高清频道建设和运营中的创新应用

赵亮 徐州广播电视台



高清频道建设和运营中的创新应用

赵亮 徐州广播电视台

【摘要】本文主要介绍了徐州广播电视台高清播出系统建设和使用过程中的一些应用和创新，通过对高清播出系统切换台、矩阵、标清带播等方面的优化调整，简化了系统架构，优化了信号流程，达到了安全优质播出的设计预期，并节约了大量建设资金。

【关键词】切换台 矩阵 标清带播

一、引言

高清电视以高分辨率的图像，极大的满足了观众对电视节目不断增长的欣赏需求。根据国家广电总局的规划部署，有条件的地市级电视台主要频道要尽快实现高清化。徐州广播电视台是徐州市的主流媒体，是淮海经济区媒体影视的风向标。发展高清电视，尽快把我台四个标清频道全面高清化，是我台电视技术进步的必然要求。

根据徐州台实际情况，在我台高清频道建设及运营中，我们在切换台、矩阵、转播中央新闻、磁带标清带播等多个方面都有一些独特应用和创新。这些创新设计为我台高清频道安全优质播出提供了可靠技术保障。

二、巧用切换台，优化矩阵

1.巧用切换台

1.1传统高标清同播架构

我台需要一次建成四个频道高标清同播系统，按照传统总控分控高清播出架构，我台总控部分需要一个至少72*72路高标清同播矩阵，这个矩阵起到全台播出信号的调度作用。每个频道分控部分需要主备16*2高清切换矩阵、高清二选一开关、高清台标机、高清键控器、高清视分卡、高清多画面分割器、高标清帧同步器等设备。这些设备构成的高清播出系统，有着良好的安全性，但是做为地级市徐州台，一次采购四个频道高清播出设备，资金上承载着巨大压力。如何利用较少资金建成四个高清频道，成为面临的一个现实问题。

图1　松下HS410切换台RS-422控制连接器协议命令格式

1.2切换台创新引入分控端

经过研究我们发现，部分厂家高清分控切换矩阵已经有了一些其它设备的功能集成。例如分控端16*2高清切换矩阵，集合部分高清视分卡功能变成16*4高清切换矩阵。沿着这条思路，我们想到了在演播室和直播车上使用的松下HS410切换台，这款设备如果能够引入播控分控端，将会创新性改变传统播出架构，打破以大矩阵为核心的传统高标清播出系统。

切换台一般都是控制外围设备，而针对切换台的编辑控制，尤其是播控机对切换台的精确控制，正奇公司和我台都没有成功先例。我台与松下厂商积极沟通，拿到松下HS410切换台RS-422九芯高级通信协议。松下HS410切换台使用RS-422控制连接器，通讯格式如下，波特率：38400bps，字符长度：8位，奇偶性：奇数，停止位：1位，无控制流量。协议命令格式如图1所示。

协议命令由四部分组成，第一部分（Byte Count Byte）是协议信息报头，告知随后信息长度。第二部分（Effects Addr Byte）通用格式适用于松下其他设备，HS410切换台此处未定义。第三部分（Command Code Byte）是命令定义。第四部分（Message Byte）为信息具体内容。第二、三、四部分最长之和为127Byte。通过对松下RS-422九芯通信协议分析和测试，证实正奇高清播控软件可以精确控制松下HS410切换台。经成功测试，为松下HS410切换台成功引入播控分控端，提供了坚强的技术支撑。

1.3松下HS410切换台

松下HS410是一款小型多功能19英寸标准机架尺寸的1ME实况视频切换台，配备了一块7英寸WVGA （800x480像素）彩色液晶显示屏，支持高标清多种格式信号。设备标配8路SDI高标清信号输入和1路DVI-D信号输入，通过两个板卡扩展插槽，其输入路数最多可扩展至13路，输出路数最多可扩展至10路。切换台内置帧同步器，第5、6、7、8路具备上变换功能。具有4路Aux总线，其中Aux1具有混合过渡功能，结合混合效果（ME）支持各种切换场景。

