4K IP超高清转播车车体设计与系统备份机制

王 然，李 屹，侯 硕，王宝翔

（吉林广播电视台，吉林 长春 130011）

1 项目建设背景

超高清视频是电视技术继模拟视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新，将带动视频采集、制作、传输、呈现、应用等产业链发生深刻变革。吉林广播电视台为顺应4K超高清产业发展趋势，建设了一辆4K+5G超高清转播车，在确保传统广播电视生产制作能力的同时，强化媒体融合制作功能设计，依托5G、人工智能（Artificial Intelligence，AI）等新技术，建立全媒体现场协同制作的电视转播平台。

本次吉林广播电视台4K+5G超高清转播车在车体及系统设计上，结合吉林省媒体宣传、节目制作实际业务刚需，充分考虑技术的先进性、稳定性以及功能性。此外，在满足多种制作需求的基础上，通过对转播车内外饰的精细化设计，融入本地、本台的文化特色和内涵，使整体设计在观感上具备极强的代入感、时代感，使转播车成为吉林主流媒体形象的全新名片。

2 车体空间布局设计

超高清转播车整车厢长度13.75 m（不含车头部分），高度3.98 m，行驶宽度2.55 m，展开后总宽度5.90 m。车体在半挂车的基础上，上装厢体改装而成，具有承载较大、车厢较长、容量大的特点。转播车在布局设计上根据使用需求合理地进行车体结构与空间分配，既满足使用要求，又使车型设计紧凑、功能齐全。

2.1 车内空间介绍

为拓展车内工作空间，转播车采用内外套双侧拉箱结构，左侧内套拉厢长10.5 m，可扩展行程1.6 m，内部拉厢高度为1.9 m；右侧外套拉厢长度为13.1 m，向外拉出行程为1.5 m，拉厢内部高度为2.45 m。左右侧拉厢总质量接近，左右两侧配重更容易平衡，无须在侧拉厢展开时布置安放辅助支撑腿，车辆到达工作场地后收放使用，更加方便快捷。

车体展开后，车内工作区宽度可达5.53 m，工作总面积可达66.5 m2。车内工作空间充足，改善了前后排工位通过性的间距问题，可以较充裕地满足各区域平台布局。半挂车内底板采用平地板设计，前部鹅颈处底板无过渡台阶，工作人员在车内活动时无磕绊风险，更方便舒适。

车内设置两组车体隔断，通过隔断将音频区、技术区、第一制作区和第二制作区（包括融媒制作区）分割为完全独立的4个工作区域，如图1所示。第一、二制作区之间隔断中间段部分上侧做滑道，下侧有定位插销，制作区不封隔时可以滑动到靠近车头一侧固定。音频区、技术区和第一制作区车体隔断设有平开门相通，门上设有观察窗。第一、二制作区之间设置两个侧移门，带观察窗。

图1 车体隔断示意图

考虑到吉林广播电视台工作人员的使用习惯，在冬季转播时，车头始终处于启动状态，发动机的噪音会对处于车头前部的音频区造成影响。目前的设计方案中，音频制作区则处于车尾部。这样的设计减少了辅助支撑和翻折机构带来的复杂性，避免了台阶造成的安全隐患，减小外套拉箱的形变程度以及转播车展开时对地面环境的水平要求[1]。

2.2 内饰设计亮点

本次在工位设计中将第二制作区的两排工位设计成了灵活的可折叠、可滑动的方式，且两侧都可坐人。此工位不用时，可收纳到墙上，让出这部分空间作为其他用途，如图2所示。由于台面可滑动，工作室可灵活调整前后距离，以满足朝向电视墙或朝向背后85英寸大屏，或两侧坐人开会模式等多种不同应用场景。

图2 桌面展开及收起状态示意图

进门走道即第二制作区背后的位置设计有一面85英寸大屏，不仅可以作为宣传片播放、教学培训演示的工具，还可作为图纸查看的工具。配合第二制作区可折叠滑动的多功能台面使用时，大屏还可作为主持人出镜背景、开会背景、虚拟现实（Virtual Reality，VR）抠像背景板等功能使用。

每个工位台面的斜机柜都设计了一圈柔光灯带，不仅可以统一调色，满足不同的节目氛围，而且可以在比较暗的工作环境下照亮设备面板，便于人员操作设备。

调光区背后的墙面上设计了一块43英寸的竖屏形式触摸屏，可满足移动App端显示的监看以及图纸、账号以及各种技术文档的查阅需求；也可以方便技术人员作为工作排班表或者作为白板记录一些重要的技术信息。触摸屏上方还设计了可隐藏收纳的电动卷帘图纸，便于快捷查询一些系统链路的信息，如图3所示。

图3 调光区背后墙面设计示意图

2.3 空调送风状态设计

转播车制作区空调系统刚好利用了外套拉箱收回后剩余的空间，利用率更高，使得在平底盘的情况下内套拉箱内高依然可达到1 935 mm（同样1 600 mm深度的内套拉箱在平底盘情况下内高仅能达到1 800 mm）。剩余天花板形成大面积风腔，有利于沁淋式出风，避免直吹，在满足制冷的同时使得工作人员更加舒适。

