电视台融媒体演播室高清化改造设计与应用

胡胜利

（安徽省铜陵市枞阳县融媒体中心，安徽 铜陵 246700）

0 引言

为贯彻落实国家关于 “加快传统媒体和新兴媒体融合发展” 重要指示精神，更好满足当前的节目制作与播出需要，枞阳县融媒体中心2020 年正式成立并独立运行。随着多媒体的发展，现有的标清演播室早已不能适应时代的发展需求。因此，在枞阳县融媒体中心电视台大楼中搭建融媒体演播室，并及时组织展开对演播室的高清化改造极为必要，以推动节目制作与播出的与时俱进。

1 电视台融媒体演播室高清化改造的总体技术思路

演播室是节目主持人和嘉宾的重要工作场所，分为实景演播室、虚拟演播室，除了必要的摄录编设备外，还必须具备声、光、电的专业设备和创作的空间，同时声、光、电必须密切配合[1]。为了符合高清播出的直播要求，演播室必须与播出系统的时钟同步信号高度同步。演播室是高度密闭环境，必须考虑吸音材料防火和新鲜空气更新的新风换气系统，对吸音材料的防火、环保性还有新风系统的噪声都有严格的要求。因此，演播室的改造是电视台节目播出系统的重大工程之一。枞阳县融媒体中心利用现有的200 m2的空间，准备建设一座实景演播室和虚拟演播室相结合的多功能高清演播室。电视台融媒体高清演播室的整体设计效果如图1所示。

图1 高清演播室的整体设计效果

融媒体演播室高清化改造需要充分利用现有空间环境和设备，对改造每个阶段进行详细规划，确保每个阶段工作都够很好地相互衔接。高清化演播室改造不仅仅是将拍摄摄像机更换为演播室级别的专业高清摄像机，还需要相关信号链路设备带宽、信号处理方式、灯光色温和布局等等相互配合，只有全部符合高清改造的要求，才能够完美地呈现演播室的真实现场，提高观众的视听体验，保证改造工作的系统性和科学性。

在演播室正式进行改造设计前，需要检查现有播出系统的系统结构、数据传输方式及信号格式等，确保演播室的系统与播出系统相互匹配。若播出系统不符合高清播出基本要求，需要对播出系统进行重新设计和改造。经过实际勘察，枞阳县融媒体中心播出系统是格非公司的双频道一主一备双通道高清播出系统，完全符合高清演播室播出的技术要求。唯一需要注意的是，演播室的数字信号时钟同步系统需要和播出系统的时钟同步系统严格同步。同时，考虑到改造期间会对播出系统产生一定的影响，为了避免发生播出事故，需要设立临时备用应急播出设备，做好各种应急预案，最大限度降低改造期间播出事故的概率。

演播室高清化改造还需要考虑设备的冗余性。所有主通道系统都需要配置备用设备，从根源上避免因为单一节点故障而引发的直播事故。为了使演播室系统后期维护更加便捷，确保设备始终处于稳定运行状态，演播室改造期间需要留存设计图纸和设备的网络结构图，建立设备维护机制，确保设备出现故障后可以第一时间锁定故障区域，并及时修复。演播室高清化改造完成后，还应该定期对系统进行维护和更新，在保证系统功能稳定的前提下，排除所有容易引发故障的不确定因素，简化操作流程，实现电视台融媒体演播室高清化改造的稳定性和实用性。

2 演播室高清化改造中功能区的规划设计要点

在电视台融媒体演播室高清化改造前，需要对功能区进行规划和设计，可以从以下几个方面进行。

第一，融媒体演播室功能区划分。功能区可以分为主播区、互动触控站播区、虚拟3D 摄影区这3 个演播区域和1 个导播区域。演播区域整体墙面需要进行声学改造，墙面回声和吸声率须控制在合理范围，吸声率过大会让主持人的声音过于干瘪、不丰满，过小则产生严重回声，出现所谓的 “浴室音效” 。为了安全考虑，对吸声材料的防火等级有很高要求。演播室空间是密闭系统，通风效果很差，为防止出镜时间过长出现人员缺氧事件，需增加超静音的新风系统，同时解决风机噪声和通风换气问题。夏季的高温对演播室环境的温度提出一定要求。考虑噪声和环境温度问题，需安装超静音的吸顶式空调，空调送风管道需要敷设吸音保温棉，吸收空调排风口的气流声。考虑到演播室空间较大，还需要设计成多台小空调系统，避免单机大功率空调的风机噪声过大问题。多台小空调系统的另外一个优点是能够根据演播室人数和室外气温的高低决定空调开启的数量，做到制冷和噪声相互平衡。因此，演播室改造是一个系统的、需要多专业配合才能进行工作的专业工种。改造时还需要科学地结合建筑内部可利用空间，不仅保证3 个区域改造后互相连通，还要考虑整体的美观。

