电视台高清演播室视频系统设计与实现

王东风

摘 要 设计电视台高清演播室视频系统的基本原则时保证演播室功能先进、全面、稳定，可以满足高清电视频道节目制作要求。文章结合保山市广播电视台演播室实际设计需求，阐述了电视台高清演播室视频系统的设计思路，探讨了相关设备的选用要求以及高清演播室视频系统构成和实现方法，以提高高清演播室视频系统设计质量和运行效能。

关键词 电视台；高清演播室；视频系统；系统设计

中图分类号 TN94 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）218-0068-02

目前我国电视技术不断发展，电视节目质量不断提升，为了更好地适应高清电视节目的制作要求，各电视台纷纷运用先进技术构建高清演播室视频系统。在此背景下，文本结合保山市广播电视台高清演播室的设计实践，深入探讨了电视台高清演播室视频系统的设计与实现，从专业角度分析了高清演播室视频系统的设计思路，设备选型以及系统构成。

1 高清演播室视频系统设计原则

先进、可靠、实用、灵活、开放是高清演播室视频系统的基本设计原则，在设计系统架构、选用设备时首先需要考虑系统的安全性和兼容性，尽量做到系统易于操作维护，架构灵活、具备教好的应急功能和拓展性。此外还要结合电视行业的发展趋势，力争使系统效能达到行业领先水平。

1.1 灵活实用

电视台演播室主要包括直播区和制作区两个部分，在设计视频系统时应该确保两个区域数据的相互共享，相互备份，同时有先对独立。直播区域基本为3讯道主备通道架构，主切换台与备用切换台互为备份，主切换台可以调控直播区域的摄像机讯道，还可以调控制作区的摄像机讯道；备用切换台可以构建独立的2讯道系统用于制作虚拟或其他专题；通过矩阵，直播区和制作区可以相互协作构成5讯道系统完成节目的直播和制作。

1.2 高可靠性

采用主切换台、备用切换台互为备份的系统架构，配置2台设备构建相互独立的双通道，防止单通道崩溃。信号输出通道实现主、备独立配置，互为备份。外部信号分别接入2台上下变换处理器、2台具备帧同步功能的高标清延时器，实现外部信号传输的主备设计。

1.3 强兼容性

当前高清演播室视频系统通常设计为以高清信号为主，标清信号经过上变换进入视频系统。高清节目在末端节目分发、传输中经过下变换转换成电视台需要的信号规格。新闻类节目直播需要用到频率很好的VGA信号，因此，系统设计中还应该加入VGA？信号转换为SDI信号的转换装置，以提高系统对信号的兼容性。高清/标清兼容系统以切换台为核心，在取景比率、延时处理、信号带宽等方面不同于标清电视系统，在细节处理上同样存在诸多差异。依照切换台的功能可以将高清/标清兼容系统的实现方式分为四种：1）纯高清加上、下变换系统；2）双主机切换系统；3）高/标清兼容切换台系统；4）多分辨率同步制作切换台系统。

1.4 便于维护

当前演播室视频系统中的录像机、视频服务器等设备都支持带有加嵌功能的SDI接口，通过加嵌音频设备极大的方便系统调试、信号调度，降低视频系统的维护工作量，提高了系统维护效率。此外，还应该配置视音频跳线架，当设备出现故障时，维护人员能够快速找到运行异常的设备，利用跳线将其跳开，并使用替代设备，从而有效降低设备故障对節目播出的不利影响。

1.5 高开放性

尽量做到设备的信号接口丰富，调度灵活的要求，确保系统能够满足未来一段时间内的升级和功能拓展需求，并能和其他系统一同写作完成节目的制作和播出。

2 高清演播室视频系统信号构成

高清演播室视频系统由摄像机、切换台、矩阵、放像机、录像机、字幕机、上下变换器等设备构成，其信号流程如下。

2.1 高清主路信号

摄像机、放像机、字幕机信号直接输送至切换台，标清矩阵输出SD-SDI经过上变换器转为HD-SDI信号输送至切换台，切换台输出PGM信号作为高清主路信号，该信号作为高清录像机、监视器的信号源，在直播时还会传送至总控机房。

