【摘要】 借助蘇州廣電集團建造和搬遷新大樓的契機，蘇州臺從去年開始實現了從標清到高清制播的轉換。新大樓新聞直播演播室集合了目前先進的廣電設備，營造了一個與觀眾互動性較強的演播室群體。為滿足新聞直播日漸挑剔的審美要求，新聞演播室在節目包裝上可見一斑。本項目的演播室群，使用了Vizrt公司的包裝設備并開創性地在新聞直播中使用了Mosart集中控制系統。項目集成工作于2016年2月底開始實施，2016年12月，升級改造工作全部完成。經自檢，系統性能、指標達到了演播室集成任務要求。
【關鍵詞】 Vizrt Mosart Trio VVS Artist Graphic Hub Viz Engine
一、引言
（一）在線包裝
位于蘇州現代傳媒廣場廣電總臺的新聞演播室在線包裝系統，主要分布于廣場南樓的5層及7層新聞直播演播室區域。蘇州臺采用了全球市場占有率第一的Vizrt（維斯亞迪）品牌的演播室包裝解決方案。技術上能實現在統一技術平臺下，數據、模板的互聯互通。普遍用于所有直播新聞欄目中大屏、字幕、圖片開窗及機器人虛擬結合等實時畫面渲染中。增加了直播節目的可看性、信息量，更是增強了視覺沖擊力，虛實結合，增加了節目的收視率。
圖1 5F4#演播室舞美包裝大屏效果
圖2 5F6#演播室《蘇州新聞》8K渲染背景
包裝系統主要由字幕包裝、虛擬系統、大屏幕包裝、點評包裝等組成。且包括設計端在內均采用相同的播控端軟件（Viz Trio）以及全兼容的渲染引擎(Viz Engine)。軟件方面可以實現素材完全共享及跨平臺漫游（Viz GH）；硬件方面具有可互換性，提供極好的可維護性，保證了系統的高可靠性。
（二）Mosart集中控制
Viz Mosart全自動化演播室播控系統，之前在BBC、CNN等電視臺廣泛應用，但在亞太地區，蘇州臺還是第一個將其應用到新聞直播中的電視臺。位于蘇州臺5F6#新聞演播室的Mosart集中控制系統，可準確地定義為一個自動播控系統。它目前成為整個新聞演播室設備的核心單元，將切換臺、矩陣、調音臺、調光臺、各類包裝設備、軌道機器人、視頻服務器等全部控制起來。根據用戶預設的串聯單，對比于機器人、切換臺、包裝等周邊設備，進行基于時間線的連續操作控制。這能幫助欄目操作人員更好地整合設備資源，提供更加準確、精致的畫面呈現，同時極大減輕了系統控制的工作量，可以用較少的人力制作出流暢生動的節目畫面。只需一人控制，就能實現電視新聞直播的全部流程。更為重要的是它能根據每檔節目流程，形成流程化的控制單（播出單），并且能應付各類突發臨時性事件的報道。設備組成與系統接口請見下圖。
圖3 MOSART系統與演播室各類設備的連接示意圖
目前蘇州臺兩檔直播《蘇州新聞》和《聯播蘇州》共用一個演播室，兩個新聞直播時段間隔時間只有4分鐘，以往演播室大屏、包裝、燈光、機位的切換調整需要一段時間且容易出錯。使用Mosart系統后只需一鍵操控，轉換完畢。片頭播放后自動銜接演播室機器人推進。“超級導播”（權限最高）只要操控電腦鍵盤，就能完成直播過程中的所有問題。
圖4 MOSART系統物理設備工位與主備服務器、主備播控機示意圖
為了保證直播安全，Mosart集控系統配備兩個服務器作為主備，兩個播控機作為主備，主備播控和主備服務器之間都可以無縫切換。直播的操作人員雖然變少了，不過直播的精準度大大地提高，人為的失誤也極大的降低。具體部分見下文系統具體概述。
二、系統概述
（一）系統總體框架
圖5 包裝系統總體框架示意圖
