前言
从早期的模拟信号播出切换台到现今的数字播出切换台，播出切换设备实现了模拟到数字的转变，性能越来越强、指标越来越好，信号质量也提高很多，但是基本的功能还是没有发生太大的变化，主要还是完成信号切换和画面转换、键信号叠加、音频处理和特技转换等功能。今后切换设备还需要哪些功能来完善，将是一个什么发展方向，本文中笔者提出了自己的一些看法。
计算机的发展和运用，使播出切换设备实现了从手动播出到自动播出的转变。而随着电视信号从模拟信号过渡到数字电视信号，视频服务器的出现并逐步代替以往的播出放像机，使得播出系统的工作流程也随之有了本质的变化，相应的播出切换设备也有了变化。
一. 当前数字时代的播出
电视播出系统除了延续了模拟信号时代“矩阵+控制面板+控制计算机”的模式，更进一步发展成为网络化、可共享信号源的多频道集中控制方式。以往一个控制面板只能对应一个频道，而网络化后，可以多个频道共享几个控制面板。随着视频服务器逐步代替以往的播出放像机，播出系统的工作流程也随之有了本质的变化。与早前的录像机播出方式不同，工作人员先将节目磁带内容通过录像机上载到视频服务器中编码生成相应的素材文件，工作人员在编制节目串联单时将对应的节目素材文件加入；播出时，播控工作站对视频服务器发出播放素材文件的指令，同时也对播出切换台发出指令进行信号切换。
当前，播出切换台除了完成信号切换功能之外，还有音频控制、键的叠加，并能实现简单特技（DVE）等功能。通常切换台提供外键和内键，但是不同的切换台提供的内键能实现的功能大有不同。有的切换台内键只能出简单的静态或动态图标，无法在整半点出时间，而有的切换台内键功能十分强大，除了能实现台标机功能外还能出游走字幕。不过相对国内用户来说，更多地还是习惯于使用外键，如外接字幕机、台标机等。但是内键可以作为备份台标机使用，一旦外部台标机出现问题，可以在第一时间替代。还有切换台的DVE功能，可以在两个节目中间产生划像、淡入淡出、渐变过渡等特效，但国内却很少使用。国内大多数电视台在两个节目之间都是采用直切方式插播广告信息，几乎没有时间用来做特技效果。而国外电视台都是商业化运作，窗口更讲究多样化设计，比如通过缩小主画面增加一些广告信息或者是下面的节目预报信息等等；国内更强调播出的安全性，因此不提倡画面应用过多的特技。现在大多数电视台还是通过底行游走字幕或者是挂角动画角标来实现节目的宣传，但是相信不久的以后，各家电视台为了收视效果、抢夺观众，势必会考虑通过DVE功能来进行节目包装宣传。
二. 常见几款播出切换台
江苏广播电视总台新播控系统已建设完毕，在系统调研阶段，我们也对市面上比较常见的几款切换台进行了一次测试，主要是EVERTZ公司的QMC-2切换台、HARRIS公司的ICON MASTER切换台、NVISION公司的NV5128-MC切换台和MIRANDA公司的IMAGESTORE切换台。下面对这几个切换台做一个简单的介绍。
1.QMC-2
EQMC-2是EVERZ收购QUARTZ之后合作开发的第二代高/标清切换台，它支持高清720P和1080I格式，系统有16个输入通道，需要外接矩阵。2个DVE通道可以通过人工或自动方式控制，用来灵活制作动画特技效果。所有的输入信号都支持断电应急旁通，并且与其他台子不同的是，系统还提供一个紧急信号输入口，在紧急情况下，可以通过控制面板上的EMERG键直接切至紧急信号用作播出。支持音频信号的输入的增益调整、通道交换等功能。系统由一个3RU的主机和一个支持高/标清的面板组成，一个3RU的主机箱可支持2个频道的播出板卡，系统也提供2种不同的控制面板供用户选择，一种是支持多功能的全面板，另一种是紧凑型面板。
2.ICON MASTER
ICON MASTER是原LEITCH公司推出的SD/HD高标清主控切换台，矩阵可以选择外置，也可以选择插在NEO机箱的矩阵模块接入信号。ICON具有帧存功能支持静切换，保证了画面声音的连续性。提供两个外键和四个内键，这也是目前标配最多的。四个内键相当于四个独立的键层，不仅支持静态或动态台标，还可以实现模拟或数字时钟、可变速的滚动字幕等，内键功能非常强大。一个NEO机箱最多可以插入六个频道的板卡，但是机箱内也可以插入其他功能的板卡，比如内置矩阵模块或者多画面分割模块。它最大的特点是板卡支持高标清，无需其他任何花费就可以实现SD/HD之间的切换。
