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【摘要】 中国农业电影电视中心是隶属于国家农业部的司局级事业单位，负责承办CCTV-7的农业节目。本文通过对中心高清演播室视频系统设计思路、设备选型以及实际运行的介绍，为今后演播室系统的构建提供一些思路和参考。
【关键词】高清 演播室 视频系统 信号调度 监视系统
高清电视技术的不断成熟和完善，给我们带来全新的变革和理念。为了保持农影的竞争优势，适应高清数字电视产业的发展趋势，加快硬件設备升级换代的步伐，推进高清电视的发展，我们必须将现有设备更新或高清改造，而作为节目制作流程中承担着重要任务的演播室，更是这次数字高清化改造的关键。
根据中心的情况一步跨入高清比较困难，还需要一个较长的过程，为同时满足高、标清制作的需求，系统主通道采用高清设备，向下兼容标清，支持主流高、标清信号的混合制作。
一.系统设计原则
（1）系统应具备稳定的、成熟的先进技术和功能的完备性
高清演播室系统，力求着眼于未来广播电视业的发展方向，系统设计应符合专业广播电视规范，系统应选用稳定、成熟、适用、先进的技术和设备，并在功能和性能上有一定的前瞻性，以适应未来节目制作的需求。在合理选配设备，充分发挥其功能的基础上，通过优化设计，使系统整体功能更实用、更丰富、更完备，保证相关环节的高标清兼容性。
（2）系统应具备高可靠性和灵活的应急措施
演播室承担大量制作工作，在设备选型上必须选择稳定、可靠、成熟的产品，系统应具有高度的运行可靠性，结构上不允许有单一节点的崩溃点，关键设备要充分考虑备份及设计冗余，设计要考虑到完善的应急方案，并且应急操作应安全、快捷。
（3）系统应具有开放性和扩展能力
系统应具备较强的可扩展能力，具有良好的开放性，设计应采用模块化理念，易于扩展和拆分，并且各功能区要有丰富的信号接口板，同时应符合相应标准和规范，易于互联互通。
（4）系统应操作简易，调配灵活，维护方便
演播室系统的结构设计要合理和规范，工位的设计符合演播室的特点，保证系统设备操作直观、简易，系统信号调配监视方便灵活，系统结构应尽量简单清晰，以方便日后系统的设备维护管理和故障排查。
（5）系统设计要保持高性价比
对系统进行统筹规划，采用集约化设计思路，达到最佳的性价比。系统设计中，在保证功能不简化、安全性不降低的前提下力求通过合理的设计方式降低系统造价，减少设备，方便系统连接等。
（6）系统具有箱载移动的特殊性
系统为适应户外拍摄的要求，须具备快速移动的特性，所以系统应尽量采用小型化、标准化、模块化、环境适应性强、高集成度设计的设备，并在飞行箱内进行集成，以达到方便运输，节约架设线路时间的目的。
二.系统关键设备选型
（1）数字切换台
视频切换台是整个视频系统的核心，强大的视频切换台不仅意味着它的特技效果种类繁多，而且可以同时对多路信号源进行多层画面的特技处理，避免多版制作造成画面质量下降和制作效率降低。考虑到以前的标清演播室切换台是SONY公司的，新购置的主切换台选择了Sony公司的MVS-7000X高清数字特技切换台，其操作界面和功能设置同老的切换台基本一致，导播人员不需要培训即可快速上手。同时该切换台性能稳定，功能强大，采用模块化和网络化结构，非常方便以后升级改造，它包括8*2个带有2.5Dresizer的高性能键控器，具有多种新型可选的混合/特效模式，4级M/E（含PP级）、每级M/E 4个全功能键，总共具备16个可分配的全功能键，输入40路、输出24路，3级M/E面板具备24个直切键，各路均带有源名显示，可与矩阵源名联动。