蘇州臺5F新聞直播演播室共有4個，每個演播室系統均配備2臺在線包裝系統（ZX1\ZX2）、2臺點評包裝系統（DP1\DP2）、2臺虛擬包裝(XN1\XN2)、2臺大屏包裝(4K1\4K2)。互為主備的前提下，各系統還互為備份，可替換。四個系統一共使用了32臺包裝渲染機28臺包裝控制機（XN控制機1臺控制兩臺渲染機主機）。
由于數量巨大，所以蘇州臺設計將數據庫服務集中管理，又配置了主備兩臺服務器作為所有VIZRT包裝的集中數據庫（GH庫）存放場景文件。這樣在任何一臺機器上制作模板和場景，都讀取的是集中數據庫，不會導致各處庫（單機數據庫）的混亂和脫離管理。同時我們在這兩臺服務器上又提供了一個共享地址網盤，供存放替換的圖片、角標、天氣、游滾等的信息。做到了統一管理，條理清晰，熱備份。
系統名稱 Vizrt圖形包裝系統
輸出制式 HD/SD SDI ; DVI輸出 （1080i/50）
分系統 Viz Engine 4K大屏及互動點評系統 （大屏包裝）
Viz Virtual Studio虛擬圖形系統 （虛擬包裝）
Viz Trio HD在線包裝系統 （在線包裝）
Viz Artist 設計制作系統 （欄目美編使用）
Viz Graphic Hub 圖形媒資數據庫（GH集群數據庫）
Viz Mosart 自動播控系統
（二）在線包裝系統及Mosart演播室集中控制系統詳述
1.演播室4K大屏包裝及互動點評系統：
LED大屏渲染：主要用于演播室內各類互動大屏、觸摸屏和LED大屏的渲染。提供最多高達16路不同的HD-SDI（1920×1080）高清視頻輸出；支持 4路HD-SDI 高清視頻輸入（即能開4個實時視頻窗）。主持人配合LED大屏進行現場連線，特大新聞事件再輔以虛擬場景，最高階的作法是做到虛擬場景和LED大屏的交相輝映。經過Viz Engine的實時渲染，從而得以實現對4K甚至超高分辨率大屏的支持。
圖6 Vizrt4K大屏渲染及互動點評系統圖
蘇州臺的大屏包裝系統播控端通常有兩種方式來進行播出和渲染控制。
（1）方式1：
正常節目通過Viz MultiPlay播控系統來進行對大屏及觸控屏的控制。將大屏播出內容通過GFX容器的方式輸出到渲染機的輸出通道上。在16/8k主機中我們的渲染機有16/8個輸出渲染引擎，可同時輸出16/8K，每個K為1920*1080 50i的SDI信號。所有的輸出通道經過系統矩陣后輸出至大屏融合器。
圖7 MultiPlay中大屏與容器的對應關系
通過下面的邏輯圖我們也可以將容器與播出通道對應起來：
圖8 容器與播出通道的對應關系
如上圖所示，首先，我們所看到的1-12個容器依次對應于Trio中的GFX1-GFX12,所加載的場景也是依依對應加載到這12個容器中的。
例：在5F南250演播室中共有：
L型大屏一塊(A1+A2)，對應于容器GFX1；
3豎屏一塊(B1+B3+B5)，對應于容器GFX2；
360正方形屏一塊(C1)，對應于容器GFX9；
桌面下屏一塊(D1+D2)，對應于容器GFX5；
55寸三菱電視機三臺(E1+E2+E3)，依次對應于容器GFX6、GFX7、GFX8；
南拼接屏兩臺(B2+B4)，依次對應于容器GFX3、GFX4；
西拼接屏兩臺(C2+C3)，依次對應于容器GFX10、GFX11；
80寸松下點評大屏(C4)，對應于容器GFX12；（注：該大屏在用于點評時會直接切換到DPV信號，不受容器內容限制）；
硬件方面，工作站統采用SuperMicro專用圖形工作站，和美國NVIDIA(英偉達)最高端的圖形圖像專業級Quadro系列視覺渲染板卡，在添加了Quadro Sync卡后可支持多塊Quadro顯卡的超高分辨率大屏三維圖形實時渲染。同時系統采用Matrox Ximo2的視頻IO卡，可支持2路活動視頻輸入，從而在大屏系統里實現多視窗的節目包裝形式，包裝視頻源可通過高清視頻矩陣或外來活動視頻源進行源的切換。
