市级气象高清数字虚拟演播室建设研究

石 涛，张 丽，马 菊

(安徽省芜湖市气象局，安徽 芜湖 241000)

市级气象高清数字虚拟演播室建设研究

石 涛，张 丽，马 菊

(安徽省芜湖市气象局，安徽 芜湖 241000)

针对目前地市气象影视节目收视率普遍较低、节目质量无法满足人们观赏要求的情况，设计了芜湖市气象高清数字虚拟演播室建设方案。重点论述了演播室蓝箱、声学系统、灯光系统、视音频系统、虚拟演播系统及非编系统建设中需要重点解决的几个问题和难点，保证了芜湖市气象高清数字虚拟演播室技术定位准确、业务衔接顺畅、栏目质量提高明显。芜湖市高清数字虚拟演播室的建成及投入业务使用，开创了在安徽地市级气象影视部门应用的先河，为在地市级气象影视部门中的搭建和运行积累了丰富的经验。

市级;气象;影视;高清数字虚拟;演播室

随着全球气候变暖以及城镇化、工业化的不断推进，极端的天气和气候事件不断增加，自然灾害造成的损失呈明显上升趋势，而其中70%以上都与气象因子相关[1-2]；另一方面，随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对与生产生活高度相关的气象服务也提出了较高的要求。而气象影视服务相对于其他服务方式来说具有突出的丰富性、快捷性和广泛性，因而在公共气象服务中占有主导地位[3-5]。气象影视服务可以将气象灾害发生的机制、原因以及可能造成的后果和预防措施传播给受众，还可以根据人们不同的需求制作出内容丰富的气象预报产品。由此可见，气象影视服务在防灾减灾、普及气象知识、丰富气象预报产品等方面有着不可替代的优势。

目前，市级气象影视制作中心在各省市的公共气象服务部门中已成为气象影视节目制作的重要力量。2014年芜湖市气象局建成了高清数字虚拟演播室，总使用面积113 m2，共两部分，演播室75 m2，播控室38 m2，目前是安徽省地市级气象影视部门中唯一的高清数字化虚拟演播室。

1 气象高清演播室的方案设计

随着气象节目制作技术的发展[6-10]，为了更好地完成市级气象演播室的工作任务，充分利用音视频技术和信息技术，发挥现代气象防灾减灾功能，促进气象事业发展，提高气象节目质量，本局需要建立一个包含演播室、播控室、虚拟演播等功能为一体的高清数字虚拟演播室(见图1)，在设计演播室方案时需要遵循下列原则：

1)安全稳定。演播室的设计方案应该以安全稳定为首要原则，由于演播室属于单位大楼的重点消防区域，因此它对于安全的要求非常严格，总体要求采用气体消防方式，气瓶可以安装在移动小推车上。同时，演播室对于影视设备运行的可靠性和稳定性要求很高，当出现故障时，能够迅速判断故障发生位置以及时采取应急措施。

2)先进合理。演播室在投入业务运行后，在布局和流程上不宜进行较大的改动，因此演播室的搭建和运行必须要有足够的“超前意识”，跟随气象影视行业的发展趋势并结合业务单位的具体需求来设计方案。

3)扩展性。影视设备技术发展速度很快，因此演播室建设方案在设计时必须统筹规划，需要存在一定的发展空间，为日后演播室的技术设备更新打下基础。

4)经济适用。演播室的建设方案要在经济和功能之间达到平衡，具有较高的性价比。

图1 芜湖市气象高清数字虚拟演播室平面图

2 气象高清演播室的建设

2.1 演播室蓝箱

蓝箱的制作是保证虚拟演播室录制质量的关键之一，如果蓝箱不满足高清虚拟演播室系统的工艺要求，就会产生主持人出镜的跟踪路径不准确的状况[6]。

根据设计方案，演播室蓝箱的设计尺寸为3.5 m×2.8 m×4.5 m(长宽高)，这里选择使用性价比较高的木料和阻燃漆来搭建演播室蓝箱。由于蓝箱是搭建在演播室这样相对密闭的环境中，并且选用的木料为易燃物，所以在施工前一定要对木料进行预处理，从而保证演播室的消防安全。需要注意的是，在进行蓝箱施工时，为了达到最佳的抠像效果，所有背面墙与底面交界处均为圆弧。