我台将松下HS410切换台KEY键定义为台标，DSK键定义为字幕挂角。利用切换台自带的多画面分割功能，将外来多路信号十画面分割显示，并通过HDMI输出到播控背景墙。利用切换台Aux总线定义各路输出口信号，并连接矩阵等外部设备。这些功能的巧妙利用，使切换台集成了台标机、键控器、监控多画面分割器、高清视分卡、帧同步等多个功能，同时也减轻了高标清矩阵的信号调度压力。通过松下HS410切换台的运用，我台大量减少了高清前端设备采购，节省了建设资金，取得了良好经济效益。

2.优化矩阵

数字切换矩阵在电视播控系统中占有重要地位，选择一款合适稳定的播控矩阵，对全台安全优质播出起着重要保障作用。我台在播出分控前端，创新性的引入了松下HS410切换台，这一大胆尝试，打破了以大矩阵为核心的传统高标清播出模式。在新的高标清播控系统中，信号全流程可以脱离矩阵，无障碍的进入无线网有线网等传输通道，矩阵仅作为各级播出信号的二次调度使用，这就大大减轻了高标清矩阵压力，弱化了矩阵职能。但是弱化矩阵并不是忽视矩阵，相反弱化矩阵的设计思路，反而要求我们在矩阵的选择方面要更加谨慎。结合我台播出前端松下HS410切换台的设计应用，经过多轮对比研究，我台最终选择了Blackmagic Design的SmartVideohub12G 40x40矩阵。这款矩阵当时刚刚上市不久，虽然只有2U大小，但却是一款经济可靠矩阵。它搭载了先进的12G-SDI技术，支持包括2160p60在内的所有SDI视频信号，可以做到在同一矩阵内各种信号无障碍任意切换。具体来说SmartVideohub12G 40x40矩阵具有下面几个突出优点：

（1）精致小巧，符合人体工程学

SmartVideohub12G 40x40矩阵设计紧凑，虽然只有2U大小，却内置了5英寸高亮LCD大尺寸监视屏，可实时显示矩阵切换画面，实现矩阵可视化控制。在矩阵信号切换方面，SmartVideohub12G 40x40矩阵保留了传统交叉点按键切换方式，同时革命性的使用了SmartVideohub系列独创的Visual Routing可视化矩阵控制技术。依靠这种先进技术，仅仅通过转动旋钮，就能以视频方式直观地查看矩阵各路信号的输入和输出，通过参照视频画面就可以快速稳妥的进行信号的指派和切换，大大提高了信号切换速度和安全性。

（2）兼容性好，扩展性强

经过高清播出升级后，我台正式进入高标清同播时期。虽然我台具备全频道高清播出能力，但是标清信号还将在有线网和无线网内长期存在。我台老标清矩阵已经运行近10年，设备控制板严重老化，指标下降，安全性降低，需要新的矩阵承担高标清同播任务。SmartVideohub12G 40x40矩阵不但完全兼容高标清信号，而且兼容3840×2160像素的4K超高清信号。

SmartVideohub12G 40x40矩阵，每个输入口输出口都增加了12G-SDI技术，具备全面12G-SDI时钟恢复功能。所有不同速率的标清高清或超高清视频信号，接受SmartVideohub12G 40x40矩阵的同一指派切换，实现多类信号同机完成。该矩阵12G-SDI标准输入输出口，虽然我台暂时并不需要，但是这些高品质接口表现出了卓越的性能，在接入现有高标清信号时，实现了比一般矩阵更远的传输距离。该矩阵的使用，满足了我台高标清同播需求，而对4K超高清的兼容，也为我台的未来发展提供了扩展方案。

（3）安全性高，适用性广

SmartVideohub12G 40x40矩阵内置2路90-240V AC电源输入，可提供冗余双重电源保障，矩阵设有外部以太网控制、RS422接口，以及三电平同步和黑场同步支持。我台可通过Blackmagic Smart Control和Master Control硬件矩阵控制面板来遥控矩阵，也可通过以太网，使用MacOS X或Windows操作系统下的Blackmagic Design矩阵控制软件来实现矩阵遥控。

