電視臺(tái)融媒體演播室高清化改造設(shè)計(jì)與應(yīng)用

胡勝利

（安徽省銅陵市樅陽(yáng)縣融媒體中心，安徽 銅陵 246700）

0 引言

為貫徹落實(shí)國(guó)家關(guān)于 “加快傳統(tǒng)媒體和新興媒體融合發(fā)展” 重要指示精神，更好滿足當(dāng)前的節(jié)目制作與播出需要，樅陽(yáng)縣融媒體中心2020 年正式成立并獨(dú)立運(yùn)行。隨著多媒體的發(fā)展，現(xiàn)有的標(biāo)清演播室早已不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求。因此，在樅陽(yáng)縣融媒體中心電視臺(tái)大樓中搭建融媒體演播室，并及時(shí)組織展開(kāi)對(duì)演播室的高清化改造極為必要，以推動(dòng)節(jié)目制作與播出的與時(shí)俱進(jìn)。

1 電視臺(tái)融媒體演播室高清化改造的總體技術(shù)思路

演播室是節(jié)目主持人和嘉賓的重要工作場(chǎng)所，分為實(shí)景演播室、虛擬演播室，除了必要的攝錄編設(shè)備外，還必須具備聲、光、電的專業(yè)設(shè)備和創(chuàng)作的空間，同時(shí)聲、光、電必須密切配合[1]。為了符合高清播出的直播要求，演播室必須與播出系統(tǒng)的時(shí)鐘同步信號(hào)高度同步。演播室是高度密閉環(huán)境，必須考慮吸音材料防火和新鮮空氣更新的新風(fēng)換氣系統(tǒng)，對(duì)吸音材料的防火、環(huán)保性還有新風(fēng)系統(tǒng)的噪聲都有嚴(yán)格的要求。因此，演播室的改造是電視臺(tái)節(jié)目播出系統(tǒng)的重大工程之一。樅陽(yáng)縣融媒體中心利用現(xiàn)有的200 m2的空間，準(zhǔn)備建設(shè)一座實(shí)景演播室和虛擬演播室相結(jié)合的多功能高清演播室。電視臺(tái)融媒體高清演播室的整體設(shè)計(jì)效果如圖1所示。

圖1 高清演播室的整體設(shè)計(jì)效果

融媒體演播室高清化改造需要充分利用現(xiàn)有空間環(huán)境和設(shè)備，對(duì)改造每個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，確保每個(gè)階段工作都?jí)蚝芎玫叵嗷ャ暯?。高清化演播室改造不僅僅是將拍攝攝像機(jī)更換為演播室級(jí)別的專業(yè)高清攝像機(jī)，還需要相關(guān)信號(hào)鏈路設(shè)備帶寬、信號(hào)處理方式、燈光色溫和布局等等相互配合，只有全部符合高清改造的要求，才能夠完美地呈現(xiàn)演播室的真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)，提高觀眾的視聽(tīng)體驗(yàn)，保證改造工作的系統(tǒng)性和科學(xué)性。

在演播室正式進(jìn)行改造設(shè)計(jì)前，需要檢查現(xiàn)有播出系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸方式及信號(hào)格式等，確保演播室的系統(tǒng)與播出系統(tǒng)相互匹配。若播出系統(tǒng)不符合高清播出基本要求，需要對(duì)播出系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改造。經(jīng)過(guò)實(shí)際勘察，樅陽(yáng)縣融媒體中心播出系統(tǒng)是格非公司的雙頻道一主一備雙通道高清播出系統(tǒng)，完全符合高清演播室播出的技術(shù)要求。唯一需要注意的是，演播室的數(shù)字信號(hào)時(shí)鐘同步系統(tǒng)需要和播出系統(tǒng)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)嚴(yán)格同步。同時(shí)，考慮到改造期間會(huì)對(duì)播出系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，為了避免發(fā)生播出事故，需要設(shè)立臨時(shí)備用應(yīng)急播出設(shè)備，做好各種應(yīng)急預(yù)案，最大限度降低改造期間播出事故的概率。

