高清演播室系统的方案设计要点

五 音频系统的设计
五 音频系统的设计
• 1. 信号通路
演播室的音频系统采用数字与模拟信号通路混 合使用的设计方案，即在音频信号主通路采用 AES/EBU格式的数字信号，而在音频内部系统的 连接中部分采用模拟信号。之所以无法实现真正 意义上的全数字演播室音频系统，其原因如下：
* 一些外围设备没有数字接口，或数字接口格 式与主系统不统一；
• 1. 双主机切换系统 该系统采用由一个控制面板同时控制两个 主机的方式，一个为高清信号通道主机， 另一个为标清信号通道主机。除信号源之 外，相当于形成了高清、标清两套分离系 统。它的优点是高清、标清信号可同步切 换，可同时获得高清、标清信号，不存在 由上、下变换而引起的信号延时和转换损 耗。其缺点是采用双切换主机增加了系统 的成本和复杂程度。
二 高清/标清兼容系统的实现方式
• 4. 多分辨率同步制作切换台系统 该系统以多分辨率同步制作切换台为核心，其独 特的格式融合（Format Fusion）技术使所有的标 清、高清信号源无需上、下变换即可直接进入切 换台，实现高清、标清信号的同步混合切换，并 可在切换时根据16:9和4:3幅型比的要求随意设定。 它的设置简单便捷，每个输入接口可任意指定为 高清或标清格式，每级M/E采用独立的CPU运行， 可以分别自由定义为高清或标清输出。该系统布 线简单，不需考虑上、下变换，不存在延时问题， 可完成高清、标清信号的双版同时输出，具有较 高的实用价值，但切换台的成本较高。
三 高清演播室视频系统的信号流程
• 如果建立一个小型高清演播室，视频系统 的主要设备为：3台高清摄像机、一台16路 高清切换台、一台12×2高清矩阵、一台 12×4标清矩阵、高清和标清放像机各一台、 高清和标清录像机各两台、一台高清字幕 机、两台上变换器和一台下变换器。高清 演播室的视频系统图下图所示。其信号流 程如下。
二 高清/标清兼容系统的实现方式
• 3. 纯高清加上、下变换系统 该系统从信号源输出，经切换台处理，只 有一个高清信号通道,在通道最终输出端加 入下变换产生标清信号。其优点是可同时 录制高清、标清信号，系统相对简单。但 由于在输入端对标清信号源进行了上变换， 在输出端加入了下变换，系统必须考虑由 上、下变换所引起的视、音频信号的延迟 差异、变换模式等问题。
五 音频系统的设计
• 4. 监听系统 在演播室中同时存在着一个与高清信号同步的音 频信号和一个经延迟后与标清信号同步的音频信 号，而在演播室内只能监听一个音频信号，否则 会造成声音监听的混乱。由于主监、预监和技监 的视频信号都没有经过延迟，为了方便节目制作， 在演播室内监听的是不加延迟的、与高清信号同 步的声音。另外，技术人员可以用耳机监听经过 延时后的声音。
五 音频系统的设计
• 高清演播室要求音频系统应具有5.1环绕声 兼容立体声、单声道的监听及录制播出能 力。但从目前情况来看，5.1声道环绕声编 码播出为时尚早，我认为在现阶段将高清 电视节目的声音制作定位于立体声比较现 实。高清演播室音频系统主要由数字调音 台、音频延时器、音频嵌入器、数字音分、 模拟音分等设备组成，其音频系统图如图2 所示。
二 高清/标清兼容系统的实现方式
• 经对对以上四种兼容方式的认真比较，并考虑到今后的技 术升级和系统构成的性能价格比，决定采用纯高清加上、 下变换方式，其原因如下： • 从价格方面考虑，其它三种兼容系统采用的切换台与纯高 清切换台相比，设备投入要高出60%~100%，显然采用纯 高清切换台是比较经济的一种选择。 • 从系统结构方面考虑，采用建立“高清岛”的方式实现高 清、标清的兼容，在“高清岛”内从信号拾取、特技处理、 字幕叠加到录像全部为高清格式，在电视制作全面进入高 清时代后，将“高清岛”以外的上、下变换去掉，就可以 成为一个纯高清的节目制作系统。 • 从系统复杂性方面考虑，除了标清录像机外，摄像机、高 清录像机、帧同步机、字幕机均为高清设备，具备高清信 号的输入、输出功能，允许切换台不具备标清处理功能， 使系统配置得到了简化。
