援津巴布韦高清电视转播车视音频系统介绍

郑惠兵

(中国仪器进出口(集团)公司，北京 100044)

援津巴布韦高清电视转播车视音频系统介绍

郑惠兵

(中国仪器进出口(集团)公司，北京 100044)

介绍了中国援助津巴布韦国家电视台高清电视转播车视音频系统的设备选型、系统设计思路。津巴布韦国家电视台目前主要采用标清和模拟系统设备，中国援助的高清转播车，实现了高清、标清的充分兼容，系统可扩展、实用、灵活、安全。视频系统具有强大的备份功能，包括切换台和矩阵的相互备份、主备调音台的应急备份及录像机的应急备份等。

高清电视转播车；视频系统；音频系统；援助项目

1 高清转播车外观

2012年底中国仪器进出口(集团)公司承接了中华人民共和国援助津巴布韦高清电视转播车项目，经过3个多月的系统设计、车体改装、系统安装调试与验收，于2013年4月中旬到达津巴布韦国家广播公司。该转播车外观见图1。

图1 津巴布韦国家电视台高清电视转播车

2 视频系统

本高清转播车系统视频信号采用高清串行数字分量 1 080/50i标准、HD-SDI接口，经下变换，支持SD-SDI和模拟信号输出，保证了高效快速地完成高质量节目的制作和播出[1]，同时保证了系统的兼容性。该转播车视频系统采用8台索尼HDC-2580演播室高清摄像机，1台超高速摄像机，并配置了EVS公司的XTnano慢动作服务器，配置索尼MVS-6520、2M/E切换台和Miranda FR8144视频矩阵，45路输入、36路输出，配置2台索尼XDCAM工作站，导演电视墙和技术区摄像机监看采用索尼OLED画面监视器，技术波形监视器采用LEADER公司的LV5381和LV5770，并配置了同步机和同步倒换器(见图2)。

2.1 摄像机

系统摄像机采用演播室摄像机HDC-2580，摄像机控制单元采用HDCU-2080，摄像机与控制单元之间通过光缆连接。光缆连接器采用LEMO连接器，该光缆连接器复合SMPTE/ARIB标准。光缆采用复合SMPTE311M标准的摄像机复合光缆。摄像机与控制单元之间通过1条光缆就可以传递全部摄像机信号，包括视频、音频、摄像机供电、内部通话、TALLY等信号。

摄像机控制单元(CCU)输出4路HD-SDI信号，分别输出给切换台、矩阵、波形监视器以及技术区摄像机调整监视器。同时，CCU分别连接了矩阵输出信号(HD-SDI)和切换台输出的PGM信号(HD-SDI信号经过下变换为SD-SDI信号)作为2路摄像机返送信号供摄像师监看。

图2 高清电视转播车视频系统(截图)

系统配置了1台比利时I-MOVIX公司研发的高清超高速摄像机SprintCam VvsHDx系统，在全高清1 080i时，摄录最高帧率可以达到2 700 f/s。这台摄像机也是采用光缆传输。它的摄像机控制单元输出2路视频信号，一路是REPLAY(HD-SDI)慢动作信号，另一路是LIVE(HD-SDI)摄像机实时信号，通过视分，分别将2路HD-SDI信号输出给切换台、矩阵、导演墙、技术区摄像机调整监视器。

系统配置了1台EVS公司的XTnano慢动作服务器，6个通道，采用6×300 Gbyte硬盘。XTnano共有4个CODEC，配置为4入2出。2路输出分别连接XTnano的OUT1A和OUT2A，通过视分，分别输出至切换台和矩阵，同时将矩阵的4路输出连接至XTnano，作为XTnano的视频输入信号，可以通过位于慢动作工位配置的多母线控制面板任意调用矩阵信号。导演墙配备2台17 in(1 in=2.54 cm)监视器，通过采用每台4画面分割的方式，监看XTnano的4路输入信号和2路输出信号。由于超高速摄像机与XTnano联合使用能体现更好的慢动作效果，因此，这2台监视器还可以给慢动作操作人员同步监看超高速摄像机的REPLY和LIVE信号。

