数字电视节目制作和播出设备的技术改造分析

顾晓萍

（江苏省无锡广播电视集团（台），江苏 无锡 214001）

0 引言

我国的电视技术已经整体发展到数字化的关键时期，电视节目的制作技术已经从传统的模拟技术转变为数字化技术。与传统的模拟电视制作技术相比，数字电视界面制作的最大特征表现在数字电视应用的是数字摄像机，其可以利用硬盘将视频储存在便捷设备中。在未来的几年中，我们将进入1 个数字化、高清化的崭新电视时代[1]。相关人员应该积极落实电视界面的制作以及播出设备的技术改造工作，最大限度地提升节目制作的质量，增强自身对行业未来发展模式的适应能力。

1 数字电视节目制作技术

1.1 定义

数字电视就是从节目采集、节目制作、节目传输一直到用户端都以数字方式处理信号的电视系统。其从演播室到发射、传输和接收的所有环节都是应用数字电视信号或者是用由0、1 数字串组成的二进制数字流去统一播出该系统全部信号的电视类型。该技术积极采用高端的用户管理技术，最大限度地改善了电视节目的品质。

1.2 制作流程

数字电视节目制作可以被看成是1 套完整的体系，其具体实施流程可以做出如下阐述[2]：1） 电视节目主题的筹划与编排。2） 撰写相应的文字与分镜头剧本。3） 参照剧本情节拍摄前期素材。4） 后期人员对拍摄的素材进行非线性编辑，并生成所需要的格式。5） 整合与播放节目。

1.3 制作特点

1.3.1 信号稳定且可靠

在数字信号的传输阶段，不管传输距离或传输次数是否存在，数字信号都可以保证传输信号最接近原信号的品质。

1.3.2 信号质量更好

由于数字信号仅有“0”和“1”2 个电平，因此，可以使数字设备输出信号的质量得到更大的保障。

1.3.3 便于存储

数字电视节目制作技术可以将数字电视信号快捷地储存到光盘和硬盘等存储器内，该技术具有存储量大、信噪比高，纠错性强、快速以及方便计算机系统处理与交互的优势。合理使用磁盘列阵，可以为电视节目制作与播出的过程创造更好的条件。

1.3.4 便于管理与控制

因为使用了数字化技术，所以可以帮助工作人员更快速、有效地保存、查询、调整、管理与控制电视节目的资源。

1.3.5 利于建立接收（CA）业务的条件

在加密、解密、加扰和解扰等技术手段的协助下，可以保证电视节目不仅可以用于广播节目领域内，还可以更好地满足社会团体、专业及个人的发展需求，实现对节目信息内容、版权及各个用户隐私的全面保护与管理[3]。

2 数字电视节目制作技术改造的方法

2.1 虚拟现实技术

虚拟演播室和传统演播室两者在本质上存在差异，虚拟演播室内摄像机所拍摄到的现场并不是主持人或演员真实的活动空间，而是利用单一的蓝色布景代替现场所有布景，并将蓝色布景作为抠像的基准色。而关于图像的前景，则是由多个机位所拍摄的主持人或演员的画面素材构成，实景现场内的蓝色区被集中整合至计算机三维动画生成的虚拟场景内。虚拟演播室系统框图如图1 所示。

图1 虚拟演播室系统框图

高集成虚拟技术的快速发展，让人们可以持续用自己的感官“触碰”存在于虚拟世界内的实物，并与其进行持续性地沟通和分享。虚拟技术被用于电视和广播两大领域中。从技术层面上分析，合理应用该技术可以为观众和听众提供良好的视听体验。虚拟技术最大的特征是可以对不同领域的事物进行具体处理，进而以电视画面为载体，将其完整的呈现在人们的现实生活中。与欧美等发达国家相比，虽然我国虚拟技术的起步较晚、发展较慢，在现实应用中还存在一定的局限，因此主要用于演播室内[4]。但是该技术的优势不断被越来越多的人了解，在我国电视节目数字化发展进程中，该技术会逐渐用于广电领域中，并帮助电影和电视节目制作出更具震撼力和冲击感的视觉体验。

2.2 后期制作技术

近年来，国内电视节目的制造技术有了很大的提升，特别是在后期制作方面更为突出。数字制作技术，是以计算机辅助技术为支撑，对后期的节目进行录制处理的1 种手段。个人电脑是电视节目后期制作实践中的常用设备。合理地应用计算机技术，不仅可以明显降低后期工作的运行成本，而且也可以为数字电视相关硬件与软件的升级提供比较可靠的支撑。非线性编辑是数字电视节目后期制作技术的核心，将其用于节目制作时，需要在脱机与联机状态下实现同步编辑，两者有效配合才能得到比较理想的效果[5]。目前，非线性编辑广泛应用于我国广电行业中，基于规范化的后期制作过程能明显改善电视画面的质量，也是1 种降低成本的有效方法，能较好地摆脱传统电视节目录制活动中的限制，针对那些和节目要求存在出入的内容，可以通过后期制作进行改善，从而全面提高数字电视节目的播出质量与效果。

