高清演播室系統(tǒng)的方案設計

1、高清演播室系統(tǒng)的方案設計 一 高清演播室系統(tǒng)的設計思想 二 高清/標清兼容系統(tǒng)的實現方式 三 高清演播室視頻系統(tǒng)的信號流程 四 關鍵設備的選型 五 音頻系統(tǒng)的設計 六 高清演播室系統(tǒng)設計應該注意的問題 高清電視節(jié)目的制作在我國還處于起步階段。如果花費高昂的代價建設一個純粹的高清演播室系統(tǒng)，只能進行高清節(jié)目的制作和儲備，必然會降低演播室的利用率。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)，一方面能夠實現對投資的最大保護,另一方面也能夠滿足現階段節(jié)目播出的要求。 高清/標清兼容系統(tǒng)與傳統(tǒng)的標清系統(tǒng)相似，都是以切換臺為核心，但由于高清電視在取景比率、延時處理、信號帶寬等方面不同于標清電視系

2、統(tǒng)，在系統(tǒng)的細節(jié)處理上也存在許多不同。根據目前市場上切換臺的功能分類，高清/標清兼容系統(tǒng)的實現方式有以下四種 1. 雙主機切換系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用由一個控制面板同時控制兩個主機的方式，一個為高清信號通道主機，另一個為標清信號通道主機。除信號源之外，相當于形成了高清、標清兩套分離系統(tǒng)。它的優(yōu)點是高清、標清信號可同步切換，可同時獲得高清、標清信號，不存在由上、下變換而引起的信號延時和轉換損耗。其缺點是采用雙切換主機增加了系統(tǒng)的成本和復雜程度。 2. 高/標清兼容切換臺系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用高/標清兼容切換臺，一臺切換臺主機同時具有高清、標清兩套處理系統(tǒng)，切換臺設置為高清狀態(tài)時進行高清制作，設置為標清狀態(tài)時進

3、行標清制作。在同時錄制高清、標清信號時，需要將高清信號進行下變換以得到標清信號。其優(yōu)點是高清、標清信號能同時接入系統(tǒng)，操作簡單。缺點是由于高清、標清信號同時接入切換臺，導致切換臺輸入端口和系統(tǒng)布線量成倍增加，成本較高。 3. 純高清加上、下變換系統(tǒng) 該系統(tǒng)從信號源輸出，經切換臺處理，只有一個高清信號通道,在通道最終輸出端加入下變換產生標清信號。其優(yōu)點是可同時錄制高清、標清信號，系統(tǒng)相對簡單。但由于在輸入端對標清信號源進行了上變換，在輸出端加入了下變換，系統(tǒng)必須考慮由上、下變換所引起的視、音頻信號的延遲差異、變換模式等問題。 4. 多分辨率同步制作切換臺系統(tǒng) 該系統(tǒng)以多分辨率同步制作切換臺為核心

4、，其獨特的格式融合（Format Fusion）技術使所有的標清、高清信號源無需上、下變換即可直接進入切換臺，實現高清、標清信號的同步混合切換，并可在切換時根據16:9和4:3幅型比的要求隨意設定。它的設置簡單便捷，每個輸入接口可任意指定為高清或標清格式，每級M/E采用獨立的CPU運行，可以分別自由定義為高清或標清輸出。該系統(tǒng)布線簡單，不需考慮上、下變換，不存在延時問題，可完成高清、標清信號的雙版同時輸出，具有較高的實用價值，但切換臺的成本較高。 經對對以上四種兼容方式的認真比較，并考慮到今后的技術升級和系統(tǒng)構成的性能價格比，決定采用純高清加上、下變換方式，其原因如下： 從價格方面考慮，其它三

5、種兼容系統(tǒng)采用的切換臺與純高清切換臺相比，設備投入要高出60%100%，顯然采用純高清切換臺是比較經濟的一種選擇。 從系統(tǒng)結構方面考慮，采用建立“高清島”的方式實現高清、標清的兼容，在“高清島”內從信號拾取、特技處理、字幕疊加到錄像全部為高清格式，在電視制作全面進入高清時代后，將“高清島”以外的上、下變換去掉，就可以成為一個純高清的節(jié)目制作系統(tǒng)。 從系統(tǒng)復雜性方面考慮，除了標清錄像機外，攝像機、高清錄像機、幀同步機、字幕機均為高清設備，具備高清信號的輸入、輸出功能，允許切換臺不具備標清處理功能，使系統(tǒng)配置得到了簡化。 如果建立一個小型高清演播室，視頻系統(tǒng)的主要設備為：3臺高清攝像機、一臺16路

6、高清切換臺、一臺122高清矩陣、一臺124標清矩陣、高清和標清放像機各一臺、高清和標清錄像機各兩臺、一臺高清字幕機、兩臺上變換器和一臺下變換器。高清演播室的視頻系統(tǒng)圖下圖所示。其信號流程如下。 1. 高清主路信號 3路高清攝像機信號、1路高清放像機信號、高清字幕機的2路信號直接進入高清切換臺，由標清矩陣輸出的第二、三路SD-SDI信號分別經2臺上變換器轉換為HD-SDI信號后也送入高清切換臺，高清切換臺輸出的PGM信號即為高清主路信號。 2. 高清備路信號 高清攝像機、高清放像機、高清字幕機及兩臺上變換器的輸出信號送入122高清矩陣，其輸出作為高清備路信號。 3. 標清主路信號 高清主路信號經

