深度級聯的高清轉播車系統設計與實踐

【摘要】 2011年貴州廣播電視臺一次性打造了兩輛高清轉播車，為提高兩車的使用效率、充分體現其靈活性與擴展性的優勢，系統采用了深度級聯的設計方案， 兩車既可各自獨立、又可級聯使用。本文就設計理念、系統配置及實施、使用情況做了具體的介紹。

【關鍵詞】 高清轉播車設計 深度級聯 靈活性 擴展性高效率

一. 項目建設背景

第九屆全國少數民族傳統體育運動會2011年9月在貴陽舉行，這是貴州歷史上第一次承辦全國性大型綜合運動會。為了保證運動會盛況高質量的錄制與播出，臺里決定根據運動會開幕式、閉幕式及重要賽事的需求，打造一套由兩臺高清轉播車構成的大型直播系統。必須在運動會開幕前完成項目的建設、人員的培訓及系統的試運行，確保本屆運動會能夠采用高清設備錄制與直播。并以第九屆全國少數民族傳統體育運動會為契機，推進、加快我臺電視設備高清化建設。

二. 系統設計的目標及要求

1. 滿足本屆全國少數民族傳統體育運動會高清電視轉播的特殊需求，系統和訊道數量可根據賽事需要進行靈活配置。整個系統分成兩個子系統，子系統功能完善，具有完全獨立工作的能力，以提高系統使用的靈活性和設備的利用率。同時兩子系統也可通過深度級聯（包括視頻系統、音頻系統、通話系統、TALLY系統、時鐘系統、同步系統等的無縫連接），將在物理上獨立的兩個子系統級聯后在邏輯上將完全融為一體，使節目導演不會感到與使用單一系統有任何區別。

2. 系統配置功能齊全，滿足今后我省各類大型電視節目的錄制和直播要求，同時兼顧1000平米演播廳綜藝晚會、大型訪談、特別節目的高清制作。系統在規模、功能上具備可擴展性，為我臺高標清同播提供技術支持。

3. 系統音頻部份具備5.1環繞音頻制作功能。同時兼顧標清節目的立體聲音頻制作。系統設計要做到操作直觀簡單，信號調度靈活，維護管理方便。同時要求操作工位具備靈活互換的能力。

4. 系統方案智能化、模塊化、網絡化設計，方案有創新，系統有亮點。系統安全可靠，各環節具備完善的應急方案和備份措施，應急操作簡單快捷，系統設備采用國內外技術先進、功能完善、性能可靠的成熟產品。確保整系統達到一流水平。

三.系統主副車規模及構成

高清轉播系統總規模為16個高清訊道（14個有線訊道、2個無線訊道）。該系統由兩輛高清轉播車構成（1號車、2號車）。整個系統可以組成一個完整的14+2訊道高清轉播系統，在1號車上完成超大型節目制作；也可分離成完全獨立的兩個高清轉播系統，且子系統規?？梢造`活調整，以滿足不同類型節目的制作要求。

1號車：

系統設計為12有線+2無線形式（平時常駐8+2訊道，預留其余4訊道所需周邊、監視、機柜及布線）。獨立使用時，是一輛8+2的高清轉播車（可擴展為8+4+2的規模的大型系統，因為1號車已集成了4個訊道的周邊），具備5.1環繞聲音頻制作能力，配置有完善通話、TALLY、監控等輔助系統，滿足大型節目制作的復雜技術要求；級聯使用時，作為主車可與2號車進行深度級聯（包括視頻、音頻、通話、TALLY、時鐘、同步等信號），可將2號車的6個訊道級聯到1號車，實現一級切換。

2號車：

系統設計為6有線+2無線形式（平時常駐6訊道）。具備立體聲音頻制作能力，標準配置的通話、TALLY、監控等輔助系統，滿足一般節目錄制與直播的技術要求。設計有各類信號的級聯接口，可作為副車與1號車進行深度級聯。

四.系統功能特點及設備配置

1.視頻系統

攝像機：采用SONY HDC-1580R攝像機，視頻格式1080/50I；3片2/3英寸CCD，像素數220萬；4:2:2 14比特 A/D轉換。靈敏度F11，信噪比57dB（基礎信噪比典型值），調制深度55%（典型值），水平清晰度1000電視線，垂直拖尾－135dB（典型）。具備多區彩色矩陣功能；具備尋象器輔助聚焦功能；支持3色TALLY；加裝攝像機本機HD SDI輸出。攝像機與基站之間采用光纖傳輸，LEMO接口。采用7寸尋像器，戶外遮光罩。全功能遙控面板，可實現JOYSTICK功能，MCP集控單元（1號車使用）。2號車的各攝像機HD SDI視頻信號經級聯接口可輸入至1號車的切換臺、矩陣及監視系統。

