前言
從早期的模擬信號(hào)播出切換臺(tái)到現(xiàn)今的數(shù)字播出切換臺(tái)，播出切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)了模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變，性能越來(lái)越強(qiáng)、指標(biāo)越來(lái)越好，信號(hào)質(zhì)量也提高很多，但是基本的功能還是沒(méi)有發(fā)生太大的變化，主要還是完成信號(hào)切換和畫面轉(zhuǎn)換、鍵信號(hào)疊加、音頻處理和特技轉(zhuǎn)換等功能。今后切換設(shè)備還需要哪些功能來(lái)完善，將是一個(gè)什么發(fā)展方向，本文中筆者提出了自己的一些看法。
計(jì)算機(jī)的發(fā)展和運(yùn)用，使播出切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)了從手動(dòng)播出到自動(dòng)播出的轉(zhuǎn)變。而隨著電視信號(hào)從模擬信號(hào)過(guò)渡到數(shù)字電視信號(hào)，視頻服務(wù)器的出現(xiàn)并逐步代替以往的播出放像機(jī)，使得播出系統(tǒng)的工作流程也隨之有了本質(zhì)的變化，相應(yīng)的播出切換設(shè)備也有了變化。
一. 當(dāng)前數(shù)字時(shí)代的播出
電視播出系統(tǒng)除了延續(xù)了模擬信號(hào)時(shí)代“矩陣+控制面板+控制計(jì)算機(jī)”的模式，更進(jìn)一步發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)化、可共享信號(hào)源的多頻道集中控制方式。以往一個(gè)控制面板只能對(duì)應(yīng)一個(gè)頻道，而網(wǎng)絡(luò)化后，可以多個(gè)頻道共享幾個(gè)控制面板。隨著視頻服務(wù)器逐步代替以往的播出放像機(jī)，播出系統(tǒng)的工作流程也隨之有了本質(zhì)的變化。與早前的錄像機(jī)播出方式不同，工作人員先將節(jié)目磁帶內(nèi)容通過(guò)錄像機(jī)上載到視頻服務(wù)器中編碼生成相應(yīng)的素材文件，工作人員在編制節(jié)目串聯(lián)單時(shí)將對(duì)應(yīng)的節(jié)目素材文件加入；播出時(shí)，播控工作站對(duì)視頻服務(wù)器發(fā)出播放素材文件的指令，同時(shí)也對(duì)播出切換臺(tái)發(fā)出指令進(jìn)行信號(hào)切換。
當(dāng)前，播出切換臺(tái)除了完成信號(hào)切換功能之外，還有音頻控制、鍵的疊加，并能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單特技（DVE）等功能。通常切換臺(tái)提供外鍵和內(nèi)鍵，但是不同的切換臺(tái)提供的內(nèi)鍵能實(shí)現(xiàn)的功能大有不同。有的切換臺(tái)內(nèi)鍵只能出簡(jiǎn)單的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖標(biāo)，無(wú)法在整半點(diǎn)出時(shí)間，而有的切換臺(tái)內(nèi)鍵功能十分強(qiáng)大，除了能實(shí)現(xiàn)臺(tái)標(biāo)機(jī)功能外還能出游走字幕。不過(guò)相對(duì)國(guó)內(nèi)用戶來(lái)說(shuō)，更多地還是習(xí)慣于使用外鍵，如外接字幕機(jī)、臺(tái)標(biāo)機(jī)等。但是內(nèi)鍵可以作為備份臺(tái)標(biāo)機(jī)使用，一旦外部臺(tái)標(biāo)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，可以在第一時(shí)間替代。還有切換臺(tái)的DVE功能，可以在兩個(gè)節(jié)目中間產(chǎn)生劃像、淡入淡出、漸變過(guò)渡等特效，但國(guó)內(nèi)卻很少使用。國(guó)內(nèi)大多數(shù)電視臺(tái)在兩個(gè)節(jié)目之間都是采用直切方式插播廣告信息，幾乎沒(méi)有時(shí)間用來(lái)做特技效果。而國(guó)外電視臺(tái)都是商業(yè)化運(yùn)作，窗口更講究多樣化設(shè)計(jì)，比如通過(guò)縮小主畫面增加一些廣告信息或者是下面的節(jié)目預(yù)報(bào)信息等等；國(guó)內(nèi)更強(qiáng)調(diào)播出的安全性，因此不提倡畫面應(yīng)用過(guò)多的特技。現(xiàn)在大多數(shù)電視臺(tái)還是通過(guò)底行游走字幕或者是掛角動(dòng)畫角標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)目的宣傳，但是相信不久的以后，各家電視臺(tái)為了收視效果、搶奪觀眾，勢(shì)必會(huì)考慮通過(guò)DVE功能來(lái)進(jìn)行節(jié)目包裝宣傳。
