【摘要】 目前國內已有許多超高清轉播車投入使用，同時還有更多系統正在建設中，本文以青島市廣播電視臺超高清轉播車建設為例，從車體、攝像機、切換系統、矩陣、音頻、IP管理等方面對實施過程進行介紹。

【關鍵詞】 電視轉播車  視頻系統  音頻系統  IP系統

一．背景介紹 

青島市2019年發布《青島市超高清視頻產業發展行動計劃（2019－2022年）》，其中明確提出內容供給要求，實現超高清節目制作能力達到1000小時/年。以此為契機，青島市廣播電視臺超高清建設也提上了日程。
2017年開始，轉播技術團隊開始跟蹤4K技術，觀摩學習大量國內外超高清電視轉播車建設方案，借鑒國內外同行先進經驗，不斷修改完善建設方案。2020年10月市委市政府批準進行超高清電視轉播系統建設，2020年12月底完成招投標工作。目前項目正在緊張建設中，預計九月中旬完工交付使用。

二．系統概述

超高清電視轉播系統項目以IP架構為核心，保留部分基帶方式做為應急備份和輔助手段。具備UHD（超高清分辨率）、HDR（高動態范圍）、WCR(寬色域,色域標準滿足ITU-R BT.2020）、HFR（高幀率），5.1環繞聲制作能力。在目前高清向超高清過渡時期，兼顧HD SDR（標準動態范圍）ITU-RBT.709色域標準。
項目包括1輛超高清轉播車，1輛保障車。

超高清電視轉播車采用半掛方式，三軸箱式車體，內嵌式、對稱雙側拉結構。車內分為音頻區、制作區、慢動作區、技術區、多功能區、機柜區。按18個訊道(常駐)電視轉播系統設計車內機柜、電視墻、操作臺等，并為將來系統擴容做合理預留。整車長度16.7米，高度3.95米，行車寬度2.55米，駐車展開側拉4.75米。保障車總長10米，高度3.95米，寬度2.55米。

系統采用主備交換機、超高清數字切換臺和超高清矩陣構成主備二選一鏈路，主備鏈路信號機箱獨立，通道分離，形成系統級別備份，避免單路故障造成轉播事故。設備互聯采用IP網絡、SDI直連方式，確保系統直播運行安全。8路外來信號（12G/4×3G/3G/HD）同時接入能力。矩陣作為應急制作和信號監視調度中心。配置多通道錄制、慢動作制作等周邊設備，音頻系統、通話、TALLY、同步、監控等輔助系統配置完善，可滿足不同規模不同類型節目現場制作需求。具備多形態新媒體節目內容分發能力，支持全媒體環境下節目制作與傳播。

超高清轉播車規模符合奧運會A類轉播系統要求，滿足青島市廣播電視臺目前實際需求和未來多場景使用，可為超高清節目現場制作業務提供可靠支撐。

1．視頻系統

系統配備18個超高清有線訊道，2套微波無線訊道，8路（12G，4×3G，3G，HD）外來通道，10路錄制、重放通道，2套6通道慢動作硬盤錄制重放系統，1套4通道硬盤工作站，2套超高清字幕系統。  

系統在超高清制作模式下，采用以主備雙交換機為核心的IP架構，以切換臺和交換機構成主鏈路制作系統核心。實現HDR、SDR制作及監看。2路（TX1、TX3） PGM主備輸出和2路（TX2、TX4）Clean主備輸出，均為切換臺IP輸出進入主備交換機，由主備交換機分配至TX1、TX3、TX2、TX4 IPG轉為SDI信號。另外設計交換機到TX5、TX6 IPG轉SDI兩路輸出作為機動信號靈活使用。每路輸出末端支持帶16通道音頻嵌入的12G HDR/4×3G HDR/3G HDR/3G SDR/HD HDR/HD SDR信號。每路基帶和IP超高清信號支持HLG標準HDR信號輸出。每路輸出每個種類信號不少于4個接口。所有超高清通道輸出信號滿足BT.2020色域，并且可以獨立轉換為不同的HDR格式（PQ/HLG/SLOG-3）。每個通道輸出均轉換為IP格式返回交換設備，供系統調用。

配備160ⅹ96規模12G基帶矩陣做為系統核心備份，輸出端可實現16通道數字音頻加嵌，字幕疊加等常備功能，鏈路完整。并與（TX1、TX3）IPG后12G基帶信號做二選一切換。

監看系統使用12G矩陣進行信號調度，畫面分割器兼容HD和UHD信號格式輸入，能夠輸出UHD畫面分割信號。導演區監看UHD-HDR和HD-HDR，HD-SDR。技術區主控監看UHD HDR和HD-HDR，HD-SDR。調光區監看HD-HDR和HD-SDR。