演播室高清化改造還需要考慮設(shè)備的冗余性。所有主通道系統(tǒng)都需要配置備用設(shè)備，從根源上避免因?yàn)閱我还?jié)點(diǎn)故障而引發(fā)的直播事故。為了使演播室系統(tǒng)后期維護(hù)更加便捷，確保設(shè)備始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，演播室改造期間需要留存設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，建立設(shè)備維護(hù)機(jī)制，確保設(shè)備出現(xiàn)故障后可以第一時(shí)間鎖定故障區(qū)域，并及時(shí)修復(fù)。演播室高清化改造完成后，還應(yīng)該定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和更新，在保證系統(tǒng)功能穩(wěn)定的前提下，排除所有容易引發(fā)故障的不確定因素，簡(jiǎn)化操作流程，實(shí)現(xiàn)電視臺(tái)融媒體演播室高清化改造的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

2 演播室高清化改造中功能區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電視臺(tái)融媒體演播室高清化改造前，需要對(duì)功能區(qū)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

第一，融媒體演播室功能區(qū)劃分。功能區(qū)可以分為主播區(qū)、互動(dòng)觸控站播區(qū)、虛擬3D 攝影區(qū)這3 個(gè)演播區(qū)域和1 個(gè)導(dǎo)播區(qū)域。演播區(qū)域整體墻面需要進(jìn)行聲學(xué)改造，墻面回聲和吸聲率須控制在合理范圍，吸聲率過(guò)大會(huì)讓主持人的聲音過(guò)于干癟、不豐滿，過(guò)小則產(chǎn)生嚴(yán)重回聲，出現(xiàn)所謂的 “浴室音效” 。為了安全考慮，對(duì)吸聲材料的防火等級(jí)有很高要求。演播室空間是密閉系統(tǒng)，通風(fēng)效果很差，為防止出鏡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)人員缺氧事件，需增加超靜音的新風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)解決風(fēng)機(jī)噪聲和通風(fēng)換氣問(wèn)題。夏季的高溫對(duì)演播室環(huán)境的溫度提出一定要求?？紤]噪聲和環(huán)境溫度問(wèn)題，需安裝超靜音的吸頂式空調(diào)，空調(diào)送風(fēng)管道需要敷設(shè)吸音保溫棉，吸收空調(diào)排風(fēng)口的氣流聲?？紤]到演播室空間較大，還需要設(shè)計(jì)成多臺(tái)小空調(diào)系統(tǒng)，避免單機(jī)大功率空調(diào)的風(fēng)機(jī)噪聲過(guò)大問(wèn)題。多臺(tái)小空調(diào)系統(tǒng)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)演播室人數(shù)和室外氣溫的高低決定空調(diào)開(kāi)啟的數(shù)量，做到制冷和噪聲相互平衡。因此，演播室改造是一個(gè)系統(tǒng)的、需要多專業(yè)配合才能進(jìn)行工作的專業(yè)工種。改造時(shí)還需要科學(xué)地結(jié)合建筑內(nèi)部可利用空間，不僅保證3 個(gè)區(qū)域改造后互相連通，還要考慮整體的美觀。

第二，確定好改造方案后，先對(duì)主播區(qū)進(jìn)行改造。就當(dāng)前的情況來(lái)看，現(xiàn)有的鹵素?zé)艄庖呀?jīng)不符合需求，為了適應(yīng)高清攝像機(jī)對(duì)光線色溫的需求和出鏡人員的舒適性，只能選取不產(chǎn)生大量熱量的可調(diào)三基色發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）廣色域冷光源，且每個(gè)燈光獨(dú)立可調(diào)。主播區(qū)域的老式固定噴繪背景需要重新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員選取了LED 高清晰拼接顯示屏，不僅能夠滿足主播區(qū)的高清化播報(bào)需求，還可以實(shí)現(xiàn)視頻對(duì)話，將第二現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況清晰地顯示在演播室內(nèi)，避免了固定噴繪的呆板單調(diào)[2]。主播臺(tái)建設(shè)成移動(dòng)的圓形，能夠豐富采訪的角度，便于對(duì)采訪者和被采訪者選取角度拍攝、及時(shí)調(diào)整燈光、找到配合主播背景的最佳角度，相比于傳統(tǒng)的新聞節(jié)目播報(bào)更具靈活性和互動(dòng)性。電視臺(tái)融媒體高清演播室主播區(qū)域設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 高清演播室主播區(qū)域設(shè)計(jì)

