融媒体高清直播演播室视音频系统改造分析和实践

【摘要】阳泉市广播电视台280平米演播室是一个综合类演播室。现有数字标清视频系统和模拟音频系统及扩声系统，使用年限接近10年，技术设备老化严重。随着高清技术的迅速发展和广泛应用，演播室视频音频系统的高清改造已成为电视台技术升级的重要一环。本文首先对高清改造项目的背景和意义进行了分析，然后详细阐述了高清改造的技术方案和实施过程，最后对改造效果进行了评估和总结。

【关键词】高清改造；视频音频系统；演播室

中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.13.008

1. 项目设计介绍

在新媒体渐成大势，视频平台、音频平台、新闻资讯平台纷纷崛起的新格局下，传统电视台的业务受到了空前的冲击。实施“媒体融合”成为大势所趋，关键在于要找到既符合技术发展方向、又切合自身实际的突破口。全媒体演播室系统在电视台整体系统内，处在电视台整体系统架构的最前端位置，负责为电视台各个部门的子系统提供节目的信号源或者文件数据，供电视台其他系统进行节目数据的编辑处理或者播出使用。

随着电视技术及系统的发展，演播室系统也逐步改变了独立运行的模式，与电视台整体系统的结合更为紧密，与制作网、播出等系统互联互通，实时共享节目数据，实现协同工作。

1.1 项目建设目标和目的

随着科技的进步和观众对视觉体验要求的提高，高清技术逐渐成为了广播电视行业的主流。高清画面带来的细腻画质和音频的清晰传达，为观众带来了更加真实、震撼的视听享受。对于电视台而言，演播室视频音频系统的高清改造不仅能提升节目质量，还能满足广大观众对高清节目的需求。280 ㎡演播室设计为高清数字电视节目制作系统，满足现有栏目节目制作，并以互联网为基础，融合新媒体技术手段，融合IP化传输方式，融合全方位互动的展示效果，重点突出新媒体的特点，并将全景、VR等一些科技感含量较高的技术手段运用到演播室建设中去[1]。

1.2 项目情况说明

阳泉市广播电视台280 ㎡演播室是一个综合类演播室。现有数字标清视频系统和模拟音频系统及扩声系统，使用年限接近10年，技术设备老化严重。目前系统是2008年建设的4讯道标清录制系统，使用的切换台是ROSS的Synergy 100，摄像机是池上的Hl-65W标清摄像机，监视器和周边设备均为标清年代产品。更主要的是目前无法完成录制高清节目，280 ㎡音视频系统的落后已经严重影响到节目生产。

本次技术改造的目标是建立新的全媒体直播演播室系统，部分视音频系统利用原有设备。该演播室经改造后，配有4个高清摄像机讯道，配备有24路多格式切换台和32x32路矩阵，信号调度非常方便。镜头配备有标准镜头和广角镜头。配置主备直播服务器、回采服务器等多种载体，并可变换录制标清节目。

1.3 改造需求分析

在项目初期，对电视台的现有设备进行了全面的调研和分析，结合高清技术的特点和要求，制定了详细的高清改造方案。

（1）设备采购与安装调试：根据方案设计，进行了设备的采购工作。在设备到货后，组织了专业的技术团队进行安装和调试，确保设备的正常运行和信号的稳定传输。

（2）系统测试与优化：在设备安装调试完成后，我们进行了系统的全面测试。通过不断调整和优化系统参数，确保了高清信号的质量和稳定性。

1.4 设计原则

系统设计保持与国际先进设计理念同步，并且能够最大限度地适应今后技术发展变化和电视节目制作等多方面的需求。

系统应具有良好的开放性，即采用开放的接口与技术，建立开放的结构，可以方便地与其他转播系统和音频系统进行信号交换，配合完成特大型转播任务，提供通用的符合国家标准的不同类型接口。

（1）安全性：保证核心设备供电，如切换台、矩阵、录像机等核心设备。并留有冗余。

（2）应急：系统设计具备完善的应急方案，应急操作安全快捷。系统应具有极高的运行可靠性，并具备完善的应急方案，且应急操作安全、快捷，系统重要路由必须有主备通道，不能出现单一崩溃点。应急倒换后，系统信号稳定，Tally、UMD等各类控制系统无缝控制。备份系统（包括通道）要有独立性，防止主系统出故障时对备份系统造成影响。同时，系统运行过程中的各关键因素要有严格的监控和管理手段。

