高清演播室视音频系统的设计与实践_闫丙锋.pdf

2022年第46卷第10期54网 络 多 媒 体etwork MultimediaN文献引用格式：闫丙锋.高清演播室视音频系统的设计与实践 J.电声技术，2022，46（10）：54-58，62.YAN B F.Design and practice of video and audio system in HD studioJ.Audio Engineering，2022，46（10）：54-58，62.中图分类号：TN948.12 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.10.016高清演播室视音频系统的设计与实践闫丙锋（南京市高淳区融媒体中心，江苏 南京 211300）摘要：以高淳区融媒体中心高清演播室的建设为例，探索县级融媒体中心高清演播室中视音频系统的设计与实践，论述演播室系统的概念，结合实际案例，分析视音频系统的设计思路，讨论信号流程、设备配置，探讨高清演播室系统的建设。系统设计可以通过配置实现高清、标清兼容，通过 2 选 1 应急切换实现视频矩阵和切换台主备工作模式，通过冗余配置，保证演播室的可靠性，通过预留保证了系统的可扩展性。县级融媒体中心在高清演播室系统建设上，要重视视音频系统设计，整体设计要体现系统的先进性和严谨性，在资源有限的情况下，通过创新实现功能、节约成本。关键词：高清演播室；融媒体；视频系统；音频系统Design and Practice of Video and Audio System in HD StudioYAN Bingfeng(Convergent Media Center,Gaochun district,Nanjing 211300,China)Abstract:Taking the construction of high-definition studio in Gaochun district convergent media center as an example,this paper explores the design and practice of the video and audio system in the high-definition studio in the county-level convergent media center,discusses the concept of the studio system,analyzes the design ideas of the video and audio system,discusses the signal flow,equipment configuration,and discusses the construction of the high-definition studio system.The system design can realize high-definition and standard-definition compatibility through configuration,realize the video matrix and the main and standby working modes of the switching station through emergency switching of one out of two,ensure the reliability of the studio through redundancy configuration,and ensure the scalability of the system through reservation.The county-level convergent media center should pay attention to the design of the video and audio system in the construction of the high-definition studio system.The overall design should reflect the progressiveness and preciseness of the system.In the case of limited resources,it can achieve functions and save costs through innovation.Keywords:high-definition studio;convergent media;video system;audio system0 引 言当前，移动互联网快速发展，媒体融合也已经进入深水期1。这些新型的工作态势促使融媒体中心进行全方位的革新。相关工作人员需要考虑应用新型的媒体技术，完善工作流程。当前，高清视频制作技术已经相当成熟，标清正在向高清过渡转型。可以说，电视高清化制作的软硬环境均已具备。因此，为了更好地促进媒体融合，县级融媒体中心可以将建设高清演播室作为媒体融合的发力点，为新媒体移动传播及电视播出高清化奠定基础。1 演播室概述1.1 高清演播室的概念演播室是利用光和声进行空间艺术创作的场所，一般可以划分为标清演播室和高清演播室两大类。不同于标清演播室，高清演播室在视频信号上实现了高清化拍摄、采集、录制及存储。这些流程需要数字化设备的配合，需要配备高清化的周边设备。1.2 演播室设计的原则演播室设计应该充分利用有限的资源，在保作者简介：闫丙锋（1988），男，本科，研究方向为广播电影电视工程和电子信息技术。2022年第46卷第10期55Network MultimediA网 络 多 媒 体证演播室先进性的前提下，选用性能价格比高的设备，可以选用利旧的设备，尽量节省开支 2。