2.2 演播室声学系统

2.2.1 演播室吸声措施

通常将声源停止辐射后降至60 dB所需要的时间定义为混响时间。混响时间的长短一般是由房间的容积以及地板、墙壁、顶棚等界面的吸声系数决定的。演播室的混响时间在0.6 s左右[7]，为了缩短混响时间，需要加强演播室的吸声措施，具体做法是：演播室的墙壁和顶棚全部采用吸音效果好的材料，在125～400 Hz噪声范围内使得演播室的最高吸音系数能达到0.9以上。

2.2.2 演播室隔声措施

建筑之间的隔声包括两种：空气声和撞击声。空气声是指经过空气传播的噪声，如透过门缝、穿线孔和通风管道的声音，撞击声是指固体之间碰撞而引起的噪声。由于气象演播室处于相对单一的办公环境，楼板噪声较低，主要在隔绝空气声方面采取了一系列措施：

1)原外窗为沿街的外立面，在不允许改变外立面的情况下，在底基层制作双面石膏玻璃棉夹芯的隔声体，安装在原窗侧墙面，再用声学密封胶封堵勾缝，以物理手段隔绝或减弱声波的传入。同时为了保证大楼外立面的美观，在双层石膏板靠玻璃侧采用和大楼玻璃颜色相近的防火涂料喷涂。

2)隔声门是进入演播室的大门，外面是经隔声墙分隔的播控室。根据演播室的设计方案，隔声门和门套均采用钢制结构的钢架，门扇采用冷轧钢材料制成，面层为薄钢板，并用多孔吸声材料作为填充物，这样可以达到声偶合较小、阻尼较高的特性。门樘和门栏也使用型材钢来制造，以保证足够的强度和刚度；门框的内部需要填充防火隔声材料，外面包裹钢板，门框止口处的密封槽内装有橡胶条。

3)控制室和演播室之间，主播人员和制播人员之间在节目制作时的联系除了音视频设备就是通过观察窗来传递信号，采用二层玻璃，注意夹层空间不能造成两玻璃平行的腔体，严格控制密封处理。

2.3 演播室灯光系统

按照国家及相关行业的标准和规范，同时根据根据演播室的节目制作流程和技术需要，在专业灯光配置方面应该达到以下指标要求：

1) 景区1.5 m高度的垂直照度应该达到1 500 lx。

2)景区内的色温达到(3 050±150)K。

3)景区内的显色指数Ra≥85。

4)灯光结构在三维方向上可以实现灵活的调整。

在布光时，遵循传统的三点式布光基础理论，采用冷热光源结合的手段，提高轮廓照明的锐度，柔化面部照明的亲和度。具体需要达到以下要求：

1)播音员的主光、辅助光、轮廓光可以单独控制。

2)冷热光源配合，色温统一，灯杆结构可以灵活调度，以方便不同节目的照明需要。

3)所有的系统都需要具有提升、扩容的空间，不同的系统设备都要能够方便灵活地切换以满足不同演播需要，最后所有系统都要考虑先进性、实用性和可靠性。

2.4 演播室视音频系统

2.4.1 视频系统

演播室的总体高清视频信号为1 920×1 080/50i，接口为HD-SDI。如图2所示，有效视频信号源：2个通道的三同轴高清EFP摄像机、1路高清蓝光录像机的播放信号、1路非编高清信号、1路虚拟视频合成信号，合计5路视频信号。所有的有效视频信号源输入到切换台，统一格式为HD-SDI、1 920×1 080/50i进行切换操作。之后从切换台的PGM接口输出为最终视频信号，其中一路HD-SDI信号进入高清视频分配板进行分配，输入到高清蓝光录像机和高清非编中进行记录，一路HD-SDI信号进入广播级下变换器进行下变换后输出到标清分配板，分配到RET、标清录像机及预留标清接口。同时，在导播厅内放置2台32 in(1 in=2.54 cm)寸液晶电视，用于节目返看，主持人可以实时地观察到自身出镜的质量，方便调整手势姿态，把握地图位置，从而提高节目的制作水平。

图2 芜湖市气象高清数字虚拟演播室视视音频系统拓扑图

2.4.2 音频系统

演播室的音频信号共计10路，如图2所示，全部输入到调音台中(2路为桌面话筒MIC信号，采用XLR3芯接口；2路为无线麦克风MIC信号，采用XLR3芯接口；6路为回放音频信号，采用6.5音频接口LINE)，所有音频信号进行调音后输出至音频延时器。音频延时器的工作模式分为直通和延时两种，使用实景演播的时候可以用直通模式，虚拟演播时切换为延时模式。经过延时器的音频信号送至模拟音频分配板进行分配，输出到高清及标清录像机中进行记录，MON接口输出至监听信箱进行监听。

