遼寧廣播電視臺移動演播室系統(tǒng)設計及選型

【摘要】 本文主要介紹了遼寧廣播電視臺高清移動演播室的設計思想，重點說明系統(tǒng)構成、設備的選型及使用功能

【關鍵詞】 高清 移動 開放式演播室 偏振片 發(fā)電機 衛(wèi)星傳輸

電視新聞的現(xiàn)場制作和直播越來越受到電視臺的重視，相應的節(jié)目制作量也越來越大。根據(jù)這幾年來相應新聞節(jié)目制作的嘗試和經驗，遼寧廣播電視臺創(chuàng)造性的提出設計一臺開放式的移動演播室，將電視臺的演播室搬到老百姓中間這一新的電視新聞制作方式，從功能設計上實現(xiàn)了：1.高清電視信號的采集；2.主持人及嘉賓訪談節(jié)目的現(xiàn)場制作（開放式）；3.電視信號的衛(wèi)星傳輸。

技術設計包括：車體改裝系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，視音頻現(xiàn)場制作系統(tǒng)，衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)等功能模塊。

一. 車體改裝

鑒于北方高寒地區(qū)的氣候，以及外戶時間停泊工作長等特點，遼寧廣播電視臺移動演播室采用直掛式無側拉箱結構，直掛式無側拉結構具有密閉性好、載重性強、保溫性高，尤其是冬季，更能顯示其優(yōu)點。牽引車頭選用的是德國MAN公司的車頭和底盤，型號為TGM 18.280。該公司是世界級大型貨車生產廠商，技術先進，實力雄厚，我臺的多臺大型轉播車都采用的此品牌牽引車頭，是在實踐檢驗中深獲大家好評的品牌。此款車設計時速接近100km/h，并且有先進的電子檢測裝置，后橋還可以隨動轉向，為行車的安全性和靈活性提供了良好的保障。

車體總長9.94米，車體高3.9米，寬2.5米，箱體長度為7.5米。車體內部空間由兩部分組成，一部分為技術區(qū)，一部分為演播區(qū)?？拷囶^部分為技術區(qū)，整個系統(tǒng)設備的布置和工作人員的主要工作都集中在這個區(qū)域；整個車體后半部分為演播區(qū)，演播區(qū)內長4.3米，寬2.2米，高2.4米，區(qū)域內沒有放置設備，只放置一個固定的主播臺，是主播出境和采訪的主要區(qū)域。演播室室內兩側和后部三面墻體為透明有機玻璃構成，外附可翻轉鋼板門。當翻轉門閉合時，形成一個完整封閉式的車體，可以隨時移動，當需要工作時，將翻轉門翻轉打開，露出里面的透明演播室，這時主持人就可以以現(xiàn)場環(huán)境為背景進行出鏡，充分體現(xiàn)出移動演播室深入現(xiàn)場的特點。翻轉們采用上下對開門方式，首先手動打開下開門的門鎖，打開下開門，然后用液壓控制器打開上開門，上門打開角度略大于90度。

車輛平衡支撐系統(tǒng)采用電動四油缸液壓傳動系統(tǒng)，四個液壓支撐腿分別位于車箱體前后的兩側。操作時通過操作桿可分別實現(xiàn)支撐腿兩兩同時運行，用以調整車體的平衡穩(wěn)定性。平衡穩(wěn)定的車體支撐系統(tǒng)能夠有效的保證衛(wèi)星系統(tǒng)準確快速的尋找衛(wèi)星。支撐腿未收起時有指示燈，提示工作人員注意。在車后部安裝了倒車監(jiān)視裝置，并與變速器連接，方便了駕駛員倒車操作。

二. 配電系統(tǒng)

移動演播室配電采用主備電源方式，以外接電源為主，本車自主發(fā)電為輔，采用手動倒換方式。轉播車配備有一根100米動力電電源電纜，4×16平方，整車需要外接380伏動力電電源，功率約為25千瓦左右。

當現(xiàn)場取電有困難時，轉播車自己還可以使用車上配備的市電發(fā)電機，本車采用的是熊貓發(fā)電機，輸出電壓為220伏，發(fā)電機油箱120升，在油箱加滿的情況下，整車滿負荷用電可以連續(xù)工作10小時左右（如圖）。轉播車配備獨立發(fā)電機在我臺現(xiàn)有轉播車中還是第一次，獨立發(fā)電機的設置使轉播車可以不受現(xiàn)場條件和環(huán)境的限制，使轉播車更深入到新聞發(fā)生的第一線進行報道。這臺發(fā)電機具有低噪音、低油耗、運行穩(wěn)定等特點，在實際工作中有著非常好的表現(xiàn)。