随着我台广电事业的发展，以后还会陆续建设大矩阵，与其他设备下来即被淘汰不同，SmartVideohub12G 40x40矩阵凭借其高兼容性和小巧性，很容易被我台高清演播室、高清直播车二次利用。

三、转播带播，优化设计

1.央视高清新闻转播

图2-1　SmartVideohub12G40x40矩阵前面板

图2-2　SmartVideohub12G40x40矩阵背面板

按照相关部门要求，徐州广播电视台主频道每晚19:00必须转播中央一套中央新闻联播。在4：3画幅比标清数字播出时期，徐州台中一标清转播源自光纤信号、标清卫星信号、有线网信号。这些4：3画幅比标清转播信号，画面充满整个屏幕，没有切边也没有黑边。随着中央高清频道的开播，央视一套新闻联播主持人画面是满屏的，而部分新闻素材却是两边加黑边。这是因为央视直播室实时信号是高清的，而播放的部分新闻素材还是标清格式，为了使标清新闻素材能够在高清播出系统中播放，央视新闻频道采取了标清上变换两边加黑边变换方式。采用这种上变换方式，保证了新闻的完整性和准确性，但是电视画面的频繁跳变，给观众收看带来了许多不适。为了区分高清频道和标清频道，央视一套高清特意在画面右上角嵌入高清两字，相应的徐州台高清频道也在类似位置嵌入了高清两字，如果徐州台高清频道转播这种信号，那么电视屏幕上就会出现两组高清字幕。

为了解决这些难题，让本地观众收看完新闻联播后，接着收看我台主频道其它相关栏目，我们采用了卫星接收机内置标清拉伸上变换方法。我台选购了UMH160卫星接收机，并对卫星接收机相关程序进行了升级。实施方法是，UMH卫星接收机接收中星6B上的中一标清信号，然后从设备高清输出口输出拉伸上变换后的高清SDI信号。通过卫星接收机内置标清上变换方式，最大程度减少了中央标清信号上变换损耗，同时节省了一套标清上变换设备。通过这一调整，我台转播画面满足了绝大多数观众收看习惯，提高了我台相关频道的收视率。

2.自办栏目标清带播

随着我台高清频道开播，四个频道自办栏目播出形式也有了技术上的很大改变。按照高清改造设计要求，一些时效性不高的自办栏目，比如徐州房产报道、徐州第一消费等节目，会以非编网打包，网络推送上传等形式进入播出二级存储。另一些时效性较强的新闻自办栏目，比如徐州夜新闻、徐州新闻等栏目，则会通过直播或是视频服务器直播方式，不经网络推送，以高清光纤传播形式直接接入播出分控切换台。

图3　央视上变换播出画面

图4　徐州台上变换播出画面

上述高清改造完全实现后，徐州台播出端将历史性实现无带化播出。虽然系统设计前景很美好，但在高清改造实际播出中，仍存在一些问题急需解决。具体来说，徐州台外来节目中，仍有极少部分素材还停留在标清阶段，徐州台直播室GV直播视频服务器仍在测试调试中。为了不影响高清频道按时开播及日后标清栏目高清化兼容播出，DVPRO带播方式还将存在一段较长时间。

图5　索尼PMW-1000上变换菜单设置

我台利用现有索尼PMW-1000存储卡录像机，做为松下标清D755录像机带播临时上变换设备。为了实现这一上变换功能，需要对索尼PMW-1000存储卡录像机重新设置。设置方法如下：进入索尼PMW-1000设置菜单，利用PUSH SET旋钮选中950选项，选定UP CONVERTER MODE上变换方式。通过上述方式，我台实现了带播信号高清上变换。作为标清带播上变换临时举措，索尼PMW-1000存储卡录像机的使用，节省了高清上变换转换的采购，最大限度的利用了现有设备，提高了播出系统的经济性。

四、结束语

我台在高清频道搭建时期，对切换台、高标清矩阵等方面进行了研究比较，并结合我台实际，进行了一系列创新性的尝试，节省了大量资金，取得了较好效果。在高清频道建成运营中，对中一新闻直播、标清栏目带播等方面进行了一系列的调整优化，这些优化调整为我台高清频道的安全优质播出提供了坚强的技术保障。