数字化演播室系统

数字化演播室系统

数字化演播室系统

随着数字技术、计算机技术、以及数字压缩技术的发展和应用，使得设计、建设一个数字化演播室系统成为现实。

系统设计

１、演播室系统基本结构和设计思路数字演播室系统基本结构有两种：一种如传统模拟系统的线性结构，相应的设备换为数字设备，再加上编码与解码、复用与分离等部分；另一种是计算机网络，采用以宽带视频服务器为中心的分布式结构。虽然目前以FC网、以太网为基础的计算机网络已可以实现局部范围内的某些功能，但要建立一个全部基于多媒体的数字系统，技术上仍要提高。所以，数字演播室系统大多仍采用线性结构，系统的某些局部可以使用多媒体网络。数字演播室总体设计思路：确保系统的技术先进性和高可靠性，系统配置灵活，可兼容4：3和16：9格式，为将来的HDTV做好准备；在功能上，既要满足对直播的要求，又可以进行后期节目的制作，并且保证出色的图像质量；系统应为将来的发展留有余地，包括综合布线、计算机网络拓扑结构的通道带宽。２、系统信号格式和接口标准数字视频信号格式种类繁多。目前，数字电视系统以串行分量数字信号格式为主流。通过串行数字接口（SDI）可用一根同轴电缆同时传输4:2:2数字分量视频信号、数字音频和时间码。ITU---R BT601数字分量演播室标准建议和SMPTE267M分别提供了4:3和16:9两种彩色电视信号的编码方式、取样频率、取样结构的明确规定（详见表一）。演播室采用分量编码，亮度抽样频率选为525/60和625/50行频的公倍数2.25MHZ的6倍13.5MHZ，使样值有正交结构，便于数字处理并使三大制式在数字域内的每电视行的亮度样值数统一于720个，两个色度样值均为360个，即4：2：2格式，从而使同一格式数字录象机能记录三种不同制式的信号，并使整个数字演播室能以4：2：2格式接在一起。正是这一标准，使各种数字演播室的数字设备能连成一系统，形成一个4：2：2的数字演播室环境。数字演播室分量视频标准参量 4：3 16：9 编码信号 Y、

CR、CB Y ，R-Y ，B -Y 每行取样数亮度信号 864 864 或 1152 每个色差信号432 432或 576 取样结构正交结构，即取样点按行、场、帧重复，每行中的 R-Y 和B-Y取样与Y的奇次样值（1，3，5…）同位取样频率亮度信号 13．5MHZ 13．5或18MHZ 每个色差信号 6．75M HZ 6．75或9M HZ 编码方式亮度和色差信号都采用线性PCM，每个样值8或10比特量化

数字演播室视音频系统设备

1、视频部分

（1）数字切换台切换台是演播室的核心设备。切换台的数字化是演播室数字化的关键所在。目前，数字切换台无论在外观、操作还是内部框架结构上，均与传统的模拟切换台相似，不同之处在于：切换台和计算机技术相结合起来，实现了联网操作。其输入的SDI接口不再与控制面板按钮一一对应，而是由菜单设置其对应关系；输入的视频信号与键信号也不再区分，可接入任一路SDI 输入口。数字切换台具有强大的设置菜单，可对制式、格式、宽高比、各种键及特技等在内的几乎所有参数进行设置。以下是数字切换台的选型原则：

采用串行数字分量电视信号格式；

保证足够的直接切换的信号源；

至少要有两级M/E,一级PGM/PST；

有两个下游键（两种字幕叠加或主、备字幕机）

可以存储某些特技效果；

运行可靠性高，最好有备份电源系统；

各信号源之间的自动同步；

能进行软件操作，保证在面板失灵时，软件能代替面板进行正常的切换操作。

目前，各种大、中、小型的数字切换台和特技机有很多种，SONY的DVS系列、PHILIPS的DD系列、泰克公司的GVG系列、THOMSOM的TTV系列，还有UTAH、ABEKAS、SNELL等公司都纷纷推出各自的产品，切换台的选型不仅要考虑演播室的节目制作类别和容量，还应考虑后期节目制作功能的兼顾，以充分发挥作用。

