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高标清混合制播系统

2010-05-04 李键 祥祖军 中央电视台 依马狮广电网


 
  目前,我们处在高标清混合制播的时期。在历次重大宣传活动的电视报道中,台里相关的各个部门都会参与其中,形成一个完整的整体。首先,转播部会派出转播车赴现场制作直播信号,现在,既有高清转播车,也有标清转播车,信号分别经过卫星和光缆传输以后送入总控。信号经帧同步器后进入总控矩阵,然后,分发给相关的制作演播室。制作演播室既可以接收高清信号,也可以接收标清信号;同样地既可以输出高清信号,也可以输出标清信号,制作完成以后的信号送入相应频道的播出系统。最后,播出系统将输出信号送入总控,经过压缩系统后传输到卫星地球站,上行播出。
  下面,我们就着重研讨一下高标清混合制播时期的制作演播室和播出系统的情况。

一. 制作演播室

  1.制作演播室系统

高标清混合制播系统
图1 制作演播室的系统图

  图1是一个制作演播室的系统图。从图中可以看出,为了满足目前高标清混合制作的需求,演播室系统的输入部分既可以接收高清信号源,也可以接收标清信号源。其中,高清信号源经过分配放大以后接入切换台和应急开关,标清信号源需要经过上变换以后接入切换台和应急开关。为了满足不同的制作需求,系统既可以接收总控送来的高清、标清直播信号源,进行外来信号的直播工作;同时也配备了高清、标清录像机和相应的硬盘设备,可以进行新闻等的录播工作。

  输入部分将所有信号统一为高清信号以后,送入切换台和应急开关。切换台和应急开关都是高清的,可以对高清信号进行处理。正常情况下,系统使用切换台进行制作,在切换台出现故障的时候,系统使用应急开关进行制作。

  制作完成以后的高清信号经过输出部分送入播出系统。由于目前高标清同播的播出系统是由两个独立的高清和标清播出系统组成的,因此输出部分需要分别进行处理,以满足高标清混合播出的需要。高清播出系统接收的是嵌入音频,而演播室系统的视、音频信号是分别进行处理的,因此需要将分离的音频信号嵌入以后再经过分配放大接入高清播出系统。而标清播出系统接收的是分离音频,因此需要将制作完成的高清信号经过下变换、分配放大以后接入标清播出系统。

  由此可见,满足目前高标清混合制作需求的演播室系统,切换台是高清的,仅在输入、输出部分分别配备上、下变换器。在实际的使用过程中,通常情况下,总控送来的直播信号源是高清的,经过切换台的处理,可以直接嵌入音频后接入高清播出系统进行直播;而对于标清播出系统,也仅需要经过下变换即可进行直播。可以看出,下变换器对于高标清混合制作来说是一个重要的设备,下面就来进行深入地分析,涉及下变换器的图像尺寸和位置的调整及时间基准等方面的问题。

  2.下变换器

  (1)图像尺寸和位置的调整

  我们可以使用水平比率、垂直比率、水平偏移、垂直偏移来设置输出图像的尺寸和位置。具体调整参数如下所示:

  水平比率:用来设置输出图像的水平尺寸,范围可以在输出屏幕尺寸的35%到200%之间进行调整。最小的量是0.01%,即一个像素。100%时图像宽度与输出屏幕宽度相同。

  垂直比率:用来设置输出图像的垂直尺寸,范围可以在输出屏幕尺寸的35%到200%之间进行调整。最小的量是0.01%,即一个像素。100%时图像高度与输出屏幕高度相同。

  水平偏移:用来设置输出图像的水平中心,范围可以在输出屏幕尺寸的-80%到80%之间进行调整。最小的量是0.01%,即一个像素。0%是中心,低于-50%或超过50%会使图像中心超出屏幕范围。

  垂直偏移:用来设置输出图像的垂直中心,范围可以在输出屏幕尺寸的-80%到80%之间进行调整。最小的量是0.01%,即一个像素。0%是中心,低于-50%或超过50%会使图像中心超出屏幕范围。

  (2)时间基准

  下变换器板卡配备了主、备两路输入,当主路信号出现故障的时候,可以切换到备路,从而保证输出信号不会中断。但需要注意的是:主路输入信号带有一个帧同步器,有6帧的调整能力;备路输入信号带有一个行同步器,只有3行的调整能力。两者的调整范围不同,在实际应用中必须充分考虑到这一点,以保证达到净切换的要求。

  切换可以分为两种模式:输入切换模式和输出切换模式。

  A.输入切换模式

  在输入切换模式中,切换是在输入信号进入下变换前进行的。我们知道,行同步器输出的视频时间信号可以再生,并从属于同步基准信号。如果输入信号和同步基准信号之间的时间位移差大于3行(行同步器的最大调整能力)时,在主、备两路信号进行切换的时候,就会导致显示图像出现失真的情况。针对这个问题,板卡可以进行报警。我们通过设置这个参数,可以得到具体的时间位移差。据此我们可以对备路输入信号进行相应的超前或延时的调整,以保证时间位移差符合要求,切换正常。

高标清混合制播系统
图2 输入切换模式的时间基准关系图

   图2标示出了主、备两路信号在进行下变换之前的时间上的同步关系。在输入切换模式中,两路信号必须具有相同的延时量,以保证它们能够同时通过下变换。为了维持这种同步关系,备路信号需要在上游进行延时,以满足要求。

