VSM虛擬管理系統(tǒng)在大型高清電視轉(zhuǎn)播車(chē)中的應(yīng)用

馮 爽

在電視直播轉(zhuǎn)播工作中，我們經(jīng)常會(huì)遇到一些軟硬件不兼容的問(wèn)題：首先，在制作需求有較大變化時(shí)，很難對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)地做出調(diào)整；其次，由于設(shè)備廠商通常只采用自己開(kāi)發(fā)的設(shè)備控制協(xié)議和硬件控制面板，不同廠商的控制協(xié)議互不兼容，必須使用原廠軟硬件對(duì)設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一控制，不同廠牌的設(shè)備很難進(jìn)行信息交互；第三，信號(hào)源名顯示和播出指示（Tally）系統(tǒng)不但需要單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)，還必須根據(jù)不同的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行專(zhuān)用軟件開(kāi)發(fā)，并配以第三方接口等硬件，其軟硬件一旦完工就無(wú)法更改，不但開(kāi)發(fā)成本高，而且通用性差。在江西廣播電視臺(tái)2 號(hào)高清轉(zhuǎn)播車(chē)（簡(jiǎn)稱(chēng)“2 號(hào)車(chē)”）的立項(xiàng)調(diào)研階段，我們接觸到了VSM 虛擬管理控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)它能較好地解決以上幾個(gè)問(wèn)題。

VSM 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

VSM 虛擬管理系統(tǒng)是一套智能化的集中管理控制系統(tǒng)，其理念是一套系統(tǒng)管理所有設(shè)備，對(duì)視頻、音頻、通話(huà)和播出指示等子系統(tǒng)進(jìn)行集中化和智能化控制。VSM 系統(tǒng)采用基于IP 的架構(gòu)，采用1 臺(tái)運(yùn)行著vsmStudio 應(yīng)用程序的服務(wù)器作為控制中心。為保證系統(tǒng)安全，至少會(huì)使用1+1 主備服務(wù)器結(jié)構(gòu)，大型的演播室群或播總控系統(tǒng)還會(huì)使用服務(wù)器集群，消除單一崩潰點(diǎn)。vsmStudio 應(yīng)用程序中預(yù)裝了大量的主流視頻、音頻、源名和播出指示設(shè)備的控制協(xié)議，能支持十幾個(gè)類(lèi)別、幾十個(gè)廠牌和上千種型號(hào)的設(shè)備，幾乎涵蓋了業(yè)界主流視音頻及周邊設(shè)備，而且VSM 控制協(xié)議包的支持能力還在不斷增加，因此在增加或更換系統(tǒng)設(shè)備時(shí)無(wú)需考慮與已有設(shè)備的兼容性，新設(shè)備通常可通過(guò)VSM 實(shí)現(xiàn)兼容。

當(dāng)然，并不是所有的設(shè)備都支持TCP/IP 通信協(xié)議，有的使用RS422/RS232 通信協(xié)議。為與這些設(shè)備通信，VSM 系統(tǒng)提供了協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件vsm－CommServer，完成串口通信協(xié)議和TCP/IP 通信協(xié)議的硬件接口和協(xié)議軟件的互通互譯。

用戶(hù)通過(guò)vsmStudio 應(yīng)用程序進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置和設(shè)備參數(shù)調(diào)整，一對(duì)一地實(shí)時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)，并進(jìn)行統(tǒng)一控制。除了軟件控制界面，VSM 還提供了同樣基于IP 的硬件控制面板，可以完全替代原廠軟硬件控制方案。更重要的是，VSM 完成了控制的整合，它不但可以從一個(gè)終端（vsmStudio 應(yīng)用程序和硬件控制面板）一對(duì)一控制系統(tǒng)設(shè)備，還通過(guò)底層協(xié)議互通和軟件包中的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了不同廠商設(shè)備間的交互。這是我臺(tái)2 號(hào)車(chē)系統(tǒng)多個(gè)復(fù)雜功能得以實(shí)現(xiàn)的基石。

VSM 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“集中控制+分布式操作”的模式，即1 個(gè)軟件界面監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)，無(wú)需在每個(gè)工位都安排專(zhuān)門(mén)監(jiān)控；通過(guò)安裝在各個(gè)工位上的VSM 硬件面板可實(shí)現(xiàn)分區(qū)域控制，可控功能事先由系統(tǒng)管理員編制，針對(duì)不同工位需要開(kāi)放面板控制功能，有效防止誤操作，最大程度提高操作便利性和系統(tǒng)安全性。