第三，對(duì)互動(dòng)觸控屏的站播區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。站播區(qū)主要由觸控屏、虛擬系統(tǒng)、字幕機(jī)及提詞器等組成。互動(dòng)觸控站播區(qū)主要工作內(nèi)容是對(duì)新聞、體育賽事、娛樂(lè)熱點(diǎn)及財(cái)經(jīng)消息等進(jìn)行解說(shuō)報(bào)道。隨著新技術(shù)的應(yīng)用，互動(dòng)觸控區(qū)能夠完成多通道視頻連線。這種連線方式對(duì)主持人的專業(yè)水平要求較高，也給主持人提供了很好的業(yè)務(wù)水平發(fā)展平臺(tái)，使其可以通過(guò)連線更好地完成互動(dòng)，增加了節(jié)目的趣味性和觀眾對(duì)節(jié)目的黏性。

第四，改造虛擬3D 演播區(qū)域。3D 演播區(qū)域是由藍(lán)箱子或綠箱子和虛擬機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字化立體背景來(lái)完成圖像的合成和封裝。數(shù)字化立體背景可以根據(jù)節(jié)目播報(bào)的需求通過(guò)虛擬主機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)整更換，同時(shí)通過(guò)3 個(gè)攝像機(jī)機(jī)位的切換，實(shí)現(xiàn)不同角度和拍攝方向使用不同的景別和放大特寫、不同景別的切換和鏡頭的推拉搖移和背景實(shí)時(shí)同步改變，讓主持人十分自然地融合在虛擬的場(chǎng)景中，不再是刻板生硬的固定噴繪背景。高清演播室虛擬藍(lán)箱（藍(lán)盒）區(qū)域設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 高清演播室虛擬藍(lán)箱（藍(lán)盒）區(qū)域設(shè)計(jì)

對(duì)虛擬影像采集區(qū)域的改造，通過(guò)結(jié)合虛擬的高清3D 背景來(lái)增加觀眾對(duì)播報(bào)內(nèi)容的觀看體驗(yàn)，體現(xiàn)出節(jié)目的現(xiàn)場(chǎng)感和真實(shí)性。高清的虛擬影像已經(jīng)達(dá)到了以假亂真的效果，若不仔細(xì)觀看，非常容易忽略背景是否真實(shí)的問(wèn)題?？刂剖覂?nèi)還增設(shè)了導(dǎo)播、采集區(qū)。設(shè)備和出鏡區(qū)域也分割開(kāi)來(lái)，之間使用3 層玻璃落地窗進(jìn)行隔音，通透性高同時(shí)又不影響導(dǎo)播和主持人之間的交流，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性和出鏡區(qū)的規(guī)范整潔。高清演播室虛擬3D 影像采集區(qū)域設(shè)計(jì)如圖4 所示。

圖4 高清演播室虛擬3D 影像采集區(qū)域設(shè)計(jì)

3 基于節(jié)目制作的電視臺(tái)高清化融媒體演播室具體設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1 在線和離線包裝系統(tǒng)