备切换台选用了MVS-6000 多格式切换台，配置成1级M/E有独立AUX控制模块，提供8个全功能键，12个直切键，15路输入及24路输出。
（2）摄像机
摄像机在视频系统中占有很重要的位置，摄像机质量直接决定演播室的节目技术质量，在性能、价格和需求上，经过慎重考虑，我们选用了Sony公司的HDC-1580R摄像机，它采用Power HAD EX HD CCD（220万像素），具有高达F11的灵敏度，有效减轻了夜晚制作节目时对灯光照度的要求。信噪比55dB，调制深度达到55%，有效降低了暗部画面噪波，使得高清晰的画面细节丰富，提供了更加通透的高清晰度图像画面。HDC1580还包含了广播级高清摄像机行业中最先进的14bit A/D转换器，使得由高性能CCD拍摄的图像能够在处理过程中保持最高的准确度，能够忠实的再现画面中亮到暗部区域的层次。
（3）多格式矩阵
矩阵是高清演播室的重要核心设备，是系统信号的调度中枢，完成记录、输出、监视、监测等信号的调度要求，并作为主切换台的应急安全备份。考虑到矩阵和切换台之间应无缝联接，应急处理迅速灵活，两者之间有良好的匹配和兼容性，我们同样选用了Sony公司产品：IXS-6600视频切换矩阵。IXS-6600视频矩阵采用了独有的S-BUS控制系统，可以与索尼的MVS-7000X切换台结合成一个整体的控制系统，从而实现双向操作控制、信号源名称交换，以及Tally提示处理等重要功能，它们之间的配合使用也可为以后的升级提供方便。
（4）周边设备
周边设备选择的合理性直接影响整个系统的稳定性，我们选择了国际知名品牌的产品AXON作为系统主通道的周边设备，同时还配备了三台AJA高清数字视频同步机和两台TV-ONE的VGA转HD-SDI转换器，解决了外来的各种视频信号和电脑信号进入系统的问题，并完成高清下变换工作。
AXON系列设备全部为模块化设计，机箱均带备份电源，有良好的散热、防尘功能，保证在密集安装的情况下散热良好、能长期稳定工作。周边设备支持视频高清/标清处理、音频处理、制式转换处理和信号完整性检测切换等多种规格板卡， 所有模块均可热插拔。 周边设备带控制接口和开放软件控制协议，关键参数（如视频幅度/黑场/静帧等）都可以由信号探测器来有效地监视，实现设备的网络监视和信号分析，并在检测到故障时报警。所有周边设备参数可以通过控制面板或综合面板进行设定，并将参数自动记忆在机箱内，在设备板卡出现问题是，将所设参数自动传入备份板卡中，自动恢复为原来板卡数据，不影响系统正常工作。
三.系统构架
（1）系统总况
演播室视频系统总体规模为标准8讯道及1无线讯道，预留4个摄像机通道可通过增加箱载EFP系统扩充为12+1讯道。系统由主、备切换台，核心调度矩阵形成完备的多级录制安全备份，并具有直播能力。视频系统主信号通道为1080/50i全高清的制作环境，即全高清内核，为兼顾标清制作能力，在视频入、出口采用上、下变换的方式来满足标清制作需要。
（2）系统简图
（3）信号源输出调用及基本工作原理
视频信号源为8+4路有线高清摄像机、1路无线摄像机、4路高清录像机、2路标清录像机、2路硬盘录像机的重放信号、1台高清字幕机信号、2路VGA信号、1路测试信号及若干外来信号。
摄像机信号从摄像机头通过复合光缆传送给CCU基站，基站输出的HD-SDI信号直接进入主切换台、矩阵，输出的两路HD信号经过多画面分割器后，送到导演和技术区大屏监看，1路模拟信号送到技术区进行波形监测。
主切换台输入的信号包括CCU输出的摄像机信号，录像机的输出信号，测试信号（同步发生器提供），两台帧同步机输出的信号，和六路矩阵输出信号（可在矩阵中任意调用信号源）。
