央視2013年春晚視頻系統特點及技術應用

劉 暢

（中央電視臺，北京 100859）

中央電視臺（以下簡稱央視或CCTV）春節聯歡晚會（以下簡稱春晚）是為慶祝農歷新年在除夕夜舉辦的綜藝性文藝晚會，其節目精彩紛呈，囊括流行歌曲、舞蹈、小品、相聲、魔術和雜技等多種藝術形式。央視2013年春晚在演出規模、演員陣容、播出時長和海內外觀眾收視率等多方面均創歷史新高。整臺晚會面向全世界直播，CCTV-1、CCTV-3、CCTV-4、英語新聞、西班牙語、法語、阿拉伯語、俄語、高清頻道等多個頻道同時并機直播。2013年春晚，央視采用了全方位LED屏幕和大量虛擬場景來參與直播，整臺晚會畫面清晰，色彩絢麗，給電視觀眾以美的享受。2013年春晚涉及很多新技術，包括高標清同播、文件化記錄和播放、舞臺全方位LED顯示、在線包裝和傳統字幕機配合使用等。本文就2013年春晚視頻系統特點和直播中具體技術運作做介紹。

1 視頻系統特點和功能

央視2013年春晚整套視頻系統設備均為高清設備，系統采用索尼MVS-8000G切換臺，68路輸入24路輸出，信號調度和應急備份通路采用HARRIS 64×64高清切換矩陣；系統內監視墻采用等離子顯示加分割器顯示方式，其中視頻監視墻包括10臺50英寸等離子顯示器，由6臺四畫面分割器和4臺十畫面分割器實現分屏，音頻監視墻包括2臺50英寸等離子顯示器，由2臺十畫面分割器實現分屏；攝像機光圈調節監視器采用2臺索尼高清技術監視器BVM-L231對信號進行監看，信號源由矩陣面板進行直接選切；系統內配備2套新奧特公司Mariana 5D在線包裝系統，其輸入源由切換臺4條輔助母線提供。

對于2013年春晚的直播系統搭建，制作團隊在了解節目導演組的需求后對演播室視頻系統進行了相應調整，視頻系統框圖如圖1所示。2013年春晚的視頻系統有以下特點：

（1）共使用10臺索尼HDC-1580高清攝像機，其輸出信號經數字高清視頻分配放大器分配后送入切換臺和矩陣。

（2）使用1臺吊頂攝像機和1臺飛貓攝像機，其輸出信號經數字高清視頻分配放大器分配后送入切換臺和矩陣。

（3）為確保構圖豐富和畫面質量，系統為攝像機配備了2個高倍廂式長焦鏡頭和6個廣角鏡頭，同時提供2臺升降臂協助拍攝。

（4）使用2臺傳統字幕機和2臺在線包裝。2臺字幕機分別用于節目片名和唱詞字幕；1臺在線包裝用于左飛節目預告和角標LOGO，另外1臺作為備份使用。

（5）配備2臺4通道的EVS設備，用于節目中視頻插播放像和記錄高清版本的有字幕版以及無字幕版信號。

（6）對于演播現場的主要背景大屏幕，通過切換臺的輔助母線為其提供主路信號，矩陣提供備路信號，通過相應的輔助控制面板和矩陣面板來切換其輸出信號。

圖1 2013年春晚演播室視頻系統框圖

（7）為了保證節目的安全播出，在系統中進行了安全備份，一旦系統中視頻切換臺出現問題，可立即通過矩陣系統進行緊急切換；同時，系統中還配有外接的數字高清視頻鍵控器，可以在緊急情況下正常疊加字幕，確保節目的完整性。

2 演播廳攝像機機位及調節

2013年春晚在央視一號演播廳直播，該演播廳面積1 800 m2，屬于圓形結構。節目導演根據春晚節目的特點與視頻技術人員一起確定攝像機的數量、具體配置和機位的位置，而且在每次彩排前，視頻技術人員會與燈光師溝通，了解節目的布光特點，并對攝像機進行細致的調整，確保拍攝畫面清晰透徹，色彩真實還原。

2.1 演播廳攝像機機位

演播廳現場攝像機機位擺放是否合理，直接影響切換導演對攝像機的正常調度和畫面的構圖效果，如果盲目追求攝像機的數量而導致拍攝中攝像機互相穿幫，出現在各自的畫面中，就會影響畫面的美觀。2013年春晚節目中一共使用了12個訊道，攝像機機位配置如表1所示，其中9號為吊頂機攝像機，用于提供俯拍鏡頭；12號為飛貓攝像機，通過計算機控制攝像機云臺，可以快速在鋼索上滑動，完成舞臺前的移動跟蹤拍攝。攝像機在演播廳的拍攝機位如圖2所示。