二. 常見(jiàn)幾款播出切換臺(tái)
江蘇廣播電視總臺(tái)新播控系統(tǒng)已建設(shè)完畢，在系統(tǒng)調(diào)研階段，我們也對(duì)市面上比較常見(jiàn)的幾款切換臺(tái)進(jìn)行了一次測(cè)試，主要是EVERTZ公司的QMC-2切換臺(tái)、HARRIS公司的ICON MASTER切換臺(tái)、NVISION公司的NV5128-MC切換臺(tái)和MIRANDA公司的IMAGESTORE切換臺(tái)。下面對(duì)這幾個(gè)切換臺(tái)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
1.QMC-2
EQMC-2是EVERZ收購(gòu)QUARTZ之后合作開(kāi)發(fā)的第二代高/標(biāo)清切換臺(tái)，它支持高清720P和1080I格式，系統(tǒng)有16個(gè)輸入通道，需要外接矩陣。2個(gè)DVE通道可以通過(guò)人工或自動(dòng)方式控制，用來(lái)靈活制作動(dòng)畫特技效果。所有的輸入信號(hào)都支持?jǐn)嚯姂?yīng)急旁通，并且與其他臺(tái)子不同的是，系統(tǒng)還提供一個(gè)緊急信號(hào)輸入口，在緊急情況下，可以通過(guò)控制面板上的EMERG鍵直接切至緊急信號(hào)用作播出。支持音頻信號(hào)的輸入的增益調(diào)整、通道交換等功能。系統(tǒng)由一個(gè)3RU的主機(jī)和一個(gè)支持高/標(biāo)清的面板組成，一個(gè)3RU的主機(jī)箱可支持2個(gè)頻道的播出板卡，系統(tǒng)也提供2種不同的控制面板供用戶選擇，一種是支持多功能的全面板，另一種是緊湊型面板。
2.ICON MASTER
ICON MASTER是原LEITCH公司推出的SD/HD高標(biāo)清主控切換臺(tái)，矩陣可以選擇外置，也可以選擇插在NEO機(jī)箱的矩陣模塊接入信號(hào)。ICON具有幀存功能支持靜切換，保證了畫面聲音的連續(xù)性。提供兩個(gè)外鍵和四個(gè)內(nèi)鍵，這也是目前標(biāo)配最多的。四個(gè)內(nèi)鍵相當(dāng)于四個(gè)獨(dú)立的鍵層，不僅支持靜態(tài)或動(dòng)態(tài)臺(tái)標(biāo)，還可以實(shí)現(xiàn)模擬或數(shù)字時(shí)鐘、可變速的滾動(dòng)字幕等，內(nèi)鍵功能非常強(qiáng)大。一個(gè)NEO機(jī)箱最多可以插入六個(gè)頻道的板卡，但是機(jī)箱內(nèi)也可以插入其他功能的板卡，比如內(nèi)置矩陣模塊或者多畫面分割模塊。它最大的特點(diǎn)是板卡支持高標(biāo)清，無(wú)需其他任何花費(fèi)就可以實(shí)現(xiàn)SD/HD之間的切換。
3.NV5128-MC
NV5128-MC是矩陣和播出切換臺(tái)集成的系統(tǒng)平臺(tái)，從而顛覆了傳統(tǒng)的播出切換臺(tái)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)理念。相對(duì)于傳統(tǒng)切換臺(tái)，NV5128MC具備以下優(yōu)勢(shì)：所有頻道可共享最多128路HD/SD/AES或模擬視音頻輸入信號(hào)，并且突破了信號(hào)源格式的限制，使同一個(gè)頻道可同時(shí)使用嵌入音頻/分離音頻,模擬/數(shù)字信號(hào)成為可能；所有的字幕機(jī)、臺(tái)標(biāo)機(jī)等外鍵信號(hào)都通過(guò)128路輸入，解決了困擾用戶的多頻道之間字幕機(jī)/臺(tái)標(biāo)機(jī)的備份和共享問(wèn)題；可在矩陣機(jī)箱內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)矩陣調(diào)度和播出切換兩大功能，適合小型播出系統(tǒng)的構(gòu)建；提供3種硬件控制面板和1種軟件控制面板，靈活實(shí)用。
4.IMAGESTORE
