浅谈济南电视台4K转播车升级改造

价值工程
0引言
近年来，
随着4K 技术的不断发展和转播需求的不断提高，济南电视台的8讯道4K HDR 转播车已经无法满足全运会、奥运会等大型赛事以及重大活动和大型晚会的制作要求。

为了不断提高济南电视台技术团队自身技术水
平，打好未来4K 以及8K 节目制作基础，
近期济南电视台对原4K 转播车进行了技术升级。

原转播车以IP 为核心采用SMPTE ST 2022-7标准，
TICO 压缩方式。

系统瓶颈在于切换台最多至能接入20路4K 信号，
制约信号制作能力。

因此，
基于IP 系统扩展性的优势，该转播车升级改造可充分采用利旧原则，
只需更换切换台、扩充讯道以及部分周边设备来扩展制作能力。

此举既节约了资金，
又跟上了技术发展趋势，为城市电视台在资金及技术受限状况下的发展探索出新的出路。

1转播车系统介绍
转播车是进行外场项目转播的核心，只考虑转播车固
定配备讯道数量已经不是根本需求。

在目前田径、
游泳等中高端赛事项目转播，接近半数讯道或信源都是来自水下、飞猫、轨道等特种摄像机以及虚拟制作等，固定死板的讯道设计可能不适用于转播需求。

因此，讯道数量已不是
首要考虑的问题，
我们更注重转播车扩展能力和外来信号的接入能力，例如外来帧同步、上下变换、
HDR-SDR 互转。

根据我们历次转播需求的分析以及对转播趋势的判断，
确定了现阶段4K 转播车的系统设计规模。

转播车视频系统设计以4K +TICO 为基础，以GV K
FRAME X 4K 切换台为核心，
LDX-86N 摄像机为主要讯道摄像机，输入端以及输出端均具备IP 接口和SDI 接口
处理能力，
以IP 主备交换机为系统核心，配合GV NODE 组成信号调度中心，
采用FOR A 9600下变换实现高清信号输出。

系统设计可实现高清和4K 的录制直播功能，
支持12G 、
3Gx4UHD 信号和3G 、1.5G 高清信号以及IP 等多种信号格式的传输处理。

基于TICO+ST2022-7标准建设了基于IP 架构的主备全链路4K 超高清系统（见图1）。

具
体配置如下：
配置10+2台GV LDX-86N 4K 光纤讯道摄像机；2台HD LINK 微波讯道摄像机；
3+3台FOR A 9600用于外来信号处理设备，可实现12G/3Gx4/3G/HD/SD 等多种信号接入系统，也可用于CLEAN 等信号的音频加嵌；
8块UDC 帧同步板卡可实现2路3G×4或8路HD 信号接入系统；
15块IPG3901接入系统前端，解决SDI 信号IP 信号之间转化的问题；
2台Cisco 核心交换机，
采用SMPTE ST 2022-7标准，实现冗余备份；
1套NEWAUTO A104K 字幕机；
1台AJA 服务器用于系统内4K 信号的录制和播放，也可用于直播推流；
2台K2慢动作重放系统，也可作为多通道硬盘录像机使用；
另外预留2台EVS XT4K/VIA 慢动作系统的工位和线路；
通路的音频加嵌（AMX-1841）和下变换器（FOR A 9600）
均采用主备冗余方式；该转播车信号调度系统以GV Node 为核心，
GV NODE 配置一个207×207视频路由器，
其中基带部分63×63，
IP 部分144×144。

12×40Gbps QSFP+端口连接到核心交换机。

XIO-4901SDI/IP 交换卡通过BNC 接口连接SDI
设备。

每个板卡支持9×93G-SDI 和144×144音频声道。

后期可通过购买LICENSE 开通音频MADI 的加解嵌，
可选8个SDI 输入/输出，1个MADI 输入/输出，
或者7个SDI 输入/输出，
2个MADI 输入/输出。

GV NODE 中插入了7块XIO 板卡和9块KMX-49N1-9×2画分板卡，
使GV NODE 具有SDI 信号路由功能和画分功能。

GV Node 支持IP 与SDI 混合处理且具备净切功能。

因此，既可以进行IP 信号调控，
也可以用作应急切换，使整个系统的安全性大大提高。

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—作者简介:李上（1981-），男，山东济南人，
工程师，研究方向为视频技术；张建明（1987-），男，
山东济南人。

浅谈济南电视台4K 转播车升级改造
Talking about the Upgrade of Ji′nan TV Station's 4K OB Van
李上LI Shang ;张建明ZHANG Jian-ming
（济南广播电视台，
济南250014）（Ji′nan Radio and Television Station ，Ji′nan 250014，China ）
摘要:本文依托于济南电视台紧跟技术发展潮流，
为适应全运会、奥运会等大型赛事需求对原有4K IP 转播车进行的升级改造。

