標清視訊系統的架構

高清電視是數字電視的高階發展方向，作為縣級電視臺，既要積極適應技術發展的潮流，也應意識到高清演播室的建設是一項複雜的系統工程，它涉及裝置投入、營運成本、技術培訓、人員素質、市場需求等多方面的問題。各電視臺應根據自身的實際情況，尋找邁進高清領域的最佳切入點。

　　一.概要

演播廳是電視節目製作的重要場所，體現了電視臺的技術水準和綜合實力。隨著高清電視技術在廣電行業的不斷應用和成熟，國內的許多電視臺對於實現高清電視的夢想已不是遙遠。為了適應縣一級電視技術發展和節目製作上一個新臺階，南安電視臺著手對演播廳進行了高/標清系統的設計和建設工作，經過一段時間的實踐和運用，確保了綜合節目、文藝節目和各項節目錄制的順利開展。

高清/標清演播廳專業視訊系統是一個複雜系統，為了使視訊系統達到最佳效果，南安電視臺結合省、市等上級臺演播廳的設計思路和本臺的現場實際，在設計思路上本著可用性、先進性、時代性和相容性等原則全面滿足電視訪談及綜藝類節目要求，為縣一級小型演播廳在基層電視臺的運用起到了積極的作用。

　　二.演播廳系統的架構

在我國，大部分的電視製作仍以標清節目為主，高清和標清將在未來相當長的時間內並存。因此，構建一個可以兼顧高清和標清節目製作的演播室系統，一方面能夠實現對投資的最大保護，延長裝置的有效使用週期;另一方面也能夠滿足現階段節目播出的要求，為使用者提供高質量的標清電視節目訊號。基於以上考慮，我們確立了高清/標清相容的系統設計思路，決定演播廳建設高、標清相容系統。

演播廳訊號系統選擇為高標清相容，首先就應該確定實現高、標清相容的方式。在全國各電視臺還沒有一個現成的系統可供我們參考的情況下，選擇如何相容將直接影響系統的架構和成本的高底。相容方式主要有以下幾種方式。

1.雙主機切換系統。它採用的是由一個控制面板同時控制二個主機的方式，一個為高清訊號通道主機，另一個為標清訊號通道主機。該系統的優點是高、標清訊號可同步切換，可同時獲得高、標清訊號。但由於採用雙主機切換臺而成本上升。除訊號源之外，等於形成了高、標清二套分離系統。因此，成本無疑會更高，系統相應也會比較複雜。

2.採用高、標清相容切換臺構成相容系統。在系統中的切換臺是高標清相容的裝置。在需要錄製高清節目時，用軟體可以開通高清通道製作，需要標清製作時，通過設定重新啟動後可以製作標清節目。其優點是高、標清訊號能同時接入系統，裝置能自動識別高、標清訊號。但其缺點是不能同時錄製高、標清訊號。如需要同時錄製高、標清訊號時，在系統中仍需要加入下變換。另外，由於高、標清訊號同時接入系統，因此係統輸入端和佈線量無疑也都將成倍增加，增加了系統的複雜性，無疑這也會增加資金的投入。

3.純高清加下變換系統。該系統從訊號源輸出，經切換臺處理，只有一個高清訊號通道，在通道最終輸出端加入下變換，因此，該系統既可錄製高清訊號也可錄製標清訊號。該系統的另一個優點是系統相對簡單，和標清演播室系統基本相似。由於在輸出端加入了下變換，因此在系統中就必需考慮由下變換所引起的訊號延遲、變換模式等問題。

經對對技術發展的認真分析、研討，並考慮到今後電視事業發展的需要和系統架構的效能價格比。我臺決定採用第三種相容方式，即純高清加下變換方式。

　　三.末級下變換方式的實現

我臺演播廳在實現訊號傳輸的基礎上積極採用經濟、實惠，適應於訊號傳輸模式的高/標清相容系統進行建設。

視訊源部分包括如下裝置：5臺高標清相容攝像機，2臺高標清相容錄影機(一臺為硬碟錄影機，另一臺為磁帶錄影機)，高清字幕機，視訊介面板線路高清訊號若干(業務擴充套件冗餘使用，可以接入現場高清訊號，其他高清線路訊號)。

基於本臺此次專案經費以及將來直播業務情況考慮，整套視訊系統只設計一臺高清切換臺，為了保證該切換臺在直播情況下的安全性，矩陣在此次專案設計上具有一定的獨創性：一般而言，矩陣與切換臺在邏輯位置上處於上下游關係，矩陣處於上游，切換臺處於矩陣下游。而本臺此次設計中，不僅將將切換臺與矩陣設計成上下游關係，而且在常用視訊源部分設計成同級關係，即常用的視訊源直接分兩路，一路給高清切換臺輸入，一路給高清矩陣輸入，而非常用視訊源(視訊介面板上視訊源，末級PGM訊號，預留輸入訊號等)只進矩陣，矩陣提供5路訊號給切換臺，這樣就能非常方便靈活地使用系統內所有的訊號，從而實現了切換臺與矩陣即是同級關係又是上下級關係。這種獨創性的設計給整套視訊系統帶來了非常的體驗：首先，切換臺能夠呼叫系統內所有視訊源，並完成切換，這個是設計基礎，也是每個演播室中切換臺的基本功能;其次，如果切換臺由於某種原因不能正常使用，矩陣能夠很好的應急代替切換臺使用，為了配合這一功能的人性化實現，我們將矩陣控制面板(X-Y純物理按鍵遙控面板)部署到了非常臨近切換臺的控制桌的斜面上，這樣既能保證切換臺與矩陣傳統功能上使用的需求，又能將矩陣當做應急切換臺使用，為低成本高清演播室提供了一個可行的技術方案。

