郑州广播电视台全媒体新闻中心超高清新闻演播室系统设计与实施

■ 郑州广播电视台：季勇

随着数字化、网络化等高新技术的广泛运用，以互联网为代表，以数字技术为基础的新兴媒体席卷而来，广电行业正迎来一个全新的发展阶段——全媒体时代。为更好的以先进技术引领驱动融合发展，推动主力军全面挺进主战场，以互联网思维优化资源配置，向互联网主阵地汇集、向移动端倾斜，做大做强网络平台，提高新闻服务效率，强化壮大主流舆论引导阵地，切实为广播电视弘扬主基调、唱响主旋律奠定有力的基础，郑州广播电视台决定建设郑州广电全媒体新闻中心超高清新闻演播室系统。

1. 系统设计目标

郑州广电全媒体新闻中心使用面积460平方米，按照电视节目制作流程分割为演播室、配音间、化妆间、制作区、编辑区、审片室、前期设备库等多种功能性用房。广电全媒体新闻中心包括4K新闻演播室、4K采访摄像机、融媒体新闻制作网、5G+4K全媒体直播车等，均采用了目前国内最先进的4K、5G、云计算、大数据、人工智能等信息革命最新技术成果。该中心启用后，郑州广播电视台将努力打造以内容建设为根本、以先进技术为支撑、以创新管理为保障的全媒体传播体系，通过流程优化、平台再造，实现各种媒介资源、生产要素的有效整合，以先进技术引领驱动融合发展，推动主力军全面挺进主战场，占领新兴传播阵地。

通过前期充分调研，结合各频道及各位专家意见，与系统集成商反复推敲论证，其系统建设总体基于以下目标：

按照3+1（云台）设计，主路采取12G-SDI结构，备路采用NDI IP化结构。系统按基带信号单根12G SDI传统制作方式+NDI协议IP网络制作的双制作系统设计理念。传统制作方式采用切换台+矩阵应急的主备切换架构，保证了节目制作的安全性、稳定性；NDI协议IP网络制作方式采用融合媒体方式，实现网络媒体信号源、传统媒体信号源的集中制作，同时通过网络传输、推流的方式实现多屏发布。

主要设备采用超高清技术，系统按照宽色域WCG、高动态HDR、高速帧率、高分辨率等4K超高清要素设计。

新闻演播室高清直播信号PGM主备路、NDI IP信号通过主备环路光缆送至东区播控总机房，实现新闻高清直播或4K录播。

新闻演播室系统通过硬盘录像机和演播室播出服务器与融媒体新闻制作网之间实现文件化共享。同时，演播室通过NDI IP备系统实现网络直播和发布功能。

节目制作实现切换台通过切换按键触控硬盘录像机、垫片播出服务器和云台摄像机摇臂功能自动播放。

2. 系统构建框架及配置

全媒体新闻中心超高清新闻演播室系统包含视音频制作系统、音频系统、录放和图文字幕系统、监看系统、通话系统、TALLY 系统、时钟系统及其他辅助系统等。系统中核心设备采用1:1备份方式，核心设备包括切换台、4G传输设备、调音台以及硬盘录放机。在系统方案设计上，采取一套完整的主备系统链路设计，一旦遇到突发性技术故障仍然能够满足节目制作的需求。

2.1 视频制作系统

本演播室视频制作系统包括12G SDI传统制作系统和NDI协议IP制作系统。两个视频子系统互联互通、互为备份和互为补充，充分考虑了传统大屏端和新媒体小屏端的制作需求。12G SDI传统制作系统输出的PGM信号送入矩阵、2X1加嵌，保证电视大屏端的直播制作播出，同时送入IP制作系统，进行新媒体端的制作播出。新媒体端IP制作系统制作的PGM信号再送回SDI传统制作系统，实现全媒体制作要求。

图1：全媒体新闻中心超高清新闻演播室系统框架图

图2：视频系统示意图

图3：音频系统示意图

传统制作系统信号源按3路4K摄像机讯道机信号+1路4K云台摄像机信号(松下AW-UE155)、4路播出外来信号（CCTV1、HNTV1、ZZTV1以及预留1路外来信号）、2路TVU 4G移动背包信号，2路网络接收工作站信号，2路T2多通道硬盘录放机信号，1路垫片播出服务器信号，1路非编信号，1路图文字幕信号，1路图文包装信号，1路监看记录仪信号，1路NC1 I/O 4K模块输出的信号，1路IP切换台输出信号，2路ROSS矩阵调度信号。

所有外来高清信号经帧同步，接入ROSS 4K节目制作切换台CUF-124及ROSS信号调度矩阵系统进行制作切换。切换台输出的PGM信号和信号源全部送入矩阵系统作为录制、监看、传输、应急切换等调度使用。切换台PGM和矩阵应急PGM经主备2X1应急切换FOR-A 9500输出分配，所有输出信号均采用主备方式。

4K视频矩阵选用ROSS ULTRIX 32*32 2U主机，该矩阵同时兼容12G 4KHD SDISD SDI信号的输入输出，所有输出端口支持静切换输出，支持TSL协议，配备1台X+Y面板作为技术调试使用，2台36键直切面板（1台用于应急切换控制使用，1台用于录像机、多画面分割器等设备输入信号分配使用）。