浅析了具体方案以及系统整体情况，
介绍了系统中所用SDN 以及TALLYMAN 等设备。

Abstract:This article relies on Ji′nan TV to keep up with the trend of technological development,in order to meet the needs of the National Games,Olympic Games and other large-scale events to upgrade the original 4K IP OB van.The specific scheme and the overall situation of the system are analyzed,and the SDN and TALLYMAN equipment used in the system are introduced.
关键词:IP 系统；SDN ；GVC ；TSL Key words:IP system ；SDN ；GVC ；TSL 中图分类号:TN9文献标识码:A 文章编号:1006-4311（2022）18-052-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2022.18.017
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Value Engineering
本项目选用GV K FRAME X 4K 切换台，功能强大。

通过购买License 可以实现多种实用的制作模式
（IP/4K/HD ）。

它具有20路4K/SDI 输入，10路4K/SDI 输出。

16路4K/IP 输入，8路4K/IP 输出。

每级ME 6个全功能键，2通道浮动色键。

每个键都带2D DVE ，带双通道DVE 功能，支持高级色键功能。

我们系统中配备了FOR A 9600，支持SDR-HDR 转
换、
外来帧同步以及上下变换，高清SDI 信号可上变换为4K 信号，完成变换后的信号经IPG3901转成IP 信号送入
交换机。

本车配备了16块IPG3901网关设备，
解决SDI 电信号与IP 信号之间的转换封装需求，可同时输入输出多路4K SDI 信号。

为了满足参与大型体育赛事转播需求，
该转播车不仅可以作为主车级联其他转播车，还能够与EFP 简易飞行
箱系统级联，
可以扩展成为40路输入的4K 直播系统。

该车还可以作为从车，
配合大型演播室系统或其他大型转播车开展工作，
其配备的TSL TALLY 源名系统、clearcom 通话系统可以与多数转播系统打通，
本车系统具备按需求拆分、组合和级联的优势，
使用方式灵活多样，应用场景十分广泛。

2系统改造升级
2.1SDN 系统改进升级
SDN 即软件定义网络。

SDN 本质上是一种网络管理
办法，解决了传统网络发展滞后、运维成本高的问题，
将网络设备的控制和转发功能解耦，将网络服务从底层硬件设
备中抽象出来，
由控制器全面管控。

采取集中控制和软件编程实现网络控制，实现核心切换，提高效率和安全性。

SDN 系统支持NAT 组播。

不同的输出端口输出不同组播流，通过修改目的地组播流组播地址和UDP 目的端口号进行转发。

因此一路信号源可通过多处出口进行转发，
并且每个出口都有不同的组播流地址。

通过该功能修改目的IP 地址，
可以实现信号区分，增强安全性。

[1]GV 的SDN 控制系统为GVC 。

安装在两台互为备份的
服务器上，可实现无缝倒换。

GVC 管理系统使用GUI 图形界面，可以管理交叉点、
控制面板、网络流量信息，生成直观拓扑图。

还可以准确知道信号的传输路径，
获得传统基带系统惯用的操作习惯。

GVC 的功能就是负责控制GV 媒体节点发出IGMP 切换指令从交换机中调取IP 数据。

不
过GVC 的集控是只针对系统内GV 设备的私有协议，
非GV 的第三方厂家设备，GVC 无法有效管控它们。

GVC 经过升级之后支持通过NMOS 控制协议控制第三方。

实现第三方设备接入系统。

[2]
IP 信号调度系统以GVC 为核心，通过主/备两台IP 交换机进行数据交换，采用2022-7模式的主备冗余链路模式，保证系统安全可靠。

2.2TSL 系统改造升级
本车的TALLY 源名系统都是通过GVC 与TALLTMAN TSL TALLY 控制器链接实现。

目前TSL 协议是转播车和演播室系统最常用的TALLY 和源名控制协
议，
大多数广电行业设备厂商协议都与TSL 协议打通。

使用一台支持TSL 协议的服务器电脑对TALLY 控制器进行
设置以实现集中控制，通过不同的协议与切换台、GVC 、GV NODE 以及画分设备连通，
进行数据交换，使分散的设备变成一个可集中控制的系统。

整个系统是基于网络的架构来实现。

系统还配置了并行TALLY 系统作为紧急情况下TALLY 服务器的备份，它直接把切换台交叉点的GPI 控
制信息发送给摄像机、
XCU 、OCP 、画分显示器等设备，主要基于D 型多芯口来进行数据交换。

[3]
TSL 服务器系统根据实际节目需求配置了5组SYSTERM TALLY 信号源。

5组SYSTERM TALLY 信号输
出分别是PGM1（RED ）
、PVW1（GREEN ）、EMG （RED ）、ME1PGM （RED ）、ME1PVW （GREEN ）。

PGM1（RED ）、PVW1（GREEN ）对应切换台PP 级PGM 、PVW ，EMG （RED ）对应应急NODE PGM 的母线输出，ME1PGM （RED ）、ME1PVW （GREEN ）对应ME1级PGM 、PVW 。

