數字電視節目制作和播出設備的技術改造分析

顧曉萍

（江蘇省無錫廣播電視集團（臺），江蘇 無錫 214001）

0 引言

我國的電視技術已經整體發展到數字化的關鍵時期，電視節目的制作技術已經從傳統的模擬技術轉變為數字化技術。與傳統的模擬電視制作技術相比，數字電視界面制作的最大特征表現在數字電視應用的是數字攝像機，其可以利用硬盤將視頻儲存在便捷設備中。在未來的幾年中，我們將進入1 個數字化、高清化的嶄新電視時代[1]。相關人員應該積極落實電視界面的制作以及播出設備的技術改造工作，最大限度地提升節目制作的質量，增強自身對行業未來發展模式的適應能力。

1 數字電視節目制作技術

1.1 定義

數字電視就是從節目采集、節目制作、節目傳輸一直到用戶端都以數字方式處理信號的電視系統。其從演播室到發射、傳輸和接收的所有環節都是應用數字電視信號或者是用由0、1 數字串組成的二進制數字流去統一播出該系統全部信號的電視類型。該技術積極采用高端的用戶管理技術，最大限度地改善了電視節目的品質。

1.2 制作流程

數字電視節目制作可以被看成是1 套完整的體系，其具體實施流程可以做出如下闡述[2]：1） 電視節目主題的籌劃與編排。2） 撰寫相應的文字與分鏡頭劇本。3） 參照劇本情節拍攝前期素材。4） 后期人員對拍攝的素材進行非線性編輯，并生成所需要的格式。5） 整合與播放節目。

1.3 制作特點

1.3.1 信號穩定且可靠

在數字信號的傳輸階段，不管傳輸距離或傳輸次數是否存在，數字信號都可以保證傳輸信號最接近原信號的品質。

1.3.2 信號質量更好

由于數字信號僅有“0”和“1”2 個電平，因此，可以使數字設備輸出信號的質量得到更大的保障。

1.3.3 便于存儲

數字電視節目制作技術可以將數字電視信號快捷地儲存到光盤和硬盤等存儲器內，該技術具有存儲量大、信噪比高，糾錯性強、快速以及方便計算機系統處理與交互的優勢。合理使用磁盤列陣，可以為電視節目制作與播出的過程創造更好的條件。

1.3.4 便于管理與控制

因為使用了數字化技術，所以可以幫助工作人員更快速、有效地保存、查詢、調整、管理與控制電視節目的資源。

1.3.5 利于建立接收（CA）業務的條件

在加密、解密、加擾和解擾等技術手段的協助下，可以保證電視節目不僅可以用于廣播節目領域內，還可以更好地滿足社會團體、專業及個人的發展需求，實現對節目信息內容、版權及各個用戶隱私的全面保護與管理[3]。

2 數字電視節目制作技術改造的方法

2.1 虛擬現實技術

虛擬演播室和傳統演播室兩者在本質上存在差異，虛擬演播室內攝像機所拍攝到的現場并不是主持人或演員真實的活動空間，而是利用單一的藍色布景代替現場所有布景，并將藍色布景作為摳像的基準色。而關于圖像的前景，則是由多個機位所拍攝的主持人或演員的畫面素材構成，實景現場內的藍色區被集中整合至計算機三維動畫生成的虛擬場景內。虛擬演播室系統框圖如圖1 所示。

圖1 虛擬演播室系統框圖

高集成虛擬技術的快速發展，讓人們可以持續用自己的感官“觸碰”存在于虛擬世界內的實物，并與其進行持續性地溝通和分享。虛擬技術被用于電視和廣播兩大領域中。從技術層面上分析，合理應用該技術可以為觀眾和聽眾提供良好的視聽體驗。虛擬技術最大的特征是可以對不同領域的事物進行具體處理，進而以電視畫面為載體，將其完整的呈現在人們的現實生活中。與歐美等發達國家相比，雖然我國虛擬技術的起步較晚、發展較慢，在現實應用中還存在一定的局限，因此主要用于演播室內[4]。但是該技術的優勢不斷被越來越多的人了解，在我國電視節目數字化發展進程中，該技術會逐漸用于廣電領域中，并幫助電影和電視節目制作出更具震撼力和沖擊感的視覺體驗。

2.2 后期制作技術

近年來，國內電視節目的制造技術有了很大的提升，特別是在后期制作方面更為突出。數字制作技術，是以計算機輔助技術為支撐，對后期的節目進行錄制處理的1 種手段。個人電腦是電視節目后期制作實踐中的常用設備。合理地應用計算機技術，不僅可以明顯降低后期工作的運行成本，而且也可以為數字電視相關硬件與軟件的升級提供比較可靠的支撐。非線性編輯是數字電視節目后期制作技術的核心，將其用于節目制作時，需要在脫機與聯機狀態下實現同步編輯，兩者有效配合才能得到比較理想的效果[5]。目前，非線性編輯廣泛應用于我國廣電行業中，基于規范化的后期制作過程能明顯改善電視畫面的質量，也是1 種降低成本的有效方法，能較好地擺脫傳統電視節目錄制活動中的限制，針對那些和節目要求存在出入的內容，可以通過后期制作進行改善，從而全面提高數字電視節目的播出質量與效果。

