视频演播室直播系统的设计和实现

张 磊

（北京市顺义区融媒体中心，北京 101300）

0 引 言

随着网络技术和数字技术的发展，信息技术与广播技术的融合已经成为不可阻挡的潮流趋势。为提高广播媒体的传播力、公信力，引入现代新手段、新思维，拓宽广播发展新空间，势在必行。在数字化技术支持下，数字硬盘的安全性、可靠性得到了提升，能够满足视频演播的需求[1]。以视频服务器为主体，设计演播室直播一体化系统，能够实现网络化演播室系统的构建，创新视频演播室的呈现形式，为广播发展注入新的生机与活力。

1 视频演播室直播系统设计需求分析

视频演播室是节目录制的重要场所，演播室视频系统在很大程度上影响着节目制作效果以及节目播出之后的影响力与感染力。互联网时代，新媒体技术与传统媒体融合，已成为不可阻挡的趋势。为了加快推进媒体融合，对直播技术区进行网络化智能化改造成为主流。因此，构建视频演播室直播系统，一方面能够满足现阶段节目播出的要求，为用户提供高质量的电视节目信号；另一方面能够实现媒体融合，促进视频演播的可持续发展。

视频演播室直播系统是近年发展起来的一种独特的节目制作技术，其将众多的基于硬件技术的传统演播室设备IT 化，所有传统演播室能实现的功能均在一台基于计算机平台的在线演播室中实现，具有小型化、集成化等特点。通过对国内外视频演播媒体发展趋势的研究，本文将视频演播室直播系统分为演播室、导演室、广播机房、灯光及辅助系统共5 个系统，各个系统的具体需求如下。

（1）视频演播室直播系统。视频演播室直播系统需要达到宣传与延伸的目的，这就要求演播室在面积方面能够满足3 ～5 人的访谈类节目、演讲节目或综艺节目的应用需求。为保障直播效果，呈现高清的画面，所选择的摄像机应具有摄录功能，配备广角镜头，具有ESP（演播室录像制作）系统设备支持[2]。

（2）导演室系统。作为直播系统的中枢，导演室具备监听与监看的功能，可了解直播地点的实时情况。音频与视频信号输入输出能够实现自由调度，且需要对直播间灯光进行远程控制[3]。另外，导演室还需要具备视频转码、实时编辑功能，能够与内外系统实现对接，能够存储并发布视频。

（3）ESP 系统。ESP 指演播室录像制作。通过在演播室设计、建造时提前考虑各类使用、技术需求，使其具备齐全的摄像、音响、灯光、布景调配系统。

（4）机房直播间视频系统。直播间的主要功能是广播节目的播出，其次为视频直播，可以说视频直播是广播的另一种呈现形式。通常主持人与嘉宾的位置是固定的，为保证节目的正常播出，系统应尽可能简单，固定机位进行视频拍摄即可，满足背景变换需求，配合灯光调节。

（5）灯光系统。为保证直播的呈现效果，直播设备的声学指标应满足需求，灯光设备要与周围环境及工作噪音等相结合，确保灯光的应用不会对广播节目的播出产生影响。

（6）辅助系统。通话系统、同步系统与视频转码均属于辅助系统范畴。通话系统的主要功能是实现演播室人员与直播间人员的沟通，因此要求通话系统具备无线连接的功能，拥有较长的续航时间，保障信号质量。另外，要能够实现多通道通话，使得多组工作人员能够在同一通话系统完成交流沟通。

2 视频演播室直播系统的整体架构

基于视频演播室直播系统设计需求，应将导演室作为核心。导演室负责对演播室与广播直播间所有音频信号的调配与应用，通过调配、切换、加嵌及编辑等相关操作，能够将原始信号对外发布，具体流程如图1 所示。

图1 导演室信号操作流程

视频演播室直播系统主要包括视频系统和音频系统两个部分。由于目前所用的播控系统为模拟信号播出系统，因此视频系统应用数字分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）信号输入、模拟信号输出的结构。系统能够实时对演播室和直播间传回的信号进行编辑、对外发布等操作，收录HD-SDI视频信号与IP 视频流。其中需要应用的硬件设备有调音台、音频分配处理器及视频转换器等。其工作任务如下：首先在视频切换器作用下，按照一定的布局，将不同的视频信号呈现在监控屏幕上。工作人员根据视频播出情况切换视频画面[4]；由视频音频分配器对输出的视频流进行音频加嵌和分配处理，然后在台标机、视频信号格式转换器作用下生成HD-SDI 视频流；最后，对HD-SDI 视频流进行编码，生成IP 视频流推送至第三方，收录服务器将HD-SDI 视频信号、IP 视频流收录。