3.NV5128-MC
NV5128-MC是矩阵和播出切换台集成的系统平台，从而颠覆了传统的播出切换台结构和系统理念。相对于传统切换台，NV5128MC具备以下优势：所有频道可共享最多128路HD/SD/AES或模拟视音频输入信号，并且突破了信号源格式的限制，使同一个频道可同时使用嵌入音频/分离音频,模拟/数字信号成为可能；所有的字幕机、台标机等外键信号都通过128路输入，解决了困扰用户的多频道之间字幕机/台标机的备份和共享问题；可在矩阵机箱内同时实现矩阵调度和播出切换两大功能，适合小型播出系统的构建；提供3种硬件控制面板和1种软件控制面板，灵活实用。
4.IMAGESTORE
MIRANDA高清/标清主控切换台将播出和图形包装融为一体，通过一个PRESSTATION面板采用以太网协议可以控制多达200路传输通道，适应多通道播出环境。采用4层独立键控的多级频道包装图形，能轻松在SD和HD（1080I或720P）之间选择。利用具有4000多幅图像容量的内部动画/静像存储器，独立的键控层非常适合多级HD/SD图形插入。该处理器还提供独立预览、无解说信号处理、辅助输出等其他功能。利用嵌入音频和8对AES 5.1和多语种音频，可执行4组（16通道）数字混音，多达8通道音频存储和播出可用于画外音等。IMAGESTORE 750以与INTUITION XG图形协处理器共同使用，以制作最先进的图文特技，非常适合资讯类频道使用。
三. 今后播出切换台的发展方向
当前切换台的功能已经十分强大，今后还需要添加一些什么样的功能，笔者从实际工作出发，提出一些自己的看法，仅供参考。[Page]
1.智能化检测和切换
如何实现安全播出、除了系统架构的因素、日常操作的因素、人为因素等等外，设备本身的因素、应急播出的因素也是非常重要的。当前，基本上大部分电视台都是采用视频服务器进行播出的方式，节目信号源都是主备两路，有些特别重要频道的视频服务器信号源甚至是主+备+备的模式，有的还特别配置了一路垫片信号，专门用于信号源出现故障时进行应急垫播之用。但是，不管信号源有多少路，切换台只能选择一路信号源进行播出，一旦当前信号源出现问题，必然会造成播出中断，必须等人工干预、切换至备路信号源或其他信号源后才能恢复。即使你有再快的反应时间、再迅速的动作，也无法做到“无缝切换”。
现在，大规模集成电子技术已非常发达，芯片的处理速度也越来越快，是否可以通过技术手段，实现切换台对信号源的智能化检测和切换功能。举例来说：切换台的主备视频服务器信号源接入切换台后，在切换台内部先同时对两路信号进行检测比对，检测信号有无中断、是否静帧、音频信号有没丢失等等。并同时比对主备两路信号，一旦在用信号出现异常而备路信号正常，则立即自动切换，如果主备路信号都出现异常，可自动切换至指定的垫片信号源或第三方信号源。考虑到一般切换台都是16路信号输入，与在播信号相关的一般就是备路信号和垫播信号，可以对切换台的检测路由进行设置，只需检测需要的信号，降低系统的负担。这样所有检测信号都是可以自由根据实际需要进行指定，并且这些切换策略也都是可以自由设定的。而且为了保证做到“无缝切换”，可以将所有的输入信号在检测后都接入到帧存，延时几帧后进行播出，如果发现在播信号有故障，可以提前几帧将输出信号切换为备路信号，以免出现中断现象。如下图所示：
安全播出不光是指信号的安全。保证信号不中断，也包括信号内容的安全，要防止非法信号的干扰。一般电视台自制或者外购的节目都经过层层审查，内容基本没有问题，但是一些直播内节目就需 要防止非法信号的干扰，如何解决这个问题了？数字水印技术已出现很多年，但一直没有在电视行业投入使用，可以通过在节目加入数字水印，然后在切换台检测项中加入数字水印的检测，实现对信号内容的检测，一旦发现信号中无水印，立即判断为非法信号，可切至垫播信号。当然这些应急策略也是可以自行设定，根据实际情况而定。
上述的功能只是主要功能，其实也可以在检测系统的基础上提供更多的功能。比如，结合检测系统提供一些报警信息，增加对PST母线信号的检测和预警功能等等。其实现在播出系统中，信号出现故障较多的是视频服务器故障或者素材文件出错导致信号静帧或者黑场，还有就是PST母线预置为错误信号源而导致切换时信号中断等。如果切换台具有智能检测功能，这些故障基本可以杜绝。