备用切换台信号由矩阵输出的10路信号作为输入信号，信号内容一般为摄像机信号，可在矩阵内调用任意信号。
高标清录像机及硬盘录像机录制由矩阵输出的PGM和M/E信号，对节目进行记录。也可播放一些前期录制好的节目或素材回放，将HD-SDI信号分别送往主切换台、矩阵和录像区监看。
字幕机的KV信号和计算机信号（网络信息、短信、图片等）经过VGA转换器后的HD-SDI信号都进入矩阵进行分配和调度。
测试信号由主备同步及测试信号发生器产生，可输出SMPTE等各种标准的彩条和其他常用高标清测试信号，分别送到主切换台和连接到箱载外接口板上以备使用。
对于系统外来信号的接入，采用了AJA的多功能变换设备和AXON公司的周边板卡，可对外来信号进行上变换、帧同步、音频解嵌等处理后，分别送往主切换台、矩阵和大屏监看。
考虑到系统的扩展，切换台和矩阵预留有输入通道，在需要直接调用更多的摄像机或非编等设备时，信号从接口板进入系统。
（4）信号的输出与调度
视频通道以多区矩阵调度为核心，摄像机、录像机及外来等视频信号进入矩阵进行信号的调度，为主、备切换台、录像机、硬盘录像机、监看区和外接口等提供信号。矩阵的输入端也有来自切换台的包括PGM、CLEAN、M/E、AUX等各种信号。
主、备切换台PGM信号分别输出到两个AXON机箱内二选一板卡，实现双备份的同时完成加嵌、下变换和D/A转换，从二选一出来的各种信号再分别进入视分，得到的PGM信号有主备HD、SD和模拟信号，被送到各区、外接口板和返送回矩阵输入端。
多区矩阵提供系统中所有录像机记录信号、各区监看和送到外接口板的部分信号。矩阵的1路输出接到AXON的下变换、数模及视分板卡上，可以对外提供系统中任何一路信号的多格式信号，可供现场大屏幕使用或直接连接到备份录像机，用以记录一些现场视频素材，为后期编辑提供了更多选择余地。送给摄像机基站的返送信号也由矩阵输出，经分配送到各摄像机，使所有机位摄像师在应急情况下通过摄像机上的寻像器也能看到返送信号。
（5）图像监视系统
图像监视系统是视频系统的一个重要组成部分，本系统按满足12讯道规模直播演播室要求进行设计，主要分为技术区、导演区、录像区和其它区监视系统，全部采用高清监视器，监视信号通过矩阵进行调度，实现动态管理。
导演区采用5台42英寸等离子监视器根据不同信号监看，以8分割或4分割方式显示，最多可达到32路分割；技术区采用3台20英寸监视器四分割显示，每个讯道技术工位可独立监看4讯道摄像机信号；录像区可同时监看6路录像机信号，采用两台支持19英寸标准机架安装的三联式平板监视器，具有HD-SDI输入接口；音频区可监看5路摄像机信号（含PGM），采用1台17英寸监视器做4分割和1台17英寸独立监视器；现场导演区配置 3台17英寸高清数字监视器；现场灯光控制区配置1台20英寸高清数字监视器。
（6）同步时钟系统
同步系统由主备同步信号发生器和自动倒换器组成，采用1台泰克公司的TG700和1台利达公司生产的高标清同步信号发生器LT4400提供稳定的、多格式、多样化同步和测试信号，通过AXON的周边机箱的同步信号倒换功能完成同步倒换，保证系统稳定并完成设备测试，为演播及制作设备保驾护航。
计时钟系统是协调各播出环节协同工作的基础，本系统的计时钟采用GPS卫星计时系统，包括导演区GPS时间显示，显示时钟的尺寸根据系统需求配置。
四.小结
1000平方米演播室系统是农影从标清節目制作向高清节目制作过渡的标志，是农影电视技术发展的一步关键性跨越，意义非常重大。系统建设完成后在提高节目技术质量的同时，也锻炼了技术队伍，储备了人才。高清演播室半年多来录制了许多场大型活动，在使用过程中运行正常，性能稳定，操作灵活，信号质量良好，达到了当初系统设计的要求，这不仅说明我们农影向高清迈进了一步，而且对于进一步提升农影节目制播水平，增强市场竞争力、扩大社会影响力具有重要意义。B&P