因为津巴布韦的电视格式主要以模拟信号为主，还有少量标清信号，在转播车进行系统级联时很有可能需要将模拟或者标清信号格式的外来信号连接入系统，系统配置了多台综合信号处理设备。系统中配置了1台Snell公司的双通道上/下交叉变换器SV-2000。它可以实现多种转换功能：模/数、数/模转换，高清上变换、下变换，加嵌、解嵌，光发、光收，模拟音频与数字音频之间的相互转换，也可以将信号转换为HDMI输出。SV-2000便于操作，仅通过前面板的操作旋钮就可以完成。SV-2000高度仅为1U，配置为双通道，每个通道都具有帧同步功能，可以同时完成两个通道的信号处理，前面板有两个窗口，其中一个可以直接显示输出视频信号，带有两个通道的断电直通功能，支持几乎全部视频格式。SV-2000配有双电源输入，具备以太网口，可以用计算机直接进行参数和系统设置。系统设计时将SV-2000的SDI输出分别连接切换台和矩阵，将CVBS输出上跳线盘，将SV-2000输入信号连接至车尾接口板的外来信号输入区域。SV-2000视频系统处理框图如图3所示。

系统除了配置SV-2000外，还配置了多达4个通道的外来信号输入通道，并且配置了帧同步器，用来满足ZBC各种复杂的需求。

另外，系统还配置了一台VGA转换HD-SDI转换器，可以将计算机VGA信号转换为HD-SDI信号输出给切换台，丰富节目信号源。

2.2 视频切换台

图3 SV-2000视频系统处理框图

切换台采用索尼MVS-6520多格式节目制作切换台。考虑到今后ZBC系统升级的需要，配置了ICP-6530 3M/E控制面板，将ME2面板暂时作为AUX母线使用。MVS-6520切换台每级ME有4个键控器，P/P级中有8个键控器，ICP-6530控制面板具有24个直切键。32路输入，16路输出。输入信号分别连接摄像机信号、录像机、XTnano慢动作信号、字幕机K/V信号、VGA转换信号、外来输入信号、测试信号以及矩阵输出等。切换台输出信号为：P/P级PGM、PVW、CLEAN；ME1级PGM、PVW、CLEAN以及AUX输出。分别输出至导演墙和用于最终PGM输出的2X1应急切换器，也有直接输出至车尾接口板。MVS-6520具有多种实用的功能，如自带画面分割功能，可以实现4、10、16分屏，同时可以显示源名和TALLY；可以利用帧存片段转换实现CG划像；还有键Resizer功能，实现双窗口并可以做X轴和Y轴的2.5D的旋转，可以调整尺寸和位置。

2.3 信号调度、应急切换系统

系统配置了Miranda公司的FR8144矩阵。FR8144矩阵采用插卡式机箱，可插16块输入卡，每块输入卡有9个视频输入；8个输出卡，每块输出卡有18路视频输出；2块主备控制卡，2个主备交叉点卡、1块输出Monitor卡,主备电源。最大可以最大容量为144×144。配置了5块输入卡，2块输出卡，45路输入信号，36路输出信号。

系统设计时将矩阵作为整车信号分配调度中心，以及作为切换台的应急备份，将连接切换台的输入信号全部连接至矩阵。矩阵的输出信号中有2路信号作为PGM应急切换信号连接至2×1切换器；14个矩阵输出信号连接至导演墙监视器以及技术区摄像机监视器和技术区全车技术监视器和音频区监视器。同时，矩阵输出2路信号作为摄像机返送信号，另外还有1路矩阵输出信号连接至技术波形监视器。矩阵和切换台之间分别有信号连接，可以相互调度。有4路信号输出给慢动作服务器，作为慢动作服务器的输入信号选择。1路输出给车尾接口板，用于车尾监看。还有2路矩阵输出信号送至车尾接口板。另外，将矩阵的Monitor板卡的 Input/Output连接至波形监视器，可以随时监看矩阵的全部输入/输出信号。