切换台PP 级输出的PGM 对应TSL 服务器输出的PGM1（RED ）。

NODE 应急输出的PGM 对应TALLY 输出
的EMG
（RED ），对应矩阵的第46路输出口。

二者都用红灯表示，
因此在TALLY 系统的现时使用中，必须要有二选一设备来选择输出。

在配置TALLYMAN 系统TALLY 时，
需在TALLY 输出以前，
加上GPI 信号触发。

系统中GPI 触发里TALLY IN 的输入就是来自二选一板卡的触发信号，TALLY IN 1对应切换台PGM ，TALLY IN 2对应NODE 应急输出。

如果TALLY IN 1有闭合的GPI 信息，此时TALLY 服务器对应切换台的PP 级母线输出为红灯指示。

相反，如果TALLY IN 2有闭合的GPI 信息，对应的是NODE 的PGM 母线红灯。

切换台的PVW 用绿灯指示，
PVW 母线不需二选一倒换开关，一般设为常通模式，
开机后即通。

根据需求如果有节目分级切换制作或者副切导演等
需求，可以将SYSTERM TALLY 中的ME1PGM
（RED ）、ME1PVW （GREEN ）分别绑定给M/E1输出的PGM 和
PVW 母线，
来实现给各个工位的提示。

为了区分切换台两级ME 的TALLY ，
在画分显示中设计PP 级的红绿TALLY 对应画面的外框，ME1级红绿TALLY 对应源名处的小
TALLY 框。

图1视频系统框图
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价值工程
图2
源名逻辑绑定
整个系统TALLY 设置好之后，按照视频系统结构将TALLYMAN 软件里切换台和NODE 的源名和目的名称一
一写入。

如果切换台和NODE 需同时进入某一路信号，
则需要在软件里将两个输入进行绑定，
这样无论是在切换台切换状态还是使用NODE 应急切换状态，
在画分显示器上都能有正确的TALLY 指示和源名显示
（见图2）。

如果切换台的部分输入源来自NODE 输出，则还需要将他们进
行逻辑绑定，
这样当导播切换到该信号源时，会实现源名跟随，直接在画分上显示最原始的NODE 输入端的源名，
而不是NODE 的输出端口名称，
实现源名的动态跟随。

[4]该设计方式需要占用大量矩阵输出资源，
本系统配置了大容量NODE 作为矩阵使用。

按照此种设计方式NODE 资源使用率达到70%，但是这样设计灵活方便，
也方便今后的节目制作，
还是值得推广利用的。

2.3监看系统
监看系统由分割器和大屏幕组成。

9块分割器板卡直接插在GV-NODE 机箱内，每块分割器板卡配置为9×2，即输入可从GV-NODE 的内部总线任意调取9路画面输
入，
这9路画面经过组合，形成多画面监看信号，分2路接口输出，
输出的HDSDI 信号经跳线送到电视墙的大屏幕。

多画面分割器调度和分配信号，
非常灵活。

画分板卡通过XEDIT 软件编辑设置，可设置画分布
局、
更换画分显示、设置源名、红绿TALLY 等，功能强大。

[5]
切换台还可输出MV 画分，可任意指派SOURCE ，从切换台AUX 输出多可作为监看系统的补充。

3总结
此次改造宏观上保证系统安全性可靠性，
转播车系统IP 架构上采用SMPTE 2022-7，主备交换机可实现无缝倒
换。

系统链路输出也采用主备方式，
系统链路上不存在单一节点，完全具备直播能力。

在制作中，
IP 架构同样为4K 和高清制作提供了便捷，
转播车正常工作在4K 模式下，系统可同时输出4K 和HD 高清信号，
满足正常使用需求。

系统还可实现原生高清和4K 同切，
满足不同平台播出下的多格式要求。

4K 转播车改造完成后，
首先能够承接全运会、奥运会等大型赛事工作，基本满足转播硬件要求。

同时，该转播车投入使用后，能够完成台里大型晚会和大型活动转播保障
任务，
还是实现创收的重要基础。

将大大提高4K 转播车的利用效率，
推进5G 时代媒体融合发展进程，为济南电视台的发展奠定坚实的基础，
成为省会电视台发展典范。

参考文献:
[1]王立冬，白国涛，奚烁辰，等.北京广播电视台超高清IP 调度系统的设计与实践[J].现代电视技术，2021（7）：46-51.
[2]SMG 4K 转播车再攀大型转播平台高峰[J].数码影像时代，2016（6）：17.
[3]顾峥.TallyMan 程序配置详解——
—大型高清电视转播车Tally 系统配置[J].现代电视技术，2016（1）：138-142，124.
[4]黄素菊.浅析演播室Tally 系统的设计和使用[J].影视制作，2015，21（3）：76-79.
[5]刘皓华.多画面分割器的软件调试和实际应用[J].数码设计（下），2020（2）：235.
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