的AFD信息，并具有嵌入、合法性检查和修正的功能。

在播出环节实现幅型变换的自动匹配需要注意以下事项：

1)高清播出硬盘服务器，设置为自动，默认左右加边上变换。标清文件若没有AFD信息，按默认规则上变换播出；嵌入AFD信息的标清文件执行AFD上变换；高清文件不作处理。

2)高清播出下变换设备，设置为自动，默认左右切边下变换。HD-SDI基带信号若无AFD信息，按默认规则下变换播出；若有AFD信息，就执行AFD下变换。

3)外来直播信号，在帧同步设备中加入AFD信息。送往播出切换设备的外来直播信号，在帧同步设备中添加AFD信息。在总控系统中配置可嵌入2种AFD信息的帧同步设备，根据构图是16:9或者4:3，通过相应的帧同步机来实现不同AFD信息的添加。

2.3.2 高标清同播音频处理策略

高标清同播期内，高清片源应采用立体声格式(有条件的可5.1环绕声)制作播出，标清素材上变换时应采取复制声道的方式制作成双声道节目，高清片源下变换需下缩混成单声道音频，但各声道的相位关系应保持正确。

2.4 高标清显示系统

2.4.1 总控显示区

总控显示区的屏幕墙由24个52 in(1 in=2.54 cm)液晶显示器组成，常规情况下中间区域的12块作为1个拼接大屏，主要功能是监看总控需要调度的各路源信号以及包括省公共插播信号和CCTV-2在内的12个频道视音频播出状态。

而各个子屏幕的显示配置由矩阵式拼接系统及12台8画面分割器完成，4个高标清矩阵的所有信号都可以在任意屏幕调度监看。

总控显示区的控制方法也十分便捷，直接运用Web界面控制，即可完成屏幕拼接、屏幕调度、图层叠加、特效显示等多种功能。

2.4.2 分控显示区

分控显示区主要分为2个部分，其中屏幕墙由11块子墙面构成，除1块子墙面用于所有频道素材统一预播监看外，其余对应所属频道显示各路输入输出信号视音频状态，运用画面分割器按照信号重要程度灵活分配显示区域。

同时，在各频道控制台旁附有1台显示器用以显示当前频道的主备输出信号、台标字幕等素材播出状态，并配备1台液晶双联显示器方便值班员就近核对观察信号。

3 高清系统指标测试

在高标清同播系统正式上线前，需要对高清系统进行指标测试。本次测试中，将TG-8000发生的高清测试信号输入通道前端，使用WVR-7120测试仪记录结果。

1)HD SDI接口特性，见表2。

表2 高清电视信号接口特性表

检测项目技术要求检测结果结果判定信号幅度/mV800±80743合格上升时间/ps<270118合格下降时间/ps<270114合格上升和下降时间的偏差/ps<1006合格上冲/%<100合格下冲/%<100合格抖动100kHz高通滤波/UI<0 200 11合格10Hz高通滤波/UI<1 000 40合格

2)HD SDI视频特性，见表3。

表3 高清电视信号视频指标测试表

检测项目测试信号参考值检测结果YPbPr输出幅度/mV100%彩条700700700700幅频特性频率/MHz幅度/dB多波群信号—1～151～151～150 20-0 096-0 096非线性失真/%五阶梯1 5符合要求K系数/%2T4T10TPulse1符合要求时延/ns蝴蝶结10符合要求闪电100%彩条—符合要求矢量100%彩条—符合要求

4 系统应用情况

自2014年6月南京电视台高清频道试播出以来，已高质高效地保障了近一年的播出安全。这段时间，南京广电集团已完成多次重大活动转播。其中，2014年8月备受世界瞩目的第二届青奥会在南京盛大开幕，自火炬传递仪式起，围绕着为期13天的青奥会赛季的各项报道紧张筹备。在此期间，部门同事通力合作，运用新建高标清同播系统成功地完成了青奥开幕式、各项赛事以及闭幕式的直转播工作，获得了各届好评。

新建高标清同播系统不仅安全可靠，用户体验评价也较好，系统操作界面直观易控，流程清晰，并且在24 h不间断播出的情况下，系统也可维修维护，支持热插拔，在线维护，在线扩展。

5 结束语

高标清同播系统改造的成功实施，提升了南京广电集团的播出水平，为集团未来的事业发展、全网络智能化播出系统、全面高清时代的来临奠定基础。本次改造符合《广播电视安全播出管理规定》电视中心实施细则，系统各个环节都有完善的安全备份，其先进性与适用性都达到了预期目标。

[1] 吴永生，岳翔宇. 高清全媒体IP资源收录与发布平台升级改造[J].电视技术，2015，39(2)：30-33.

[2] 曹健，岳翔宇. 节目播出软包装系统的设计与实现[J].电视技术，2013，37(16)：34-40.

[3] 黄蓓. 南京电视台高标清同播平台技术应用策略[J].电视技术，2014，36(4)：82-85.

责任编辑：任健男

Design and Application of Broadcast Control System for High-definition Television in NJTV

YUE Xiangyu, YUN Fan

(NanjingTVStation,Nanjing210001,China)

The broadcast control system for high-definition simulcast television channel in NJTV is introduced including system design ideas and the overall architecture. The construction points of the high-definition television broadcast control system are expounded. The automatic broadcast mode combine with manual broadcast mode for the system is introduced，and how the high-definition channel simulcast with the standard-definition channel is explained.

HD and SD simulcast;HD signal scheduling system;HD broadcast control system

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.18.015

2015-01-06

【本文献信息】岳翔宇，云帆.南京电视台高清播总控系统的设计与应用[J].电视技术,2015，39(18).