2.2 音频系统

音频系统设计按主备架构设计，采用2台YAMAHA 01v96i数字调音台，配备4路有线话筒和4路无线话筒。PGM音频为数字音频加嵌方式，4路立体声录制、2路立体声直播设计，主备调音台数字音频PGM通过数字音频2选1输出送数字音分，再送入主备视音频加嵌以及技术监听。主备调音台模拟立体声通过模拟音频2选1输出送模拟音分，再送导播监听、技术监听以及IP制作系统、录制设备等。

2.3 NDI协议IP制作系统

IP制作系统选用NewTek TriCaster制作系统，采用NDI协议传输视音频流。摄像机信号和外来视频信号经NC1 Studio I/O模块转换成NDI协议的IP流信号、网络流媒体信号、流媒体文件、电脑屏幕和手机信号均可接入TC1 IP切换台，实现多信号源视频混合制作。IP切换台输出PGM信号通过基带方式或IP转基带方式送给主切换台切换、矩阵调度、录像机录制及播出机房播出，也可以通过双通道流媒体实时发布至直播平台，供手机、PC和IPTV客户端收看。

IP制作系统选用1台TC1切换台，3台NC1 Studio I/O模块，1台万兆核心网络交换机。IP切换台支持多路信号源通道（包括SDI外部输入和NDI协议IP输入），利用兼容视频源任意组合。自带多路音频输入和音频信号IP嵌入，支持内部多通道调音输出。以高清、3G和4K UHD 60p等格式多信号源视频混合切换、流媒体传输和录制、回放。双通道流媒体实时发布至直播平台。集成多通道Skype TX软件，实现演播室级Skype®视频通话。

2.4 播出视频信号传输系统

播出视频信号传输系统，制作节目先输出到固态延时器延时，再利用主备视频光端机通过主备环路光缆送至东区播总控机房，实现新闻节目高清直播或4K录播。同时，TC1制作的NDI网络视频信号通过固定外网传到东区播出总控机房，再通过NC1 Studio I/O模块解出SDI信号实现新闻节目高清直播或4K录播。

3. 系统技术创新和设计特点

郑州广播电视台全媒体新闻中心超高清新闻演播室系统运用当今国际和国内一流的广播电视前沿技术和先进设计理念，创新性地采用网络化、智能化、融合化的系统架构。具备4K（超高清分辨率）HDR（高动态范围）、宽色RBT.2020色域制作能力，并兼顾HD SDR（标准动态范围）ITU-RBT.709色域标准的制作，具备全媒体节目制作分发能力，具备视音频系统均采用主备设计，满足电视直播节目对系统安全性的需要。

3.1 先进性

制作系统采用双架构体系，结合现有4K超高清技术、产品以及未来技术发展趋势，主体系统满足全流程12G SDI 4K HDR、HD HDR/SDR的直播及录制的基带信号制作要求，具备一定的外来信号新媒体、流媒体信源接入和处理能力以及级联扩展能力；IP制作系统采用浅压缩的NDI IP化方式和超高清全媒体切换台，流媒体能够充分利用IP网络的双向传输、多数据流传输和多格式数据流兼容等特性达到多媒体融合能力；兼顾全媒体制作发布、分发能力。

因此，我们选择NDI/IP而不是选择传统备切换台或矩阵切换的主要目的，是看中它的能够接入互联网等全媒体功能，可实现真正的全媒体。

3.2 稳定性

全媒体超高清新闻演播室确保能够高稳定性的运行，所选设备选型均已在中央及省级媒体机构新闻演播室长期稳定使用；系统关键设备如切换系统、音频系统均采用主备热备份；应用管理系统采用IP化管理，具备容错和应急能力。

3.3 高可靠性

系统具备多种安全备份技术、应急处理机制；系统功能完善、架构及流程合理，具有一定冗余和容错能力；应急处理流程简捷规范，能确保迅速排除故障。

3.4 融合性与兼容性

通过4G、5G移动网络或有线网络接入的方式为系统提供互联网覆盖，通过编/解码器实现IP流与基带信号的相互转换，提供全媒体制播能力，同时输入输出接口能兼容高清视频信号、模拟音频及数字音频信号。工作区域布局提供新媒体工作区，实现全媒体融合生产。

3.5 开放性与可扩展性

硬件设备具有充分的开放性，能够与各种主流的周边设备互联。同时整体设计方案具有前瞻性，充分预留设备扩展空间与信号接口，确保将来的扩展需求。

4. 结束语

郑州广播电视台全媒体新闻中心于2021年4月10日已正式投入运行。郑州广播电视台全媒体新闻中心超高清新闻演播室整体设计涉及面广，设计思路、技术方案、设备选型及施工都很重要。它是一个全景化、大屏化、全媒体化的新闻资讯类演播室，集新闻和访谈、传播和服务、技术与艺术于一体，建成后使节目可听可看性得到极大的提升，为节目收听率的提高增加了筹码。

未来，郑州广播电视台全媒体新闻中心将进一步强化媒体融合思维，坚持正确舆论导向，坚持移动优先，以积极心态，拥抱新技术，不断提升自身的传播力、引导力、影响力和公信力，为郑州市的经济社会发展、为助力国家中心城市建设创造良好的舆论环境。