MIRANDA高清/標(biāo)清主控切換臺(tái)將播出和圖形包裝融為一體，通過(guò)一個(gè)PRESSTATION面板采用以太網(wǎng)協(xié)議可以控制多達(dá)200路傳輸通道，適應(yīng)多通道播出環(huán)境。采用4層獨(dú)立鍵控的多級(jí)頻道包裝圖形，能輕松在SD和HD（1080I或720P）之間選擇。利用具有4000多幅圖像容量的內(nèi)部動(dòng)畫/靜像存儲(chǔ)器，獨(dú)立的鍵控層非常適合多級(jí)HD/SD圖形插入。該處理器還提供獨(dú)立預(yù)覽、無(wú)解說(shuō)信號(hào)處理、輔助輸出等其他功能。利用嵌入音頻和8對(duì)AES 5.1和多語(yǔ)種音頻，可執(zhí)行4組（16通道）數(shù)字混音，多達(dá)8通道音頻存儲(chǔ)和播出可用于畫外音等。IMAGESTORE 750以與INTUITION XG圖形協(xié)處理器共同使用，以制作最先進(jìn)的圖文特技，非常適合資訊類頻道使用。
三. 今后播出切換臺(tái)的發(fā)展方向
當(dāng)前切換臺(tái)的功能已經(jīng)十分強(qiáng)大，今后還需要添加一些什么樣的功能，筆者從實(shí)際工作出發(fā)，提出一些自己的看法，僅供參考。[Page]
1.智能化檢測(cè)和切換
如何實(shí)現(xiàn)安全播出、除了系統(tǒng)架構(gòu)的因素、日常操作的因素、人為因素等等外，設(shè)備本身的因素、應(yīng)急播出的因素也是非常重要的。當(dāng)前，基本上大部分電視臺(tái)都是采用視頻服務(wù)器進(jìn)行播出的方式，節(jié)目信號(hào)源都是主備兩路，有些特別重要頻道的視頻服務(wù)器信號(hào)源甚至是主+備+備的模式，有的還特別配置了一路墊片信號(hào)，專門用于信號(hào)源出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行應(yīng)急墊播之用。但是，不管信號(hào)源有多少路，切換臺(tái)只能選擇一路信號(hào)源進(jìn)行播出，一旦當(dāng)前信號(hào)源出現(xiàn)問(wèn)題，必然會(huì)造成播出中斷，必須等人工干預(yù)、切換至備路信號(hào)源或其他信號(hào)源后才能恢復(fù)。即使你有再快的反應(yīng)時(shí)間、再迅速的動(dòng)作，也無(wú)法做到“無(wú)縫切換”。
現(xiàn)在，大規(guī)模集成電子技術(shù)已非常發(fā)達(dá)，芯片的處理速度也越來(lái)越快，是否可以通過(guò)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)切換臺(tái)對(duì)信號(hào)源的智能化檢測(cè)和切換功能。舉例來(lái)說(shuō)：切換臺(tái)的主備視頻服務(wù)器信號(hào)源接入切換臺(tái)后，在切換臺(tái)內(nèi)部先同時(shí)對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)，檢測(cè)信號(hào)有無(wú)中斷、是否靜幀、音頻信號(hào)有沒(méi)丟失等等。并同時(shí)比對(duì)主備兩路信號(hào)，一旦在用信號(hào)出現(xiàn)異常而備路信號(hào)正常，則立即自動(dòng)切換，如果主備路信號(hào)都出現(xiàn)異常，可自動(dòng)切換至指定的墊片信號(hào)源或第三方信號(hào)源。考慮到一般切換臺(tái)都是16路信號(hào)輸入，與在播信號(hào)相關(guān)的一般就是備路信號(hào)和墊播信號(hào)，可以對(duì)切換臺(tái)的檢測(cè)路由進(jìn)行設(shè)置，只需檢測(cè)需要的信號(hào)，降低系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。這樣所有檢測(cè)信號(hào)都是可以自由根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行指定，并且這些切換策略也都是可以自由設(shè)定的。而且為了保證做到“無(wú)縫切換”，可以將所有的輸入信號(hào)在檢測(cè)后都接入到幀存，延時(shí)幾幀后進(jìn)行播出，如果發(fā)現(xiàn)在播信號(hào)有故障，可以提前幾幀將輸出信號(hào)切換為備路信號(hào)，以免出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。如下圖所示：
