隨著3D電影逐漸深入人心，3D技術也日趨成熟，中央電視臺作為電視行業的領軍人，及時把握世界電視發展動向，首次在國內建立了一套3D電視自動播出系統，使3D電視走進了百姓的家庭，不僅能有效促進我國3D電視產業的發展，帶動我國民族工業的繁榮，同時能更好地滿足人民群眾日益增長的文化需要，為實現廣播電視行業長遠發展的戰略目標提供有力的支持和保證。
3D電視的播出，是電視行業內的又一場革命，是視頻技術領域一次劃時代的飛躍，3D電視的推廣，是中國電視界首次與世界在同一起跑線上競跑。中央電視臺在接到開設3D頻道的任務后，即從規劃設計、選購設備、播出流程等逐項入手，僅用短短兩個月的時間，就搭建完成了全國第一套3D電視自動播出系統。本文針對設計方案、系統搭建和實際應用方面，對3D電視自動播出系統進行說明。
一．3D電視自動播出系統的建設背景
開播3D電視試驗頻道，是廣電總局貫徹落實黨的十七屆六中全會精神、提升廣播電視現代傳播能力、促進文化發展繁榮的一項舉措。開播3D電視試驗頻道，一是有利于滿足人民群眾影視文化生活的新需求、新期待。3D電視可以大大提升電視的功能性和審美性，以科技和文化的新融合，為人民群眾帶來新的視聽享受。二是有利于擴大內需。目前我國有5億臺電視機，3D電視可以促進新的文化消費，擴大國內需求，帶動電視機的更新換代，為促進實體經濟的發展做出貢獻。三是有利于加快節目生產制播和設備生產企業的改革創新。由六家電視臺聯合開辦3D電視頻道，通過科技創新和內容創新，可以加快形成我國3D節目的制播能力，探索3D電視產業的發展規律，推動開發自主知識產權的3D電視技術和標準，建立3D電視制播體系，從而推動我國電視行業從技術到內容的新飛躍。3D電視試驗頻道的開播將是我國廣播電視發展史上的一個新的里程碑，標志著我國廣播電視緊跟世界發展潮流，邁入了新的發展階段（如圖1）。
圖1 3D電視試驗頻道播出機房
二．3D電視自動播出系統的設計需求
中央電視臺負責承建3D電視試驗頻道自動播出系統，同時兼顧日常播出工作，由專人負責編排試驗頻道的播出節目單。3D電視自動播出系統承擔3D節目播出、2D節目轉換、3D字幕（臺標）、以及外來信號的直播和收錄等多項播出任務，是3D制播鏈的最后環節，3D電視自動播出系統，是指與播出節目信號的產生、處理、傳輸、監聽監看等環節相關的系統及設備，包括視音頻及周邊、監聽監看、字幕等部分，穩定性直接影響播出的安全，簡單、有效的系統設計對于今后的安全播出具有十分重要的意義。
通過項目實施，3D電視自動播出系統提供以下系統功能，以確保各項播出任務高質量有序完成。包括：正確實現播出節目信號源的選切；播出信號視音頻進行分別處理或調整，并適配傳輸系統的需要，提供所需的節目播出信號；監視信號源、播出末級節目信號是否正常及檢查信號處理各環節技術質量情況。
此次建設的3D電視自動播出系統，擔負著完成3D電視頻道的試驗播出任務。系統設計本著高可靠、高可用、高可維護性并兼顧經濟性的原則進行總體規劃、分步實施，并為今后的發展做出適當的預留。系統結構合理，具有一定冗余和容錯能力，應急處理簡單有效，設備及技術兼顧先進性與成熟性。
三．3D播出系統的設計方案與選擇
在2012年1月1日3D電視頻道開播之前，我們根據《廣電總局關于電視臺高標清同播節目制作、播出技術要求的若干意見》，為開播做好了各項準備工作。經初步調研后，分別與3D生產設備的廠家進行方案設計討論，同時針對各家設備如2D轉3D設備、監視器、錄像機、字幕機效果進行了實地考察。再經過反復方案設計的討論后，提出兩套設計方案，即雙鏈路播出方案和單鏈路播出方案的設想，下面是兩方案介紹、系統圖及方案比較：
1.雙鏈路播出系統設計方案
該方案，采用雙路獨立的HD-SDI信號分別傳輸左右眼信號進入切換臺（Dual-Link方式）；
3D錄像機，墊片服務器，字幕機等信源設備采用雙鏈路(左右)方式輸入播出切換臺及凈切換開關和技監矩陣設備；
播出切換臺及凈切換開關和技監開關也采用雙鏈路方式；
播出切換臺及凈切換開關分別送出雙鏈路信號至3D編碼板卡后，采用單鏈路 (1.5G Side By Side)方式主、備路送至總控；
PDP1和PDP2監看左右眼2D信號使用，PDP3用于顯示3D合成后的信號監看；
