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標清視頻系統(tǒng)的架構
高清電視是數(shù)字電視的高端發(fā)展方向，作為縣級電視臺，既要積極適應技術發(fā)展的潮流，也應意識到高清演播室的建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，它涉及設備投入、營運成本、技術培訓、人員素質(zhì)、市場需求等多方面的問題。各電視臺應根據(jù)自身的實際情況，尋找邁進高清領域的最佳切入點。
一.概要
演播廳是電視節(jié)目制作的重要場所，體現(xiàn)了電視臺的技術水準和綜合實力。隨著高清電視技術在廣電行業(yè)的不斷應用和成熟，國內(nèi)的許多電視臺對于實現(xiàn)高清電視的夢想已不是遙遠。為了適應縣一級電視技術發(fā)展和節(jié)目制作上一個新臺階，南安電視臺著手對演播廳進行了高/標清系統(tǒng)的設計和建設工作，經(jīng)過一段時間的實踐和運用，確保了綜合節(jié)目、文藝節(jié)目和各項節(jié)目錄制的順利開展。
高清/標清演播廳專業(yè)視頻系統(tǒng)是一個復雜系統(tǒng)，為了使視頻系統(tǒng)達到最佳效果，南安電視臺結(jié)合省、市等上級臺演播廳的設計思路和本臺的現(xiàn)場實際，在設計思路上本著可用性、先進性、時代性和兼容性等原則全面滿足電視訪談及綜藝類節(jié)目要求，為縣一級小型演播廳在基層電視臺的運用起到了積極的作用。
二.演播廳系統(tǒng)的架構
在我國，大部分的電視制作仍以標清節(jié)目為主，高清和標清將在未來相當長的時間內(nèi)并存。因此，構建一個可以兼顧高清和標清節(jié)目制作的演播室系統(tǒng)，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對投資的最大保護，延長設備的有效使用周期;另一方面也能夠滿足現(xiàn)階段節(jié)目播出的要求，為用戶提供高質(zhì)量的標清電視節(jié)目信號。基于以上考慮，我們確立了高清/標清兼容的系統(tǒng)設計思路，決定演播廳建設高、標清兼容系統(tǒng)。
演播廳信號系統(tǒng)選擇為高標清兼容，首先就應該確定實現(xiàn)高、標清兼容的方式。在全國各電視臺還沒有一個現(xiàn)成的系統(tǒng)可供我們參考的情況下，選擇如何兼容將直接影響系統(tǒng)的架構和成本的高底。兼容方式主要有以下幾種方式。
1.雙主機切換系統(tǒng)。它采用的是由一個控制面板同時控制二個主機的方式，一個為高清信號通道主機，另一個為標清信號通道主機。該系統(tǒng)的優(yōu)點是高、標清信號可同步切換，可同時獲得高、標清信號。但由于采用雙主機切換臺而成本上升。除信號源之外，等于形成了高、標清二套分離系統(tǒng)。因此，成本無疑會更高，系統(tǒng)相應也會比較復雜。
2.采用高、標清兼容切換臺構成兼容系統(tǒng)。在系統(tǒng)中的切換臺是高標清兼容的設備。在需要錄制高清節(jié)目時，用軟件可以開通高清通道制作，需要標清制作時，通過設置重新啟動后可以制作標清節(jié)目。其優(yōu)點是高、標清信號能同時接入系統(tǒng)，設備能自動識別高、標清信號。但其缺點是不能同時錄制高、標清信號。如需要同時錄制高、標清信號時，在系統(tǒng)中仍需要加入下變換。另外，由于高、標清信號同時接入系統(tǒng)，因此系統(tǒng)輸入端和布線量無疑也都將成倍增加，增加了系統(tǒng)的復雜性，無疑這也會增加資金的投入。
3.純高清加下變換系統(tǒng)。該系統(tǒng)從信號源輸出，經(jīng)切換臺處理，只有一個高清信號通道，在通道最終輸出端加入下變換，因此，該系統(tǒng)既可錄制高清信號也可錄制標清信號。該系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是系統(tǒng)相對簡單，和標清演播室系統(tǒng)基本相似。由于在輸出端加入了下變換，因此在系統(tǒng)中就必需考慮由下變換所引起的信號延遲、變換模式等問題。