安全播出不光是指信號(hào)的安全。保證信號(hào)不中斷，也包括信號(hào)內(nèi)容的安全，要防止非法信號(hào)的干擾。一般電視臺(tái)自制或者外購(gòu)的節(jié)目都經(jīng)過(guò)層層審查，內(nèi)容基本沒(méi)有問(wèn)題，但是一些直播內(nèi)節(jié)目就需 要防止非法信號(hào)的干擾，如何解決這個(gè)問(wèn)題了？數(shù)字水印技術(shù)已出現(xiàn)很多年，但一直沒(méi)有在電視行業(yè)投入使用，可以通過(guò)在節(jié)目加入數(shù)字水印，然后在切換臺(tái)檢測(cè)項(xiàng)中加入數(shù)字水印的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)內(nèi)容的檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)信號(hào)中無(wú)水印，立即判斷為非法信號(hào)，可切至墊播信號(hào)。當(dāng)然這些應(yīng)急策略也是可以自行設(shè)定，根據(jù)實(shí)際情況而定。
上述的功能只是主要功能，其實(shí)也可以在檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供更多的功能。比如，結(jié)合檢測(cè)系統(tǒng)提供一些報(bào)警信息，增加對(duì)PST母線信號(hào)的檢測(cè)和預(yù)警功能等等。其實(shí)現(xiàn)在播出系統(tǒng)中，信號(hào)出現(xiàn)故障較多的是視頻服務(wù)器故障或者素材文件出錯(cuò)導(dǎo)致信號(hào)靜幀或者黑場(chǎng)，還有就是PST母線預(yù)置為錯(cuò)誤信號(hào)源而導(dǎo)致切換時(shí)信號(hào)中斷等。如果切換臺(tái)具有智能檢測(cè)功能，這些故障基本可以杜絕。
2.音量的響度控制
采用視頻服務(wù)器作為播出信號(hào)源之后，許多廣告都實(shí)現(xiàn)了在電視劇或者其他節(jié)目中進(jìn)行插播，避免了以前還需要重新制作節(jié)目，提高了效率。但是也帶來(lái)新的問(wèn)題，由于廣告節(jié)目基本都是臺(tái)外的公司制作，信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)絕大部分都不符合標(biāo)準(zhǔn)，尤其是音頻，音量大小可以說(shuō)是超標(biāo)非常嚴(yán)重。對(duì)于在家收看電視節(jié)目的觀眾來(lái)說(shuō)，本來(lái)聲音大小是正常的，可是一到插播廣告，聲音突然變大，非常吵，有的甚至?xí)д妫瑖?yán)重影響收看效果。現(xiàn)今雖然所有的切換臺(tái)都提供音頻電平大小調(diào)整，嵌入信號(hào)中音頻通道的重新指定等功能，可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)整音量大小，但那也是亡羊補(bǔ)牢，為時(shí)有點(diǎn)晚。如何解決這個(gè)問(wèn)題，一些音頻廠商提出了響度測(cè)量及控制的方法。響度控制，對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)比較陌生的名稱。其實(shí)響度，是一個(gè)非常復(fù)雜卻極其重要的聲學(xué)概念，但是在制作領(lǐng)域或播出領(lǐng)域極少有人注意。
響度（LOUDNESS），電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波振動(dòng)時(shí)度量聲音能量的一個(gè)指標(biāo)，我們經(jīng)常說(shuō)的音量其實(shí)就代表了響度。響度是一個(gè)復(fù)雜的聲學(xué)仿真概念，用一個(gè)鮮為人知的單位（SONE）來(lái)標(biāo)示大小，和聲壓級(jí)、頻率有密切關(guān)系，響度代表聲音的平均能量，響度的舒適度與聲音的聲壓級(jí)密切相關(guān)。