主持人出鏡的后期包裝工作量非常大，為此必須設(shè)計(jì)出高效的節(jié)目編輯包裝系統(tǒng)。包裝系統(tǒng)分為在線式和離線式兩種。在線式包裝系統(tǒng)主要是對(duì)直播節(jié)目畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)在線包裝，主要包括實(shí)時(shí)字幕、畫中畫、片段回放、場(chǎng)同步和延時(shí)播出等系統(tǒng)。實(shí)時(shí)字幕、畫中畫、片段回放等功能比較常用。信號(hào)場(chǎng)同步主要是保證直播節(jié)目和播出系統(tǒng)節(jié)目之間無(wú)閃爍切換。延時(shí)播出系統(tǒng)主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)直播中的誤操作、節(jié)目意外、失敗鏡頭及臨時(shí)故障等廢鏡頭進(jìn)行過(guò)濾，重新現(xiàn)場(chǎng)打點(diǎn)編輯，刪除直播活動(dòng)中不精彩、不吸引人、拖沓、畫面質(zhì)量不高的內(nèi)容。延時(shí)播出系統(tǒng)的延時(shí)效果相當(dāng)于為安全直播又把了一道關(guān)。離線式包裝系統(tǒng)相對(duì)在線式要簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于后期節(jié)目包裝，數(shù)臺(tái)高性能非線性編輯線即可實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)選擇的系統(tǒng)開(kāi)放式的雷特EDIUS 編輯機(jī)對(duì)素材的兼容性很高，輸出格式通用性很強(qiáng)。其他品牌的非線性編輯系統(tǒng)基本都是封閉系統(tǒng)，不開(kāi)放接口和協(xié)議，后期維護(hù)管理和更新受到極大的限制[3]。

3.2 攝像機(jī)位置追蹤系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)3D 虛擬演播室的場(chǎng)景拍攝，必須跟蹤攝像機(jī)的機(jī)位移動(dòng)物理參數(shù)和攝像機(jī)鏡頭的推拉物理數(shù)據(jù)。獲取這些物理信息后發(fā)送給虛擬機(jī)，完成對(duì)主持人虛擬背景的實(shí)時(shí)變換處理，調(diào)整虛擬背景的景別，實(shí)現(xiàn)虛擬攝像機(jī)在3D 場(chǎng)景中按照實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡或是移動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤。虛擬場(chǎng)景與主持人完美融合的前提是獲取每個(gè)機(jī)位攝像機(jī)位置和鏡頭推拉準(zhǔn)確的物理參數(shù)，數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，效果越逼真。本次設(shè)計(jì)使用位置傳感器和鏡頭推拉傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形追蹤系統(tǒng)的處理，可以實(shí)現(xiàn)主持人在虛擬場(chǎng)景中自由活動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三維字幕、三維模型、文字及圖像等內(nèi)容的疊加，并實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出各種虛擬桌椅、道具、動(dòng)物和人物等[4]。從空間方面來(lái)看，經(jīng)過(guò)虛擬機(jī)的處理，主持人與搭建起的虛擬場(chǎng)景之間完美呈現(xiàn)出透視效果。正確的透視關(guān)系很重要，決定著場(chǎng)景光影、效果和虛擬場(chǎng)景是否與主持人完美結(jié)合，最終向受眾呈現(xiàn)出豐富、多樣的視覺(jué)畫面效果。經(jīng)過(guò)對(duì)比，設(shè)計(jì)選取了上洋公司的3D 虛擬機(jī)作為3D 虛擬演播室的核心設(shè)備，攝像機(jī)使用松下公司的AK-HC2500 高清演播室攝像機(jī)。

3.3 點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)

點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)使用多媒體技術(shù)以及液晶大屏顯示系統(tǒng)和觸摸屏技術(shù)完成搭建，實(shí)現(xiàn)主持人在節(jié)目中與現(xiàn)場(chǎng)或觀眾在線互動(dòng)。點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)功能十分豐富，可以注釋視頻文件、圖片、數(shù)據(jù)圖表等，也支持多路視頻的輸入以及豐富的視頻實(shí)時(shí)特效。隨著點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)的應(yīng)用，新聞、娛樂(lè)等節(jié)目的打包和發(fā)布非常方便，也可以完成對(duì)不同視頻素材的有效聯(lián)動(dòng)。點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)的使用進(jìn)一步提升了節(jié)目?jī)?nèi)容豐富性，也提升了觀眾參與的互動(dòng)效果。