經(jīng)對對技術發(fā)展的認真分析、研討，并考慮到今后電視事業(yè)發(fā)展的需要和系統(tǒng)架構的性能價格比。我臺決定采用第三種兼容方式，即純高清加下變換方式。
三.末級下變換方式的實現(xiàn)
我臺演播廳在實現(xiàn)信號傳輸?shù)幕A上積極采用經(jīng)濟、實惠，適應于信號傳輸模式的高/標清兼容系統(tǒng)進行建設。
視頻源部分包括如下設備：5臺高標清兼容攝像機，2臺高標清兼容錄像機(一臺為硬盤錄像機，另一臺為磁帶錄像機)，高清字幕機，視頻接口板線路高清信號若干(業(yè)務擴展冗余使用，可以接入現(xiàn)場高清信號，其他高清線路信號)。
基于本臺此次項目經(jīng)費以及將來直播業(yè)務情況考慮，整套視頻系統(tǒng)只設計一臺高清切換臺，為了保證該切換臺在直播情況下的安全性，矩陣在此次項目設計上具有一定的獨創(chuàng)性：一般而言，矩陣與切換臺在邏輯位置上處于上下游關系，矩陣處于上游，切換臺處于矩陣下游。而本臺此次設計中，不僅將將切換臺與矩陣設計成上下游關系，而且在常用視頻源部分設計成同級關系，即常用的視頻源直接分兩路，一路給高清切換臺輸入，一路給高清矩陣輸入，而非常用視頻源(視頻接口板上視頻源，末級PGM信號，預留輸入信號等)只進矩陣，矩陣提供5路信號給切換臺，這樣就能非常方便靈活地使用系統(tǒng)內(nèi)所有的信號，從而實現(xiàn)了切換臺與矩陣即是同級關系又是上下級關系。這種獨創(chuàng)性的設計給整套視頻系統(tǒng)帶來了非常的體驗：首先，切換臺能夠調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)所有視頻源，并完成切換，這個是設計基礎，也是每個演播室中切換臺的基本功能;其次，如果切換臺由于某種原因不能正常使用，矩陣能夠很好的應急代替切換臺使用，為了配合這一功能的人性化實現(xiàn)，我們將矩陣控制面板(X-Y純物理按鍵遙控面板)部署到了非常臨近切換臺的控制桌的斜面上，這樣既能保證切換臺與矩陣傳統(tǒng)功能上使用的需求，又能將矩陣當做應急切換臺使用，為低成本高清演播室提供了一個可行的技術方案。
在切換臺PGM輸出與矩陣應急PGM輸出后，我們使用2X1板卡(帶遙控面板)，這塊2X1板卡不僅帶傳統(tǒng)視頻選擇功能，還帶下變換功能，即該板卡既帶高清輸出，又帶標清輸出，而且還帶復合模擬輸出，多格式的輸出方式后都引入了相應格式的視頻分配放大器，其中，標清分配放大器后級使用延時器進行直播安全延時，以防止演播室安全突發(fā)事件后能夠有30秒的處理時間，視頻延時后，經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換發(fā)生器后，使用光纖傳輸?shù)讲コ鰴C房的光電轉(zhuǎn)換接收器，進行直播使用。
在直播與錄播節(jié)目中節(jié)目錄制部分使用了一臺高清硬盤錄像機，一臺高清sony磁帶錄像機和一臺高清非編機。這幾臺設備在使用上，都充當著同時扮演視頻源與視頻目的的角色，即錄像機與非編機既當高清視頻源輸出(例如，傳統(tǒng)的訪談類節(jié)目中使用的VTR信號就是從錄像機輸出)，又當著高清視頻錄制設備使用。錄制碼率大約為220Mb/s，完全滿足高清要求。
四.系統(tǒng)設備的選型
1.658切換臺