（2）摄像机摄像机是前期信号的采集设备，在视频系统中占有很重要的位置。目前，市场可供选择的数字摄像机型号很多，各大厂家高级摄像机都采用12bit 模数转换，在信号处理上采用16bit以上的数据处理，保证了更精确的伽马、拐点、轮廓校正。另外，演播室摄像机所用电缆长度最好不超过200m，超过时应用光纤，接插件要采用镀金措施，防止辐射。摄像机质量直接决定演播室的节目技术质量，因此，需慎重考虑性能、价格和需求。以下是各大厂家演播室摄像机的列表比较厂家池上 Philips 松下索尼日立摄像机型号 HK-388 LDK-20 AQ-235 BVP-900P SK-2700A CCD类别16:9FITCCD 4:3FTCCD 16:9M-FITCCD 16:9FITCCD 16:9FITCCD 模数转换 12bit 12bit 12bit 12bit 12bit 灵敏度（3200k） 2000lux F8.0 2000lux F8.0 2000lux F9.0 2000lux F8.0 2000lux F8.0 水平分解力 800线 800线 700线（16：9） 900/700线（16：9）850/750线（16：9） S/N 60dB 60dB 60dB 63dB 60dB 可转换镜片 Y N Y Y Y

表二摄像机主要技术参数

由表可见在实现4：3和16：9兼容时，各厂家采取的技术不同，日本各摄像机厂采用的是16：9的CCD元件，通过改变水平尺寸以实现对4：3的兼容。在进

行4：3和16：9之间转换时，由于成像面的水平尺寸不同，因此需要通过可转换镜片来弥补视角的变化。而飞利浦的LDK系列摄像机采取了动态像素管理（DPM）的技术，在4：3的CCD上实现了16：9的兼容，DPM技术没有改变CCD 成像区域的水平尺寸，只改变了垂直尺寸。选择摄像机的最好方法是用户根据系统投入的资金将各公司的相关档次的摄像机架在一起摄取同一测试卡，对测试数据进行比较并结合自己的主观感觉及摄像机的价格则优选取。

（3）视频记录设备目前，对于串行分量数字演播室可供选择的广播级录像机有D1、D5和BETACAM DVW系列的产品。在数字演播室中，考虑到节目制作的质量以及原有大量BETACAM SP格式节目素材的直接利用，应该首选BETACAM DVW系列的录像机。近年来推出的DVCAM、DVCPRO、DIGITAL–S、BETACAM–SX等都是数字分量记录格式，但互不兼容。它们都是进行码率压缩后将数字信号记录到磁带上，这在进行简单的节目编辑和复制时，进行多次D/A、A/D变换后，信号的质量会下降，因此比较适用于新闻节目的制作。在专业数字演播室中，BETACAM DVW应作为首选。（4）数字矩阵随着演播室功能的增多，数字矩阵逐渐在演播室得到应用，系统中使用矩阵的目的在于：扩展切换台有限输入通道；根据节目制作需要改变监视屏上监视器的信号排布；记录设备输入源的选择；摄象机返送源的选择；提供紧急备路输出通道；为整个系统进一步扩展提供选择。目前，生产矩阵的厂家在增多，矩阵的控制也越来越方便，产品工作稳定，通道指标高，具有多种格式混合切换功能。现在生产矩阵的厂家有：索尼、飞利浦、LEITCH、PROBELL等，具体型号和矩阵大小用户可根据自己演播室的实际需要进行选择。（5）数字串行设备数字串行设备指串接在数字电路中，对数字信号进行变换和存储的设备，包括A/D、D/A、数字信号帧同步机、数字台标发生器、数字视频分配器等。由于大规模集成电路的采用，数字串行设备的体积比相应模拟设备大为减小，通常只是一块电路板。虽然数字串行设备并非数字演播室的核心设备，但它通常串接在系统的输入输出端口处，直接一向到系统与外部时基及相位关系，也在很大程度上影响到经各种变换后信号的技术指标。

2、演播室数字音频系统演播室音频系统包括声音接收装置、音频信号传输装置、