二 高清/标清兼容系统的实现方式
• 2. 高/标清兼容切换台系统 该系统采用高/标清兼容切换台，一台切换台主机 同时具有高清、标清两套处理系统，切换台设置 为高清状态时进行高清制作，设置为标清状态时 进行标清制作。在同时录制高清、标清信号时， 需要将高清信号进行下变换以得到标清信号。其 优点是高清、标清信号能同时接入系统，操作简 单。缺点是由于高清、标清信号同时接入切换台， 导致切换台输入端口和系统布线量成倍增加，成 本较高。
四 关键设备的选型
• 4. 同步系统 高清系统使用的同步基准信号有两种，一 种是高清专用的三电平同步信号，另一种 是与现有标清系统完全相同的BB （Black Burst，即黑色同步）信号。早期 的高清产品大多只能接受三电平同步信号， 但近几年生产的大部分高清设备都配置了 BB同步输入接口。同步系统选用2台泰克 TG-700和一台ECO-422D组成自动倒换系 统，能够输出BB和三电平同步信号
四 关键设备的选型
• 2. 摄像机 摄像机决定选用索尼HDC-950 高清演播室摄像机，它采 用220万像素FIT Power HAD CCD，可实现12比特A/D转 换，支持1080/50i格式的节目制作,支持16:9/4:3转换，灵 敏度达到F10，信噪比为54dB，水平分辨率为1000线， 调制深度在水平方向为45%，拖尾电平达到-135dB。使用 Memory Stick存储设置文件和场景文件，具有多区彩色矩 阵功能、自适应高亮度控制功能、三通道肤色细节校正功 能、拐点饱和度控制功能以及暗部饱和度控制功能。摄像 机控制单元能够提供4组HD-SDI/SD-SDI信号及模拟分量、 模拟复合信号的输出。
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五 音频系统的设计
• 3. 系统延时 本系统中，纯高清制作不会出现声画不同步的问 题。而在标清制作时，由于广播级的上、下变换 器各有3帧的延时量，必须采用音频延时器来解决 图像滞后的问题。标清放像机的视频信号和外来 视频信号经过上变换后，会产生3帧延时，因此先 要将它们的音频信号送入音频延时器处理后，再 输入调音台。经过下变换后的标清节目信号也会 产生3帧延时，因此将调音台输出的数字音频信号 经音频延时器处理后，再送入标清音频嵌入器。
四 关键设备的选型
• 5. 监视系统 （1）监视器的选择 为了控制监视系统的成本，除了主监、预监、技监采用索 尼BVM-D系列高清监视器以外，其余全部采用标清监视 器。 （2）监视器管理系统 在制作高清节目时，要在监视器上调出16:9安全线，使导 播能够在监视器上看到按16:9构图的画面。而在录制标清 节目时，则需调出 4:3安全线。为了避免在录制不同节目 时对监视器进行逐个调整，方便对监视系统的控制，必须 建立监视器管理系统（如索尼的S-BUS系统），使所有监 视器联网，对监视器进行统一编组控制，通过电脑软件完 成各监视器的设置。
五 音频系统的设计
• 5. 立体声
为了实现立体声播出，系统中的音频分 配、嵌入、传输、扩声、监听等环节都采 用立体声。
六 高清系统设计中值得注意的问题
• 1. 上、下变换模式的选择 （1）上变换模式 上变换将4:3的标清信号变换为16:9的高清 信号，如图3所示，有以下三种模式：
上变换模式
• * Stretch：将画面横向拉伸，保留了全部画 面内容，但画面产生变形； * Pillar box：在画面的左右两侧加黑边， 保留了全部画面内容，画面比例正常； * Full width：将画面进行纵向剪切，画 面比例正常，但损失了一部分画面内容。
源自文库• •
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四 关键设备的选型