另外，在慢动作区域、录像机区域、技监区域、车尾、音频区矩阵配置了多块多母线和单母线控制面板，实现信号调度功能。

2.4 PGM输出系统

切换台和矩阵分别设置第1、2路输出作为PGM的主备链路信号，分别连接2块XVP-3901的输入端。XVP-3901板卡是一台2×2切换器，具有上/下变换、交叉变换功能，而且分别有2路 HD-SDI 和SD-SDI同时输出，还自带帧同步。音频方面具有加嵌、解嵌功能，4AES Input/4AES Output。可以使用计算机连接上板卡，根据用户实际使用需求，设置高清下变换为标清的三格式：SQUEEZE，Letter Box，Edge crop。在 XVP-3901的GPI/RS-422B接口连接一台小型2×2触发切换器，作为应急状态下的应急切换开关，实现切换台和矩阵之间的PGM信号切换。

由于应急状态使用矩阵的信号作为PGM输出信号时，矩阵没有添加字幕的功能，在矩阵信号输出给2×2切换器之前，主备链路的矩阵输出信号均配置了一台DSK-3901下游键键控器，用于给矩阵输出信号添加字幕，将字幕机的V/K输出信号经过视分后连接至DSK-3901的FULL IN和KEY IN，并在DSK-3901的GPIO接口连接一台小型的触发切换器，就可以实现矩阵上字幕的功能。

另外，音频系统产生的4路AES/EBU AUDIO PGM信号，也连接至XVP-3901的AES IN，进行音频加嵌。最终产生含4路嵌入音频的PGM信号，作为转播车PGM信号输出(详见图4 高清转播车视频输出系统框图)。

主备2路PGM输出信号，每路PGM输出都具有3种格式：

1)XVP-3901输出的HD-SDI信号;

2)由于XVP-3901自带下变换，因此同时输出SD-SDI信号;

3)配置了ENC-1103板卡，将SD-SDI信号转换为CVBS信号输出。

输出的HD-SDI信号分别送给波形监视器、录像机、接口板等，SD-SDI信号可以用于摄像机返送信号同时送至接口板，模拟信号可以根据需要设置为模拟复合或者模拟分量信号送至接口板。

3种信号格式，可以全面满足台里的转播需要。

2.5 监看系统、技术监看系统

考虑到这辆转播车是电视台第一辆电视转播车，台里使用转播车的经验比较少，因此导演区电视墙没有采用大屏幕多画面分屏的方式，而是采用传统的独立显示屏的方式。导演墙中间区域采用2台索尼25 in OLED画面监视器分别监看PVW/PGM信号，其他采用了21台17 in OLED画面监视器。围绕PVM/PGM监视器，布置9台17 in监视器，监看CAMERA1-CAMERA9的信号，由于CAMERA9为超高速摄像机，在导演墙上配置了2台监视器，分别监看REPLAY(慢动作)和LIVE(实时)信号。导演墙右侧其他几台监视器监看切换台的P/P、ME1、ME2的Clean、PVW等信号。导演墙右侧的几台监视器监看矩阵输出的信号：录像机、外来信号、VGA信号等，由于是矩阵输出的信号，可以根据用户的需要任意调用监看(见图5转播车导演区、技术区布局)。

图4 高清转播车视频输出系统框图

图5 转播车导演区、技术区布局

导演墙左侧下部的2台监视器，用于监看EVS XTnano慢动作服务器的画面。由于6通道慢动作服务器设置为“4入2出”模式，因此监视器采用了1台8画面分割器，将8画面分割器的前4路和后4路连接2台监视器，显示8个小画面，分别监看慢动作服务器的4个记录通道和2个重放通道。另外2个小画面设置为超高速摄像机的REPLAY(慢动作)和LIVE(实时)信号，便于超高速摄像机和慢动作服务器的联合使用。

技术区信号监看区域使用3台17 in OLED画面监视器采用4画面分割的方式监看9台摄像机的信号，用于摄像机技术调整人员调整光圈、黑白平衡等。1台监视器作为全车视频系统技术监看，连接视频矩阵，监看全车视频信号。1台录像机信号监看。