第二，确定好改造方案后，先对主播区进行改造。就当前的情况来看，现有的卤素灯光已经不符合需求，为了适应高清摄像机对光线色温的需求和出镜人员的舒适性，只能选取不产生大量热量的可调三基色发光二极管（Light Emitting Diode，LED）广色域冷光源，且每个灯光独立可调。主播区域的老式固定喷绘背景需要重新设计，设计人员选取了LED 高清晰拼接显示屏，不仅能够满足主播区的高清化播报需求，还可以实现视频对话，将第二现场的实时情况清晰地显示在演播室内，避免了固定喷绘的呆板单调[2]。主播台建设成移动的圆形，能够丰富采访的角度，便于对采访者和被采访者选取角度拍摄、及时调整灯光、找到配合主播背景的最佳角度，相比于传统的新闻节目播报更具灵活性和互动性。电视台融媒体高清演播室主播区域设计如图2 所示。

图2 高清演播室主播区域设计

第三，对互动触控屏的站播区的规划设计。站播区主要由触控屏、虚拟系统、字幕机及提词器等组成。互动触控站播区主要工作内容是对新闻、体育赛事、娱乐热点及财经消息等进行解说报道。随着新技术的应用，互动触控区能够完成多通道视频连线。这种连线方式对主持人的专业水平要求较高，也给主持人提供了很好的业务水平发展平台，使其可以通过连线更好地完成互动，增加了节目的趣味性和观众对节目的黏性。

第四，改造虚拟3D 演播区域。3D 演播区域是由蓝箱子或绿箱子和虚拟机产生的数字化立体背景来完成图像的合成和封装。数字化立体背景可以根据节目播报的需求通过虚拟主机实时调整更换，同时通过3 个摄像机机位的切换，实现不同角度和拍摄方向使用不同的景别和放大特写、不同景别的切换和镜头的推拉摇移和背景实时同步改变，让主持人十分自然地融合在虚拟的场景中，不再是刻板生硬的固定喷绘背景。高清演播室虚拟蓝箱（蓝盒）区域设计如图3 所示。

图3 高清演播室虚拟蓝箱（蓝盒）区域设计

对虚拟影像采集区域的改造，通过结合虚拟的高清3D 背景来增加观众对播报内容的观看体验，体现出节目的现场感和真实性。高清的虚拟影像已经达到了以假乱真的效果，若不仔细观看，非常容易忽略背景是否真实的问题。控制室内还增设了导播、采集区。设备和出镜区域也分割开来，之间使用3 层玻璃落地窗进行隔音，通透性高同时又不影响导播和主持人之间的交流，提高了设备运行的安全性和出镜区的规范整洁。高清演播室虚拟3D 影像采集区域设计如图4 所示。

图4 高清演播室虚拟3D 影像采集区域设计

3 基于节目制作的电视台高清化融媒体演播室具体设计与应用

3.1 在线和离线包装系统

主持人出镜的后期包装工作量非常大，为此必须设计出高效的节目编辑包装系统。包装系统分为在线式和离线式两种。在线式包装系统主要是对直播节目画面进行实时在线包装，主要包括实时字幕、画中画、片段回放、场同步和延时播出等系统。实时字幕、画中画、片段回放等功能比较常用。信号场同步主要是保证直播节目和播出系统节目之间无闪烁切换。延时播出系统主要是对现场直播中的误操作、节目意外、失败镜头及临时故障等废镜头进行过滤，重新现场打点编辑，删除直播活动中不精彩、不吸引人、拖沓、画面质量不高的内容。延时播出系统的延时效果相当于为安全直播又把了一道关。离线式包装系统相对在线式要简单，主要应用于后期节目包装，数台高性能非线性编辑线即可实现。本次设计选择的系统开放式的雷特EDIUS 编辑机对素材的兼容性很高，输出格式通用性很强。其他品牌的非线性编辑系统基本都是封闭系统，不开放接口和协议，后期维护管理和更新受到极大的限制[3]。