【关键词】高清 演播室 视频系统 信号调度 监视系统
高清电视技术的不断成熟和完善，给我们带来全新的变革和理念。为了保持农影的竞争优势，适应高清数字电视产业的发展趋势，加快硬件設备升级换代的步伐，推进高清电视的发展，我们必须将现有设备更新或高清改造，而作为节目制作流程中承担着重要任务的演播室，更是这次数字高清化改造的关键。
根据中心的情况一步跨入高清比较困难，还需要一个较长的过程，为同时满足高、标清制作的需求，系统主通道采用高清设备，向下兼容标清，支持主流高、标清信号的混合制作。
一.系统设计原则
（1）系统应具备稳定的、成熟的先进技术和功能的完备性
高清演播室系统，力求着眼于未来广播电视业的发展方向，系统设计应符合专业广播电视规范，系统应选用稳定、成熟、适用、先进的技术和设备，并在功能和性能上有一定的前瞻性，以适应未来节目制作的需求。在合理选配设备，充分发挥其功能的基础上，通过优化设计，使系统整体功能更实用、更丰富、更完备，保证相关环节的高标清兼容性。
（2）系统应具备高可靠性和灵活的应急措施
演播室承担大量制作工作，在设备选型上必须选择稳定、可靠、成熟的产品，系统应具有高度的运行可靠性，结构上不允许有单一节点的崩溃点，关键设备要充分考虑备份及设计冗余，设计要考虑到完善的应急方案，并且应急操作应安全、快捷。
（3）系统应具有开放性和扩展能力
系统应具备较强的可扩展能力，具有良好的开放性，设计应采用模块化理念，易于扩展和拆分，并且各功能区要有丰富的信号接口板，同时应符合相应标准和规范，易于互联互通。
（4）系统应操作简易，调配灵活，维护方便
演播室系统的结构设计要合理和规范，工位的设计符合演播室的特点，保证系统设备操作直观、简易，系统信号调配监视方便灵活，系统结构应尽量简单清晰，以方便日后系统的设备维护管理和故障排查。
（5）系统设计要保持高性价比
对系统进行统筹规划，采用集约化设计思路，达到最佳的性价比。系统设计中，在保证功能不简化、安全性不降低的前提下力求通过合理的设计方式降低系统造价，减少设备，方便系统连接等。
（6）系统具有箱载移动的特殊性
系统为适应户外拍摄的要求，须具备快速移动的特性，所以系统应尽量采用小型化、标准化、模块化、环境适应性强、高集成度设计的设备，并在飞行箱内进行集成，以达到方便运输，节约架设线路时间的目的。
二.系统关键设备选型
（1）数字切换台
视频切换台是整个视频系统的核心，强大的视频切换台不仅意味着它的特技效果种类繁多，而且可以同时对多路信号源进行多层画面的特技处理，避免多版制作造成画面质量下降和制作效率降低。考虑到以前的标清演播室切换台是SONY公司的，新购置的主切换台选择了Sony公司的MVS-7000X高清数字特技切换台，其操作界面和功能设置同老的切换台基本一致，导播人员不需要培训即可快速上手。同时该切换台性能稳定，功能强大，采用模块化和网络化结构，非常方便以后升级改造，它包括8*2个带有2.5Dresizer的高性能键控器，具有多种新型可选的混合/特效模式，4级M/E（含PP级）、每级M/E 4个全功能键，总共具备16个可分配的全功能键，输入40路、输出24路，3级M/E面板具备24个直切键，各路均带有源名显示，可与矩阵源名联动。
备切换台选用了MVS-6000 多格式切换台，配置成1级M/E有独立AUX控制模块，提供8个全功能键，12个直切键，15路输入及24路输出。
（2）摄像机