2.音量的响度控制
采用视频服务器作为播出信号源之后，许多广告都实现了在电视剧或者其他节目中进行插播，避免了以前还需要重新制作节目，提高了效率。但是也带来新的问题，由于广告节目基本都是台外的公司制作，信号的技术指标绝大部分都不符合标准，尤其是音频，音量大小可以说是超标非常严重。对于在家收看电视节目的观众来说，本来声音大小是正常的，可是一到插播广告，声音突然变大，非常吵，有的甚至会失真，严重影响收看效果。现今虽然所有的切换台都提供音频电平大小调整，嵌入信号中音频通道的重新指定等功能，可以通过手动调整音量大小，但那也是亡羊补牢，为时有点晚。如何解决这个问题，一些音频厂商提出了响度测量及控制的方法。响度控制，对于许多人来说可能是一个比较陌生的名称。其实响度，是一个非常复杂却极其重要的声学概念，但是在制作领域或播出领域极少有人注意。
响度（LOUDNESS），电信号转换为声波振动时度量声音能量的一个指标，我们经常说的音量其实就代表了响度。响度是一个复杂的声学仿真概念，用一个鲜为人知的单位（SONE）来标示大小，和声压级、频率有密切关系，响度代表声音的平均能量，响度的舒适度与声音的声压级密切相关。
声音电平本身的度量有多种方法，如VU表、PPM表、DBFS表等，最接近人耳听觉特性的是VU表，VU表指针或条状图的摆动特性可以大致描述信号还原为声音时音量的变化，也就是人耳最终感觉到的响度变化，但也只是大致，并非特别准确，如果用PPM或DBFS数字表，则可能偏差更大，原因在于表头的响应特性，只有VU表响应于音频信号的准平均值，接近于听觉特性，其余都是响应于音频信号的峰值或准峰值，这类表头通常只对控制信号的峰值有用。近年来，一些著名的音频厂商加强了对响度测量及控制的重视，他们用DSP处理的方法，直接分析音频信号，给出信号还原时标准的响度值并用传统的电平表示（响度电平），当然不同厂商在对信号分析时采用的方法有所不同，各大标准化组织也并没有统一标准，相信在不久的将来会有一个统一的标准出现。
通过在切换台中增加响度控制的DSP处理单元，对播出信号的响度和动态范围进行自动跟踪控制，相比仅对音频信号进行限幅处理的方法有了很大的提高，可以有效的解决节目之间声音的大幅跳变，给观众带去更美好的听觉审美感受。
四. 净静切换器的应用
随着电视的数字化推进，最近几年切换台的应用数量呈下降趋势，其主要原因是视频播出服务器的普及应用，以及具有“净”“静”切换功能的切换器的出现。数字时代下，音频信号完全嵌入到SDI信号中，相比较模拟时代下，简单方便多了，无需考虑声画不同步现象，也不用专门的音频电缆。而且现在许多电视台的一些数字付费频道一天的播出内容比较固定，信号源比较单一，没有频繁的插播商业广告，因而采用切换器的方式，再通过键混进行台标和字幕的叠加。这样的方式相比较切换台来说，成本低，性价比高，但是功能也相对欠缺一些，无法实现对音频信号的调整。不过，现在有些厂家键混设备已经具备了对音频信号的处理的功能，可以实现音量大小调节、音频通道交换等基本功能。所以就使用角度来说，切换器加键混的方式可以基本完成切换台的功能，而且价格便宜，各家电视台可以根据自身的需求来进行选择。不过还是有多数用户认为，切换台作为一个整体，性能稳定是它的最大优点，而且切换面板安置在控制台桌面上，外形大方美观，也是一个台的“台面”之所在。[Page]
后记
由于加入检测和音量的响度控制环节，势必造成播出信号通过切换台后有一定的延时量，这个延时量有多大不得而知。在这我只是提出对切换台功能的一些想法，至于怎么实现。能不能实现，还需要厂家研发人员的辛勤工作。
电视台为争取收视率，争夺广告份额对安全播出的要求越来越高，夸张一点说，几秒钟的停播就意味着十几万的广告损失。无疑担在播出一线的值班人员肩上责任日益重大，作为一名在播出一线的值班人员，考虑如何通过技术手段尽量避免事故的发生和及时挽救事故，保证系统安全运行是我思考最多的问题。基于此，我写下这篇文章，也希望广大电视同仁，尤其是工作在播出一线的同仁们能提出更好的想法，一同努力，通过提高技术手段来确保安全播出。
参考文献：
周斌，《电视播出系统中的响度控制》，《广播与电视技术》 2008年 第06期