通常，春晚節目部門在每次彩排過程中會對整臺晚會進行錄像，然后逐個節目重放觀察效果，根據機位的擺放對攝像機各個鏡頭進行分配。搖臂攝像機在節目中的應用水準很大程度上取決于攝像和導演之間的溝通，在每次節目前，搖臂攝像人員會和導演對節目流程進行充分的溝通，設計節目直播中需要用到搖臂的鏡頭畫面，使搖臂攝像技術能夠發揮出最佳作用。攝像機機位的位置跟節目導演的調機習慣和各攝像機負責的鏡頭有關，其設置要使攝像機充分全面利用，多方位照顧到整臺晚會需要，從而最大限度地利用好每一臺攝像機。

表1 2013年春晚演播廳攝像機配置表

2.2 攝像機的調節

攝像機作為信號源，其工作狀態直接影響播出信號的質量。數字高清電視技術的進一步發展，已使攝像機的功能和技術指標幾近完美，其分解力、靈敏度、低照度、信噪比都已達到節目制作要求。信號質量和彩色還原的好壞不僅取決于燈光的應用和舞美創作的效果，而且跟晚會中視頻技術人員對攝像機相關參數的調節有很大關聯。高清攝像機最佳工作的光圈值為4～6，為此需要視頻技術人員與燈光師一起探討各個節目的燈光要求，并在節目單上做出明顯標注，以便節目制作中視頻和燈光能密切配合，確保攝像機拍攝的圖像更加清晰、柔和、有層次。

攝像機除做黑、白平衡的自動調整外，還需要進行光圈、底電平的手動調整，必要時還要增加伽瑪校正、輪廓校正、拐點校正以及白切割參數的調整等。2013年春晚，每次節目彩排前，視頻技術人員會對所有攝像機的色彩進行比對，當發現存在差異時，技術人員將攝像機對準同一個人或物，利用切換臺劃像的功能使圖像劃在同一幅畫面中，并采用攝像機的色匹配功能對顏色進行調整，以保證切換鏡頭時人的膚色不變和相互的色平衡。同時，在節目直播中會時刻注意攝像機的光圈調整，以保證信號幅度正常。

在春晚直播前，制作團隊反復對攝像機進行了調節，最后在攝像機RCP控制面板上存儲了兩組攝像機調節數據：一組色溫為5 600 K，適合歌舞節目；另一組色溫為5000 K，適合小品節目。在節目直播中，制作團隊根據節目播出單，及時在OCP控制面板中調用了部分用于拍攝歌舞或小品節目特寫攝像機的色溫數據，這樣確保了歌舞和小品節目色彩還原正常。

3 虛擬植入技術

在2013年春晚中，現場有3臺攝像機采用了虛擬植入技術處理，分別為2號、8號和10號攝像機；而2012年春晚現場只用了1臺全景攝像機采用虛擬植入技術處理。這次虛擬設備采用了以色列傲威公司（ORAD）的RealSet虛擬現場制作系統，它將攝像機跟蹤技術與三維圖像實時渲染技術結合在一起，在演播室實景中植入虛擬元素，并保持攝像機運動過程中正確的透視關系，實現虛與實的完美結合。在實景演播室應用虛擬元素，可以根據節目內容需要，快速變換相應的虛擬內容，大大增強視覺效果。為了保證虛實的完美結合，給觀眾帶來真實感，進行虛擬現場制作需要高精確度的跟蹤定位技術、強大的圖形實時渲染技術以及相關的軟件配合。RealSet系統將攝像機跟蹤定位技術、圖形渲染技術以及虛擬元素制作技術有機地結合在一起，成為一套有效的虛擬現場制作系統。

2013年春晚現場采用3套RealSet虛擬現場制作系統，每套虛擬系統都配置主備2臺處理器，共6臺處理器。虛擬處理器位于立柜機房，其控制則在導控室臨時工位。攝像機頭提供推、拉、搖、移等控制數據通過音頻線從演播廳傳輸到立柜機房的主機。2013年春晚虛擬攝像機連接如圖3所示。錄制現場3臺攝像機采用了實時跟蹤技術，1臺采用搖臂機械跟蹤方式，2臺采用固定機位跟蹤方式。節目開始前，3個機位要進行精確定位，節目拍攝過程中，3個機位的跟蹤系統，實時地將攝像機的運動數據通過數據線傳輸到相應的HDVG圖形工作站，驅動虛擬攝像機對HDVG圖形工作站中三維模型進行實時渲染。HDVG圖形工作站提供了強大的實時渲染功能，根據跟蹤數據進行實時渲染，即使對于復雜的三維模型也能進行實時的平滑渲染，觀眾看到的逼真三維模型就是通過HDVG實時渲染出來的。春晚現場虛擬植入效果如圖4所示。

圖3 2013年春晚虛擬攝像機連接圖

圖4 2013年春晚現場的虛擬植入效果

圖5 導控室

圖6 立柜機房

4 節目錄制和信號交互

2013年央視春晚信號的錄制和插播采用文件化記錄和播放方式，演播室配置了2臺4通道的EVS XT2系統，設置如下：將第一個通道均用于節目帶字幕版信號的錄制，第二通道均用于節目中開場歌舞、宣傳片、廣告和賀年短片的插播，第三通道均用于現場背景主屏幕信號的播放，2臺EVS的第四通道分別用于節目無字幕版信號的錄制和錄制信號的監看通道。