2.3 運動追蹤技術

運動追蹤技術是現代數字電視節目制作階段的常用技術手段之一。雖然它在優化節目制作質量方面具有良好的效能，但在該技術的實際應用中，客觀環境條件會影響其應用效果，例如局部物體的遮擋與噪聲等。因此，在實踐中應該結合情況，科學合理地操作該技術，并在不同的場景下采用不同的方法。例如，當電視節目圖像的各種屬性都處于較好的運行狀態時，工作人員可以參照現狀，利用自動化追蹤的辦法對其進行微調整，借助該方法進一步提升畫面的品質。該技術不僅可以明顯降低電視臺工作人員的勞動強度，而且也使節目的播出效果得到更大的保障。如果面對的是畫面極為模糊或噪聲十分強烈的情況，則建議使用單一化與運動式追蹤相結合的方法，同樣也能改善電視畫面的質量與節目的播出效果[6]。傳統技術基本上采用單一方法開展電視節目的錄制工作，不僅工作量較大，而且會對節目制作和播出的效果造成一定負面影響，且其應對突發狀況的能力較差，如果能合理應用運動追蹤技術，就可以在降低作業量的同時，保證制作階段節目的真實性和完整性，因此，可以將其視為1 種雙贏的技術方法。

質心追蹤是常用的運動追蹤方法之一，其計算過程較為簡單，可以提供恒增益，不受線性跟蹤頻率的約束，在速度上可以滿足系統要求；在目標運動速度快、背景較簡單的情況下具有較高的適用性。設定輸入的圖像函數序列是f（x，y）時，目標區域是mi（x，y），計算其行、列的質心坐標的方程，如公式（1） 所示。

3 建設數字電視制作播出系統并加強改造

3.1 系統建設的特點

首先，由于DVB 數字電視播出系統與傳統模擬節目硬盤播出系統在業務特點上存在明顯差別，因此在建設系統階段不能生搬硬套，需要建設出1 個符合數字電視增值業務平臺運作特征的播出系統，只有建設出該系統才可以在實際運行階段達到降本提效的目的。

其次，如果短期內由傳統模擬電視臺十分有限的幾個自辦頻道增長至數10 個甚至100 多個專業數字頻道，該節目依然要歷經采集、制作、審查、上載和歸檔等過程，且都沒有現成的經驗可以借鑒。大部分運營商的數字電視業務仍然處于探索階段，如果能提供1 套完整、正規且滿足當前發展需要的MPG-TS 流節目制作體系流程，就可以為數字電視產業健康、快速發展提供強大的推動力。

最后，我國廣電在關于提供何種電視節目內容的問題上，始終秉持十分嚴謹的態度，如果節目數量少或其內容的具體性、新穎性不足時，廣大運營商就很難吸引到更多的用戶[7]。鑒于以上情況，應該提供多樣化的電視節目采集與播出方法，進而在數字電視節目內容的安全性與節目的多元化間建立1 種平衡的關系。

3.2 主要性能指標

3.2.1 系統吞吐的伸縮性

在傳統規劃、設計和模擬節目播出系統視頻服務器的階段，工作人員不需要過度重視并發流容量大小的問題，只需要將工作的重點投放在設計存儲系統上，這也是大部分由傳統視頻服務器轉化而來的DVB 服務器依然以Windows 平臺為基礎實現自身功能的原因。

在與數字電視節目相對應的硬盤播出系統的投用階段，可以對外提供數10 路甚至100 多路節目的并行輸出及海量節目的頻繁上載更新的功能，因此經常配合使用分布式的結構體系，在該體系下不同播出節點的節目實現了完全獨立的運行狀態，也保證了系統具有較好的擴充性。以Fibre Channel 為基礎實現播出節點和存儲節點間的信息順利傳輸，省略網絡調度的過程，使系統并發流量的充足性得到保障。節目編碼與播出2 者存在各自獨立的關系，這是數字電視節目內容安全播出的重要基礎；大部分情景下會創設單獨的上載服務器，在其協助下，相關人員能直接上傳TS 流文件，進而滿足批量化節目頻繁上載和更新的現實需求[8]。

3.2.2 節目播出的安全性

廣播是數字電視播出系統的基本特征之一，不會出現部分客戶端數據被寫進視頻服務器的情況，但其對故障問題修復和解除的時效性有較高的要求，因此一般會要求主、備通道同步播出。

3.2.3 節目存儲的靈活性

該系統一般要對外提供10 萬甚至上100 萬路節目的輸出，明顯短縮了電視節目從制作到播出的周期。其中，在線一級存儲系統內存儲的基本是正在播出和已經播完的節目，它是由基本節目與更新節目2 大部分共同構成，大多數節目處于頻繁更新和調整的狀態。為保證電視節目能順利、安全播出，通常要求采用昂貴、高端的設備組成在線一級存儲系統，因此在規劃設計存儲系統時，要確保廣大運營商可以在存儲空間高利用率方面實現平衡。