摄像机在视频系统中占有很重要的位置，摄像机质量直接决定演播室的节目技术质量，在性能、价格和需求上，经过慎重考虑，我们选用了Sony公司的HDC-1580R摄像机，它采用Power HAD EX HD CCD（220万像素），具有高达F11的灵敏度，有效减轻了夜晚制作节目时对灯光照度的要求。信噪比55dB，调制深度达到55%，有效降低了暗部画面噪波，使得高清晰的画面细节丰富，提供了更加通透的高清晰度图像画面。HDC1580还包含了广播级高清摄像机行业中最先进的14bit A/D转换器，使得由高性能CCD拍摄的图像能够在处理过程中保持最高的准确度，能够忠实的再现画面中亮到暗部区域的层次。
（3）多格式矩阵
矩阵是高清演播室的重要核心设备，是系统信号的调度中枢，完成记录、输出、监视、监测等信号的调度要求，并作为主切换台的应急安全备份。考虑到矩阵和切换台之间应无缝联接，应急处理迅速灵活，两者之间有良好的匹配和兼容性，我们同样选用了Sony公司产品：IXS-6600视频切换矩阵。IXS-6600视频矩阵采用了独有的S-BUS控制系统，可以与索尼的MVS-7000X切换台结合成一个整体的控制系统，从而实现双向操作控制、信号源名称交换，以及Tally提示处理等重要功能，它们之间的配合使用也可为以后的升级提供方便。
（4）周边设备
周边设备选择的合理性直接影响整个系统的稳定性，我们选择了国际知名品牌的产品AXON作为系统主通道的周边设备，同时还配备了三台AJA高清数字视频同步机和两台TV-ONE的VGA转HD-SDI转换器，解决了外来的各种视频信号和电脑信号进入系统的问题，并完成高清下变换工作。
AXON系列设备全部为模块化设计，机箱均带备份电源，有良好的散热、防尘功能，保证在密集安装的情况下散热良好、能长期稳定工作。周边设备支持视频高清/标清处理、音频处理、制式转换处理和信号完整性检测切换等多种规格板卡， 所有模块均可热插拔。 周边设备带控制接口和开放软件控制协议，关键参数（如视频幅度/黑场/静帧等）都可以由信号探测器来有效地监视，实现设备的网络监视和信号分析，并在检测到故障时报警。所有周边设备参数可以通过控制面板或综合面板进行设定，并将参数自动记忆在机箱内，在设备板卡出现问题是，将所设参数自动传入备份板卡中，自动恢复为原来板卡数据，不影响系统正常工作。
三.系统构架
（1）系统总况
演播室视频系统总体规模为标准8讯道及1无线讯道，预留4个摄像机通道可通过增加箱载EFP系统扩充为12+1讯道。系统由主、备切换台，核心调度矩阵形成完备的多级录制安全备份，并具有直播能力。视频系统主信号通道为1080/50i全高清的制作环境，即全高清内核，为兼顾标清制作能力，在视频入、出口采用上、下变换的方式来满足标清制作需要。
（2）系统简图
（3）信号源输出调用及基本工作原理
视频信号源为8+4路有线高清摄像机、1路无线摄像机、4路高清录像机、2路标清录像机、2路硬盘录像机的重放信号、1台高清字幕机信号、2路VGA信号、1路测试信号及若干外来信号。
摄像机信号从摄像机头通过复合光缆传送给CCU基站，基站输出的HD-SDI信号直接进入主切换台、矩阵，输出的两路HD信号经过多画面分割器后，送到导演和技术区大屏监看，1路模拟信号送到技术区进行波形监测。
主切换台输入的信号包括CCU输出的摄像机信号，录像机的输出信号，测试信号（同步发生器提供），两台帧同步机输出的信号，和六路矩阵输出信号（可在矩阵中任意调用信号源）。
备用切换台信号由矩阵输出的10路信号作为输入信号，信号内容一般为摄像机信号，可在矩阵内调用任意信号。
高标清录像机及硬盘录像机录制由矩阵输出的PGM和M/E信号，对节目进行记录。也可播放一些前期录制好的节目或素材回放，将HD-SDI信号分别送往主切换台、矩阵和录像区监看。