2.5 虚拟演播系统及非编系统

演播室的虚拟系统为Vision-Magic，与以往的虚拟系统不同的是，该系统采用无轨的虚拟场景解决方案，使得庞大的硬件配置和繁琐的大规模数据运算得到了极大地简化，简单的功能设置和友好的用户界面使得该软件成为一套功能强大的影视节目制作工具。非编软件采用D3-Weather，该系统具有专业水准的气象加工模块和强大的非线性编辑功能，使得影视节目制作方便、快捷，同时又大大提升了影视节目的可视性，在投入业务使用后，面对影视节目的批量制作，后期编辑人员能够节省大量的时间和精力。

2.6 外部传输系统

本演播室最终目的是将制作好的节目传输出去。根据要求，按照传输方式分为：

1)在本系统中配置了高清数字光端机，此光端机能够支持音频加嵌功能，传输到台里的节目可以直接进入电视台直播演播室调用。

2)内部FTP传输，目前采用的FTP传输方式，主要受限于非编的生成时间过长，一天的节目，生成的时间占2/3，为了节约时间，提高节目制作效率，特采用内网传输工作站来承担原非编上生成节目的工作。内网传输工作站能够实时地将非编时间线上的内容编码成为指定的格式，各分局能够很快地从内网FTP上获得需要的气象节目。

3)外部网络传输，目前主要是通过QQ或者邮件的方式传输。直接从非编上拷贝生成好的节目，然后通过外网传送给节目接收单位。此方法存在病毒感染的风险，极不安全。本方案中设计一个外网传输工作站，此工作站和非编使用视音频的连接方式，能够杜绝病毒感染非编的渠道，保证节目编辑设备的安全。

4)送磁带的传输方式。目前送到芜湖电视台还是采用送播出带的方式，使用的IMX格式的录像带。随着技术的发展，芜湖电视台已经开始使用高清蓝光盘为节目交流介质，所以在本系统中也设计采用了一台蓝光高清录像机，用作以后跟芜湖电视台的节目交流。

3 结语

通过与省影视中心和芜湖广电等部门的对接交流，保证了芜湖市气象高清数字虚拟演播室技术定位准确、业务衔接顺畅、栏目质量提高明显，目前，演播室已投入业务运行，每日制作的天气预报节目多达11套，通过电视、公交、网络等方式服务覆盖一市四县，受到了社会各界的一致好评。

目前高清数字技术在影视行业全面发展的时代已经来临，同时虚拟演播室技术在不断进步，使得影视节目的视觉感官效果突飞猛进，随着气象影视节目制作技术的逐步发展和人们对气象影视节目要求的不断提高，高清数字虚拟演播室在气象影视部门中的应用前景越来越广阔。芜湖市高清数字虚拟演播室的建成及投入业务使用，开创了高清数字虚拟演播室在安徽地市级气象影视部门应用的先河，为高清数字虚拟演播室在地市级气象影视部门中的搭建和运行积累了丰富的经验。

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石 涛(1987— )，硕士，工程师，主要从事气象影视技术、应用气象研究；

张 丽(1975— )，女，硕士，工程师，主要从事气候学、应用气象服务研究；

马 菊(1970— )，女，学士，工程师，主要从事气象影视技术、公共气象服务研究。

责任编辑：许 盈

【本文献信息】郑娜，吴舟，郑朝亮.基于大容量镜像NAS存储结构的设计[J].电视技术,2015，39(24).

【本文献信息】杨光，杨慕松，宋斌洋.基于4G网络传输的马拉松直播[J].电视技术,2015，39(24).

Study on Construction of Meteorological HD Digital Virtual Studio in Prefecture-level City

SHI Tao，ZHANG Li，MA Ju

(WuhuMeteorologicalBureau，AnhuiWuhu241000,China)

For the generally low audience rating of meteorological television program and the low quality which could not meet people's viewing requirements in prefecture-level city, the scheme of HD-digital virtual studio is designed. Some problems and difficulties to be solved of studio blue box, acoustic system, lighting system, audio system, virtual studio system and nonlinear editing system are focused on, ensuring the HD-digital virtual studio technology accurate in positioning, smooth in business link-up and improved the program quality obviously. The completion and operation of Wuhu HD digital virtual studio create a precedent for the application in prefecture-level city of Anhui, and accumulated rich experience in the building and running of high-definition digital virtual studio in municipal meteorological studio.

prefecture-level city; meteorological; television; HD digital virtual; studio

P49

A

10.16280/j.videoe.2015.24.019

2015-07-12