3 视频演播室直播系统具体设计与实现

3.1 演播室系统

3.1.1 设备选型与技术参数

演播室系统的主要设备有摄像机、广角镜头以及ESP 系统等。

（1）摄像机。摄像机可采用Panasonic（松下）AJ-PX298MC 高清摄录一体摄像机，其为专用新闻采访摄像机，体积小、重量小，可实现自动化操作，且适用于非标准照明，有利于演播室拍摄效果的提升。其参数指标如表1 所示。

表1 高清摄录一体摄像机技术参数指标

（2）广角镜头。广角镜头可选择KOMERY 全高清广角镜头，其变焦比达到13 倍，光圈范围覆盖F2.0 ～F2.7，拍摄距离最小可达到0.4，当设置为16 ∶9 的拍摄模式，其画面视角广角、长焦端分别能够达到77.3×48.5，7.0×4.0，广角端的最大口径比可达到1 ∶2.0，长焦端可达到1 ∶2.7。

（3）ESP 系统。演播室经过设计及合理化改造，能够结合技术指标，保障摄像、音响与灯光等合理调配，具有较高的灵活性，不仅能够先拍摄后制作，而且能够实现实时编辑制作。选择SWITCHBOX 演播室系统，在RS-422 控制协议下，可同时满足数据操作、光圈数据独立显示等多种功能。

3.1.2 系统整体设计与实现

在ESP 系统中接入演播室的三台摄录一体机，便于对摄像机进行远程控制，实现远程控制调整摄像机光圈、底电平、增益等参数。视频信号输出可以分为两组，分别传输至导演室控制台、矩阵[5]。与演播室控制台相连接的信号，应对演播室内不同拍摄素材的角度作出相应的调整，并在监视屏上显示。演播室系统设计如图2 所示。

图2 演播室系统设计图

3.2 导演室系统

导演室系统包含两个液晶显示器，尺寸为55寸，配备两个监听音响，在操作台正前方有2 个挂钟。摄像机控制面板安置于操作台最左端，然后依次放置灯光控制板、视频切换台与调音台，在正前方自左向右将灯光显示器、监看显示器与控制显示器放置，完成安装。导演室还应配备专门的设备间，将视频、音频、大屏等相关设备放置于机柜中。

3.3 广播机房直播间

广播机房主要是满足广播直播功能，基于机房位置及广播节目人数的要求，其设备位置往往是固定的。广播操作台前是主持人与嘉宾的位置，一般情况下无需更换摄像机机位。摄像机配置方面，简单、便携即可[6]。为达到较好的视频呈现效果，广播机房直播间需要配备广角镜头。可采用三讯道方式设计直播机房，引入ENG 手持摄录一体机，节省空间。为保障直播机房独立编辑与导演功能的顺利实现，可以配置视音频切换台。在综合接口箱作用下实现导播与导演等各通路级联，其所用的视频、音频等通路数量一致。

3.4 灯光系统

视频演播室灯光配置主要包括LED 平板灯、LED 聚光灯、LED 染色灯以及摇头电脑灯，不仅能够满足临时表演需求，还能够对现场气氛予以渲染，增强表现力及画面层次感。在具体实现时需要借助信号放大器等电器，使得导演室能够对直播机房的灯具进行控制。另外，需要在直播机房配备B-Station控制器，即便不采用控制台也能够实现对灯光场景的独立选择与控制。

3.5 辅助系统

辅助系统主要包括通话系统、同步系统以及视频转码收录系统三个方面。

（1）通话系统。采用Clear-Com 四通道通话系统，其中通道3、4 为预留通道，通道1、2 分别与演播室接口箱与直播机房的接口板连接。

（2）同步系统。该系统由6 路黑场同步输出，与多视频音频相配合，能够有效分配同步信号，使得设备同步输入标准达到一致。

（3）视频转码收录系统。在编码器作用下，对演播室与直播机房HD-SDI 视频信号进行处理，以视频流形式呈现，并完成视频的对外发布。不仅如此，视频转码收录系统还具备音频文件导出功能。

3.6 网络播出的实现

网络播出的主要设备包括播调工作站主备播出工控机和主备网络播出服务器。播调工作站的任务是编排节目单。播出工控机的作用是根据节目单和导播指令，手动控制主备网络播出服务器。主备网络播出服务器对视音频文件进行解码输出，作为主备信号源，经过解嵌器提供给视音频系统。正常情况下由主播出工控机控制主备网络播出服务器进行播出。主播出服务器为单通道服务器而备播出服务器为双通道服务器，一路信号输出作为同步播出，另一路可根据需要对即将播出的节目进行预览。

4 结 语

通过对视频演播室直播系统设计需求的分析，本文将系统划分成5 个子系统进行单独设计，最终建立以视频录制、直播、发布为核心的视频演播室及直播系统，对主要设备的选型进行了讨论及确型，根据使用需求及特点对主要设备配置数量及布局情况做了研究，实现了预定设计目标。