圖1 視頻系統框圖

2．音頻系統

結合基帶和IP架構的優勢和特點，采用基帶與IP并行制作方案。符合SMPTE2022-7，SMPTE2110-30標準IP音頻信號接入視頻域主備核心交換機，實現與視頻域音頻交換，滿足各類大型節目音頻制作需求。音頻系統與符合AES67標準的通話系統互聯互通。

配備1臺48推子數字主調音臺，1臺12推子數字備份調音臺，2臺核心處理機箱，若干信號I/O接口機箱及監聽、話筒等周邊設備。主調音臺、備調音臺互為熱備份，調音臺主機與信號接口箱之間采用冗余鏈接。調音臺操作面板、核心處理機箱、接口機箱均為主備冗余電源。在信號處理、效果制作、監聽體系等全制作鏈路上實現5.1環繞聲制作。

外來模擬、數字音頻輸入信號通過車箱接口板進入轉播車音頻系統。現場數字、模擬音頻信號可通過綜合接口箱、音頻接口箱經光纖連接進入系統。轉播車內音頻信號源：CCU、VTR、EVS、微波接收機、音頻播放器、放音工作站等輸出由相對應的模擬、數字線路進入系統。所有IP格式音頻信號均通過音頻IP網絡主、備交換設備接入系統。

音頻IP流經調音臺處理分配，通過音頻IPa網絡傳送到視頻核心交換設備實現最終節目的音頻IP加嵌封裝。配置2臺16選8 AES數字信號切換器，2張音頻加嵌卡，每張卡可進行相同或不同信號組合的8路AES信號加嵌，主、備調音臺通過車內信號接口機箱獲取音頻信號，經核心機箱處理后進入加嵌器實現基帶音頻加嵌，確保聲音無縫切換。

調音臺接口箱、轉播車尾接口板、導播區接口板、音頻區接口板、輔助區接口板、慢動作區接口板、現場接口箱均可輸出模擬、數字信號。音頻主備交換設備向外發送IP音頻信號。多軌錄音設備，用于音頻信號多軌錄制及存儲。多通道效果處理器、音頻信號質量監測設備等。

3．其他系統

通話系統采用全IP模式，通過交換機實現各工位通話面板之間以及與攝像之間通話，與符合AES67標準的IP音頻系統進行音頻信號互聯互通。系統架構使用交換機+IP通話面板+無線通話的方式，可實現車內車外以及與其他通話系統的聯通。

同步系統輸出模擬BB信號、三電平信號、Word Clock信號、PTP網絡精準同步信號。BB信號和PTP信號可實現同步倒換。

TALLY系統接收切換臺、IP交換控制設備、矩陣的信號，實現正常和應急情況下TALLY顯示，實現全車動態源名管理，能快速進行TALLY和源名設置管理，系統界面友好，具有應急備份機制。

KVM系統考慮多種節目制作需求，根據節目需求進行工位自由調度，制作工位調度包括以下種類的設備和控制信號：字幕機操作、慢動作控制面板、設備設置界面等，均能實現自由調度控制。

圖2 音頻系統框圖

音視頻、攝像機、通話、同步、時鐘、TALLY、錄制、網絡、LC光纖接口、IP交換設備都設計有車廂接口盤接口，便于信號交換、錄制以及轉播車級聯等功能實現。

三．關鍵設備選型

1．切換臺

本系統中選擇SONY XVS-9000 4K切換臺，主機配置4級M/E，40路IP+16路SDI輸入,16路IP+12路SDI輸出， 4K模式下每級M/E具有4個鍵控器（2全鍵+2副鍵），支持4路節目輸出（PGM/PVW/CLEAN/鍵-PVW）。幀存儲器可調用最多四通道的靜幀和動畫。切換臺具有UHD和HD（1080P）雙格式制作能力。切換臺處理器可根據不同操作方式、分辨率、幀率、輸入輸出數量、M/E等進行配置，以滿足復雜節目制作使用需求。
配置兩套全功能面板實現主副切換或者雙制作模式， 1張36鍵4M/E ICP-7000X面板作為主切換面板，1張28鍵2M/E+AUX母線 ICP-7000X面板作為輔助切換面板。

2．矩陣

選用Evertz EQXUHD-10-PKG 12G-SDI視頻矩陣，規模為160ⅹ96。支持12G/3G/HD多信號規格。具有矩陣內部視音頻加解嵌功能，矩陣輸出通道具有時鐘再生功能，具有4塊電源模塊，其中任意兩塊工作即可保證矩陣正常工作，交叉點狀態斷電可以恢復，支持對所有模塊及電源風扇的監控和報警，所有模塊支持熱插拔。
獨特的XLINK監看技術，不占用矩陣96個物理端口即可實現靈活監看。使用XLINK接口與畫分直接連接，可在畫面分割器上監看矩陣輸入/輸出端口的映射信號。