考慮2 號(hào)車(chē)上的實(shí)際需求，我們優(yōu)先實(shí)現(xiàn)了信號(hào)源名顯示和播出指示（UMD）服務(wù)，矩陣控制和錄像機(jī)遙控，畫(huà)面分割器布局和信號(hào)調(diào)度，Joystick快捷方式和視音頻跟隨（Audio-follow-Video）功能。

VSM 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例解析

一、動(dòng)態(tài)源名顯示和視音頻跟隨。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)源名顯示實(shí)現(xiàn)方式為，用一臺(tái)源名服務(wù)器與切換臺(tái)和矩陣通信，偵測(cè)信號(hào)交叉點(diǎn)狀態(tài)，獲取每條母線(xiàn)的輸出信號(hào)源編號(hào)。源名服務(wù)程序根據(jù)編號(hào)從服務(wù)器上的源名數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取源名字段，通過(guò)UMD 顯示燈驅(qū)動(dòng)器或支持動(dòng)態(tài)源名顯示的畫(huà)面分割器把源名字符顯示在UMD 燈上或疊加在視頻畫(huà)面上。播出指示程序檢測(cè)切換臺(tái)PGM 母線(xiàn)的交叉點(diǎn)狀態(tài)，點(diǎn)亮PGM 母線(xiàn)上當(dāng)前信號(hào)源對(duì)應(yīng)設(shè)備的紅燈（或檢測(cè)PVW 母線(xiàn)，點(diǎn)亮相應(yīng)信號(hào)源設(shè)備的綠燈），這至少需要1 臺(tái)源名服務(wù)器和一臺(tái)播出指示（Tally）服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)工作，若考慮到備份，還需要增加服務(wù)器數(shù)量。

VSM 一套系統(tǒng)就完成了上述兩種服務(wù)功能。它通過(guò)以太網(wǎng)同時(shí)和切換臺(tái)與矩陣主控單元連接，由于VSM 打通了與切換臺(tái)和矩陣的通信協(xié)議，它不但能讀取到二者信號(hào)矩陣的實(shí)時(shí)交叉點(diǎn)狀態(tài)，還把兩個(gè)矩陣所有母線(xiàn)和交叉點(diǎn)整合到VSM 定義的虛擬矩陣中（這個(gè)虛擬矩陣是VSM 的控制核心，其規(guī)模最大可達(dá)4096×4096，足夠容納大型系統(tǒng)）。整合后，VSM 對(duì)所有母線(xiàn)重新編號(hào)，自定義Tally 規(guī)則，支持多色Tally 燈顯示。由于交叉點(diǎn)過(guò)多，在一個(gè)窗口中查看比較麻煩，我們利用交叉點(diǎn)分頁(yè)顯示功能，按照物理矩陣、畫(huà)面分割器和切換臺(tái)內(nèi)部矩陣的功能分區(qū)，把交叉點(diǎn)表分成三頁(yè)顯示，大大提高了查找效率；還可以鎖定一些母線(xiàn)交叉點(diǎn)，這樣在其他控制面板上就無(wú)法切換鎖定的母線(xiàn)，減少了誤操作機(jī)會(huì)。通過(guò)綁定調(diào)音臺(tái)輸入推子和切換臺(tái)母線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了視音頻跟隨功能，即在切換臺(tái)PGM 母線(xiàn)切換到某臺(tái)攝像機(jī)時(shí)，VSM 發(fā)現(xiàn)了此交叉點(diǎn)變化，通過(guò)vsmStudio 軟件中事先定義的邏輯表達(dá)式，觸發(fā)調(diào)音臺(tái)的某個(gè)推子推起到某一電平，在調(diào)音臺(tái)輸出中混入該路聲音。例如在足球轉(zhuǎn)播中，當(dāng)畫(huà)面切換到觀眾機(jī)位時(shí)，調(diào)音臺(tái)同時(shí)自動(dòng)推起環(huán)境聲拾音話(huà)筒，聲音和畫(huà)面就能較好契合。

二、控制面板自定義。VSM 控制面板不僅能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)矩陣面板的切換功能，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行自定義多級(jí)編組。只需要在VSM 軟件的圖形化界面中進(jìn)行簡(jiǎn)單拖拽操作，用戶(hù)可根據(jù)自己的使用習(xí)慣把矩陣信號(hào)源和輸出目的分類(lèi)，放入不同的組中，定義在VSM硬件面板不同的按鍵上，便于分類(lèi)查找。VSM 硬件面板支持無(wú)限的信號(hào)組分級(jí)（類(lèi)似于多級(jí)菜單）。