車上還配有一臺10千瓦UPS不間斷電源和一臺10千瓦穩(wěn)壓電源，車上所有的雙電源設備都保證一路電源接入UPS，另一路接入穩(wěn)壓電源。當車上的外電源突然斷電時，UPS可以保證車上的主要設備工作10分鐘左右，這樣就使工作人員有充分的時間將電源倒換到發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)，有效的保證了節(jié)目制作安全。

車體空調采用了兩臺日本大金變頻分體式空調，室內機部分采用嵌入式，嵌入式機四面均勻出風對整個工作環(huán)境制冷，同時對于設備少、發(fā)熱量低的演播區(qū)更為優(yōu)勢，風口為可調節(jié)式。

三. 視音頻現(xiàn)場制作系統(tǒng)

我臺移動演播室為全高清設備配備，可以向下兼容標清。系統(tǒng)如圖所示。

系統(tǒng)信號源采用ENG攝像機3臺，可以配置為：ENG有線攝像機高標清2路，高清無線數(shù)字攝像機微波一路，室外全景高清攝像機一路，錄像機信號兩路，外接模擬VGA信號一路，高清測試信號一路。

信號源在導演區(qū)進行預監(jiān)，分別進入高清多格式切換臺和多格式矩陣，兩路輸出信號經自動2選1倒換開關，選擇出1路主輸出信號。主輸出HD-SDI信號和經過下變換的SDI信號同時進入高清編碼器，可以根據(jù)需求選擇高、標清中的1路進行傳輸。

整個系統(tǒng)的同步由2臺泰克TG700高清同步機，經切換器選擇后提供三電平同步信號。

1.攝像機

轉播車上標配4臺高清攝像機，其中3臺ENG攝像機，1臺戶外全景攝像機。

E N G攝像機型號為松下A J -HPX3000MC，與我們以前轉播車上的訊道攝像機不同，它沒有基站在車上，需要額外配用電池使用，這樣的使用方式很靈活，即可在車內使用，也可在車外使用，既可以獨自錄制節(jié)目，也可通過視頻電纜連接，將信號傳入車上的系統(tǒng)。松下這款攝像機的存儲方式用P2存儲卡，支持多格式錄制和重放功能，攝像機上有5個P2卡插槽，可以插5張P2存儲卡，一張32G存儲卡在記錄高清100M數(shù)據(jù)流的情況下可以記錄30分鐘的信息，這也大大的豐富了這臺轉播車的信息記錄方式。

另外車上還配有一套高清無線數(shù)字微波，采用美國GMS公司的M2T-C發(fā)射機，安裝到攝像機上可以形成一套無線攝像機，在無遮擋的情況下，圖像信號可以傳輸1公里。支持高、標清視頻和兩路音頻，模擬和嵌入音頻輸入可選。

戶外攝像機型號為松下AW-E870，已安裝好在車頂上，信號已接入系統(tǒng)，通過液壓支持桿升降，平時降落到車頂部，工作時可以升高，最高可達6米（如圖）。這臺攝像機采用17倍光學變焦鏡頭，水平旋轉角度為320度，向左右各160度，俯仰旋轉角度從+50度到-90度。水平轉速和垂直轉速都達到20度/秒，同時還可以對攝像機的護罩進行加熱、雨刷和除霜功能。戶外攝像機的控制器安裝在車內控制臺上，因此對這臺攝像機的控制全部在車內進行。

這臺攝像機的使用使得移動轉播車的信號內容更加豐富，它提供了一路全景高機位，具有其它攝像機無法比擬的優(yōu)勢，同時由于它的控制部分全在車內，使得操作更加靈活方便，而且不受天氣的影響，是這臺轉播車的亮點之一。

2.切換臺

轉播車采用松下公司的AV-HS450高清、標清多格式視頻切換臺。標準配備16路輸入，每路輸入通道均內置10bit幀同步器，另外，還內置了4路上變換器與8路彩色校正器。切換臺內置雙監(jiān)視器多畫面顯示功能，它的一路DVI輸出可以將一塊顯示屏分為4、9、10及16個畫面，2塊屏幕上可同時顯示最多20個通道的信號。這一獨特功能能夠節(jié)省空間，減少設備成本，并改善節(jié)目制作工作流程。主機和控制面板均標準配置提供雙路冗余電源，使工作安全可靠。