3.2.4 節目上載的速度

朋友是個電影迷，卻從來只喜歡看外國電影。每周六晚，中央臺的“佳片有約”，他雷打不動地看了很多年。為此，他還培養出了女兒，從小一直跟他看電影，也成了一個電影迷。然而，這一兩年，他不看了，明明知道有好電影，明明自己也有閑時間，卻無論如何也提不起興趣。有時候，勉勉強強看半截，就呼呼地睡著了。過后，又捶胸頓足，直呼自己“老了，老了”。

作為1 個擁有幾十甚至100 多路節目輸出的增值業務平臺，它上面每天都有大量節目需要進行更新，如果使用傳統的模擬節目上載的方法，則在吞吐量與時間方面都會存在一些不足，外加大部分外購節目與衛星節目已經是TS流格式，這就代表以Internet 為載體直接上載是最理想的上載方式[9]。nSTREAMS 公司目前可以提供專門的上載服務器，該服務器可以維持節目上載與播出過程的獨立性。

3.2.5 節目制作的時效性

數字硬盤播出系統內有大量電視節目屬于外來節目，雖然它們很多都已經是TS 流格式，但仍然需要進行一定的粗編過程，借該過程去除廣告，如果整體應用傳統非線性編輯的方法，就會增加時間成本與工作量。鑒于目前DVB前端播出的視頻文件采用了MPG-2 TS 流，這就預示著基于TS 流格式的節目編輯系統滿足目前DVB 前端運營的實際需求。

3.3 系統改造的內容與基本特點

3.3.1 應用基于MPEC-2 IBP 格ES 碼流的硬盤播出系統

采用Display2000 縮解壓卡開發自動播出系統，有大量的理論研究與實踐應用發現，該類型的解壓卡自身具備運行狀態獨立的PPEG-2 IBP ES 碼流編及解碼通道，用于該播出系統采集上載與其他第三方PPEG-2 IBP ES 碼流文件時可以實現較好的效能。高品質、低碼率和通用性都是PPEG-2 IBP ES 碼流文件所具備的優勢。在數字電視節目制造、播出及數字化電視產業的發展過程中，可以將其視為節目播出、傳送以及相關材料存管的1 種理想化格式。并且，標準化的PPEG-2 IBP 幀格式因碼率偏低，帶寬占用小，所以其有助于降低整個數字電視節目播出、存儲與網絡管理的造價成本。

對硬盤播出系統來說，基于網絡共享的播出方式，可以在Internet 內任一單臺計算機系統內實現在特定網絡權限下互通相關節目內容，從而提升了信息資源共享的效率，許多播出機可以共享服務器內容，并以獨立的姿態播出節目。

3.3.3 遵照“存播分離”原則，保證系統的穩定性

數字電視節目播出和內容制作存在明顯的差異，前者在運作階段對安全性與穩定性有更高的要求。事實上，系統運轉狀態的安全與穩定是相對而言的。在互聯網各類信息資源共享的情況下，對系統改造的過程需要遵循“存播分離”的原則。“存播分離”就是存儲節目和播出節目由物理層面上不同的設備來實現，通常是指服務器與硬盤播出系統。各設備承擔的職責實現了高度的專一化，運行階段能將自身故障發生率降至最低，并且還能分解整個播出系統的任務，實現了分擔風險的效果。

3.3.4 具備較好的兼容性

其兼容性實質上就是“仿真”功能。Display 2000 硬盤播出系統不僅可以作為單個的頻道硬盤以及與磁帶播出過程相配套的播控主機，而且還可以將自己仿真設計成1 臺標準化的Batacam 錄像機。在該情況下，其他第三方自動播控主機能更快捷地參照控制錄像機的播出形式，自動調控Display2000 硬盤播出系統，落實播出任務。Display對許多格式存在差異的非線性編輯系統都表現出強大的兼容性，可以整合各種格式下的媒體資源，最后實現統一，目前其兼容的系統類型主要有DTV、DC2000、TK3000 以及DVStorm 等，基本上實現了對目前所有非線性編輯系統類型與格式的整體性覆蓋。分析上述非線性編輯系統，在電視節目制作工作結束后，不需要對其進行上載，而是用系統直接將MPEG 2 IBP 文件輸送到服務器內，為硬盤播出系統應用創造便利的條件，進而實現了電視節目從制作到播出整個過程的數字化。

4 結語

將數字化技術用于廣電行業中，不僅可以協助電視臺優化電視節目的質量，而且可以使電視行業健康、持續發展的過程獲得更強大的技術支撐。為了實現更好的發展，應該有針對性地對電視節目制作與播出設備進行技術改造和升級，這也是電視行業運營階段迫切需要落實的1 項工作內容。該文對其進行介紹與分析，對數字電視節目高品質和高效率的發展有一定的幫助。