切換臺：1號車數字切換臺采用2級M/E、51路輸入、24路輸出的MVS-8000G高清切換臺。配置4通道三維DVE。帶有時間線編輯功能和宏指令功能。配備12鍵衛星控制面板1臺及備份電源，用于特技操作與副切信號。配置24鍵輔助母線遙控面板1塊，控制1路輔助輸出。2號車數字切換臺采用2級M/E 32路輸入，24路輸出的MVS-6000高清切換臺。配置2通道三維DVE，帶有時間線編輯功能和宏指令功能。配置24鍵輔助母線遙控面板，控制1路輔助輸出。在級聯使用時，1號車PGM信號可由級聯接口送給2號車，在2號車上進行播出節目的備份錄制。

矩陣：1號車采用80×102的大型矩陣IXS-6700作為系統信號調度中心，滿足系統的使用要求，矩陣帶有時鐘再生，可根據需要方便地進行信號的輸入、輸出分配指派。全車配備6個32鍵通用控制面板和1個X-Y型控制面板，以方便各工位自由的信號調度。矩陣具備雙電源，主、備電源的功率可單獨承擔全部負載，支持熱插拔，矩陣具有交叉點狀態斷電記憶功能。雙矩陣控制器，可自動倒換、配置控制軟件。

應急：應急通道采用2×2雙通道方式，全系統信號路徑實現雙通道實時備份，相互獨立，帶斷電旁通功能。每個通道均設置加嵌器，可實際應急倒換無縫過渡。

監視系統：導演區、音響區采用24英寸廣播級液晶監視器LMD2451，技術區、慢放區采用17英寸廣播級液晶監視器LMD1751，技術區技監采用17英寸主控級液晶監視器BVM-L170。畫面分割器采用艾松HQW220，支持四分畫面功能或任意一路輸入全畫面顯示；10比特RGB處理，延遲低于1幀；HD/SD SDI輸入，混合顯示；完全可變的比例縮放、位置調整功能；多種安全框，遙控調整顯示比例；支持動態UMD和TALLY；采用靜音型機箱，散熱良好，配置備份電源；所有機箱及板卡支持網絡設置及監控。導演區畫面分割器信號源通過矩陣進行設置，實現了信號的靈活顯示。

視頻測試： 視頻測試系統可同時監測各訊道及全系統視頻信號。技術區配置泰克1741C 4通道模擬波形矢量監視儀3臺，WFM7120高清數字波形監視儀1臺，具備眼圖、鉆石、箭頭測試功能，音頻測試功能，以及AV延時測試功能。

同步系統：同步系統由2臺TG700同步發生器和1臺ECO422D倒換器組成。可以自動倒換也可以人工倒換，主備同步機均可提供模擬黑場、三電平同步、word clock等各類視音頻同步信號；主同步機具備高清、標清、音頻測試信號輸出。

級聯使用時，同步信號由1號車輸出至2號車，2號車同步系統選擇為外同步方式。

錄像系統：1號車配置了2臺HDCAM 錄像機HDW-2000；4臺高清藍光盤錄像機PDW-HD1500，含標清記錄卡、回放軟件；2臺DVCPRO50格式錄像機。1臺1對1編輯控制器，用于錄像機編輯以及遙控放像。所有錄像機及編控器接口都上跳線，便于選擇操作。2號車配置了4臺高清藍光盤錄像機PDW-HD1500，含標清記錄卡、回放軟件；1臺1對1編輯控制器。

高清慢動作硬盤錄像機：1號車配置了EVS 4通道高標清兼容慢動作硬盤錄像機2臺，可以根據現場的實際情況改變通道配置。對于即時回放的響應及時，并可制作集錦，操作簡捷。硬盤錄像機可以實現網絡連接，用于素材的遷移調用。具備獨立音頻輸入、輸出，以及嵌入音頻。遙控單元2臺，用于即時回放和片段管理。2號車則預留了1臺EVS的各種信號通道，有需要時可將EVS移至2號車上使用。