字幕机的KV信号和计算机信号（网络信息、短信、图片等）经过VGA转换器后的HD-SDI信号都进入矩阵进行分配和调度。
测试信号由主备同步及测试信号发生器产生，可输出SMPTE等各种标准的彩条和其他常用高标清测试信号，分别送到主切换台和连接到箱载外接口板上以备使用。
对于系统外来信号的接入，采用了AJA的多功能变换设备和AXON公司的周边板卡，可对外来信号进行上变换、帧同步、音频解嵌等处理后，分别送往主切换台、矩阵和大屏监看。
考虑到系统的扩展，切换台和矩阵预留有输入通道，在需要直接调用更多的摄像机或非编等设备时，信号从接口板进入系统。
（4）信号的输出与调度
视频通道以多区矩阵调度为核心，摄像机、录像机及外来等视频信号进入矩阵进行信号的调度，为主、备切换台、录像机、硬盘录像机、监看区和外接口等提供信号。矩阵的输入端也有来自切换台的包括PGM、CLEAN、M/E、AUX等各种信号。
主、备切换台PGM信号分别输出到两个AXON机箱内二选一板卡，实现双备份的同时完成加嵌、下变换和D/A转换，从二选一出来的各种信号再分别进入视分，得到的PGM信号有主备HD、SD和模拟信号，被送到各区、外接口板和返送回矩阵输入端。
多区矩阵提供系统中所有录像机记录信号、各区监看和送到外接口板的部分信号。矩阵的1路输出接到AXON的下变换、数模及视分板卡上，可以对外提供系统中任何一路信号的多格式信号，可供现场大屏幕使用或直接连接到备份录像机，用以记录一些现场视频素材，为后期编辑提供了更多选择余地。送给摄像机基站的返送信号也由矩阵输出，经分配送到各摄像机，使所有机位摄像师在应急情况下通过摄像机上的寻像器也能看到返送信号。
（5）图像监视系统
图像监视系统是视频系统的一个重要组成部分，本系统按满足12讯道规模直播演播室要求进行设计，主要分为技术区、导演区、录像区和其它区监视系统，全部采用高清监视器，监视信号通过矩阵进行调度，实现动态管理。
导演区采用5台42英寸等离子监视器根据不同信号监看，以8分割或4分割方式显示，最多可达到32路分割；技术区采用3台20英寸监视器四分割显示，每个讯道技术工位可独立监看4讯道摄像机信号；录像区可同时监看6路录像机信号，采用两台支持19英寸标准机架安装的三联式平板监视器，具有HD-SDI输入接口；音频区可监看5路摄像机信号（含PGM），采用1台17英寸监视器做4分割和1台17英寸独立监视器；现场导演区配置 3台17英寸高清数字监视器；现场灯光控制区配置1台20英寸高清数字监视器。
（6）同步时钟系统
同步系统由主备同步信号发生器和自动倒换器组成，采用1台泰克公司的TG700和1台利达公司生产的高标清同步信号发生器LT4400提供稳定的、多格式、多样化同步和测试信号，通过AXON的周边机箱的同步信号倒换功能完成同步倒换，保证系统稳定并完成设备测试，为演播及制作设备保驾护航。
计时钟系统是协调各播出环节协同工作的基础，本系统的计时钟采用GPS卫星计时系统，包括导演区GPS时间显示，显示时钟的尺寸根据系统需求配置。
四.小结
1000平方米演播室系统是农影从标清節目制作向高清节目制作过渡的标志，是农影电视技术发展的一步关键性跨越，意义非常重大。系统建设完成后在提高节目技术质量的同时，也锻炼了技术队伍，储备了人才。高清演播室半年多来录制了许多场大型活动，在使用过程中运行正常，性能稳定，操作灵活，信号质量良好，达到了当初系统设计的要求，这不仅说明我们农影向高清迈进了一步，而且对于进一步提升农影节目制播水平，增强市场竞争力、扩大社会影响力具有重要意义。B&P