3.2 摄像机位置追踪系统

为了实现3D 虚拟演播室的场景拍摄，必须跟踪摄像机的机位移动物理参数和摄像机镜头的推拉物理数据。获取这些物理信息后发送给虚拟机，完成对主持人虚拟背景的实时变换处理，调整虚拟背景的景别，实现虚拟摄像机在3D 场景中按照实际运动轨迹或是移动轨迹进行跟踪。虚拟场景与主持人完美融合的前提是获取每个机位摄像机位置和镜头推拉准确的物理参数，数据越准确，效果越逼真。本次设计使用位置传感器和镜头推拉传感器，通过计算机图形追踪系统的处理，可以实现主持人在虚拟场景中自由活动，同时实现三维字幕、三维模型、文字及图像等内容的叠加，并实时呈现出各种虚拟桌椅、道具、动物和人物等[4]。从空间方面来看，经过虚拟机的处理，主持人与搭建起的虚拟场景之间完美呈现出透视效果。正确的透视关系很重要，决定着场景光影、效果和虚拟场景是否与主持人完美结合，最终向受众呈现出丰富、多样的视觉画面效果。经过对比，设计选取了上洋公司的3D 虚拟机作为3D 虚拟演播室的核心设备，摄像机使用松下公司的AK-HC2500 高清演播室摄像机。

3.3 点评系统

点评系统使用多媒体技术以及液晶大屏显示系统和触摸屏技术完成搭建，实现主持人在节目中与现场或观众在线互动。点评系统功能十分丰富，可以注释视频文件、图片、数据图表等，也支持多路视频的输入以及丰富的视频实时特效。随着点评系统的应用，新闻、娱乐等节目的打包和发布非常方便，也可以完成对不同视频素材的有效联动。点评系统的使用进一步提升了节目内容丰富性，也提升了观众参与的互动效果。

3.4 背景大屏幕系统

结合前期对于电视台融媒体演播室高清化改造中功能区的规划设计，决定在主播区使用LED 窄边框高清拼接屏，这是背景大屏幕系统的重要组成部分。LED 窄边框高清拼接屏宽6 m、高3 m。这样的设计能够使LED 窄边框高清拼接屏无缝融合至整个主播区背景内，为演播室内多个视角的拍摄提供了方便。

背景大屏幕系统能够实现高清、超高清解析度影像的显示，同时支持多通道外接视频输入。在实际应用中，背景大屏幕系统方便地实现了场内主持人与场外记者之间连线沟通，使得节目以及新闻播报的互动性、现场性得到进一步提升。

为确保背景大屏幕系统能够在节目播出期间始终保持稳定运行状态，需要设计主用、备用两个信号的通道。当主用信号或备用信号其中一路发生故障，另一路可以自动、迅速、无缝地接替工作，确保背景大屏幕系统能够正常运行，有效避免故障对背景大屏幕系统的运行产生影响。这样的主用与备用双套信号设计与应用切实提升了背景大屏幕系统的工作稳定性，有效保障了日常安全播出工作。

3.5 非编工作站

非编工作站主要是后期包装节目使用，对它的要求是处理速度高、备用素材丰富、对视频的格式兼容性强、系统开放、没有视频格式要求的壁垒。因为实际工作中涉及视频采集，所以需要使用专用的有卡非编工作站实现视频采集、编辑、打包等功能。节目录制期间，演播室内的有卡工作站能同步采集多路高清晰度的信号，并安全录制存储相关视频，便于后期节目包装制作调取使用。非编工作站能够快速完成各类资讯文件的合成与制作，为资讯系统节目的制作与发布提供有力支持。

3.6 融媒体演播室录播服务器

融媒体演播室录播服务器集成了多种功能，包括采集、编辑、存储、播放及迁移等。其需要和高清播出系统密切配合，开放相关协议以确保完成对所有视频节目、与之相关的档案资料的自动化存储、迁移和读取。由于连接了播出系统，演播室录播服务器的安全稳定性具有更高要求，特别是对视频文件的读取和迁移。由于频道内素材需要相互独立，在编辑、录制、存档、播出之间不能产生各种程度的读取和迁移冲突[5]，提升视频档案资料管理与调用效率。

融媒体演播室的逻辑架构如图5 所示。

图5 融媒体演播室录播服务器节目资源逻辑架构

4 结语

文章规划了融媒体演播室的功能区，结合在线包装系统、计算机图形追踪系统、点评系统、背景大屏幕系统、非编工作站及融媒体演播室录播服务器的设计与应用，实现了电视台高清化融媒体演播室的搭建，推动了电视台高清事业的高质量发展。