（3）延时处理：设计延时播作为系统延时处理，系统可以做到记录和延时播出功能，时间比常规延时器更有保障，从而提高直播的安全性。

（4）监视处理：设计矩阵多画面输出与切换台多画面输出互为主备。同时考虑不同类型节目、各类导播的实际工作需求，监视系统应保证灵活性、可扩展性。

系统的设计充分考虑了技术先进性、功能齐全性，并保证其可靠性；系统设计配置灵活，易于操作，维护方便；同时确保系统在今后相当一段时间内具有先进性并留有扩展余地。

1.5 系统特点

①咨询汇聚：全媒体数据采集发布软件，支持微信、微博数据的采集，包括发布内容、参与用户信息、主题、投票以及抽奖等数据，并实时发布至图文系统。②超高分辨率大屏包装解决方案：4K拼接背景大屏幕场景实时渲染播出，实现多场景自由拼接和多块屏的跨屏播出；背景大屏幕支持多路的高清直通视频开窗效果，有效提升了节目的现场感和互动感；直通视频做3D DVE时，延时帧数低。③互动点评系统：通过简单操作实现对图文包装场景的控制播出，实现触控屏标注、图片缩放、小屏控大屏、小屏控虚拟、多屏互动等效果；操作灵活，支持图文、虚拟、大屏播出单的统一编辑；支持图文、虚拟、大屏播出单的联动控制播出；所有的设计、播出模板场景统一存储、调用，资源共享。定制化服务，专业的图文、场景制作团队为用户提供定制化设计服务。

1.6 系统先进性

全景区演播室系统，通过背景大屏幕、图文包装、虚实结合、触控点评等多种手段，实现主持人与观众、节目内容等多种形式的互动，大大地提升了节目的创作空间。

背景大屏幕播出作为栏目的主景区之一，最直观地体现了栏目的形象和演播室的硬件基础。大屏幕播出系统能够提升栏目的整体气势，并且具备灵活的控制机制，通过主持人工具，可手动控制场景的播出，实现小屏控大屏的效果，增加栏目的互动性。通过在背景大屏幕播出栏目所需的动画等，使演播室整体效果得到提升。另外，在大屏幕中还可实现多视窗视频连线，进行与专家的实时对话，实时微博呈现等功能，最大程度上提升栏目的关注度与互动性。点评系统作为互动性最强的一个环节，可以实现与背景大屏、虚拟图文等系统的联动效果，使栏目更具互动性，展现形式更为丰富；主持人可以通过对点评系统的触控，实现跨屏的播出效果，也可在点评系统进行事件报道，实现读报功能，还可进行点评系统的实时连线，增加栏目播出效果。

虚拟图文作为融媒体演播室的核心部分之一，能够实时展现所需的新闻事件，配合主持人的口播，将时间、地点、事件以最直观、最具视觉冲击力的方式呈现给观众；将演播室的功能化、空间化、视觉化和栏目的专业化密切地联系在一起。通过虚拟前景的植入，使节目的呈现更加灵活多变，配合以各种绚丽的动画效果，可以提升栏目的视觉冲击力，呼应栏目主题，更具科技感和可看度。具体到场景设计，可以配合主持人的口述，进行实时视频对话连线，使播报更加直观、完整，更具说服力。

1.7 系统灵活性

舞台背景由大屏幕、虚拟蓝箱、点评播报等部分组成，每一部分都可以根据节目内容、形式的需要实时渲染生成；同时通过不同的制作模板可在不增加任何硬件成本的前提下，灵活地完成在同一演播厅内完全不同形式的节目制作。

1.8 系统安全稳定性

所有的图文包装产品以及图文渲染服务器均采用了著名品牌高标准配置，包括冗余电源、SAS硬盘，支持ECC校验，采用低噪音设计，机箱标准达到服务器标准，支持7*24小时播出；支持三级掉电直通，保障系统的安全运行。

2. 系统方案说明

（1）系统信号格式：系统主信号格式为1080/50i，16∶9高清格式信号。系统支持其他高清格式信号，这个功能可由多功能变换器实现。系统中配置有2台双通道多格式视频转换、帧同步机器，支持HD/SD-SDI及模拟视频输入/输出，支持数字/模拟/嵌入音频输入/输出。系统支持各种标清和模拟信号，以兼容现阶段的技术要求[2]。

（2）矩阵与记录播出部分：配置多格式视频矩阵，矩阵规模至少32x32作为系统的信号切换设备，主要承担多种任务：高标清记录信号指派、技术监测等。配置主备演播室播出系统，可实现制作新闻系统成品打包后推送演播室进行播出。同时配置1台回采工作站用于采集录制可直接登记到制作新闻网内供编辑记者使用，如遇突发情况演播室回采工作站作为第三备，可直接播放编辑工程文件。