3.音頻系統(tǒng)

轉播車采用主、備調音臺配備，通過2選1開關切換，主調音臺16路輸入，備調音臺12路輸入。主、備調音臺的使用有效的保證了工作的安全性。車內演播區(qū)可接兩路有線話筒，提供給車內主持人使用。車上還配有4路無線話筒，供車外外景主持人使用。演播區(qū)設計符合聲學指標要求，隔聲度優(yōu)于STC50，混響時間小于0.4秒，在開啟空調和設備時演播區(qū)噪聲小于NC35，聲擴散度100Hz時小于8dB，1000Hz-6300Hz時小于8dB。

4.通話系統(tǒng)

移動演播室的通話系統(tǒng)主要實現(xiàn)車內導演與攝像員、記者和指揮現(xiàn)場之間的無線對講通話，以及現(xiàn)場人員與主站衛(wèi)星電話及民用公話網之間的聯(lián)通。主要由通話主站、GSM電話橋、電話耦合器、無線對講機組成。該系統(tǒng)以通話主站為核心，通過4線-2線轉換器和電話耦合器連接GSM電話橋、無線對講機、移動電話及民用電話網，形成一個星型通話網絡。

通話系統(tǒng)采用滿足R o H s要求的PARTYLINE主站，該主站為兩通道設計，具有音質清晰的內嵌揚聲器，每個通道的音量可調，可使用鵝頸話筒或耳麥進行通話。

由于移動演播室的使用與傳統(tǒng)轉播車的不同，車外攝像人員與車上導播的聯(lián)系主要依靠對講機，車上配備了8套摩托羅拉對講機，對講基站接入通話系統(tǒng)，實現(xiàn)有線和無線通話的有效連接。車內還配有一臺電話耦合器接入通話系統(tǒng)，連接上電話線后，即可實現(xiàn)導播、主持人與第三方的通話聯(lián)系。

通話系統(tǒng)中還配有GSM通話模塊，可以將我們常用的GSM手機卡插入，通過手機電話方式與第三方進行聯(lián)系。

5.編輯機系統(tǒng)

與我們以前的錄制設備不同的是，這次移動演播室沒有采用磁帶錄像機，而是使用的SONY專業(yè)高清光盤小型錄像機，型號為XDCAM HD PDW-F1600。與傳統(tǒng)磁帶編輯機相比本機具有如下一些新的特性：PDW-F1600輕巧、便捷，只有半機架寬，3U高，可提供1920×1080圖像分辨率，以及8通道、24比特的無壓縮音頻記錄，具有極高質量的視音頻記錄能力，內置上/下（高清/標清）轉換器，具有多格式（1080i/720P）記錄靈活性，可進行高清/標清轉換，在重放時可進行1080i和720P的交叉轉換，標準配置有4:2:2高清內容的24P（23.98）記錄/重放功能，還可支持傳統(tǒng)的視頻格式，包括標清MPEG IMX、DVCAM和高清XDCAM HD420格式，以及24P逐行格式，兼容雙層（50GB，PFD50DLA）和單層（23.3GB，PFD23A）專業(yè)光盤介質，支持多種壓縮格式和幀頻，當采用最高碼流壓縮時，即壓縮方式為MPEG HD 422、50Mbps時，1張50G光盤可以記錄95分鐘的節(jié)目信息。

6.燈光系統(tǒng)

演播區(qū)內已安裝好5套LED冷光源照明燈用于演播室場景的照明，采用的是Litepanels公司的1×1系列燈具，其中3套為面光，2套為輪廓光。

7.偏振片系統(tǒng)

當移動演播室在外景環(huán)境下使用時，有可能會遇到這種情況，外環(huán)境的光線比較強烈，而演播室內的面光達不到足夠的補償效果，使得出鏡主持人的背景（外景）非常亮，而主持人的面部則顯得比較暗。而演播室內受空間環(huán)境限制，不能夠再布置更多的燈光來補償面光，為了解決這個問題，我們采用了Rosco VIEW偏振片系統(tǒng)。

