VSM虛擬管理系統在大型高清電視轉播車中的應用

馮 爽

在電視直播轉播工作中，我們經常會遇到一些軟硬件不兼容的問題：首先，在制作需求有較大變化時，很難對系統結構相應地做出調整；其次，由于設備廠商通常只采用自己開發的設備控制協議和硬件控制面板，不同廠商的控制協議互不兼容，必須使用原廠軟硬件對設備進行一對一控制，不同廠牌的設備很難進行信息交互；第三，信號源名顯示和播出指示（Tally）系統不但需要單獨購買，還必須根據不同的系統架構進行專用軟件開發，并配以第三方接口等硬件，其軟硬件一旦完工就無法更改，不但開發成本高，而且通用性差。在江西廣播電視臺2 號高清轉播車（簡稱“2 號車”）的立項調研階段，我們接觸到了VSM 虛擬管理控制系統，發現它能較好地解決以上幾個問題。

VSM 系統簡介

VSM 虛擬管理系統是一套智能化的集中管理控制系統，其理念是一套系統管理所有設備，對視頻、音頻、通話和播出指示等子系統進行集中化和智能化控制。VSM 系統采用基于IP 的架構，采用1 臺運行著vsmStudio 應用程序的服務器作為控制中心。為保證系統安全，至少會使用1+1 主備服務器結構，大型的演播室群或播總控系統還會使用服務器集群，消除單一崩潰點。vsmStudio 應用程序中預裝了大量的主流視頻、音頻、源名和播出指示設備的控制協議，能支持十幾個類別、幾十個廠牌和上千種型號的設備，幾乎涵蓋了業界主流視音頻及周邊設備，而且VSM 控制協議包的支持能力還在不斷增加，因此在增加或更換系統設備時無需考慮與已有設備的兼容性，新設備通常可通過VSM 實現兼容。

當然，并不是所有的設備都支持TCP/IP 通信協議，有的使用RS422/RS232 通信協議。為與這些設備通信，VSM 系統提供了協議轉換器硬件vsm－CommServer，完成串口通信協議和TCP/IP 通信協議的硬件接口和協議軟件的互通互譯。

用戶通過vsmStudio 應用程序進行系統設置和設備參數調整，一對一地實時查看設備狀態，并進行統一控制。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，它不但可以從一個終端（vsmStudio 應用程序和硬件控制面板）一對一控制系統設備，還通過底層協議互通和軟件包中的應用程序，實現了不同廠商設備間的交互。這是我臺2 號車系統多個復雜功能得以實現的基石。

VSM 系統實現了“集中控制+分布式操作”的模式，即1 個軟件界面監控整個系統，無需在每個工位都安排專門監控；通過安裝在各個工位上的VSM 硬件面板可實現分區域控制，可控功能事先由系統管理員編制，針對不同工位需要開放面板控制功能，有效防止誤操作，最大程度提高操作便利性和系統安全性。

考慮2 號車上的實際需求，我們優先實現了信號源名顯示和播出指示（UMD）服務，矩陣控制和錄像機遙控，畫面分割器布局和信號調度，Joystick快捷方式和視音頻跟隨（Audio-follow-Video）功能。

VSM 系統應用實例解析

一、動態源名顯示和視音頻跟隨。傳統的動態源名顯示實現方式為，用一臺源名服務器與切換臺和矩陣通信，偵測信號交叉點狀態，獲取每條母線的輸出信號源編號。源名服務程序根據編號從服務器上的源名數據庫中讀取源名字段，通過UMD 顯示燈驅動器或支持動態源名顯示的畫面分割器把源名字符顯示在UMD 燈上或疊加在視頻畫面上。播出指示程序檢測切換臺PGM 母線的交叉點狀態，點亮PGM 母線上當前信號源對應設備的紅燈（或檢測PVW 母線，點亮相應信號源設備的綠燈），這至少需要1 臺源名服務器和一臺播出指示（Tally）服務器聯網工作，若考慮到備份，還需要增加服務器數量。