• 1. 切换台 切换台试选用索尼MVS-8000（不含标清处理选 件），支持1080/50i格式，采用2级M/E配置，每 级M/E都有4个全功能键及14个独立划像发生器， 其独立的M/E功能包括：4:3/16:9母线切换模式、 交叉点指配、快拍、关键帧及各种特技。为了提 供更大的灵活性，每级M/E中的每个按键处理器 都可以进行色键和彩色矢量键控处理，消除了以 往键型选择的局限性。有多达200个帧存（标 清），具有一体化三维数字特技及外部数字特技 控制能力，并具有较好的可靠性和扩展能力。
四 关键设备的选型
• 3. 录、放像机 该系统中原有的录、放像机采用Sony DVW系列产品，这 些标清设备可继续沿用。高清录、放像机的配置要考虑到 全台录制格式的统一性，采用Sony HDCAM系列产品。放 像机选用HDW-M2100P，它内置上、下变换器，兼容多 种Sony1/2英寸磁带重放，包括模拟Betacam/SP、 DVW/SX/IMX，可输出HD-SDI和SD-SDI信号。录像机选 用HDW-2000，它内置下变换器，具备HD-SDI和SD-SDI 输出端口，具有优秀的编辑操作性能，可记录长达149分 钟的1080/50i格式的高清节目。
高清演播室系统的方案设计
• • • • • • 一 高清演播室系统的设计思想 二 高清/标清兼容系统的实现方式 三 高清演播室视频系统的信号流程 四 关键设备的选型 五 音频系统的设计 六 高清演播室系统设计应该注意的问题
一 高清演播室系统的设计思想
• 高清电视节目的制作在我国还处于起步阶 段。如果花费高昂的代价建设一个纯粹的 高清演播室系统，只能进行高清节目的制 作和储备，必然会降低演播室的利用率。 因此，构建一个可以兼顾高清和标清节目 制作的演播室系统，一方面能够实现对投 资的最大保护,另一方面也能够满足现阶段 节目播出的要求。
三 高清演播室视频系统的信号流程
• 5. 音频嵌入 高清主路和备路信号经2×1自动倒换开关后嵌入数字音 频信号，被分别送至总控机房和两台高清录像机；同样， 标清主路和备路信号经2×1自动倒换开关后嵌入数字音频 信号，被分别送至总控机房和两台标清录像机。 该系统实现了高清和标清两种节目制作的兼容，可分别或 同时进行两种格式的电视节目的录制或直播，下面还要对 系统作几点说明： * 将标清矩阵和上变换器配合使用，可以为高清切换台灵 活提供各种HD-SDI信号源，如来自总控机房或电脑的外 来信号、标清放像机的信号等 * 上变换器还具有帧同步功能，因此外来标清信号不必经 过帧同步机。 * 发挥设备本身具有兼容高清、标清输出的特点，充分利 用设备的高清、标清输出端品，简化系统的配置。
二 高清/标清兼容系统的实现方式
• 高清/标清兼容系统与传统的标清系统相似， 都是以切换台为核心，但由于高清电视在 取景比率、延时处理、信号带宽等方面不 同于标清电视系统，在系统的细节处理上 也存在许多不同。根据目前市场上切换台 的功能分类，高清/标清兼容系统的实现方 式有以下四种
二 高清/标清兼容系统的实现方式
* 话筒输入及监听输出必须采用模拟信号通路。
五 音频系统的设计
• 数字调音台 • 数字调音台是音频系统的中央处理设 备，推荐选用的是美国太平洋公司的 Integrity 16路数字调音台。它包括2路 话筒专用输入模块、4路话筒/线路输入 模块、10路模拟/数字立体声输入模块、 2个模拟立体声主输出模块和2个数字 立体声主输出模块。该调音台采取了 许多措施来保证直播的安全性：
高清演播室视频系统的信号流程
高清演播室视频系统的信号流程
• 1. 高清主路信号 3路高清摄像机信号、1路高清放像机信号、高清字幕机的 2路信号直接进入高清切换台，由标清矩阵输出的第二、 三路SD-SDI信号分别经2台上变换器转换为HD-SDI信号 后也送入高清切换台，高清切换台输出的PGM信号即为 高清主路信号。 • 2. 高清备路信号 高清摄像机、高清放像机、高清字幕机及两台上变换器的 输出信号送入12×2高清矩阵，其输出作为高清备路信号。 • 3. 标清主路信号 高清主路信号经过下变换，转换为标清主路信号。 • 4. 标清备路信号 • 由高清摄像机、高清放像机、高清字幕机输出的5路SDSDI信号和1路标清放像机信号、两路外来标清信号进入 12×4标清矩阵，矩阵的第一路输出即为标清备路信号。