Rosco VIEW偏振片系統(tǒng)具有如下特性：光學清晰，寬幅，高穿透；中性灰度，抗UV；攝像端曝光補償操作，簡易快捷；90度交叉旋轉，遮蓋全部日光；不斷調整并補償因窗外照射日光強曝而引起的光度變化；無需更換濾鏡，對難以反復調整濾鏡的環(huán)境而言更為適用；

寬廣窗面應用更為經濟節(jié)??；2塊或更多數(shù)量偏光鏡可通過無縫連接以覆蓋任意尺寸窗面。

Rosco VIEW偏振片系統(tǒng)由兩部分組成，一部分為寬幅偏振片（偏光片），另一部分為安裝在攝像機前端的光學玻璃偏振鏡。它的工作原理是，當這兩部分一同應用時，通過旋轉安裝在攝像機前的Rosco VIEW鏡片，來改變（鏡片與安裝Rosco VIEW的窗戶之間的偏光片）交叉偏振角度，從而實現(xiàn)不用調整室內燈光，即可隨意調節(jié)窗外光線亮度及曝光度的效果。

四. 傳輸系統(tǒng)

系統(tǒng)概述：衛(wèi)星傳輸采用主備鏈路系統(tǒng)，在編碼器、上變換器、高功放等各節(jié)點都做了設備冗余備份和自動切換功能，天線在發(fā)射信號的同時可由下行鏈路的接收機和頻譜儀監(jiān)看上星信號。SDI視音頻信號經編碼器進行H.264（標清還可使用MPEG-2）編碼壓縮為4至20Mb/s數(shù)據(jù)流，再經調制器進行調制（DVB-S或DVBS2，QPSK或8PSK等），輸出L波段信號，變頻器把L波段信號變換為KU波段信號，再經高功放把KU波段信號進行功率放大，通過天線系統(tǒng)發(fā)射到衛(wèi)星的轉發(fā)器，臺內通過天線接收該轉發(fā)器的下行信號，解碼器還原出衛(wèi)星車上傳的電視信號。

1.天線

采用德國諾達SKYRAY MAS 1900 KU頻段車載天線，主要設備配置包括：1.9米口徑菱形反射面；方位、俯仰和極化驅動；ACU天線控制單元；PAS定位輔助系統(tǒng)；GPS接收機；電子羅盤。

該天線能夠自動和手動控制，方位角可在±177可調，仰角可在20 ~86連續(xù)可調，極化方式為線性極化，極化則可以在-45 ~135之間連續(xù)調整，調整時的速度分為高、低兩檔，高速為2 /秒，低速為1 /秒。發(fā)射增益46dBi，工作風速為100公里/小時，生存飛速為140公里/小時，工作溫度為－30℃~+50℃，生存溫度為－40℃~＋60℃，能夠抵抗特大暴雨。

2.天線控制器—ACU4100

可以實時顯示天線的方位、俯仰、極化的角度，可以對天線進行緊急制動。本車ACU從信號處理子系統(tǒng)和限制開關收集數(shù)據(jù)信息，進行分析，以控制馬達的轉動，實現(xiàn)對天線的方位、俯仰和極化角度的調整，以及對天線驅動裝置的控制。ACU與旋轉裝置進行通信聯(lián)系，具有3種基本操作模式：自動控制、手動控制和緊急操作。

3.Moxy服務器－串口服務器

將各種串口信號轉換為IP數(shù)據(jù)，主要是在自動尋星的過程中，將GPS和電磁羅盤的數(shù)據(jù)以及天線方位角、仰角和極化角的數(shù)據(jù)經過轉換后供筆記本電腦上的APS軟件自動尋星時使用。

4.自動對星子系統(tǒng)

APS軟件—對星軟件，可通過它進行衛(wèi)星及DVB參數(shù)的配置與修改，并進行自動對星。

本車在衛(wèi)星天線上安裝了GPS接收機、電子羅盤以及傾斜儀。APS軟件內已經設置好了今后可能使用的衛(wèi)星及DVB載波相關的參數(shù)，可以根據(jù)實際情況選擇使用。根據(jù)GPS接收到的經緯度，APS將自動計算出對星的方位角、俯仰角和極化角。電子羅盤給出了天線當前的位置，因此APS將驅動天線轉動到對星的角度。當天線對上衛(wèi)星后，IRD就解調出DVB的信號，APS借助這一信號進一步精調天線，直到完全對準衛(wèi)星。