總控送播出信號采用單鏈路方式送播出后，在播出系統中使用3D解碼板卡拆分為雙鏈路方式送入系統；
總控送播出信號采用單鏈路方式送播出后，在播出系統中使用3D解碼板卡拆分為雙鏈路方式送入系統；
雙鏈路播出系統圖:（如圖2）。
圖2 雙鏈路播出系統
該方案要求除直播信號采用單路左右拼接HD-SDI信號直接送入播出系統以外，其他節目通過錄像機或者硬盤服務器同時播放左右眼兩路HD-SDI信號送入3D電視信號處理設備，由該設備完成左右拼接信號處理。該播出方案需在現有高清播出系統基礎上增加3D播放設備和3D信號處理設備及顯示設備，且播放設備須做到完全同步播放。
2.單鏈路播出系統設計方案
該方案，采用空間壓縮的方法將左右眼的兩個圖像壓縮在一路HD-SDI信號進入切換臺（1.5G Side By Side）
3D錄像機,服務器,字幕機等信源設備經過3D編碼卡將雙鏈路(左右)信號進行合并后送播出切換臺及凈切換開關和技監矩陣設備；
播出切換臺及凈切換開關和技監開關也采用單鏈路方式；
播出切換臺及凈切換開關分別送出單鏈路信號送至總控；
PDP1和PDP2監看左右眼信號使用,PDP3用于顯示3D合成后的信號監看；
總控送播出信號采用單鏈路方式送播出后,在播出系統中經過視分卡直接送入播出系統；
單鏈路播出系統圖：（如圖3）。
圖3 單鏈路播出系統
該方案要求所有信號均采用左右拼接信號送入播出系統進行播出，可兼容現有高清播出系統。
3.單鏈路和雙鏈路播出系統設計方案比較
由于兩種方案各有優缺點，為此，我們對單鏈路和雙鏈路播出系統進行了深入的比較和論證，比較后的結果如表1：
表1 兩種播出方式比較明細
鑒于第二種方案系統結構簡單，與目前的播出系統架構相同，信號處理單一，同時系統故障點少，容易排查故障，系統的安全性、穩定性和靈活性比較高，經過反復推敲并向臺領導匯報后，最終決定3D播出系統方案采用輸入左右拼接信號的播出方案。設計方案一旦選定，我們立即著手對播出方案進行細化，迅速完成了該3D播出系統的主要設備選型和論證，同時提出了本方案的整體系統構成。[page]
四．3D電視自動播出系統的組成
3D電視自動播出系統采用空間壓縮的方法將左右眼的兩個圖像壓縮在一路HD-SDI信號進入切換臺（Side-By-Side），3D錄像機、服務器、字幕機等信源設備經過3D編碼卡將雙鏈路(左右眼)信號進行合并后送播出切換臺及凈切換開關和技監矩陣設備，總控送播出信號采用單鏈路方式送播出，在播出系統中經過視分卡直接送入播出系統，播出切換臺及凈切換開關和技監開關也采用單鏈路方式，播出切換臺及凈切換開關分別送出單鏈路信號送至總控，PDP1和PDP2分別監看信號源和各級處理信號的2D（Side-By-Side）信號，PDP3用于顯示3D合成后的信號監看，包括播出節目信號的產生、處理、傳輸、監聽監看等環節相關的系統及設備。具體包括以下子系統：
1.視音頻及周邊子系統
接收自動播出控制系統的控制信號，實現正確播出節目信號源的選切，可對播出信號視音頻進行處理或調整，并適配傳輸系統的需要，提供所需的節目播出信號。主要設備包括切換臺系統（含輸入矩陣、視音頻處理器、下游鍵等）、應急切換矩陣、3D編解碼器、視頻分配放大器、2D及3D轉換、鍵混器等（如圖4)。
圖4 系統流程
主路通道使用切換臺采用Miranda 公司生產的高清播出切換臺NV5100，切換臺包括：主處理器（播出卡）、切換臺控制面板、Tally 接口NV9575-VF、系統管理PC、NV9000 控制系統都通過以太線接入以太交換機。切換臺系統具備16路輸入，輸入信號支持1.5Gbps Side-By-Side信號傳輸模式；同時切換臺處理器提供 1路PST、2路PGM、1路CLEAN FEED、1路AUX的1.5Gbps Side-By-Side信號輸出；切換臺控制面板提供24路直切鍵；支持鎖定、AUTO ON/OFF功能、可進行AUX母線的信號選切；通過拷貝將臺標直接燒制切換臺的內置存儲中，使用切換臺內鍵 Side-By-Side下游鍵方式上臺標，外鍵通過3D編解碼卡合成Side-By-Side信號進行字幕疊加。