2. 微波系統

采用GIGAWAVE外掛式HD微波系統，工作頻段2~2.5GHz，工作頻率可自行調整。發射端HD/SD SDI輸入，音頻輸入，支持嵌入音頻。采用ENG攝像機外掛形式，同時配置SONY V型和安東型電池接口，以及直流電源輸入接口及電纜。發射端使用全向天線。采用COFDM調制方式，調制模式可靈活調整包含：QPSK，16QAM，64QAM。編碼格式：MPEG-2 4:2:0 ML和4:2:2 ML。接收端具有鎖相功能，具有高清數字視頻、標清數字視頻、模擬復合視頻輸出，以及音頻輸出。接收端支持分集接收技術。

3. 音頻系統

1號車以LAWO MC~66調音臺為核心（主臺），YAMAHA DM1000為備份調音臺，可對模擬、數字音頻信號進行處理。監聽采用分區控制方式，具備高清電視的音頻錄制和直播能力，能夠滿足貴州廣播電視臺大型活動實況錄制和直播要求。該音頻系統能夠完成單聲道、立體聲制作和5.1環繞聲的記錄、傳輸和基本監聽。在音頻輸出通道上采用主備雙通道方式設計，主通道與備通道具備完全相同的結構形式，在音源輸入通道上采用模擬綜合電纜和數字光纖并存的舞臺接口箱方式。2號車主備調音臺均為YAMAHA DM1000，進行模擬、數字音頻信號處理。能現場制作、傳輸立體聲及單聲道節目，同時具備多軌信號的記錄功能以滿足后期制作的需要。

4. TALLY系統

三色TALLY顯示，實現正常、預選、應急等多種情況下的顏色和字符提示功能。各區TALLY指示使用畫面分割器TALLY接口，直接采用UMD顯示方式；實現動態源名跟隨，源名及TALLY隨矩陣調度而自動跟隨改變。使用主面板和衛星面板分別進行兩套信號制作時，可實現TALLY信號分別控制。使用矩陣進行應急切換時，TALLY系統可進行相應倒換。系統核心設備TALLY服務器采用雙機熱備份方案。

系統中由1號車輸出GPI/TALLY信號經級聯接口，輸入至2號車的GPI/TALLY INPUT形成兩車的GPI/TALLYA級聯。

5. 通話系統

1號車采用TELEX ZEUS III 32端口通話矩陣為核心，各個工作分區均設置了通話面板。

系統可接入有線電話、移動電話、無線對講，外部2/4線，實現內外部通話系統之間的互聯互通。應急通話采用TELEX MCE-325 主站，僅作為應急情況下導演與各攝像間的通話。2號車采用TELEX MCE-325主站，保證導演區、技術區、音響區、攝像機基本通話。兩車的4線通話通過級聯接口形成整系統的通話級聯。

6. 時鐘系統

采用GPS時鐘輸入方式，進行時間校準驅動，支持手動調節。能輸出SMPTE/EBU時間碼至錄像、慢動作系統、音頻區、對外接口板、及畫面分割器。技術區、音響區各配置1臺機架式時鐘顯示屏，導演區配置1臺3寸LED倒計時顯示屏，在導演監視墻上同時顯示時鐘及倒計時。

如右圖為兩車級聯時的系統框圖。

五. 車體結構、電源系統及空間布局設計

1. 車體

結合貴州的交通條件，為保障行車安全，兩車均采用了直掛式的車體。1號車選用德國MAN公司的TGX 26.360車頭，2號車選用MAN公司的TGM 18.280車頭。底盤氣囊可升降，可滿足貴州較為復雜的道路情況。1號車采用箱體單側拉結構設計，側拉廂的移動機構采用直流電機帶動齒輪齒條的機械形式，牢固可靠，運動平穩，也可采用手動方式移動側拉廂。兩車車體均采用鋼骨架鋁蒙皮工藝，具有一定的剛度及抗扭曲、變型能力。