7、過下變換，轉換為標清主路信號。 4. 標清備路信號 由高清攝像機、高清放像機、高清字幕機輸出的5路SD-SDI信號和1路標清放像機信號、兩路外來標清信號進入124標清矩陣，矩陣的第一路輸出即為標清備路信號。 5. 音頻嵌入 高清主路和備路信號經21自動倒換開關后嵌入數字音頻信號，被分別送至總控機房和兩臺高清錄像機；同樣，標清主路和備路信號經21自動倒換開關后嵌入數字音頻信號，被分別送至總控機房和兩臺標清錄像機。 該系統(tǒng)實現了高清和標清兩種節(jié)目制作的兼容，可分別或同時進行兩種格式的電視節(jié)目的錄制或直播，下面還要對系統(tǒng)作幾點說明： * 將標清矩陣和上變換器配合使用，可以為高清切換臺靈活提供各種HD

8、-SDI信號源，如來自總控機房或電腦的外來信號、標清放像機的信號等 * 上變換器還具有幀同步功能，因此外來標清信號不必經過幀同步機。 * 發(fā)揮設備本身具有兼容高清、標清輸出的特點，充分利用設備的高清、標清輸出端品，簡化系統(tǒng)的配置。 1. 切換臺 切換臺試選用索尼MVS-8000（不含標清處理選件），支持1080/50i格式，采用2級M/E配置，每級M/E都有4個全功能鍵及14個獨立劃像發(fā)生器，其獨立的M/E功能包括：4:3/16:9母線切換模式、交叉點指配、快拍、關鍵幀及各種特技。為了提供更大的靈活性，每級M/E中的每個按鍵處理器都可以進行色鍵和彩色矢量鍵控處理，消除了以往鍵型選擇的局限性。有

9、多達200個幀存（標清），具有一體化三維數字特技及外部數字特技控制能力，并具有較好的可靠性和擴展能力。 2. 攝像機 攝像機決定選用索尼HDC-950 高清演播室攝像機，它采用220萬像素FIT Power HAD CCD，可實現12比特A/D轉換，支持1080/50i格式的節(jié)目制作,支持16:9/4:3轉換，靈敏度達到F10，信噪比為54dB，水平分辨率為1000線，調制深度在水平方向為45%，拖尾電平達到-135dB。使用Memory Stick存儲設置文件和場景文件，具有多區(qū)彩色矩陣功能、自適應高亮度控制功能、三通道膚色細節(jié)校正功能、拐點飽和度控制功能以及暗部飽和度控制功能。攝像機控制單

10、元能夠提供4組HD-SDI/SD-SDI信號及模擬分量、模擬復合信號的輸出。 3. 錄、放像機 該系統(tǒng)中原有的錄、放像機采用Sony DVW系列產品，這些標清設備可繼續(xù)沿用。高清錄、放像機的配置要考慮到全臺錄制格式的統(tǒng)一性，采用Sony HDCAM系列產品。放像機選用HDW-M2100P，它內置上、下變換器，兼容多種Sony1/2英寸磁帶重放，包括模擬Betacam/SP、DVW/SX/IMX，可輸出HD-SDI和SD-SDI信號。錄像機選用HDW-2000，它內置下變換器，具備HD-SDI和SD-SDI輸出端口，具有優(yōu)秀的編輯操作性能，可記錄長達149分鐘的1080/50i格式的高清節(jié)目。

11、4. 同步系統(tǒng) 高清系統(tǒng)使用的同步基準信號有兩種，一種是高清專用的三電平同步信號，另一種是與現有標清系統(tǒng)完全相同的BB（Black Burst，即黑色同步）信號。早期的高清產品大多只能接受三電平同步信號，但近幾年生產的大部分高清設備都配置了BB同步輸入接口。同步系統(tǒng)選用2臺泰克TG-700和一臺ECO-422D組成自動倒換系統(tǒng)，能夠輸出BB和三電平同步信號 5. 監(jiān)視系統(tǒng) （1）監(jiān)視器的選擇 為了控制監(jiān)視系統(tǒng)的成本，除了主監(jiān)、預監(jiān)、技監(jiān)采用索尼BVM-D系列高清監(jiān)視器以外，其余全部采用標清監(jiān)視器。 （2）監(jiān)視器管理系統(tǒng) 在制作高清節(jié)目時，要在監(jiān)視器上調出16:9安全線，使導播能夠在監(jiān)視器上看到