同时应遵循高可靠性、兼容性、灵活性、便于扩展和维护以及前瞻性等原则。设计人员应以先进技术、开放的思路进行创新设计，支持数据、语音、视像等多媒体应用，用基于数字视频的技术替代传统的基于模拟视频的技术。1.3 演播室的分类演播室可以按照不同的标准进行分类，如可以按照面积、系统设备、信号质量等进行划分。按照信号质量来分，融媒体中心演播室可以分为两种：（1）标清演播室，画幅比为 4 3，分辨率720576 的扫描格式，质量一般；（2）高清演播室，画幅比为 16 9，分辨率 1 9201 080 的扫描格式，质量高。2 高淳区融媒体中心高清新闻演播室概况相比标清演播室，高清演播室对技术要求更高，系统更复杂 3。高清技术发展过程中，对系统的设计提出了更为严格的要求，相关主体必须结合自身实际展开科学合理设计。高淳区融媒体中心结合自身实际情况对原标清演播室进行了改造 4，秉持安全、好用、融合的技术理念，系统基于 HD/SDI-SDI 高标清兼容格式，采用切换台+中心矩阵结构。高淳区融媒体中心的高清新闻演播室为实景演播室，面积 102 m2，属于小型演播室，信号质量方面，画幅比为 16 9，分辨率为1 9201 080。演播室分为演播区和导播区，合理区划分多个演播区，满足日常节目录制。重点对视频系统进行了重新设计，为系统暂时配备了两路高清摄像系统、1 台高清切换台、1 台高清视频矩阵等；对音频系统进行了重新设计，配备调音台、无线麦克风、有线界面话筒、内部通话设备以及监听音箱并预留音频接入口，合理配备了周边设备。3 系统设计思路及策略分析3.1 视频系统设计策略3.1.1 支持高清/标清兼容录制演播室建设时，电视制作系统为高标清兼容系统，播出系统支持标清播出，在播出系统升级为高清播出之前，演播室还是要制作标清节目。因此，演播室建设兼顾了高标清制作，既延长现有标清设备的使用周期，又能够满足后期制播系统升级对视频质量的要求。基于上述考虑，系统设计思想是对纯高清加视频下变换器，可以实现高清录制，也可以实现高清到标清下变换 5。下变换方式即将高清（16 9）信号下变换为标清（4 3）信号。下变换采用切边模式，垂直方向充满，录制时需注意画面安全窗。具体实现思路有两种。一是高清化采集，分别送入切换台或视频矩阵，输出高清信号，再经过视频加嵌器等中间设备，通过下变换器实现视频信号由高清转换为标清，最终送入采集工作站。当然，考虑到下变换时视频画面裁剪的问题，录制时要注意有效画面需在安全窗内。二是高清化采集，分别送入切换台或视频矩阵，输出高清信号，再经过视频加嵌器等中间设备，将高清视频信号送入采集工作站，进行高清录制。高标清兼容的设计思路不仅节省了资金，而且完全满足了当时标清播出的实际情况，不影响后期系统的全面高清化升级。3.1.2 视频信号流程视频系统输入信号包括摄像机信号、点评系统视频信号、交叉变换器外来的视频信号、LED 大屏信号、录像机信号以及非编信号等。这些信号经过视频跳线盘分送给视频矩阵，部分重要信号送入切换台。高清摄像机信号由摄像机控制单元（Camera control unit，CCU）送入切换台和视频矩阵。切换台通过切换，输出 PGM HD-SDI 信号分别经视频跳线盘、2 选 1 应急切换、数字音频加嵌卡、高清视频分配器等周边设备，送出加嵌后的高清视频信号给非编工作站、下变换器。视频矩阵通过阵列切换，输出 PGM HD-SDI 信号分别经视频跳线盘、2 选 1应急切换、数字音频加嵌卡、高清视频分配器送出加嵌后的高清视频信号给非编工作站、下变换器及大屏监看等周边设备。同时，视频矩阵通过阵列切换，也将信号送入另一路下游备用周边设备。矩阵信号如图 1 所示，切换台信号如图 2 所示。视频系统的信号流程比较清楚，控制比较灵活，通过配置跳线盘，方便故障排查和手动调度信号。系统配置了两套数字音频加嵌卡、高清视频分配器、视频下变换器，保证了系统的可靠性。3.1.3 主备设计思想基于预算的限制，配置系统时，视频矩阵和切换台均只配置 1 台，未配置备用设备。考虑到演播室的使用率较高，必须确保演播室系统的高可用性。通过系统规划，确定增加了 2 选 1 应急切换器，将2022年第46卷第10期56网 络 多 媒 体etwork MultimediaN切换台与视频矩阵通过 2 选 1 应急切换器组合成为互为主备设备的工作模式。经过验证，方法可行。具体方案是，切换台的 PGM、PVM 信号经视频跳线盘后送入矩阵，同样，视频矩阵将输出信号经视频跳线盘后送入切换台。当正在送出主摄像机信号给 2 选 1 应急切换器的设备（视频矩阵/切换台）故障，2选1应急切换器会自动切换到另一设备（切换台视/频矩阵）送出的信号。故障排除前，不会影响节目的正常录制。主备模式信号如图 3 所示。进行系统建设时，主备配置是必要的。为了实现主备配置，一般都会安装两套相同的设备或者同类型的设备。高淳区融媒体中心通过灵活的设计思想，用最少的设备资源实现了主备功能，并节约了成本。3.1.4 Tally 系统在演播室里，Tally 系统起着非常重要的作用。它通常以字符或指示灯的形式给出提示，通过视觉提示来协调工作，便于工作人员了解现场状态。本演播室只配置两套摄像系统，较为简单，因此 Tally系统采用的是通过指示灯来进行提示的方案。通过切换台切换，通过指示灯指示，一目了然。当 1 号机位指示灯为红色，表示 1 号机位拍摄的信号为播出信号，正在被使用。主持人、导播、嘉宾正常演播。此时，2 号机位指示灯为绿色，表示下次切到 2 号机位的信号。3.1.5 视频系统主要设备视频系统的设备主要包括高清摄像系统和高清切换台。（1）高清摄像系统。演播室核心摄像系统采用的是索尼 HSC-E85RF 高清彩色摄像机和 HSCU-E85RF 摄像机控制单元。摄像机与 CCU 之间通过光纤电缆进行光学数字信号传输。高清摄像系统的主要功能特点有：高画质与高性能，支持 1 080/50i 格式视频；具有数字增距镜功能、色差补偿功能、对焦辅助功能；性能高，信号稳定，高清