VSM 控制面板是VSM Studio 軟件功能的操作端，它的功能不局限于交叉點(diǎn)切換。根據(jù)在VSM 中用戶(hù)自己編制的控制項(xiàng)，通過(guò)VSM 內(nèi)建的面板編輯工具，可以把任何控制項(xiàng)拖放到面板按鍵上。我們已實(shí)現(xiàn)通過(guò)SONY VDCP 錄像機(jī)控制協(xié)議，在VSM 面板上按鍵遙控SONY 錄像機(jī)播放、停止、快速卷帶和錄制。面板按鍵不但可以定義為控制項(xiàng)，還可以定義為快捷方式。VSM 支持從一塊硬件面板虛擬聯(lián)接到多塊面板，用戶(hù)可以方便地在多個(gè)自定義面板間跳轉(zhuǎn)，在一個(gè)工位完成多個(gè)系統(tǒng)部分的設(shè)置，而不需要在多個(gè)工位間來(lái)回穿梭。

三、快速調(diào)取視頻信號(hào)。2 號(hào)車(chē)的畫(huà)面監(jiān)看系統(tǒng)使用了整合在Evertz Xenon 矩陣中的VIPX 畫(huà)面分割技術(shù)，即分割器虛擬為矩陣輸出，直接從矩陣物理輸入中獲取信號(hào)源，這大大節(jié)省了矩陣的物理輸出。分割畫(huà)面布局調(diào)整通過(guò)Evertz 原廠的Maestro 軟件來(lái)編輯。VSM 系統(tǒng)通過(guò)GPI 觸發(fā)可以一鍵調(diào)用畫(huà)面分割卡中保存的布局?jǐn)?shù)據(jù)，立即更改當(dāng)前電視墻分割屏布局，并且可以代替該軟件進(jìn)行分割屏信號(hào)指派，大大節(jié)省技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。

我們根據(jù)自己的習(xí)慣或者節(jié)目固定的制作要求，把一些常用的信號(hào)通道設(shè)置成了一個(gè)個(gè)小的虛擬矩陣進(jìn)行管理。把這些小矩陣的交叉點(diǎn)信息以VSM 快拍文件的形式存儲(chǔ)下來(lái)，設(shè)置成VSM 硬件或軟件面板上的按鍵，自定義命名，如“7cam2vtr”，按下即可把7 號(hào)攝像機(jī)的信號(hào)指派到2 號(hào)錄像機(jī)進(jìn)行錄制。實(shí)際中我們通常定義一個(gè)快拍切換多條母線(xiàn)，如一次為多塊分割屏指派信號(hào)，或?yàn)槎嗯_(tái)錄像機(jī)指派錄制信號(hào)，使用調(diào)用事先保存的快拍文件可以快速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)任務(wù)模式。

基于VSM 的GPI 觸發(fā)功能，我們還制作了Joystick 快捷方式，便于CCU控制人員對(duì)某個(gè)特定機(jī)位的圖像進(jìn)行大屏監(jiān)看——按下某個(gè)CCU RCP（如CCU1）上的操作桿，技術(shù)監(jiān)視器上的畫(huà)面立刻從PGM 切換為CCU1 的畫(huà)面。實(shí)現(xiàn)方式為，按下操作桿時(shí)RCP 通過(guò)所連接的VSM GPI/O 硬件單元對(duì)VSM Studio 軟件發(fā)出了一個(gè)電平變化信號(hào)；在vsmStudio 中將該GPI 狀態(tài)變化綁定為觸發(fā)矩陣某條母線(xiàn)的交叉點(diǎn)切換到某個(gè)特定CCU 的輸出信號(hào)，按下Joystick 操作桿時(shí)，技術(shù)監(jiān)視器上的畫(huà)面就切換為該機(jī)位信號(hào)，釋放后切換回PGM 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)方便的臨時(shí)大畫(huà)面監(jiān)看。

VSM 視音頻虛擬管理系統(tǒng)的使用，有效整合了2 號(hào)高清轉(zhuǎn)播車(chē)的監(jiān)看系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)度系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的資源，大大提高了轉(zhuǎn)播工作的效率，同時(shí)省去了購(gòu)買(mǎi)昂貴的原廠硬件和軟件。使用普通以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)線(xiàn)連接，建造和維護(hù)成本低廉；軟件界面直觀、操作系統(tǒng)簡(jiǎn)便，節(jié)省了后續(xù)技術(shù)支持的費(fèi)用。