2.3 运动追踪技术

运动追踪技术是现代数字电视节目制作阶段的常用技术手段之一。虽然它在优化节目制作质量方面具有良好的效能，但在该技术的实际应用中，客观环境条件会影响其应用效果，例如局部物体的遮挡与噪声等。因此，在实践中应该结合情况，科学合理地操作该技术，并在不同的场景下采用不同的方法。例如，当电视节目图像的各种属性都处于较好的运行状态时，工作人员可以参照现状，利用自动化追踪的办法对其进行微调整，借助该方法进一步提升画面的品质。该技术不仅可以明显降低电视台工作人员的劳动强度，而且也使节目的播出效果得到更大的保障。如果面对的是画面极为模糊或噪声十分强烈的情况，则建议使用单一化与运动式追踪相结合的方法，同样也能改善电视画面的质量与节目的播出效果[6]。传统技术基本上采用单一方法开展电视节目的录制工作，不仅工作量较大，而且会对节目制作和播出的效果造成一定负面影响，且其应对突发状况的能力较差，如果能合理应用运动追踪技术，就可以在降低作业量的同时，保证制作阶段节目的真实性和完整性，因此，可以将其视为1 种双赢的技术方法。

质心追踪是常用的运动追踪方法之一，其计算过程较为简单，可以提供恒增益，不受线性跟踪频率的约束，在速度上可以满足系统要求；在目标运动速度快、背景较简单的情况下具有较高的适用性。设定输入的图像函数序列是f（x，y）时，目标区域是mi（x，y），计算其行、列的质心坐标的方程，如公式（1） 所示。

3 建设数字电视制作播出系统并加强改造

3.1 系统建设的特点

首先，由于DVB 数字电视播出系统与传统模拟节目硬盘播出系统在业务特点上存在明显差别，因此在建设系统阶段不能生搬硬套，需要建设出1 个符合数字电视增值业务平台运作特征的播出系统，只有建设出该系统才可以在实际运行阶段达到降本提效的目的。

其次，如果短期内由传统模拟电视台十分有限的几个自办频道增长至数10 个甚至100 多个专业数字频道，该节目依然要历经采集、制作、审查、上载和归档等过程，且都没有现成的经验可以借鉴。大部分运营商的数字电视业务仍然处于探索阶段，如果能提供1 套完整、正规且满足当前发展需要的MPG-TS 流节目制作体系流程，就可以为数字电视产业健康、快速发展提供强大的推动力。

最后，我国广电在关于提供何种电视节目内容的问题上，始终秉持十分严谨的态度，如果节目数量少或其内容的具体性、新颖性不足时，广大运营商就很难吸引到更多的用户[7]。鉴于以上情况，应该提供多样化的电视节目采集与播出方法，进而在数字电视节目内容的安全性与节目的多元化间建立1 种平衡的关系。

3.2 主要性能指标

3.2.1 系统吞吐的伸缩性

在传统规划、设计和模拟节目播出系统视频服务器的阶段，工作人员不需要过度重视并发流容量大小的问题，只需要将工作的重点投放在设计存储系统上，这也是大部分由传统视频服务器转化而来的DVB 服务器依然以Windows 平台为基础实现自身功能的原因。

在与数字电视节目相对应的硬盘播出系统的投用阶段，可以对外提供数10 路甚至100 多路节目的并行输出及海量节目的频繁上载更新的功能，因此经常配合使用分布式的结构体系，在该体系下不同播出节点的节目实现了完全独立的运行状态，也保证了系统具有较好的扩充性。以Fibre Channel 为基础实现播出节点和存储节点间的信息顺利传输，省略网络调度的过程，使系统并发流量的充足性得到保障。节目编码与播出2 者存在各自独立的关系，这是数字电视节目内容安全播出的重要基础；大部分情景下会创设单独的上载服务器，在其协助下，相关人员能直接上传TS 流文件，进而满足批量化节目频繁上载和更新的现实需求[8]。

3.2.2 节目播出的安全性

广播是数字电视播出系统的基本特征之一，不会出现部分客户端数据被写进视频服务器的情况，但其对故障问题修复和解除的时效性有较高的要求，因此一般会要求主、备通道同步播出。

3.2.3 节目存储的灵活性

该系统一般要对外提供10 万甚至上100 万路节目的输出，明显短缩了电视节目从制作到播出的周期。其中，在线一级存储系统内存储的基本是正在播出和已经播完的节目，它是由基本节目与更新节目2 大部分共同构成，大多数节目处于频繁更新和调整的状态。为保证电视节目能顺利、安全播出，通常要求采用昂贵、高端的设备组成在线一级存储系统，因此在规划设计存储系统时，要确保广大运营商可以在存储空间高利用率方面实现平衡。