（2）方式2：
通過在IPAD Pro端實時打開MultiPlay客戶端進行小觸控屏來實時控制大觸控屏的方式渲染；管理人員直接對帶觸控功能的大屏進行手繪觸控來表達節目內容。其中MultiPlay方式可以在超高分辨率的真三維整幅畫面中實現多屏畫面同步渲染，比如做任意屏幕組之間的切換，組合，或位置更替等等多屏互動效果。在帶觸控功能的大屏包裝系統中，渲染引擎系統我們增配有帶三維手繪功能插件和多點觸控插件權限的使用，進一步的增強了系統的應用范圍，從而輕松的讓管理人員實現真三維圖形圖像的實時互動應用。從而實現小屏（IPAD）控制大觸控屏，以及Multiplay或主持人都可以分別控制屏幕（4K大屏和觸控大屏）。
圖9 晚新聞《新聞夜班車》微信互動點評畫面
2.Vizrt虛擬植入系統:
圖10 虛擬植入系統圖
根據上述系統圖連接示意描述：每一臺Viz Engine都支持高/標清SDI實時視頻輸入，可通過貼圖的方式在三維物體上顯示效果(可以控制縮放比，裁切，物體坐標以及透明度)。當輸入實時活動視頻時，視頻將產生2-3幀的延時，由虛擬渲染引擎系統來對延時進行校正處理。
圖11 早新聞《蘇州今朝》交警虛擬連線畫面
虛擬跟蹤渲染：主要用于虛擬場景的渲染。具備像素級燈光，多路視頻開窗，三維DVE效果，可連接外部數據庫連接。依據此功能，我們可以在華麗的虛擬場景中插入實時視頻、廣告和一些宣傳效果。片尾滾屏我們也能華麗地以虛擬效果展示。
圖12 Vizrt Studio_setup中所支持虛擬數據協議選項
虛擬包裝播控: 系統采用運行工作站平臺上的Viz Virtual Studio虛擬演播室設置（VVS）和Viz Content Pilot 模板制作與播出系統(VCP)。利用設置系統中的VIZ_IO軟件工具中各類別跟蹤協議，比如FreeD等。可以快速地實現對虛擬演播室進行虛擬跟蹤定位和校正，同時在VIZ_IO軟件工具的狀態選項中也可以輕松地設置從哪個虛擬渲染引擎或哪個協議/物理端口來獲取跟蹤數據值，以及這些實時數據的交換狀態。利用播出系統可以進行對文稿系統的集成，以標準的MOS協議方式實現從文稿系統端調取文稿播出表單，從而實現Viz Content Pilot播出串聯單的自動生成。除此以外，在播出前編制播出串聯單，在播出中按串聯單內容隨節目進程實時更新和替換前景和背景的文字、圖片和三維物件等。注：虛擬實時跟蹤數據一般指當前所用鏡頭的ZOOM，FOCUS，PAN,TILT以及部分具備移動的設備的位移數據值。
3.在線包裝系統:
圖13 Viz Trio在線包裝系統圖
在線包裝引擎主要用于節目的角標、游滾、肩窗等的渲染。支持開窗信號2路HD視頻的輸入，且支持多格式視頻播放。
圖14 Viz Trio在線包裝效果圖（角標、游滾、二維碼等）
渲染系統將所有圖形渲染效果以高清的Key/Fill SDI信號的方式輸出至音視頻切換臺，最終完成圖形圖像效果。同時，利用該系統內置的視頻IO卡，可實現多路活動視頻信號輸入，以方便我們對多視窗類節目形式的應用。
圖15 Viz Trio在線包裝開窗實例圖
另外通道本系統可實現其它類型的高性能無限層級，多物件多元素的真三維實時圖形渲染的視覺效果。
圖16 Vizrt Trio軟件操作界面
蘇州臺的包裝渲染播控系統采用運行在工作站平臺上的Viz Trio模板制作和播控系統。該系統支持以標準的VBS Script的方式實現自動導入并生成播出表單，從而簡化播出串聯單的生成。Viz Trio包裝播控系統支持對多個渲染引擎的渲染控制，反之多臺播控系統也可以同時控制同一臺渲染引擎系統。另外，在播出前管理員所編制的播出串聯單，在播出中按串聯單內容隨節目進程可實時更新和替換，包括文字、圖片和三維物件等等。