（3）外来信号处理与监视部分：系统设计4路外来信号接入演播室视音频系统，每路通道均具有上/下/交叉变换、帧同步、A/D（模/数）、嵌入、解嵌、音频延时校正等多种功能，并设计矩阵环接上/下/交叉变换设备方式实现多通道处理。导播室监视墙采用专业显示屏加多画面分割方式，并具有作为演播室实景区功能。固定监视信号，导演区主输出PGM、PVW、技术调像区和录像区监视信号直接从设备端口获取，不依赖矩阵调配，以保证线路更加清晰。系统中监视设备以高清16∶9的标准方式设计，同时监视系统上设计有完善的4∶3构图标识。导演区监看设计为可监看所有参与制作的信号源，监视器布局采用55英寸专业显示屏2×4排列的方式，导演与字幕制作共享监看。技术区：技术监视采用≥17英寸液晶监视器[3]。

3. 智能控制及预警系统技术性能要求

根据阳泉市广播电视台系统部署，要求智能控制及预警系统能够实现以下几个关键功能：

可以通过移动平板电脑或PC机实现对演播室灯光系统的控制，一键调用灯光节目模板，随时对调光台进行调整。可以通过移动平板电脑或PC机实现对演播室音频系统的控制，调整调音台的工作状态。可以通过移动平板电脑或PC机实现对演播室的切换台、矩阵、多画面分割器的集中控制。实现视频、音频及灯光系统的联动控制，各系统可配合做出逻辑动作。对演播室中的主要设备的工作状态进行监控和预警。良好的兼容性和扩展性，可升级为全台演播室自动化节目制作系统、全台预警控制系统[4]。

4. 实施效果及特点分析

在集中控制工作站上能够实时的观看到所有演播室内的设备状态信息，并实时呈现演播室内节目制作过程中信号的路由走向。

图形化全景展示矩阵交叉点链路及切换信息，通过客户端软件的灵活部署，异地实时掌握矩阵信号的链路走向。做到在总控中心通过集中控制软件能实时地对矩阵的信号调度，并能一键恢复矩阵的信号路由功能。可以对画面分割等具备信号检测、模板调用等功能的设备，进行监视和单一或一键式控制。根据其报警和检测信息，筛查，分析，与逻辑链路进行关联，实现对信号和设备本身的监控功能。按照不同应用场景的需求可实现对相应设备的单参数控制或整体组合式联动控制；实现对切换台、矩阵的交叉点，调音台联动，多画面模板调用以及设备参数的控制。只需一键操作就可以实现矩阵、调音台、灯光、多画面等设备达到播前预备状态，不需要单个设备进行调试。通过权限设置可以实现只监不控、既监又控的组合功能[5]。

健壮、安全的数据库设计，可以自定义历史数据保留时间；完全的数据库备份机制，定时对数据库自动备份，并一键式进行系统数据的恢复，不必担任误操作对系统配置进行的更改；数据库作业脚本定时自动处理无效数据，使数据库简约而不减性能。

监测交换机每一个端口上端口通断信息，如监测到设备掉线，或端口异常状态及时通过组合报警的方式通知，迅速排查故障；尽量做到每一个设备、每一个交换机端口的网络状态实时呈现。

对演播室内LED灯光可进行远程式网络控制，如亮度、频闪、开关等，并可以根据播出场景实现一键式模板调用（可定义多个场景模板），灯光状态达到预定值。

可以对调音台进行一键式的模板调用与控制（如调音台Fader控制、层控制、声像控制等）。一键即可实现调音台的场景（cue）设置。并将调音台的相关状态信息实时记录。

5. 结束语

演播室视频音频系统高清改造项目的成功实施，为电视台带来了显著的效益。通过高清改造，电视台的节目质量得到了显著提升，满足了观众对高清节目的需求；同时，高清技术的应用也提升了电视台的市场竞争力。未来，随着技术的不断进步和发展，我们将继续对演播室视频音频系统进行升级和优化，为观众带来更加优质的视听体验。

参考文献：

[1]刘萍.新闻直播演播室视音频系统的改造实践与思考[J].中国有线电视，2011（06）：733-736.

[2]张子力，郝旭东.内蒙古广播电视台2x120m～2新闻直播演播室群系统设计和实现[J].数字传媒研究，2018，35（01）：56-60.

[3]邹学益，何伟.基于低延时通讯及多方协同制播技术的融合媒体互动应用[J].现代电视技术，2021（03）：96-99.

[4]刘俊雄.电视台超高清4K融媒体演播室视音频系统及集成部分设计研究[J].电视技术，2022，46（04）：208-210.

[5]王亚军.演播室电视音频系统[J].有线电视技术，2003（12）：58-61.

作者简介：王玉斌（1979—），男，山西阳泉人，研究方向：广播电视工程。