  在输出信号的时间窗口的控制方面,我们可以通过调整水平相位和垂直相位,从而使下变换以后的输出信号与同步基准信号一致。

  B.输出切换模式

  在输出切换模式中,如图3所示,D1为帧同步延时,D2为下变换延时,两者相加等于系统延时D3。由于切换是在备路输入信号与经过下变换后的主路输出信号之间进行,因此备路输入信号必须与下变换后的主路输出信号格式相同,并且具有相同的延时量,只有这样,才能够做到净切换。
至于板卡参数的设置、调整,既可以通过外接电脑进行,也可以直接通过卡边调整来实现。在所有的列表中,需要注意的是有些参数是只读的,同时还有些参数给出了系统默认值,以便于我们进行相应的操作。

高标清混合制播系统
图3 输出切换模式的时间基准关系图

二. 播出系统
  在高标清混合制播的流程里,播出系统是最后的一个环节。目前高标清同播的播出系统是由两个独立的高清和标清播出系统组成的,我们先来看一下高清播出系统。

高标清混合制播系统
图4 高清播出系统图

  1.高清播出系统

  从图4中可以看出,系统的输入可以分为录播和直播两个部分,通常情况下,高清录播节目是以文件形式存在的,是由网络制作系统经过SATA缓存库系统传入播出的硬盘系统中,只有在应急情况下,才使用磁带进行播出。因此,系统配备硬盘解码通道和高清录像机以满足节目文件和磁带的播出需求。同时,系统还可以接收演播室和总控送来的高清直播信号源,进行外来信号的直播工作。此外,由于目前处在高标清混合播出的时期,有些节目只有标清信号源,为此系统还配备上变换设备,用于接收标清系统的信号经过上变换以后进行播出。 [Page]

  输入信号经过分配放大接入高清切换台,叠加台标及字幕以后进入应急开关。正常情况下,使用切换台进行播出。当切换台出现故障时,可直接使用应急开关旁通切换台进行播出。处理完成以后的信号通过末级主备两块分配板,分别输出到总控。

  至于高标清混合播出中的标清播出系统,由于目前所有的节目都拥有独立的标清信号源,因此标清播出系统与原有的完全一致,不做改变。

  在高标清混合的播出系统中,比较重要的一个问题就是硬盘播出系统与SATA缓存库系统的连接。由于我台部分网络制作系统已经投入使用,节目生产管理系统也已经具备以文件方式进行播出的信息管理功能,这些因素促使我们建立硬盘播出系统与SATA缓存库之间的连接,以完成节目文件的传输、备播及最后的播出。

  2.硬盘播出系统与SATA缓存库系统的连接

  A.结构设计

  首先我们来看一下结构设计。硬盘播出系统与SATA缓存库系统之间的结构如下:硬盘播出系统设置一台千兆交换机,WEB SERVICE服务器用于实现系统之间的互连,FTP GW(网关)用于实现系统之间的素材传输。通过对服务器的统一管理可以达到负载平衡和系统冗余的目的。

高标清混合制播系统
图5 硬盘播出系统与SATA缓存库系统之间的结构框图

   图5中,WEB SERVICE服务器用于连接SATA缓存库系统和播出系统的管理网,它接收来自SATA缓存库系统的服务调用,通过操作播出内网中的数据库等来满足对外的服务。

  FTP GW(网关)连接SATA缓存库系统、播出系统管理网和视频服务器存储网络。它通过播出系统管理网接受素材管理的统一调度和控制。

  B.播出系统和SATA缓存库系统之间的流程

  接下来,我们看一下播出系统和SATA缓存库系统之间的流程。包括:播出整备业务和SATA出库等流程。

高标清混合制播系统
图6 播出整备流程图

  如图6所示,播出整备业务主要包括:

  1.SATA缓存库系统根据节目播出串联单,按照播出时间的排序生成播出整备任务单。

  2.根据节目ID进行整备查询,匹配的节目更新整备状态。将未匹配的节目生成查询任务单发送到播出系统。

  3.播出系统收到查询任务单以后,将进行查询并反馈查询结果。

  4.对确认的节目按照播出优先的原则通知播出系统锁定,播出系统收到锁定请求以后,进行节目素材锁定并发送反馈信息。

  需要注意的是:已入库节目文件修改由节目部门按有关规定在制作网修改后重新入SATA缓存库系统,并通知播出系统,播出系统依据节目入库时间,按照以新替旧、后者优先的原则进行相应的修改。

高标清混合制播系统
图7 SATA出库流程图

  如图7所示,SATA出库流程主要包括:

  1.播出整备完成以后,播出系统据此生成相应的迁移任务。

  2.播出的迁移系统获取迁移任务以后,将待播节目文件从SATA缓存库系统导入:即进行FTP传输及MD5认证。

  3.迁移任务完成以后,需要将出库反馈信息分发给节目生产管理系统及SATA缓存库,更新节目状态。

  总之,我们现在处于高标清混合制播的时期,大型宣传活动的报道工作通常需要各个系统协同合作、密切配合才能顺利完成。以转播体育赛事为例,前方的高清信号经过制作演播室处理以后,输出信号嵌入音频后直接送入高清播出系统,送入标清播出系统的信号需要经过下变换。为了在所有的时刻都能拥有最佳的观赏效果,常用的做法是这样的:在转播开闭幕式的时候,使用上下加边的方式;在转播体育赛事的时候,使用左右去边的方式。转换不同的方式是需要处理时间的,我们会在方式转换的期间在播出线播出垫播节目,以保证播出节目的连续性。从这个事例可以看出,处理高标清混合制播的问题,需要将所有相关的因素进行综合的考量,以保证播出的安全。

 

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