2.2 高清备路信号

字幕机、上变换器、高清摄像机、高清放像机输出信号至高清矩阵，高清矩阵输出的信号为高清备路信号。

2.3 标清主路信号

高清主路信号通过下变换器转换为SD-SDI信号，该信号作为标清主路信号被输送到标清录像机、监视器、总控机房。

2.4 标清备路信号

标清矩阵第一路输出的信号作为标清备路信号被传送到总控机房，实现高清、标清两类节目制作的兼容，使得电视台可进行高清、标清电视节目的制作和播出。外来标清信号通过标清矩阵、上变换器配合使用，可以为切换台输送HD-SDI信号。有些设备自身可以兼容高清、标清信号，因此，可以充分利用这些设备的兼容功能，简化系统配置。如果暂时不需要直播高清电视节目，可以先不配置高清矩阵，以降低成本，节省资金。

3 高清演播室视频系统构成

3.1 信号源管理

保山市广播电视台高清演播室视频系统的信号源主要来自3台高清字幕机、6台高清摄像机、上变换器、下变换器、4台视频服务器、2台可编辑录放像机等，采用外来信号输入双通道设计，具备处理复杂外来信号源的能力，可以实现外来信号的上下变换、帧同步、音频延时校正等多项功能，经过适当处理校正后外来信号被转为高清信号输入系统。

3.2 切换台

通常情况下，高清演播室视频系统采用的是支持1？920×1？080/50i高清制作，可以静帧存储、重放片段、在线诊断故障、多面板操作、状态存储等多种功能的切换台。此外，切换台还需要具备2级M/E，每级至少2个全功能键、1个下游键。保山市广播电视台高清演播室视频系统采用HVS-390HS型高/标清切换台，16路输入信号均具有Proc？Amp处理、帧同步功能，支持支多种输入输出接口，可以选择多画面独立分割输出，支持静帧帧存。主备切换台主机均配备了输入/输出板卡，实现了使24路输入、14路输出通道配置，便于以后系统扩展。

3.3 矩阵

保山市广播电视台高清演播室视频系统采用MFR32×32高/标清兼容矩阵控制器，该矩阵支持 SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI、ASI多种型号格式，具有多种交叉点控制方式。视频系统内部信号调控、外部信号的输入/输出需通过矩阵管理。矩阵输入路由包括所有信号源、延时、未来扩展信号等。矩阵输出路由包括切换台、监视、延时、录制等。矩阵输出通道主要有应急切换通道，无延时直播信号通道，用于CCU、字幕機的回送信号，录像机、视频服务器的信号采集。

3.4 放像机

在配置高清放像机时应该充分考虑电视台节目录制信号格式的统一性，如保山市广播电视台高清演播室采用Sony？HDCAM系列产品可兼容重放标清磁带，可以内部进行下变换，具有高/标清输出端口，实现高/标清记录、重放制作的统一。

3.5 监视系统

通常监视系统中的监视器设备可以选用CRT或液晶显示屏。CRT监视器的主要优点是可以满足广播级水平清晰度，分辨率高，信源与CRT监视器一一对应，某个CRT监视器出现故障只会影响对应一路信号源的监看，整个系统的可靠性较高。但CRT监视器比较笨重，而且用宽高比与画面宽高比不一致的CRT监视器监看画面时，其屏幕有效利用面积较低，不便于导播构图。而液晶显示屏相对轻巧，能节省演播室空间，且大屏幕液晶监视器可以分割多路画面监看，任意组合画面，从而充分利用显示屏有效面积。但其图像显示有一定的延时，且如果大屏幕液晶显示屏出现故障会影响多路信源监看，安全隐患较大。但随着近年来液晶显示技术的进步，电视台广播用液晶显示器的清晰度、分辨率以及可靠性都能满足电视台的要求，因而得到普及应用。保山市广播电视台高清演播室监视系统采用5台55英寸等离子全高清液晶监视器和多画面分割器，在设计系统时还考虑到多个区域监视系统互为备份，一旦液晶监视器或多画面分割器发生故障，技术监视器也可以在直播中作为应急使用。

4 结论

综上所述，在设计电视台高清演播室视频系统时，要根据电视台实际需求，遵循基本的设计原则，合理选用相关设备，经过合理配置，确保满足电视台高清演播室的节目制作与播出，提高节目质量，促进电视行业发展。

参考文献

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