VSM 一套系統就完成了上述兩種服務功能。它通過以太網同時和切換臺與矩陣主控單元連接，由于VSM 打通了與切換臺和矩陣的通信協議，它不但能讀取到二者信號矩陣的實時交叉點狀態，還把兩個矩陣所有母線和交叉點整合到VSM 定義的虛擬矩陣中（這個虛擬矩陣是VSM 的控制核心，其規模最大可達4096×4096，足夠容納大型系統）。整合后，VSM 對所有母線重新編號，自定義Tally 規則，支持多色Tally 燈顯示。由于交叉點過多，在一個窗口中查看比較麻煩，我們利用交叉點分頁顯示功能，按照物理矩陣、畫面分割器和切換臺內部矩陣的功能分區，把交叉點表分成三頁顯示，大大提高了查找效率；還可以鎖定一些母線交叉點，這樣在其他控制面板上就無法切換鎖定的母線，減少了誤操作機會。通過綁定調音臺輸入推子和切換臺母線，實現了視音頻跟隨功能，即在切換臺PGM 母線切換到某臺攝像機時，VSM 發現了此交叉點變化，通過vsmStudio 軟件中事先定義的邏輯表達式，觸發調音臺的某個推子推起到某一電平，在調音臺輸出中混入該路聲音。例如在足球轉播中，當畫面切換到觀眾機位時，調音臺同時自動推起環境聲拾音話筒，聲音和畫面就能較好契合。

二、控制面板自定義。VSM 控制面板不僅能實現傳統矩陣面板的切換功能，還可以對信號進行自定義多級編組。只需要在VSM 軟件的圖形化界面中進行簡單拖拽操作，用戶可根據自己的使用習慣把矩陣信號源和輸出目的分類，放入不同的組中，定義在VSM硬件面板不同的按鍵上，便于分類查找。VSM 硬件面板支持無限的信號組分級（類似于多級菜單）。

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切換。根據在VSM 中用戶自己編制的控制項，通過VSM 內建的面板編輯工具，可以把任何控制項拖放到面板按鍵上。我們已實現通過SONY VDCP 錄像機控制協議，在VSM 面板上按鍵遙控SONY 錄像機播放、停止、快速卷帶和錄制。面板按鍵不但可以定義為控制項，還可以定義為快捷方式。VSM 支持從一塊硬件面板虛擬聯接到多塊面板，用戶可以方便地在多個自定義面板間跳轉，在一個工位完成多個系統部分的設置，而不需要在多個工位間來回穿梭。

三、快速調取視頻信號。2 號車的畫面監看系統使用了整合在Evertz Xenon 矩陣中的VIPX 畫面分割技術，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源，這大大節省了矩陣的物理輸出。分割畫面布局調整通過Evertz 原廠的Maestro 軟件來編輯。VSM 系統通過GPI 觸發可以一鍵調用畫面分割卡中保存的布局數據，立即更改當前電視墻分割屏布局，并且可以代替該軟件進行分割屏信號指派，大大節省技術準備時間。

我們根據自己的習慣或者節目固定的制作要求，把一些常用的信號通道設置成了一個個小的虛擬矩陣進行管理。把這些小矩陣的交叉點信息以VSM 快拍文件的形式存儲下來，設置成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 號攝像機的信號指派到2 號錄像機進行錄制。實際中我們通常定義一個快拍切換多條母線，如一次為多塊分割屏指派信號，或為多臺錄像機指派錄制信號，使用調用事先保存的快拍文件可以快速轉換系統任務模式。

基于VSM 的GPI 觸發功能，我們還制作了Joystick 快捷方式，便于CCU控制人員對某個特定機位的圖像進行大屏監看——按下某個CCU RCP（如CCU1）上的操作桿，技術監視器上的畫面立刻從PGM 切換為CCU1 的畫面。實現方式為，按下操作桿時RCP 通過所連接的VSM GPI/O 硬件單元對VSM Studio 軟件發出了一個電平變化信號；在vsmStudio 中將該GPI 狀態變化綁定為觸發矩陣某條母線的交叉點切換到某個特定CCU 的輸出信號，按下Joystick 操作桿時，技術監視器上的畫面就切換為該機位信號，釋放后切換回PGM 信號，實現方便的臨時大畫面監看。

VSM 視音頻虛擬管理系統的使用，有效整合了2 號高清轉播車的監看系統、信號調度系統和控制系統的資源，大大提高了轉播工作的效率，同時省去了購買昂貴的原廠硬件和軟件。使用普通以太網交換機和網線連接，建造和維護成本低廉；軟件界面直觀、操作系統簡便，節省了后續技術支持的費用。