5.安捷倫N9320B頻譜分析儀

安捷倫N9320B 頻譜分析儀是一款具有9 kHz 到3.0 GHz 頻率范圍的掃頻式頻譜分析儀。它可作為尋星及組建自動控制系統(tǒng)所需的主要設備，同時在終端測試系統(tǒng)中滿足不同測試和應用需求。

6.編碼調制器—TANDBERG E5788

系統(tǒng)中E5788是用于完成信號壓縮編碼調制功能的設備，提供標清和高清編碼模式，支持4:2:2 HD等各種先進的編碼方案及DVB-S2調制的能力。它非常靈活，提供單獨延遲最優(yōu)化的MPEG-2 SD、MPEG-4 HD/ SD和MPEG-4 SD編碼器，它們可單獨或組合使用。RAS、BISS和大量先進的音頻功能相結合，提供最高水平的完全一體化的MPEG-4 AVC DSNG。E5788編碼器編碼性能超群，支持在1080i和720p的大量水平分辨率。本系統(tǒng)選用L波段輸出。

7.高功放—諾達HPA 3413BU內置上變頻器

編碼調制器輸出的已調制波不能直接進行衛(wèi)星傳輸，必須經過上變頻器變換為可以進行衛(wèi)星傳輸?shù)腃或KU波段，再經過高功放進行功率放大，送至天線的饋源。本系統(tǒng)采用德國諾達公司的400瓦KU波段行波管高功放，型號為HPA3413BU，是包含上變頻器模塊的室外型高功放。由于采用內置BUC（上變頻模塊）的高功率放大器，其中頻輸入為L頻段，與輸出為L頻段的編碼調制器結合，可以省去常規(guī)的獨立式上變頻器，節(jié)約機架空間。

本車變頻器設備核心的變頻模塊包括本振、頻率合成器、混頻器和濾波器，能夠提供精確的頻率調諧和頻率穩(wěn)定性。本車變頻器的獨特之處還在于具有幅度均衡器，有助于進行斜率校正并保證最佳的傳輸性能。而1KHZ的步長值則可進一步增強信號的精確性。所有設備都具有極低的相位噪聲和雜散，并能在寬廣的溫度范圍內工作。變頻器的所以功能都能通過前面板或串行遙控接口（RS485、RS22、LAN）進行控制。

本車的高功放系統(tǒng)包括一臺室外型400瓦行波管高功放和一個室內遠端監(jiān)測控制單元，具有現(xiàn)代衛(wèi)星通信應用中所有必備的功能和特性，如串行/并行MC監(jiān)控接口、本地和遠程面板等。設備中的高壓部分被完全密封，所有的電子部件都經過表面涂層處理，能夠防塵防潮。

8.冗余控制開關—RCU5010

通過RCU5010可以控制互為備份的兩條發(fā)射鏈路，并可控制HPA的各種狀態(tài)及發(fā)射衰減。所有的RF射頻參數(shù)均可通過RCU5010的前面板進行監(jiān)視和控制，而模塊化的結構則可確保操作和維護的簡便易行。

9.解碼器—RX8200

用于系統(tǒng)自環(huán)檢測及衛(wèi)星信號的解碼監(jiān)看。RX8200使用MPEG-2或MPEG-4 AVC技術，能夠適應于標清和高清，此接收機有DVB-S2，IP和ASI輸入選擇。

10.L波段跳線盤

為了方便系統(tǒng)內部環(huán)測，配備了L波段跳線盤，調制器的輸出、下行LNB信號等，均可通過L波段跳線盤選擇環(huán)路測試或頻譜監(jiān)看。

五.結束語

移動演播室是一種新概念的轉播車，最大的特點就是將演播室集成在轉播車中，并且可以實現(xiàn)完全開放，在設備配備上也采用了全新的方式，因此這臺轉播車在全國的電視系統(tǒng)里也是第一輛。這臺轉播車我們將它定位為活動的前方演播室，適用于新聞類節(jié)目的前方出鏡、分演播室，文藝節(jié)目和體育轉播的前方演播室等。投入使用以來，多次成功的完成了臺里的直播和錄播工作，均取得圓滿的成功，其創(chuàng)新性的節(jié)目制作環(huán)境和新穎的技術制作手段給節(jié)目部門和電視觀眾都留下了深刻的印象。