在转播车车尾区域设置了1台双联液晶监视器，分别监看PGM信号和矩阵输出信号，并且配置了1台矩阵控制面板，可以任意切换矩阵的信号。在音频区配置了2台17 in OLED画面监视器，同样监看PGM信号和矩阵输出信号，并可以根据音频导演需要切换矩阵信号。

摄像机工位技术监视的波形监视器，系统配置了3台LEADER公司的LV-5381 4通道SDI波形监视器。每台波形监视器直接连接摄像机控制单元的HD-SDI输出，并且在设备安装位置布局时为了保证测量数据尽可能准确，尽量减少中间环节，减少电缆长度对测量指标的衰减等影响，将波形监视器统一安装在距离CCU最近的地方。LV-5381主要用于摄像机校准和摄像机监视，可以同时显示4台摄像机的信号，也可以只显示一台摄像机信号；可以重叠、并列显示摄像机的视频信号波形、矢量、图像，具有测光表功能、信号捕捉功能，以及告警功能。

转播车系统技术监视器配置了LEADER公司的LV-5770，功能与LV-5381大体相同。主技术波形监视器与技术区技监采用LOOP方式连接，保证监视器和波形监视器同步监看和测试。LV-5770还配置了眼图、音频选件，可以对转播车的音频信号、视音频延时、响度等进行监看和测量。

2.6 转播车录像机

转播车配置2台索尼XDCAM系列XDS-PD1000和 XDS-PD1000录像机。XDS-PD1000使用内部硬盘驱动器(1 Tbyte容量)、专业光盘、SxS存储卡记录媒介的混合媒介工作站。XDS-PD1000配备了3个硬盘驱动器(数据：2HDD；容错：1HDD)RAID-4阵列，配置了冗余电源。HD422-50 Mbit/s 记录格式时记录时长达到30小时左右。128 Gbyte专业光盘使用50 Mbit/s文件格式进行记录时，时长可达4小时。支持多种帧频：：1 080/59.94i、50i、29.97p、25p和23.98p或720/59.94p和50p；支持混合格式记录模式(HD422,HD420，IMX,DVCAM)。具有传统索尼录像机的线性编辑功能，支持对记录的剪辑进行插入编辑和组合编辑。支持SD上变换和HD下变换功能，可以将一个SD信号记录成为HD格式。也可以将一个HD-SDI输入，输出成为一个SD-SDI信号(详见图6 XDS-PD1000服务器格式转换示意图)。

图6 XDS-PD1000服务器格式转换示意图

本机配备了千兆位以太网接口，可使用FTP 和其他标准协议对内部存储装置上的视频、音频和元数据进行高速文件传输。

另外一台XDS-1000C录像机与XDS-PD1000功能基本相同，只是没有专业光盘记录媒体部分，在转播时，两台录像机一台记录HD-SDI信号格式，另外一台记录SD-SDI格式，满足电视台复杂的系统格式要求。此外，两台录像机还可以互为应急备份。

2.7 周边设备

转播车视分、音分、A/D、D/A转换、加嵌、解嵌、上下变换、画面分割、帧同步等全部周边处理板卡全部采用Miranda公司的产品，采用4台3RU-Densite机箱，每台机箱有20个插槽。所有机箱均配置了备份电源。这种机箱支持板卡、电源热插拔，并且具有记忆功能，该板卡即使从机箱上拔下来以后，设置的各种参数仍然保存在板卡上，非常便于应急操作和便于检修。周边设备带控制接口和开放软件控制协议，能实时进行报警和状态记录。在监控网络能监控到各设备板卡状态，关键参数(如视频幅度、黑场、静帧等)都可以有效监视，实现设备的网络监视和信号分析，并在检测到故障时报警[2]。

使用1台计算机都可以通过Miranda iControl Solo网络化监控系统对全部音视频处理板卡进行监控，可进行参数设置，温度、湿度、电压监控，板卡状态监控，信号通路监控和系统管理,非常便于管理。

2.8 车尾接口板

转播车在车尾制作了20RU的音视频接口板，接口能力强大。视频信号输入容许模拟复合、模拟分量、数字标清、高清、嵌入音频等各种外力信号输入。输出部分也同样包括HD/SD、嵌入音频、模拟分量、模拟复合等多种信号格式。