游動字幕可以實現和各類數據庫表格的關聯，基于此功能，蘇州臺還自主開發了“微信搖搖看”平臺，觀眾觀看節目時可以參與搖金幣和評論互動，經過后臺編輯審核通過的評論，用戶的頭像和評論都能實時出現在游動字幕上（類似彈幕效果），增近了節目與觀眾的距離，增強了節目的互動性和形式上特殊性。
圖17 Vizrt Trio在線包裝彈幕效果
4.Viz GH圖形媒資數據庫部分
所有包裝設計工作在統一的Viz Graphics Hub場景庫下，所有經過授權的用戶可以即時訪問當前的場景及場景素材，包含，圖片，字體，三維物件，音頻，材質等。
（1）數據庫工作模式：
Viz GH Server共有5種登錄模式：
（2）Local host模式：本地用戶登陸Viz GH Server，適用于不用外部網絡連接的本地Viz Artist單用戶使用。（5號演播室）
（3）Viz GH 5/4 FREE模式：該模式允許同時有5個客戶端連接到服務器，適用于小型的Viz3設計工作組。（5號演播室）
（4）Viz Multiuser模式：該模式允許同時有多于5個的客戶端連接到服務器，適用于有一定規模的Viz3設計工作組。（暫未使用）
（5）Viz GH Replication Server模式：Viz GH Main Server鏡像所有數據并將其發送到正在運行的Viz GH Replication Server上。（3.4.6號演播室）
（6）Viz GH Main Server模式：Viz GH Main Server對于所有 Viz Artist客戶端都可見，在故障轉移解決方案中Viz GH Main Sever會將所有客戶端重新指定到已配置好并正在運行的Viz GH Replication Server上。（3.4.6號演播室）
圖18 Vizrt集群數據庫主備服務狀態示意圖
其中Replication與MainServer為配套的，互為實時熱備的模式。
所以我們新聞直播演播室將數據庫服務集中管理，配置了主備兩臺服務器作為所有VIZRT包裝的集中數據庫（GH庫）存放場景文件，這樣在任何一臺機器上制作模板和場景，都讀取的是集中庫，不會導致各處庫的混亂和脫離管理，同時我們在這兩臺服務器上又提供了一個共享地址，供存放替換的圖片、角標、天氣、游滾等的信息。做到了統一管理，條理清晰，熱備份。
5.Viz Mosart自動化播控系統:
（1）Viz Mosart綜述
Mosart系統簡單來說是為演播室自動化控制提供了一個開放接口的軟件解決方案，從而支持運行在公開的硬件平臺上。Mosart能夠支持演播室的所有硬件設備。受Mosart自動控制的硬件設備也允許手動操作（應急情況），或者設置為備播狀態，甚至允許手動和自動同時對設備進行控制。而且Mosart系統完全支持中文，在系統內部、包括指令和ActiveX插件，都能允許中文命名。
Mosart支持完善的備份機制，能使用一個主/備用服務器建立容錯機制，即使發生極其罕見的主服務器宕機，備份服務器會能夠立即啟用接管，保障用戶不中斷的直播。系統支持多播控客戶端，客戶端之間也可以相互備份。此外，Mosart控制的同時，可以任意時間切換回手動的方式，控制受控設備（視頻切換臺、機器人攝像機、圖文包裝等）。
（2）Mosart與切換臺連接
視頻切換臺：Mosart控制視頻切換臺的方式為：RS-422連接。主/備兩個服務器的信號流程圖如下：
