浙江經(jīng)視180m2新聞演播室同步系統(tǒng)設(shè)計

金 雨

在演播室視頻系統(tǒng)中，要使各個攝像機信號、VTR信號、直播連線等外來信號在切換臺切換時平滑不抖動，各個有線無線話筒、VTR信號、電話橋等外來信號在主備調(diào)音臺推拉時清晰無噪音，視音頻信號在加嵌環(huán)節(jié)要求聲畫一致，就必須建立一個統(tǒng)一基準(zhǔn)的同步系統(tǒng)，將所有信號調(diào)整到同一個同步相位。否則，會導(dǎo)致各個設(shè)備不一致，畫面跳動、上下翻滾，進而影響畫面質(zhì)量，最終影響安全播出。

1 系統(tǒng)設(shè)計要求

經(jīng)視180 m2演播室是loft結(jié)構(gòu)，樓上證券演播室和樓下新聞演播室共用一個設(shè)備機房。它們承擔(dān)經(jīng)視頻道十余檔節(jié)目的錄制、兩檔日常直播節(jié)目和一些特別活動的直播，任務(wù)重，壓力大，所以系統(tǒng)中每一個環(huán)節(jié)的設(shè)計都必須是安全高效的。對同步系統(tǒng)有以下要求：同步系統(tǒng)采用主備、自動切換的同步模式，為進口主流品牌；提供字時鐘信號，并具備倒換功能；能夠提供標(biāo)清視音頻測試信號；板卡適當(dāng)考慮余量。

2 基本原理

2.1 同步信號分類

電視同步信號有模擬與數(shù)字兩種。模擬同步信號分為高清三電平同步信號（Tir—Level）和彩色黑場同步信號（BLACK BURST，BB）。數(shù)字同步信號分為標(biāo)清數(shù)字同步信號（SD SDI BLACK）和高清數(shù)字同步信號（HD SDI BLACK）。其中，數(shù)字同步信號的時鐘與定時基準(zhǔn)更易提取，適合應(yīng)用于全數(shù)字的系統(tǒng)。

2.2 BB信號

在數(shù)字標(biāo)清系統(tǒng)中，經(jīng)常采用BB信號作為同步基準(zhǔn)，且需符合中華人民共和國廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“GY/T 167-2000數(shù)字分量演播室的同步基準(zhǔn)信號”[1]。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：同步基準(zhǔn)信號的有效視頻信號部分是消隱信號，同步脈沖為負極性信號，脈沖的幅度為30 mV，行同步脈沖下降沿的50%處為行同步基準(zhǔn)點。目前，這一同步基準(zhǔn)信號已廣泛應(yīng)用于大量串行數(shù)字分量系統(tǒng)。

2.3 字時鐘信號

字時鐘（Word Clock）同步方式廣泛運用于數(shù)字音頻系統(tǒng)之中，為穩(wěn)定系統(tǒng)的信號傳輸質(zhì)量起到了極大的作用。它被看作是一種脈沖信號，具有精確而穩(wěn)定的采樣頻率，能夠使不同采樣頻率的數(shù)字音頻信號以同頻同相在一個系統(tǒng)中進行交流。要想實現(xiàn)數(shù)字音頻系統(tǒng)的字時鐘同步，就必須在系統(tǒng)中設(shè)置唯一一個字時鐘信號發(fā)生源，也就是同步機。同步主機中產(chǎn)生的字時鐘信號被稱為這個音頻系統(tǒng)的主時鐘。如若在一個系統(tǒng)中出現(xiàn)了不同的字時鐘信號，即表明此系統(tǒng)采樣頻率未統(tǒng)一，無法達到同步狀態(tài)，且不可避免噪聲等問題。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 信號選擇

在電視系統(tǒng)中，同步信號必須足夠穩(wěn)定可靠，能在長期持續(xù)的噪聲環(huán)境中運行。數(shù)字同步信號頻率過高，而同步僅為一個較短的保留字，在實際工作中較易受擾而丟失。因此，抗干擾能力更強、脈沖較寬的模擬同步信號在現(xiàn)今市面上應(yīng)用最廣泛。作為一個視音頻相結(jié)合的新聞演播室，視音頻需要加嵌在一起保持聲畫同步，故音頻系統(tǒng)不再采用單獨的同步機，而是與視頻系統(tǒng)共用，且選擇市面上應(yīng)用最為廣泛可靠的字時鐘信號作為同步源。綜上，本標(biāo)清演播室采用黑場BB基準(zhǔn)和字時鐘信號作為同步源。