3.2.4 节目上载的速度

朋友是个电影迷，却从来只喜欢看外国电影。每周六晚，中央台的“佳片有约”，他雷打不动地看了很多年。为此，他还培养出了女儿，从小一直跟他看电影，也成了一个电影迷。然而，这一两年，他不看了，明明知道有好电影，明明自己也有闲时间，却无论如何也提不起兴趣。有时候，勉勉强强看半截，就呼呼地睡着了。过后，又捶胸顿足，直呼自己“老了，老了”。

作为1 个拥有几十甚至100 多路节目输出的增值业务平台，它上面每天都有大量节目需要进行更新，如果使用传统的模拟节目上载的方法，则在吞吐量与时间方面都会存在一些不足，外加大部分外购节目与卫星节目已经是TS流格式，这就代表以Internet 为载体直接上载是最理想的上载方式[9]。nSTREAMS 公司目前可以提供专门的上载服务器，该服务器可以维持节目上载与播出过程的独立性。

3.2.5 节目制作的时效性

数字硬盘播出系统内有大量电视节目属于外来节目，虽然它们很多都已经是TS 流格式，但仍然需要进行一定的粗编过程，借该过程去除广告，如果整体应用传统非线性编辑的方法，就会增加时间成本与工作量。鉴于目前DVB前端播出的视频文件采用了MPG-2 TS 流，这就预示着基于TS 流格式的节目编辑系统满足目前DVB 前端运营的实际需求。

3.3 系统改造的内容与基本特点

3.3.1 应用基于MPEC-2 IBP 格ES 码流的硬盘播出系统

采用Display2000 缩解压卡开发自动播出系统，有大量的理论研究与实践应用发现，该类型的解压卡自身具备运行状态独立的PPEG-2 IBP ES 码流编及解码通道，用于该播出系统采集上载与其他第三方PPEG-2 IBP ES 码流文件时可以实现较好的效能。高品质、低码率和通用性都是PPEG-2 IBP ES 码流文件所具备的优势。在数字电视节目制造、播出及数字化电视产业的发展过程中，可以将其视为节目播出、传送以及相关材料存管的1 种理想化格式。并且，标准化的PPEG-2 IBP 帧格式因码率偏低，带宽占用小，所以其有助于降低整个数字电视节目播出、存储与网络管理的造价成本。

对硬盘播出系统来说，基于网络共享的播出方式，可以在Internet 内任一单台计算机系统内实现在特定网络权限下互通相关节目内容，从而提升了信息资源共享的效率，许多播出机可以共享服务器内容，并以独立的姿态播出节目。

3.3.3 遵照“存播分离”原则，保证系统的稳定性

数字电视节目播出和内容制作存在明显的差异，前者在运作阶段对安全性与稳定性有更高的要求。事实上，系统运转状态的安全与稳定是相对而言的。在互联网各类信息资源共享的情况下，对系统改造的过程需要遵循“存播分离”的原则。“存播分离”就是存储节目和播出节目由物理层面上不同的设备来实现，通常是指服务器与硬盘播出系统。各设备承担的职责实现了高度的专一化，运行阶段能将自身故障发生率降至最低，并且还能分解整个播出系统的任务，实现了分担风险的效果。

3.3.4 具备较好的兼容性

其兼容性实质上就是“仿真”功能。Display 2000 硬盘播出系统不仅可以作为单个的频道硬盘以及与磁带播出过程相配套的播控主机，而且还可以将自己仿真设计成1 台标准化的Batacam 录像机。在该情况下，其他第三方自动播控主机能更快捷地参照控制录像机的播出形式，自动调控Display2000 硬盘播出系统，落实播出任务。Display对许多格式存在差异的非线性编辑系统都表现出强大的兼容性，可以整合各种格式下的媒体资源，最后实现统一，目前其兼容的系统类型主要有DTV、DC2000、TK3000 以及DVStorm 等，基本上实现了对目前所有非线性编辑系统类型与格式的整体性覆盖。分析上述非线性编辑系统，在电视节目制作工作结束后，不需要对其进行上载，而是用系统直接将MPEG 2 IBP 文件输送到服务器内，为硬盘播出系统应用创造便利的条件，进而实现了电视节目从制作到播出整个过程的数字化。

4 结语

将数字化技术用于广电行业中，不仅可以协助电视台优化电视节目的质量，而且可以使电视行业健康、持续发展的过程获得更强大的技术支撑。为了实现更好的发展，应该有针对性地对电视节目制作与播出设备进行技术改造和升级，这也是电视行业运营阶段迫切需要落实的1 项工作内容。该文对其进行介绍与分析，对数字电视节目高品质和高效率的发展有一定的帮助。