備路通道使用應急矩陣采用Harris公司生產的高清16X2凈切換開關，切換開關具有雙路掉電直通功能，支持面板控制手動BYPASS功能，應急矩陣由于不具備鍵的處理功能，當切換至備路時則不帶臺標播出。為解決這個問題，我們在應急矩陣后面接入鍵控器，可以完成切換臺處理器一樣的上鍵，疊加字幕和臺標功能。
2.播出控制系統
考慮到3D播出頻道為獨立系統，控制系統采用基于工作流技術，實現靈活的流程控制，以實現基于磁帶和硬盤結合的播出方式，控制系統包括切換臺、應急切換矩陣、錄像機、硬盤服務器、視音頻處理器、主備控制機、3D編解碼器等，為系統提供最優的安全配置，控制切換設備實現正確播出節目信號源的選切。
從控制的角度考慮，為安全起見，3D自動播出系統配備主、備兩臺控制機方式，主、備控制機分別對通路設備進行控制，這樣其中一臺控制機出現故障的話，不會影響另一路的播出，但兩路信號都得到恢復則需進行跳線處理，這可能需要較長的時間；如若主機控制主信號，出現故障需要倒入備控制機，一旦啟用備控制機，兩路信號都能及時得到恢復。
3.監看監聽子系統
3D電視自動播出系統采用集中簡單的監控方式，用于監視信號源、播出末級節目信號是否正常及檢查信號處理各環節技術質量情況，包括Kaleido X-16多畫面合成器、大屏幕顯示器、廣播級彩色監視器、質量測試分析等設備。
監聽設備采用Wohler的AMP2-E8MDA 支持2路高清輸入接口、DolbyE/AC3解碼、支持8通道音頻及顯示、支持嵌入音頻(包括:高清輸入卡和D/E解碼卡)。
4.同步及時鐘子系統
同步系統為系統設備提供同步基準信號，使信號處理定時準確并使播出控制達到幀精確度。時鐘系統為參與控制和管理的系統設備提供校時信號。時鐘系統為參與控制和管理的系統設備提供校時信號，通過顯示鐘報告準確的時間信息。時鐘信號主要供給顯示鐘、播出控制機、授時服務器等。3D電視自動播出系統采用原有的APF播出系統同步、時鐘設備，3D系統內只對信號進行分配使用。
5.節目錄制和審看子系統
提供對合作臺3D節目傳送的收錄服務，包括節目單編排、節目播出、節目收錄、上載與審看、數據庫軟件等；節目錄制是實現硬盤播出系統所不能缺少的環節，自動任務生成的節目批錄制；實現自動任務生成節目錄制的流程如下:
節目錄制時的名稱和長度信息從播出節目單中提取，不需要人工二次輸入。同時還可以實現邊錄制邊審看，系統在錄制指定的時間后（如10秒）實現審看通道的自動播放。
五．3D電視自動播出系統的實施
中央電視臺3D電視自動播出系統于2012年1月1日投入試運行，通過不到一個月的試播，現在已經正式播出，各種信號傳輸正常，整個系統運行安全可靠。
3D電視自動播出系統從方案立項，調研、需求分析到確立設計思想、設備選型、網絡架構；再到搭建和最后的調試，施工周期非常短，只用了不到兩個月的時間，而且3D播出系統還沒有應用的實例，在此緊急情況下為了確保能夠按時試播3D電視節目，為不影響到正常的施工進度，我們一方面積極配合相關技術人員完善系統圖紙，另一方面從新安排當時的施工內容，盡可能的做到一邊修改圖紙一邊施工，保證施工的正常進行。
系統調試是遇到問題最多的階段，這些問題的特點都是技術性比較強，而且有一定的針對性，通過與廠家不斷磨合、調試，系統配置日趨完善，提高了運行能力。現在各種設備已經進入到了一個比較穩定的運行期，節目單編輯機、設備服務器、切換臺、3D編解碼卡、播出控制機、上載服務器和素材服務器可以根據軟件的設定完成節目編輯、上載、播出的各項設計功能，同時系統也具備較強的應急功能。
通過實際運行證明，該系統由于采用了資源和設備的共享，在整個系統架構上較之傳統的系統設計更便于管理，同時也降低了設備成本。而且，由于系統具備層次化的數據安全保障，因而在系統安全性、可靠性方面帶來了本質的提高，到目前為止，該系統已安裝完成，并經過反復調試和試運行，基本上滿足了我們在設計之初所提出的系統需求，達到了我們所提出的主要功能要求，現在3D電視自動播出系統進入正常播出使用階段，目前本系統運行良好。
隨著當今電視技術及電腦多媒體技術日新月異的飛速發展，我們的播出設備在原有的基礎上又在不斷地擴展和完善，播出工作由原來的相對獨立的系統逐漸與全臺的媒體資源相融合，而3D電視自動播出系統的投入使用，又將播出技術引入一個新的時代，3D電視產業發展必將起到革命性的推動作用，中國在3D電視領域，也將搶占新的制高點。B&P