3．攝像機

采用SONY HDC3500，配備支持全域快門技術3塊2/3英寸CMOS成像設備。F11靈敏度，-62dB信噪比，調制深度≥55%。具有自動鏡頭失真補償、多通道膚色細節矯正、多區彩色矩陣功能。支持ST2110 IP/25G 4K單流方式，能夠同時輸出Quad SDI、12G SDI和ST2110 IP。支持SR-LIVE流程。
采用HDC4800作為特種攝像機使用，實現UHD 8倍速、HD 16倍速拍攝，滿足體育轉播需求。但是其不支持12G和ST2110需要配置IPG轉換卡用于接入IP系統。

4．音頻系統

主調音臺選用AOIP構架的LAWO  MC²56 MKIII數字調音臺,配置48推子控制界面。具備多組自動混音(AutoMix)功能。帶嵌入式TM9多功能電平表，監測主輸出電平狀態。具備音頻信號響度監測功能。
備調音臺選用LAWO RUBY 12推子數字調音臺，具有高穩定性、操作便捷性、以及小巧的控制臺面等特點。具備多組自動混音(AutoMix)功能，支持5.1環繞聲制作。

主備調音臺臺均為全IP化架構，可通過IP音頻流的方式發送和接收音頻信號。共享本地及遠端接口箱的音頻信號。車內外采用Lawo A_Stage系列接口箱，所有接口箱均配有兩組AoIP網口（RJ45+SFP），可輕松接入基于ST2110構架的電視轉播系統。

音頻區采用5.1環繞聲監聽。配置多聲道耳機渲染音頻處理器實現音頻師對三維聲監聽，滿足更高音頻制作需求。配置音頻播放及錄制設備，實現多種音頻信號格式錄制及播放。配置超指向、立體聲及環繞聲話筒，滿足不同類型節目對信號拾取需求。

5．IP管理系統和核心交換機

配置SONY IP系統管理LSM兩套。LSM支持SMPTE ST2110，NMOS IS-04/05/06協議，把攝像機、切換系統、格式轉換設備、第三方設備連接成為完整的IP系統架構。具有PTP時鐘管理功能，支持IP矩陣交叉點定義，邏輯矩陣定義，凈切換。支持圖形化繪圖方式完成系統IP信號鏈路配置。實時監控交換設備，交換設備端口，IP設備，IP設備端口，連接鏈路等網絡健康情況，包括通斷有無，流量情況，帶寬情況，丟包情況等。

配置兩臺華為CE8850-64CQ-EI交換機(含PTP選件)，容量6.4T交換能力（上行/下行單向），100G接口，具有BC，PTP功能。根據系統規模及帶寬要求，提供足夠數量的子交換設備和接口。QSFP+多模光模塊若干。所有設備配置雙電源。

配置IP周邊機箱2臺，SDI-IP雙向網關轉換卡24塊。

四．方案設計中重點考量因素

在系統設計中我們著重關注以下幾個方面：系統信號主備通路安全性；系統適應性強、靈活可變；全面有效技術監測能力；高效有序通話系統；內外信號接口多樣充足；與外系統級聯的全面性。

1．系統規模的確定

青島臺轉播技術團隊參加過奧運會火炬傳遞、廣州亞運會、深圳大運會、多屆全運會、游泳冠軍賽、克利伯帆船賽等重大賽事，以及中超聯賽、CBA聯賽、羽毛球超級聯賽轉播。承擔本市重大會議、節慶活動轉播工作。日常工作時常都需要十多個機位設置。所以我們在制定方案時參考奧運會A級車標準以及體育賽事、大型綜藝演出、重要會議的需求，制定了18+2迅道方案。既可以保證日常工作需求，也為今后參與更高水平轉播做出準備。

2．系統架構選擇

目前主要三種架構：純基帶12G系統、IP與基帶混合、純IP系統(ST-2110)。

純基帶系統(12G)：集成維護難度大，性價比高于IP，傳統廣電思維，便于理解。優勢體現在小型系統，12G轉播車多見于制作公司

IP／基帶混合架構(3G)：初期大多數系統的選擇，3G基帶系統可用于高清節目制作／監看／應急。隨著12G產品的豐富，基本不再有選擇。

IP／基帶混合架構 (12G)：目前普遍選擇，系統以IP為主，12G可用于應急／錄制/監看， 系統應急手段豐富，實用性強，保留升級8K空間。需要IPG轉換。

純IP系統(ST-2110)：系統架構簡單，符合未來發展方向。各廠家IP產品開發進度不同，可用產品少，需依托大量IPG轉換（SDI設備／監視器）。

五．系統特色

1．純IP通話系統。相比傳統通話網絡，在IP視頻系統內，IP通話可直接發送AES67信號進入主核心數據交換機網絡，并傳輸到通話面板、攝像機、腰包等各個結點，大大簡化了整體系統。
本系統中選擇了Telos Alliance  Infinity通話系統，可傳輸AES67音頻信號，脫離了以通話核心矩陣為中心的傳統架構方式。系統以交換機為通話信號交換核心，無規模限制，性價比較高，后期維護方便。面板之間以及與攝像師之間的通話完全實現IP傳輸。同時配置了將模擬及數字音頻信號轉換成IP信號的NODE轉換器，由NODE轉換器進行IP轉換，實現無線通話設備及外接擴展攝像機的接入功能，在與外系統模擬通話連接時，也可進行信號轉換接入。