12、按16:9構圖的畫面。而在錄制標清節(jié)目時，則需調出 4:3安全線。為了避免在錄制不同節(jié)目時對監(jiān)視器進行逐個調整，方便對監(jiān)視系統(tǒng)的控制，必須建立監(jiān)視器管理系統(tǒng)（如索尼的S-BUS系統(tǒng)），使所有監(jiān)視器聯(lián)網，對監(jiān)視器進行統(tǒng)一編組控制，通過電腦軟件完成各監(jiān)視器的設置。 高清演播室要求音頻系統(tǒng)應具有5.1環(huán)繞聲兼容立體聲、單聲道的監(jiān)聽及錄制播出能力。但從目前情況來看，5.1聲道環(huán)繞聲編碼播出為時尚早，我認為在現階段將高清電視節(jié)目的聲音制作定位于立體聲比較現實。高清演播室音頻系統(tǒng)主要由數字調音臺、音頻延時器、音頻嵌入器、數字音分、模擬音分等設備組成，其音頻系統(tǒng)圖如圖2所示。 1. 信號通路 演播室的音頻系

13、統(tǒng)采用數字與模擬信號通路混合使用的設計方案，即在音頻信號主通路采用AES/EBU格式的數字信號，而在音頻內部系統(tǒng)的連接中部分采用模擬信號。之所以無法實現真正意義上的全數字演播室音頻系統(tǒng)，其原因如下： * 一些外圍設備沒有數字接口，或數字接口格式與主系統(tǒng)不統(tǒng)一； * 話筒輸入及監(jiān)聽輸出必須采用模擬信號通路。 數字調音臺 數字調音臺是音頻系統(tǒng)的中央處理設備，推薦選用的是美國太平洋公司的Integrity 16路數字調音臺。它包括2路話筒專用輸入模塊、4路話筒/線路輸入模塊、10路模擬/數字立體聲輸入模塊、2個模擬立體聲主輸出模塊和2個數字立體聲主輸出模塊。該調音臺采取了許多措施來保證直播的安全性：

14、 3. 系統(tǒng)延時 本系統(tǒng)中，純高清制作不會出現聲畫不同步的問題。而在標清制作時，由于廣播級的上、下變換器各有3幀的延時量，必須采用音頻延時器來解決圖像滯后的問題。標清放像機的視頻信號和外來視頻信號經過上變換后，會產生3幀延時，因此先要將它們的音頻信號送入音頻延時器處理后，再輸入調音臺。經過下變換后的標清節(jié)目信號也會產生3幀延時，因此將調音臺輸出的數字音頻信號經音頻延時器處理后，再送入標清音頻嵌入器。 4. 監(jiān)聽系統(tǒng) 在演播室中同時存在著一個與高清信號同步的音頻信號和一個經延遲后與標清信號同步的音頻信號，而在演播室內只能監(jiān)聽一個音頻信號，否則會造成聲音監(jiān)聽的混亂。由于主監(jiān)、預監(jiān)和技監(jiān)的視頻信號都

15、沒有經過延遲，為了方便節(jié)目制作，在演播室內監(jiān)聽的是不加延遲的、與高清信號同步的聲音。另外，技術人員可以用耳機監(jiān)聽經過延時后的聲音。 5. 立體聲 為了實現立體聲播出，系統(tǒng)中的音頻分配、嵌入、傳輸、擴聲、監(jiān)聽等環(huán)節(jié)都采用立體聲。 1. 上、下變換模式的選擇 （1）上變換模式 上變換將4:3的標清信號變換為16:9的高清信號，如圖3所示，有以下三種模式： * Stretch：將畫面橫向拉伸，保留了全部畫面內容，但畫面產生變形； * Pillar box：在畫面的左右兩側加黑邊，保留了全部畫面內容，畫面比例正常； * Full width：將畫面進行縱向剪切，畫面比例正常，但損失了一部分畫面內容。

16、下變換模式 下變換將16:9的高清信號變換為4:3的標清信號，也有以下三種模式（如圖4所示） Squeeze：將畫面橫向壓縮，保留了全部畫面內容，清晰度好，但畫面產生變形； * Letter box：在畫面的上下兩側加黑邊，保留了全部畫面內容，畫面比例正常，但清晰度有損失； * Edge crop：畫面左右兩側被剪切，清晰度好，畫面比例正常，但損失了一部分畫面內容。 不同模式的上、下變換各有優(yōu)、缺點，可根據實際需要合理選擇上、下變換模式。在標清節(jié)目的制作過程中，選擇上變換模式時需要考慮與下變換模式配合的問題，以免產生讓人無法接受的畫面。如可將上變換采用Pillar box的方式，下變換采用Edge crop的方式，同時攝像師在拍攝時也要按4:3的幅型比構圖。再比如錄制需要遮幅的專題類節(jié)目時，可以采取Letter box的下變換模式，以簡化后期制作。 在新建高清演播室時，演播室的長寬比要適合16:9的構圖要求，使演播室的寬度大于縱深，攝像機在拍攝時有左右平搖的余地。 高清和標清攝像機在拍攝手法上有許多不同，用高清攝像機拍攝時，由于景深淺，必須掌握好光的強度、光圈與景深的關系，