圖19 視頻切換臺系統連接圖
圖20 Mosart控制切換臺內部交叉點匹配表
通過串口，Mosart依靠內部Video X-point表單ME PGM crosspoint （ME PGM切換節點）來調用視頻切換臺上的切出信號與之匹配。
21 Mosart控制調音臺內部推子匹配表
通過記錄在XML中的表單文件來實現物理調音臺、切換臺與MOSART后臺軟件的源名一致。
（3）Mosart與在線包裝控制關系
演播室使用Vizrt在線包裝系統，其由Vizrt Engine渲染引擎和Vizrt Trio/VCP播控端組成，Mosart可以和Vizrt的Trio/VCP通過TCP/IP網絡連接，根據文稿串聯單或者手動的方式來控制多種包裝元素。包括開窗，字幕角標上屏，大屏渲染圖片等自動控制。
Mosart將圖形包裝元素分為兩種類型。一種是全屏包裝元素，在系統中標識為主播出條目（Graphics Overlay），另一種是疊加在主播出條目上的包裝元素類似字幕，主持人名條，側板等（MM TRIAL）。這兩種包裝元素由兩個獨立的進程在同一個自動化播控服務器上進行控制，并且在備份服務器上同時運行鏡像的進程。
圖22 Mosart控制在線包裝內部引擎關系
所以我們的Mosart系統使用演播室一臺DP引擎播放疊加圖形包裝，一臺引8K擎播放全屏圖形包裝。Mosart發送控制指令到Trio/VCP 控制所有的渲染引擎進行播出，在使用Mosart控制播出的同時Trio/VCP 軟件也可以手動控制進行相同的操作。
（4）Mosart與機器人攝像機控制關系
Mosart通過調用攝像機器人的shot來控制及其他，并能夠設定shot的時長。Mosart是通過TCP/IP發送控制命令到攝像機器人控制系統中，由機器人控制系統根據控制命令，對攝像機器人進行控制。
圖23 機器人系統連接圖
另外還有部分硬件設備與MOSART系統連接關系請見下圖：
默認當所有設備與MOSART服務器主機握手成功后，可在Avautomation中查看當前連接狀態。Status中綠色部分為已連接上設備及端口狀態。
圖24 Mosart連接設備狀態（綠色為已連接上、紅色為連接故障）
如上圖所示，Mosart系統已關聯上了切換臺、調音臺、包裝系統、矩陣、燈光臺。機器人狀態為紅色，未連接。待查機器人系統電源或者連接狀態。
（5）MOSART導播控制
導播是演播室自動化播控系統中的核心崗位，演播室播出過程中，主要是由導播操作Mosart播控端上的圖形界面來控制演播室的大部分設備。一般設置兩個屏幕，連接到Mosart播控端上，用于導播的操作。一塊屏幕打開Showmaker，一塊屏幕打開GUI。
（6）屏幕功能
一個主屏幕是Mosart主播控圖形界面（以下簡稱Mosart GUI），說明如下圖。
圖25 Viz Mosart自動化播控系統用戶圖形主界面（GUI）
導播可根據每天新聞節目的串聯單打開對應的SHOW單，再以播出條目STORY的形式走完整個直播流程。
三．總結與展望
蘇州廣播電視總臺新大樓融媒體互動演播室群，項目應用1年以來，從播報形式、內容、包裝上都給人耳目一新的感覺，有效提升了節目視覺效果，增強了節目互動功能，節目人員使用熱情，觀眾反響良好。莫扎特集控系統更是大大提高了節目制作效率、節約了人力成本、增強了復雜節目各個環節的一致性和準確性。項目投入達到了預期效果。
本項目演播室群一年來接待了國內外各界人士的參觀指導達百余場，無論是現場還是熒屏上的效果，都得到了業內外人士的一致好評。
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