2．外來信號處理能力，考慮一個系統功能是否完善強大，外來信號接受能力尤為關鍵，本系統配置四套FOR-A的FA-9600和四套Evertz的7814UDX加解嵌卡配合SONY  HDRC4000使用，實現正常狀態下8路外來信號上下交叉變換、HDR轉換及音頻加解嵌處理。在更高需求下，還可以使用PESA的9904-UDX-4K實現外來信號上下交叉變換器及音頻加、解嵌，再擴展增加4路外來信號處理。更極端情況下，使用現場接口箱還可以接收8路4K信號同時實現音頻加解嵌。

3．與現場傳輸的能力和便捷性，利用S TA G E RACER2的UHD/3G/HD視音頻處理、幀同步、網絡傳輸功能，在不使用外部轉換器的情況下在同一設備上可收發各種信號（SD，HD，3G，12G，GPI、IP等）。每臺設備配有4個40G,共160G傳輸帶寬,可傳輸24個SDI通道(全部帶有幀同步功能)，其中8個為12G信號，每個通道輸入/輸出方向可配置。Stage Racer 2還提供音頻處理能力，包括音頻加嵌/解嵌，音頻路由調整，音頻SRC，幀緩沖，延遲等功能，支持模擬、AES、MADI、DANTE、嵌入等格式音頻。配置主備兩組遠程供電單元，實現使用攝像機光纜傳輸信號和冗余供電。這樣就極大豐富了與現場各種信號（視頻，音頻，GPI，RS等）的交換能力。

4．輸出信號多種選擇，系統配置共6路PGM音頻加嵌輸出，正常情況下通過核心交換機輸出，特殊情況下可以選擇切換臺副切和矩陣輸出，并且加嵌不同的音頻信號，滿足對不同音頻需求的多制作要求。

5．鏡頭配置。設備選擇時，經過與臺內節目導演充分交流溝通，認為在大型活動中，越來越多的使用特殊鏡頭，所以選擇了數量較多的廣角、42倍長焦以及2臺107倍超長焦，能夠滿足絕大多數節目制作需求。

六．車體建設

車體結構按底盤分為半掛式、直掛式和廂式貨車改裝。

按照箱體分類：

單側拉：空間小，訊道、工位數量少。

內嵌雙側拉：空間較大，訊道、工位數量滿足大型制作，可在車箱尾部安裝攝像機電動纜盤。

內嵌外套雙側拉：空間最大，訊道、工位數量滿足大型制作。結構限制，無法在車箱尾部安裝攝像機電動 纜盤。
車體方案制定，分隔區域布局設計要充分考慮各區域工作實際需求，設備安全、人體舒適，人員進出合理，確保全車動、靜配重平衡。除了關注使用材料安全環保，施工工藝水平，還要著重考慮電氣系統和空調系統。保證充足平衡的電力提供，穩定、可靠、抗干擾能力強，具備必要監測和防護措施。電氣元件位置方便檢修，電線和電氣元件（開關、保險、接觸器等）都需要編號和標注，并在配電系統圖中一一對應。電線設置專門走線槽，走線槽位置方便電線更換和維修。空調系統、新風系統保證設備制冷安全，人員舒適，便于安裝檢修。對設備機柜區、人員工作區有不同風道設計，排水管道要有隔離措施。進行噪音控制，空調啟動運行不能對制作設備造成干擾。

城市臺應綜合考量不同類型車體底盤、車廂特點，結合資金情況以及日常體育、綜藝、會議等轉播工作可能的需求，參考可能服務的大型賽事要求，選擇最適合于自己使用的車體結構。

七．結束語

超高清電視技術已經相對成熟，正處在快速發展階段。城市臺建設4K超高清電視轉播車系統應充分考慮目前實際需求和未來發展，選擇適合自己的規模、架構、設備配置。

超高清轉播車的投入使用將極大提高青島市廣播電視臺轉播技術水平，實現超高清轉播技術突破。為實現廣電轉型升級發展，超高清內容提供，特別是在體育轉播、大型綜藝、重要會議等領域開辟新的市場增長點，發揮更大作用。B&P