3 音频系统

鉴于津巴布韦国家电视台的音频系统目前主要以模拟音频信号格式为主，系统设计时充分考虑到这一特点，采用了模数兼容的设计思路，主备调音台都采用数字调音台兼容模拟的方式，并配置了一些数模、模数转换的设备，使得转播车音频系统全兼容(见图7)。

图7 高清转播车音频系统框图

3.1 音源设备

话筒配置时考虑到津巴布韦国家电视台的“系统配置尽可能全面”的要求，配置了多个种类的话筒，包括：有线手持话筒、指向话筒、无线手持、无线领夹式话筒等多种话筒。我们制作了一个飞行箱，将全部无线话筒接收基站安装在飞行箱内部，飞行箱可以放在转播现场，并配置了一条12通道音频综合电缆和两台接口盒，通过音频综合电缆将现场的音频信号传送回转播车。

话筒信号通过无源话筒分配器将信号分别送至主备调音台。无源话分的三路输出分别送至主备调音台，另外一路连接音频跳线盘，作为备份使用。

其他音源设备如外来音频、录像机、XTnano、SD卡录音机、CCU等通过音频分配器将信号同时送至主备调音台。并且将音源设备中带有数字音频的主要设备输出连接至主备调音台，形成主备调音台备份、数模音频信号备份。考虑到音频信号传输形式以及传输电缆阻抗匹配的需求，系统中配置了大量的110 Ω和75 Ω的阻抗转换器。在系统实施时还在车尾接口板和车内预留了大量的TIE-LINE通路，便于电视台灵活使用。

3.2 中央处理设备

主调音台是整个转播车音频系统的核心设备，调音台的音频处理能力确定了整个音频系统的处理能力[3]。音频系统主调音台采用YAMAHA M7CL-32数字调音台，备份调音台同样采用YAMAHA 01V96i数字调音台，两个调音台均配置了16 AES/EBU Digital I/O 卡,MY16-AE数字音频扩展卡，数字音频采用D-Sub 25芯接口。安装了该扩展卡以后，可以将原本16路模拟音频输入的01V96i调音台扩展为32路输入。两个调音台互为备份，也可以将备份调音台作为主调音台的扩展调音台级联使用形成一个64路调音台。

主调音台为M7CL-32数字调音台，32 Mono+4 Stereo音频输入，编组为16 MIX 总线，AUX为16 MIX总线，输出为Stereo Mono，还配有8×8 MATRIX，16路线路输出。同时给该调音台配置了表桥(见图8高清转播车音频区布局)。

图8 高清转播车音频区布局(照片)

该调音台的32路模拟音频输入信号为：

8路话筒输入，4路外来音频输入，4路录像机模拟音频输入，4路慢动作服务器模拟音频输入，4路CCU音频输入，2路电话耦合器输入，SD卡录音机输入，2路备份调音台的输出，笔记本计算机的1路音频输出信号，效果器的输出信号，通话系统的1路内部通话信号也送给调音台。由于该调音台配置了数字音频扩展卡，所以将系统中的录像机、慢动作服务器的数字音频信号还有SD卡录音机的AES数字音频信号输出给MY16-AE数字音频扩展卡,扩展调音台的输入通道。

主调音台的PGM 模拟输出分别送至PGM 2×1切换器、慢动作服务器、效果器、SD卡录音机、电话耦合器、车尾接口板，以及音频区监听音箱。PGM数字音频输出分别送至PGM 3×1切换器、录像机、SD卡录音机、慢动作服务器、车尾接口板等。

备份调音台的系统连接与主调音台基本类似。也是分别输出数字、模拟两路PGM信号。还可以通过一根USB数据线完成16 in/16 out 96 kHz 的实时音频数据在调音台与PC端DAW数字音频工作站的传输，同时可以用PC实现调音台的全面控制。

3.3 应急切换设备

主备调音台的模拟PGM信号和数字PGM信号，分别输出给3-DRX 3选1切换器。3-DRX应急切换器可以连接3路音频信号，2路数字音频(110 Ω和75 Ω)和1路立体声音频信号。在前面板可以设置为自动切换或者手动切换模式。通常设置为手动切换模式。可以通过后面板的ID开关设置采样频率。