2. 電源與空調系統

電源系統提供完整的、安全的交流和直流配電。配電系統避免單一故障節點，關鍵節點設置倒換開關，提供配電系統的故障應急處理方案。主供電系統為三相四線制380V/50HZ，應急供電為單相三線220V/50HZ。設備供電部分配備隔離變壓器、穩壓器、UPS。在缺相或電壓超出穩壓范圍的情況下，配電系統自動進入報警或保護狀態。車上各組機柜單獨供電，每組機柜都配備了穩壓電源和UPS電源。隔離變壓器功率為45KVA；穩壓器功率為10KVA。1號車配備2臺8KVA的艾默生UPS；2號車配備1臺10KVA的艾默生UPS。1號車配備2臺5匹的大金空調，共4臺內機分別對制冷機柜、導演區、技術區、音頻區進行送風。（其中一臺空調鎖定為制冷模式，單獨對強制冷機柜進行送風）。2號車配備2臺3匹大金空調。兩車工作區域均采用浸淋式出風方式。

3. 車體布局

1號車車體布局分為技術區，導演區，慢放區，音頻區。音頻區與其他區域隔離，保證了良好的聽音環境。導演臺設計為可收縮方式，增加了導演的視角范圍。2號車車體布局分為技術區，導演區，音頻區。兩車的外形尺寸參數及布局如圖1，2所示。

六. 系統客觀技術測試及實際應用

貴州廣播電視臺的高清轉播車系統按于2011年7月按計劃完工，在北京由國家廣播電影電視總局廣播電視計量檢測中心對兩輛高清轉播車的視音頻通道和同步系統進行了嚴格的客觀測試，整個系統的測試結果完全符合以下要求（檢測報告略）：

1. 系統的高清數字接口特性符合GY/ T 155-2000《高清晰度電視節目制作及交換用視頻參數值》和GY/T 157-2000《演播室高清晰度電視數字視頻信號接口》的要求。

2. 標清數字接口特性符合GB/T 14857-1993《演播室數字電視編碼參數規范》，GB/T 17953-2000《4:2:2數字分量圖像信號的接口》和GY/T 243-2010《標準清晰度電視數字視頻通道技術要求和測量方法》的要求。

3. 模擬音頻特性符合GY/T 152-2000《電視中心制作系統運行維護規程》的要求。

4. 數字音頻接口特性符合GY/T 158-2000《演播室數字音頻信號接口》的要求。

5. 黑場同步特性符合GB 3174-1995《PAL-D制電視廣播技術規范》的要求。

6. 車內設備配置符合GY/T 222-2006《數字電視轉播車技術要求和測量方法》超大型轉播車的要求。

兩臺高清轉播車接車回臺后，通過技術人員使用培訓及系統試運行，及時地投入了全國第九屆少數民族傳統體育運動會的實戰中。在2011年9月10日的運動會開幕式直播中，按設計目標將兩車通過級聯構成一套大型高清轉播系統（1號車為主車，2號車為副車），系統由14個有線訊道、兩個無線訊道、兩路外來微波訊道構成，在開幕式現場多方位、多角度架設了18個攝像機位。由于系統采用了深度級聯，將兩車高清轉播車的同步系統、視頻系統、音頻系統、通話系統、TALLY系統、時鐘系統無縫地融為一體。對于處在1號車（主車）上的切換導演來說，展現在面前的就如同一輛18訊道的大型轉播車系統，能夠方便的指揮、調度所有現場工位。各個級聯系統設備運行穩定可靠，各工位人員協同工作有條不紊，圓滿地完成了全國第九屆少數民族傳統體育運動會開幕式盛況的電視直播。

在之后為期8天的運動會賽程中，根據各比賽項目錄制和直播的具體要求，1號車、2號車多次分別獨立使用和兩車級聯使用，完成了各場館賽事的錄制和直播，完成了民族大聯歡和閉幕式的直播。

通過全國第九屆少數民族傳統體育運動會的成功應用實踐，對我臺設計的深度級聯高清轉播車系統進行了一次嚴格的檢驗，實踐證明該高清轉播車系統運行穩定、性能可靠，能分能合、調配靈活，備份完善、可靠安全，特別是大型節目的級聯使用，完全達到了設計的目標及要求。

七.結束語

對于地處西部經濟欠發達的貴州，在項目建設方案設計中從實用出發，將轉播車系統分成兩臺車來構成，既可級聯成一個系統來滿足大型節目的錄制和直播的需求，又可分開成為兩輛獨立的轉播車滿足日常一般節目的使用，最大限度地發揮系統設備的利用率。深度級聯高清轉播車系統項目是結合省情、臺情的一次成功實踐，是貴州廣播電視臺邁進高清化建設的一個里程碑。