在切換臺PGM輸出與矩陣應急PGM輸出後，我們使用2X1板卡(帶遙控面板)，這塊2X1板卡不僅帶傳統視訊選擇功能，還帶下變換功能，即該板卡既帶高清輸出，又帶標清輸出，而且還帶複合模擬輸出，多格式的輸出方式後都引入了相應格式的視訊分配放大器，其中，標清分配放大器後級使用延時器進行直播安全延時，以防止演播室安全突發事件後能夠有30秒的處理時間，視訊延時後，經過電光轉換髮生器後，使用光纖傳輸到播出機房的光電轉換接收器，進行直播使用。

在直播與錄播節目中節目錄制部分使用了一臺高清硬碟錄影機，一臺高清sony磁帶錄影機和一臺高清非編機。這幾臺裝置在使用上，都充當著同時扮演視訊源與視訊目的的.角色，即錄影機與非編機既當高清視訊源輸出(例如，傳統的訪談類節目中使用的VTR訊號就是從錄影機輸出)，又當著高清視訊錄製裝置使用。錄製位元速率大約為220Mb/s，完全滿足高清要求。

　　四.系統裝置的選型

1.658切換臺

本次專案視訊系統特效切換臺使用日本松下公司生產的型號是AV-HS450MC。該裝置是一個含一級M/E的16X4多功能數字特效其切換臺，可提供高影象質量下的複雜特技功能。該系統由主處理器(2U標準19寸機櫃型主機)及控制面板(全功能帶嵌入沿遙控面板)兩大功能模組組成，能夠使用多種可選的功能模組(本次專案使用AV-HS04M1MC作為高標清相容的SDI輸入與輸出介面擴充套件模組，AV-HS04M8MC作為DVI輸入介面擴充套件模組)，得益於這兩塊可選功能模組的使用，切換臺的輸入由此前的16路高標清相容SDI介面擴充套件到18路高標清相容SDI介面外加其中有2路DVI標清輸入，輸出由此前的4路高標清相容SDI介面擴充套件到6路高標清相容SDI介面。

2.攝像機

攝像機決定選用索尼PMW-EX350L高清演播室攝像機，它是索尼首款採用2/3英寸成像器的肩扛式儲存卡攝錄一體機，不僅可以作為ENG單機應用，也可以通過演播室附件作為全功能演播室攝像機應用。

3.高標清硬碟錄影機

可在2.5英寸高速固態硬碟上記錄高質量無壓縮視訊Prores、DNxHD格式壓縮視訊.可同時插入2塊SSD硬碟，支援不間斷錄製——當一塊硬碟資料寫滿後，錄影機會自動往另一塊硬碟上繼續寫入。錄製完畢後，將SSD硬碟裝載到任何計算機上就可直接讀取媒體檔案，不需要再用另一臺錄機進行上下載配備3Gb/s SDI和HDMI介面、帶有搜尋輪和RS-422遙控介面的傳統VTR風格控制面板、LCD預覽螢幕，以及用於不間斷錄製的雙SSD插槽。

高清數字錄影機

記錄和重放HDV1080i，DVCAM，DV(SP)，DVCPRO 25(重放)格式，支援NTSC/PAL制記錄和重放，支援高清下變換輸出，內建訊號發生器，相容大小磁帶，長時間記錄能力。

kmagic Compact Videohub 40X40切換矩陣

Videohub系列是廣播級矩陣，2U能夠安裝在標準17寸機櫃中，厚度不到1英寸。輸入格式較為靈活，能夠自動在SD、HD和3Gb/s SDI之間切換，而且所有輸入訊號都經過了時鐘恢復，在切換過程都非常平穩，不會產生抖動和爆音。此次專案購置了3塊與之配套使用的全物理按鍵的帶巨集功能的遙控面板，能夠非常靈活呼叫每一路訊號。

6.同步發生器

兩臺Sync Generator同步發生器，提供黑場和HD tri-sync同步訊號，每臺提供6個晶體穩定視訊同步輸出可使製作室所有的視訊裝置按照高清Tri-Sync或標清黑場電視標準實現同步。

7.雙高清輸入倒換器

高/標清訊號輸入(自動選擇)，雙輸入備份功能，自動檢測輸入訊號。手動直接控制(ACP)GPI，高/標清通道各自具有獨立幀同步器，高/標清通道各自具有16 道加嵌器，關閉加嵌功能時高清16通道(4組)訊號不做處理，關閉加嵌功能時標清8通道(2組)訊號不做處理(幀同步之後)，雙高清輸入，雙標清輸出，雙複合監視輸出，高/標清域內色彩校正，提供1080i或720p 50至625/50格式變換，提供1080i或720p 59.9至或525/59.94格式變換，提供1080p或720p 25至625/50 格式變換，提供1080p或720p 29.97至525/59.94格式變換，提供1080p或720p 23.98至525/59.94格式變換，為4：3搖移格式、14：9和16：9信箱格式和變形格式輸出的內建ARC，4：3標清安全框標記，標清域中經過下變換處理影象的行/場銳化控制，標清挖芯調整，標清域中WSS，WSS-ext和VI資訊嵌入，兩個輸出通道的I/O延時測算，被選輸入埠報告，兩個輸入埠的CRC狀態資訊。

8.高標清分配放大器

一分七高/標清SDI時鐘再生分配放大器，相容：143 Mbit/s，177 Mbit/s，270 Mbit/s，360 Mbit/s，540 Mbit/s，1485 Mbit/s，正向和反向輸出，具有旁通功能的再鎖定器(針對非標準頻率)