聲音電平本身的度量有多種方法，如VU表、PPM表、DBFS表等，最接近人耳聽(tīng)覺(jué)特性的是VU表，VU表指針或條狀圖的擺動(dòng)特性可以大致描述信號(hào)還原為聲音時(shí)音量的變化，也就是人耳最終感覺(jué)到的響度變化，但也只是大致，并非特別準(zhǔn)確，如果用PPM或DBFS數(shù)字表，則可能偏差更大，原因在于表頭的響應(yīng)特性，只有VU表響應(yīng)于音頻信號(hào)的準(zhǔn)平均值，接近于聽(tīng)覺(jué)特性，其余都是響應(yīng)于音頻信號(hào)的峰值或準(zhǔn)峰值，這類表頭通常只對(duì)控制信號(hào)的峰值有用。近年來(lái)，一些著名的音頻廠商加強(qiáng)了對(duì)響度測(cè)量及控制的重視，他們用DSP處理的方法，直接分析音頻信號(hào)，給出信號(hào)還原時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的響度值并用傳統(tǒng)的電平表示（響度電平），當(dāng)然不同廠商在對(duì)信號(hào)分析時(shí)采用的方法有所不同，各大標(biāo)準(zhǔn)化組織也并沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相信在不久的將來(lái)會(huì)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。
通過(guò)在切換臺(tái)中增加響度控制的DSP處理單元，對(duì)播出信號(hào)的響度和動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行自動(dòng)跟蹤控制，相比僅對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行限幅處理的方法有了很大的提高，可以有效的解決節(jié)目之間聲音的大幅跳變，給觀眾帶去更美好的聽(tīng)覺(jué)審美感受。
四. 凈靜切換器的應(yīng)用
隨著電視的數(shù)字化推進(jìn)，最近幾年切換臺(tái)的應(yīng)用數(shù)量呈下降趨勢(shì)，其主要原因是視頻播出服務(wù)器的普及應(yīng)用，以及具有“凈”“靜”切換功能的切換器的出現(xiàn)。數(shù)字時(shí)代下，音頻信號(hào)完全嵌入到SDI信號(hào)中，相比較模擬時(shí)代下，簡(jiǎn)單方便多了，無(wú)需考慮聲畫不同步現(xiàn)象，也不用專門的音頻電纜。而且現(xiàn)在許多電視臺(tái)的一些數(shù)字付費(fèi)頻道一天的播出內(nèi)容比較固定，信號(hào)源比較單一，沒(méi)有頻繁的插播商業(yè)廣告，因而采用切換器的方式，再通過(guò)鍵混進(jìn)行臺(tái)標(biāo)和字幕的疊加。這樣的方式相比較切換臺(tái)來(lái)說(shuō)，成本低，性價(jià)比高，但是功能也相對(duì)欠缺一些，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的調(diào)整。不過(guò)，現(xiàn)在有些廠家鍵混設(shè)備已經(jīng)具備了對(duì)音頻信號(hào)的處理的功能，可以實(shí)現(xiàn)音量大小調(diào)節(jié)、音頻通道交換等基本功能。所以就使用角度來(lái)說(shuō)，切換器加鍵混的方式可以基本完成切換臺(tái)的功能，而且價(jià)格便宜，各家電視臺(tái)可以根據(jù)自身的需求來(lái)進(jìn)行選擇。不過(guò)還是有多數(shù)用戶認(rèn)為，切換臺(tái)作為一個(gè)整體，性能穩(wěn)定是它的最大優(yōu)點(diǎn)，而且切換面板安置在控制臺(tái)桌面上，外形大方美觀，也是一個(gè)臺(tái)的“臺(tái)面”之所在。[Page]
后記
由于加入檢測(cè)和音量的響度控制環(huán)節(jié)，勢(shì)必造成播出信號(hào)通過(guò)切換臺(tái)后有一定的延時(shí)量，這個(gè)延時(shí)量有多大不得而知。在這我只是提出對(duì)切換臺(tái)功能的一些想法，至于怎么實(shí)現(xiàn)。能不能實(shí)現(xiàn)，還需要廠家研發(fā)人員的辛勤工作。
電視臺(tái)為爭(zhēng)取收視率，爭(zhēng)奪廣告份額對(duì)安全播出的要求越來(lái)越高，夸張一點(diǎn)說(shuō)，幾秒鐘的停播就意味著十幾萬(wàn)的廣告損失。無(wú)疑擔(dān)在播出一線的值班人員肩上責(zé)任日益重大，作為一名在播出一線的值班人員，考慮如何通過(guò)技術(shù)手段盡量避免事故的發(fā)生和及時(shí)挽救事故，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行是我思考最多的問(wèn)題。基于此，我寫下這篇文章，也希望廣大電視同仁，尤其是工作在播出一線的同仁們能提出更好的想法，一同努力，通過(guò)提高技術(shù)手段來(lái)確保安全播出。
參考文獻(xiàn)：
周斌，《電視播出系統(tǒng)中的響度控制》，《廣播與電視技術(shù)》 2008年 第06期