3.4 背景大屏幕系統(tǒng)

結(jié)合前期對(duì)于電視臺(tái)融媒體演播室高清化改造中功能區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，決定在主播區(qū)使用LED 窄邊框高清拼接屏，這是背景大屏幕系統(tǒng)的重要組成部分。LED 窄邊框高清拼接屏寬6 m、高3 m。這樣的設(shè)計(jì)能夠使LED 窄邊框高清拼接屏無(wú)縫融合至整個(gè)主播區(qū)背景內(nèi)，為演播室內(nèi)多個(gè)視角的拍攝提供了方便。

背景大屏幕系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高清、超高清解析度影像的顯示，同時(shí)支持多通道外接視頻輸入。在實(shí)際應(yīng)用中，背景大屏幕系統(tǒng)方便地實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)內(nèi)主持人與場(chǎng)外記者之間連線溝通，使得節(jié)目以及新聞播報(bào)的互動(dòng)性、現(xiàn)場(chǎng)性得到進(jìn)一步提升。

為確保背景大屏幕系統(tǒng)能夠在節(jié)目播出期間始終保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，需要設(shè)計(jì)主用、備用兩個(gè)信號(hào)的通道。當(dāng)主用信號(hào)或備用信號(hào)其中一路發(fā)生故障，另一路可以自動(dòng)、迅速、無(wú)縫地接替工作，確保背景大屏幕系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，有效避免故障對(duì)背景大屏幕系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。這樣的主用與備用雙套信號(hào)設(shè)計(jì)與應(yīng)用切實(shí)提升了背景大屏幕系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，有效保障了日常安全播出工作。

3.5 非編工作站

非編工作站主要是后期包裝節(jié)目使用，對(duì)它的要求是處理速度高、備用素材豐富、對(duì)視頻的格式兼容性強(qiáng)、系統(tǒng)開(kāi)放、沒(méi)有視頻格式要求的壁壘。因?yàn)閷?shí)際工作中涉及視頻采集，所以需要使用專用的有卡非編工作站實(shí)現(xiàn)視頻采集、編輯、打包等功能。節(jié)目錄制期間，演播室內(nèi)的有卡工作站能同步采集多路高清晰度的信號(hào)，并安全錄制存儲(chǔ)相關(guān)視頻，便于后期節(jié)目包裝制作調(diào)取使用。非編工作站能夠快速完成各類資訊文件的合成與制作，為資訊系統(tǒng)節(jié)目的制作與發(fā)布提供有力支持。

3.6 融媒體演播室錄播服務(wù)器

融媒體演播室錄播服務(wù)器集成了多種功能，包括采集、編輯、存儲(chǔ)、播放及遷移等。其需要和高清播出系統(tǒng)密切配合，開(kāi)放相關(guān)協(xié)議以確保完成對(duì)所有視頻節(jié)目、與之相關(guān)的檔案資料的自動(dòng)化存儲(chǔ)、遷移和讀取。由于連接了播出系統(tǒng)，演播室錄播服務(wù)器的安全穩(wěn)定性具有更高要求，特別是對(duì)視頻文件的讀取和遷移。由于頻道內(nèi)素材需要相互獨(dú)立，在編輯、錄制、存檔、播出之間不能產(chǎn)生各種程度的讀取和遷移沖突[5]，提升視頻檔案資料管理與調(diào)用效率。

融媒體演播室的邏輯架構(gòu)如圖5 所示。

圖5 融媒體演播室錄播服務(wù)器節(jié)目資源邏輯架構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

文章規(guī)劃了融媒體演播室的功能區(qū)，結(jié)合在線包裝系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖形追蹤系統(tǒng)、點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)、背景大屏幕系統(tǒng)、非編工作站及融媒體演播室錄播服務(wù)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電視臺(tái)高清化融媒體演播室的搭建，推動(dòng)了電視臺(tái)高清事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。