演播室與后期蘋果島系統采用DVCPRO HD 100 Mbps信號壓縮格式，通過千兆以太網使用緊耦合方式直接傳輸到蘋果島中心存儲系統，而演播室節目中所有插播素材和廣告也采用DVCPRO HD 100 Mbps信號壓縮格式，通過千兆以太網傳輸到EVS XT2服務器內，用于節目插播放像。為了保證節目文件化記錄和傳輸，在系統中設置了一套與其他演播室共享的X-FILE存儲作為記錄備份系統。在節目直播中，文件也同時保存到X-FILE存儲系統，一旦演播室EVS系統出現故障無法傳輸，可以在節目直播后將X-FILE存儲系統中的文件傳輸到后期系統。

2013年春晚在直播中需要傳輸高清帶字幕（主備）、高清無字幕（主備）、標清帶字幕（主備）和標清無字幕（主備）共8路信號到主控播出系統。

（1）通過2路高清光發板傳送主備高清帶字幕信號到現址主控，用于節目正常的直播，主要用于CCTV-1高清綜合和高清頻道的直播。同時在演播室輸出信號的場逆程第13行嵌入AFD（有效圖像格式描述）值為1 010，確保已切到新址播出的頻道如CCTV-3在下變換過程中自動按照信箱模式進行變換到標清播出。

（2）通過2路高清光發板傳送主備高清無字幕信號到現址主控，用于主控高清信號的收錄。

（3）通過2路標清光發板傳送主備標清帶字幕信號到現址主控，主要用于現址CCTV-1、CCTV-4頻道的直播。

（4）通過2路標清光發板傳送主備標清無字幕信號到現址主控，再由主控傳送到英語新聞、西班牙語、法語、阿拉伯語和俄語頻道演播室，經過相應字幕包裝后傳回到主控，主要用于這5個頻道的直播。

5 設備和信號的應急處理

演播室直播信號的主路都以切換臺主機后的第一路PGM經過主輸出視分板和主光端板送到主控，備路都以矩陣的一路輸出經過備輸出視分板和備光端板送到主控。

5.1 攝像機故障應急處理

單臺攝像機故障：應立即請切換導演切到其他攝像機的畫面上，技術人員需重啟該臺攝像機，如果還不正常，則迅速去現場處理該臺攝像機的故障。

5.2 切換臺故障應急處理

當切換臺出現死機故障，切換面板的按鍵不能切換時，此時節目播出信號并沒有中斷，切換臺技術人員應立即提示導演和系統負責人，并指導切換導演在矩陣應急切換面板上進行節目切換，同時迅速通知播控機房值班人員切換到直播機房輸出備路上。在確認播出切換到備路后，系統負責人員才能重新啟用切換臺，并對切換臺的日常功能進行檢查，調用切換臺中存儲的直播狀態。待切換臺正常后，在適當時機指導導演回切換臺切換，節目回到切換臺切換后在應急備路上選切PGM鍵，然后通知播控機房值班人員，切換到直播機房輸出主路上。

5.3 主輸出視分板故障應急處理

當切換臺輸出正常而主輸出視分板出現故障沒有輸出時，播控機房值班人員應切換到直播機房輸出備路上，演播室系統技術人員應迅速與播出確認，確保安全播出。確認后，系統技術人員熱插拔該板一次，如果故障未排除，立即用演播室備用視分板替換，觀察視分板無異常后迅速通知播控機房值班人員切換到直播機房輸出主路上。

5.4 主光端板故障應急處理

當切換臺和主輸出視分板輸出正常而主光端板出現故障沒有輸出時，播控機房值班人員應切換到直播機房輸出備路上。演播室系統技術人員應迅速與播出確認，確保安全播出。確認后，系統技術人員觀察主光端板上的報警提示，熱插拔該板一次，如果故障未排除，立即用演播室備用光端板替換，觀察光端板無異常后迅速通知播控機房值班人員切換到直播機房輸出主路。

5.5 字幕機故障應急處理

直播時字幕機應互為備份，當一臺字幕機出現故障后，其他字幕機立即代替其功能。字幕人員需要立即通知切換臺技術人員鍵下該字幕機信號，與系統負責人一起重啟字幕機，如果恢復正常，待檢查沒有異常后，通知切換臺技術人員鍵上該字幕機信號并正常工作。

2013年春晚共進行了6次彩排和1次備播，在每次彩排或備播后都根據節目組的要求對視頻系統進行調整，以滿足節目的最新需求。在系統和設備的備份上做了充分的考慮，并在直播前對備份方案進行了反復的模擬演示，可以應對任何突發故障，從而進一步確保了春晚節目的安全播出。此外，在演播室直播信號通路上設置了很多監測點，例如，將光接收板接收來自主控的光返信號，演播室節目信號的主備、光返信號的主備都在視頻監視墻上顯示，結合演播室的帶臺標的有線電視信號，可以非常容易判斷出傳輸環節故障點。在整個春節晚會直播中，演播室系統運行穩定，沒有出現任何技術事故。