3.2 設(shè)備選擇

Tektronix與LEADER是市面上主流的兩家同步系統(tǒng)產(chǎn)品供應(yīng)商，為廣電行業(yè)演播室系統(tǒng)廣泛采用。經(jīng)比較，雙方產(chǎn)品均能滿足本系統(tǒng)需求，出于經(jīng)費的考慮，最終采用性價比更高的LEADER。

3.2.1 同步發(fā)生器

LT4420是日本LEADER公司推出的一款1U半機架寬尺寸的SDI同步脈沖同步機。能夠靈活支持多種數(shù)字視頻格式，包括SD-SDI格式測試圖。SDI校驗場測試圖案之外，還具備疊加字符、QVGA尺寸標(biāo)識、安全區(qū)標(biāo)志、內(nèi)嵌音頻以及外部基準(zhǔn)信號輸入的外同步鎖相功能和三路獨立的模擬黑場同步信號同步輸出功能。其Flywheel（保持外鎖相功能）功能能在外同步信號發(fā)生意外丟失或瞬間性不穩(wěn)定的時候，信號發(fā)生器將保持外同步的相位繼續(xù)輸出同步信號并保障系統(tǒng)穩(wěn)定。根據(jù)還原外同步模式，可以選擇自動或手動還原。

3.2.2 同步倒換器

LT4440是日本LEADER公司推出的一款同步倒換器。可接入2路輸入信號，當(dāng)發(fā)生故障時，可以通過自動檢測信號振幅錯誤，將信號切換至備用系統(tǒng)。1臺LT4440配備11組輸入輸出信號通道，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定，可支持HD-SDI（僅限1-6通道）、SD-SDI、AES/EBU數(shù)字音頻、模擬黑場、3電平同步信號的切換。另外，轉(zhuǎn)接至備用系統(tǒng)時，發(fā)生故障的通道可由面板LED顯示，以便用戶迅速查明原因。

3.3 系統(tǒng)方案

演播室系統(tǒng)不接收來自播出中心的同步，而是以同步機自行產(chǎn)生的同步源作為整個系統(tǒng)的同步基準(zhǔn)，最終合成的節(jié)目信號通過光發(fā)到播出中心后完成幀同步，如此能增強演播室系統(tǒng)的獨立性。采用2臺LEADER的LT4420款信號發(fā)生器作為主備。其中，主信號發(fā)生器模式為“自同步”，輸出環(huán)接給“外同步”設(shè)置的備信號發(fā)生器，備機將主機同步作為基準(zhǔn)而產(chǎn)生與之相一致的同步信號，這樣可避免因主備同步不一致而導(dǎo)致的倒換不連貫。同步倒換器接收主備兩路BB同步信號，并通過環(huán)接的視分板卡給兩個演播室的CCU、VTR、在線包裝等提供同步。主備信號發(fā)生器的字時鐘（WCLK）信號則送至兩套主備調(diào)音臺作為音頻信號同步源。

若主信號發(fā)生器發(fā)生故障造成同步輸出丟失，備同步機能夠一直保持丟失之前的同步狀態(tài)，當(dāng)鎖定信號再次出現(xiàn)時逐漸獲取鎖定，達到正常狀態(tài)。同時，同步自動倒換器將自動切換至備同步信號，確保同步系統(tǒng)正常運行。面板上相應(yīng)故障通道的LED將閃紅燈告警，以喚起人工注意。

4 結(jié)語

浙江經(jīng)視180 m2新聞演播室同步系統(tǒng)在設(shè)計上采用了雙同步發(fā)生器設(shè)計，可以確保在一同步機出現(xiàn)問題時，自動倒換到另一正常同步機，不會出現(xiàn)同步信號中斷，保證視音頻設(shè)備穩(wěn)定運行。同步系統(tǒng)從改造完成至今運行穩(wěn)定，為整個新聞演播室的日常直播錄播提供了可靠的同步系統(tǒng)，保證了節(jié)目制作的安全和優(yōu)質(zhì)。

參考文獻：

[1]國家廣播電影電視總局．中華人民共和國廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T 167-2000[S]．北京:國家標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000．

[2]史萍,倪世蘭．廣播電視技術(shù)概論[M]．北京:中國廣播電視出版社,2003．