3.4 输出系统

转播车主备调音台输出经过3X1切换器后输出的PGM信号，其中数字音频信号经过数字音分后，其中2路送给视频系统的XVP-3901，用于与视频PGM信号加嵌，另外还有2台录像机的数字音频输入，SD卡录音机输入，慢动作服务器数字音频输入。

3.5 监听系统

最终输出的PGM数字音频信号经过数模转换后转换为模拟PGM信号，送给导演区、技术区的监听音箱。录像机区域配置了1台Wohler 10通道音频监听单元，随时监听录像机和车内其他音频信号源的声音。在车尾接口板区域配置了1台英国RM-4C8/RM-HD1音频监听单元。它可以输入数字音频和模拟音频，通过前面板的旋转按钮旋转监听对象。转播车音频区、技术区、导演区各配置了2只Genelec 分频双功放近场有源音箱8030B。在待机模式下的功耗降低到 0.5 W。当监测到一段时间内没有音频信号时，音箱自动切换到待机状态。当再次接收到音频信号时，音箱自动切换回工作状态。

3.6 音频周边设备

音频周边处理设备包含：数字音分、模拟音分、音频A/D、D/A转换板卡等。采用与视频周边处理板卡同一品牌的Miranda Densite3系列机箱板卡。同样也可以通过iControl Solo实现PC控制、监控，以及参数调整。

4 综述

这辆由中国商务部援助的高清转播车交付给津巴布韦国家电视台后，中国仪器进出口(集团)公司技术人员在哈拉雷津巴布韦国家电视台，对电视台技术人员进行了为期1个月的技术培训。培训期间，该高清转播车在总统府进行了展示，90岁高龄的津巴布韦总统穆加贝先生亲自登上了高清转播车，接见了中方全体技术人员，与中方技术团队全体成员一一合影留念，并给予转播车高度的评价：“这辆转播车将我们带上了由模拟信号向数字信号转化的道路。”在哈拉雷执行完毕首期技术培训后，公司在津巴布韦建立了维修中心和零配件库，正在执行开始为期2年的转播车售后运维技术支持保障工作。

津巴布韦高清转播车交付给津巴布韦国家电视台后，全程参加了津巴布韦总统大选的转播，并向全球现场直播了穆加贝总统就职典礼、阅兵式等。在世界三大瀑布之一的维多利亚大瀑布举行的世界旅游大会，该转播车作为主车与肯尼亚国家电视台转播车级联，向全世界人民转播了世界旅游大会开幕式和文艺表演，参加了多场津巴布韦国庆日现场直播，穆加贝总统生日庆典等多场重要活动。津巴布韦全国人民终于可以通过中国人制作的高清转播车看到实时的精彩转播画面了。

[1] 陈蕙.高清电视转播车视频系统研究与设计[J].电视技术，2014，38(14)：73-77.

[2] 杜大伟.滕州广播影视总台8+2+2高清电视转播车的设计[J].电视技术，2012，36(14)：72-75.

[3] 王志刚.高清电视转播车音频系统设计[J].电声技术，2014，38(11)：75-79.

责任编辑：哈宏疆

Introduction on Video and Audio System of HD OB-VAN for Aiding Zimbabwe

ZHENG Huibing

(China National Instruments Import & Export (Group) Corporation, Beijing 100044, China)

This essay presents the selection of equipments and design solution for video and audio system of HD OB-VAN, which is donated to Zimbabwe National TV by China. Currently, Zimbabwe National TV uses standard definition and analog systems, combining with HDTV aided by China, could realize fully compatibility of HD and SD with features of expansibility, practice, flexibility and security. The Video system provides powerful backup functionalities, including backup between Switcher and Matrix, emergency backup between Main/Backup sound console, as well as emergency backup for VTR.

HDTV broadcast vehicle; video system; audio system; aid program

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.20.023

2015-06-15

【本文献信息】郑惠兵.援津巴布韦高清电视转播车视音频系统介绍[J].电视技术,2015，39(20).