电视墙底部增加了备用空调，在极端天气情况下，可给电视墙制冷，同时给整个区域作为冷源补充，使得节目制作更安全稳定。制作区空调系统位置如图4所示。

另外，由于主天花板能够安装的空调内机数量有限，考虑技术区制冷的安全性，尤其是封闭控制单元（Closed Control Unit，CCU）机柜设备的安全性，技术人员打破以往常规，将技术区备用空调安装到CCU机柜顶部。主空调和备用空调共享出风口，可做到既给CCU机柜制冷，同时兼顾调光人员区域制冷。主空调的一部分冷风顺着CCU机柜设备前沿向下吹往调光人员背后，减少直吹且总制冷量增加。这样不仅有效分流了各区域所需的制冷量，还兼顾了设备的制冷需求和人员的舒适性需求。技术区空调系统位置如图5所示。

图5 技术区空调系统位置示意图（单位：mm）

备用空调在CCU机柜顶端，CCU机柜背后的热量被直接吸回空调回风口，避免了热量堆积，有利于CCU机柜制冷。

2.4 机柜布局规划

整车空间规划为强冷区、技术区、录像区、第一制作区、第二制作区、主调音区、备调音区、慢动作区、融媒制作区及展示区几个区域。一般转播车音频区域都在车体前部进门的位置，本次设计大胆创新，将音频区放到了车尾。这样在某些节目制作中，制作团队往往来自外来团队，工作习惯的不同使得他们会有分区工作、互不打扰的需求。由于音频人员和调光区人员均属于技术团队，在以往的布局中，音频人员在车头、调光人员在车尾，不方便内部更直接的面对面交流和管理。因此，此次创新地将音频移动到车尾，即便制作团队与技术团队之间的隔断门关上，也不影响技术团队内部与音视频人员的沟通和交流。

强冷区共设有6个机柜，机柜1为配电机柜，机柜2、机柜3为深机柜，放置核心设备，设备摆放根据深度及功能性来合理布局。每个设备标有进出风向，左右设备互不影响进出风。机柜4主要为跳线机柜，上方放置双联监视器，可进行信号调度时的实时监看。机柜5放置周边交换机、周边机箱等等。机柜6则主要放置操作频率较低及连接线少的设备，下方设置储物抽屉，可放置跳线、维修工具等[2]。

3 系统安全主备机制

本次系统设计充分考虑各种安全备份方案，在任何使用环境下都没有单一故障崩溃点。视音频主制作系统具有主备切换链路，采用视频切换台+主备交换机+主备控制系统应急的高可靠备份方案，以保证切换系统链路的安全性。

本次系统网际协议（Internet Protocol，IP）链路核心设备完全符合ST.2022-7标准，所有IP信号输入输出设备均为双IP端口，分别接入主备交换机，形成IP信号双链路，可以实现信号通路的自动应急倒换。IP系统架构中，切换台出现故障时，可以通过软件定义网络（Software Defined Network，SDN）进行信号切换，完成应急备份切换功能；再通过环接在交换机上的键控器实现应急字幕叠加。系统中的12G基带切换台是节目制作的第二应急手段，利用切换台叠加字幕，利用加嵌器完成节目音频的加嵌。

采用核心交换机的IP系统与传统高清基带的应急处理已经有了质的区别。传统高清基带系统应急主要由矩阵来完成切换台的应急备份。采用以IP为核心处理的系统在IP流的传输中已经实现了主备交换机的备份，在信号输入端，通过SDN控制，实时检测并实现视频流的应急分配，在输出端利用索尼IP Live技术优势，使视频流信号的切换利用终端切换方式并实现净切换，保证IP矩阵面板的信号切换输出正常。切换后的信号音频加嵌后作为应急信号再进行分发，完成应急作用。本系统还在前两路末级上设计了应急三选一和基带加嵌，配合基带超高清切换台做到IP系统外的基带备份能力[3]。

本系统设计中有4路纯IP切换应急链路以及两路基带切换应急链路。4路IP链路信号经IP交换机切换输出，经IPG转换为12G 超高清（Ultra High Definition，UHD）信号后接入HDRC4000进行12G UHD直通和下变换成3G 高清（High Definition，HD）输出，再分别经过视分板卡输出。两路基带应急链路在信号链路上多了基带备份层面，充分考虑了串行数字接口（Serial Digital Interface，SDI）向IP过渡时期的操作习惯和应急习惯[4]。当某一设备出现故障，导播可以通过应急面板手动进行切换，使系统工作在交换机应急和基带应急模式下，保证节目正常播出。

子系统设计也完全考虑了字幕设备、同步设备、通话设备、Tally设备以及时钟设备等系统和周边的应急备份措施。监看系统通过切换台内置画分输出、系统内画分设备和监视器A/B路实现应急。

同步系统作为整个系统的基准信号，采用主备同步方式，提供图片传输协议（Picture Transfer Protocol，PTP）、模拟BB和Word-Clock同步信号[5]。传统上两台同步信号发生器提供的同步信号经过倒换器后由模拟视频信号分配板卡分配给系统内各个设备进行同步锁定。分配与倒换严格按照主备独立链路对锁定设备形成备份分组。IP系统上的PTP信号进入主备交换机，由交换机和主备控制系统来完成同步系统的应急倒换。

4 结 语

本次吉林广播电视台4K超高清转播车系统设计以安全播出为出发点，充分考虑系统关键设备的热备份，在安全播出的前提下与未来新技术接轨，引入先进的系统设计理念，从而建设一个先进的、开放的、安全的节目制作平台。系统功能完善、架构合理，具有一定的冗余和容错能力、故障自动检测能力、自动恢复能力，同时拥有完善的网络安全管控措施和防病毒机制，可保障系统网络安全、可靠、稳定运行。