本次項目視頻系統(tǒng)特效切換臺使用日本松下公司生產(chǎn)的型號是AV-HS450MC。該設備是一個含一級M/E的16X4多功能數(shù)字特效其切換臺，可提供高圖像質(zhì)量下的復雜特技功能。該系統(tǒng)由主處理器(2U標準19寸機柜型主機)及控制面板(全功能帶嵌入沿遙控面板)兩大功能模塊組成，能夠使用多種可選的功能模塊(本次項目使用AV-HS04M1MC作為高標清兼容的SDI輸入與輸出接口擴展模塊，AV-HS04M8MC作為DVI輸入接口擴展模塊)，得益于這兩塊可選功能模塊的使用，切換臺的輸入由此前的16路高標清兼容SDI接口擴展到18路高標清兼容SDI接口外加其中有2路DVI標清輸入，輸出由此前的4路高標清兼容SDI接口擴展到6路高標清兼容SDI接口。
2.攝像機
攝像機決定選用索尼PMW-EX350L高清演播室攝像機，它是索尼首款采用2/3英寸成像器的肩扛式存儲卡攝錄一體機，不僅可以作為ENG單機應用，也可以通過演播室附件作為全功能演播室攝像機應用。
3.高標清硬盤錄像機
可在2.5英寸高速固態(tài)硬盤上記錄高質(zhì)量無壓縮視頻Prores、DNxHD格式壓縮視頻.可同時插入2塊SSD硬盤，支持不間斷錄制——當一塊硬盤數(shù)據(jù)寫滿后，錄像機會自動往另一塊硬盤上繼續(xù)寫入。錄制完畢后，將SSD硬盤裝載到任何計算機上就可直接讀取媒體文件，不需要再用另一臺錄機進行上下載配備3Gb/s SDI和HDMI接口、帶有搜索輪和RS-422遙控接口的傳統(tǒng)VTR風格控制面板、LCD預覽屏幕，以及用于不間斷錄制的雙SSD插槽。
4.HDV高清數(shù)字錄像機
記錄和重放HDV1080i，DVCAM，DV(SP)，DVCPRO 25(重放)格式，支持NTSC/PAL制記錄和重放，支持高清下變換輸出，內(nèi)置信號發(fā)生器，兼容大小磁帶，長時間記錄能力。
5.blackmagic Compact Videohub 40X40切換矩陣
Videohub系列是廣播級矩陣，2U能夠安裝在標準17寸機柜中，厚度不到1英寸。輸入格式較為靈活，能夠自動在SD、HD和3Gb/s SDI之間切換，而且所有輸入信號都經(jīng)過了時鐘恢復，在切換過程都非常平穩(wěn)，不會產(chǎn)生抖動和爆音。此次項目購置了3塊與之配套使用的全物理按鍵的帶宏功能的遙控面板，能夠非常靈活調(diào)用每一路信號。
6.同步發(fā)生器
兩臺Sync Generator同步發(fā)生器，提供黑場和HD tri-sync同步信號，每臺提供6個晶體穩(wěn)定視頻同步輸出可使制作室所有的視頻設備按照高清Tri-Sync或標清黑場電視標準實現(xiàn)同步。
7.雙高清輸入倒換器
高/標清信號輸入(自動選擇)，雙輸入備份功能，自動檢測輸入信號。手動直接控制(ACP)GPI，高/標清通道各自具有獨立幀同步器，高/標清通道各自具有16 道加嵌器，關閉加嵌功能時高清16通道(4組)信號不做處理，關閉加嵌功能時標清8通道(2組)信號不做處理(幀同步之后)，雙高清輸入，雙標清輸出，雙復合監(jiān)視輸出，高/標清域內(nèi)色彩校正，提供1080i或720p 50至625/50格式變換，提供1080i或720p 59.9至或525/59.94格式變換，提供1080p或720p 25至625/50 格式變換，提供1080p或720p 29.97至525/59.94格式變換，提供1080p或720p 23.98至525/59.94格式變換，為4：3搖移格式、14：9和16：9信箱格式和變形格式輸出的內(nèi)置ARC，4：3標清安全框標記，標清域中經(jīng)過下變換處理圖像的行/場銳化控制，標清挖芯調(diào)整，標清域中WSS，WSS-ext和VI信息嵌入，兩個輸出通道的I/O延時測算，被選輸入端口報告，兩個輸入端口的CRC狀態(tài)信息。
8.高標清分配放大器
一分七高/標清SDI時鐘再生分配放大器，兼容：143 Mbit/s，177 Mbit/s，270 Mbit/s，360 Mbit/s，540 Mbit/s，1485 Mbit/s，正向和反向輸出，具有旁通功能的再鎖定器(針對非標準頻率)
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