一. 概述
近十年來隨著數字電視技術、IT技術的迅猛發展，傳統的廣播電視技術與IT技術的融合，使電視節目的表現形式和手段也越來越豐富。電視直播室作為電視臺節目直播和錄制、制作的重要場所，建設一個融入IT技術，功能齊全、高效運行的直播室越來越受到城市電視臺重視和關注。從去年初開始，根據我臺生活頻道《伴您平安行》欄目直播的需求，我們對建設直播室的功能和使用方式進行了探索，使用一個直播室來模擬兩個工作場景，并且讓網絡與電視的結合，使網絡為演播窒提供第二現場，實現了節目的延伸和輻射。筆者以《伴您平安行》直播節目為例子，從技術方面探討綜合直播室如何實現模擬兩個演播室的工作場景，如何實現IT與電視的融合。
《伴您平安行》作為貼近百姓、貼近生活、現場互動強的直播節目，由電視直播室、福州市道路交通“全球眼”監視系統和福州市公安局110指揮中心信息平臺等三個部分組成。直播的兩個場景分別是福州市公安局110指揮中心和電視臺直播室，“兩個演播室”要有連線互動，“兩個演播室”與福州市區各個交通路口的出鏡記者之間的連線互動，“全球眼”監視系統和110指揮中心信息平臺要接入演播室系統成為輸入信號來源之一。
二. 演播室設計的要求
我們在直播演播室設計中，不僅要全面實現演播室的多功能性，充分發揮演播室的使用效率，提高綜合節目制作的質量,提高演播室制作系統技術的可靠性和安全性, 還要充分利用有限的資金，降低節目制作的成本，提高節目的生產效率。根據欄目的要求，經過論證在一個演播室內可以模擬兩個演播室場景，這就使我們減少了一個演播室的搭建費用，降低了以后節目制作的成本。因此在設計演播室時就要遵循先進性、開放性、可靠性、穩定性、經濟性及可擴展性的設計原則，主要考慮以下幾個方面問題：
1.要采用技術先進，擴展能力強，能滿足不同節目制作的要求。
2.由于要求該演播室要滿足電視直播的要求，這就要求設備選型上的可靠性和穩定性。而且系統設計時要考慮核心設備的熱備份，應急手段要完備。
3.該演播室要實現對“全球眼”監視系統和110指揮中心信息平臺的接入，同時還要對周邊兩個新聞直播演播室進行配套和補充，因此必須要具有良好的開放性和兼容性。
4.考慮到未來的電視臺事業和技術發展的前景，在系統設計時還要預留足夠的擴展空間。
三. 直播系統的構成
電視直播室主要由視頻系統、網絡平臺系統，音頻系統、內部通話系統、燈光和電源系統構成，這里重點討論視頻系統、音頻系統和通話系統的設計和具體實施。
（一）演播室的視頻系統主要有三個部分組成。1.由切換臺、攝像機、色鍵器組成的直播視頻通路。2.有兩個數字視頻矩陣，分別實現視頻信號調度和數字視頻信號應急切換。3.是由控制服務器，視頻服務器和電視圖文/視頻點評系統為中心組成的網絡系統，如圖1所示：
圖1 視頻信號流程
1.數字切換臺選用的是SONY公司的MFS-2000，配置為16路SDI輸入，1.5級M/E的面板提供了M/E級上的兩個全功能鍵和P/P級上的兩個下游鍵，主機和面板均為雙電源工作，增加了系統的穩定性。切換臺視頻輸入包括3路色鍵器、4臺錄像機、1路電視圖文/視頻點評信號、2路字幕信號、2路矩陣信號。該切換臺通過升級軟件可直接升級為高清切換臺，為以后系統的升級預留可擴展空間。
攝像機選用了Sony廣播級演播室攝像機BVP-E30，BVP-E30攝像機提供了全新的14bit A/D 轉換電路，具備高靈敏度、抗干擾和低拖尾特性，完全可以滿足高質量節目的制作要求。
色鍵器選用了3臺ULTIMATTE公司的ULTIMATT-500數字色鍵器，它們既互為備份，又獨立操作，確保3路摳像能夠采用不同的背景，Ultimatte-500的數字色鍵處理是在前后景間作混合而非切換，前后景先分別處理，然后再相加產生合成圖象。它與傳統的色鍵處理相比ULTIMATTE-500的數字色鍵處理具有以下特點：1.用完全相加混合前景與背景，可以再生象透明物體上的倒影那樣的清楚效果。2.采用特有的算法產生遮罩（matte）信號，可以更好地從前景物體中區分出背景。3.采用抑制襯底及平抑蘭溢出的算法處理前景的同時，在前景上再現蘭色陰影。
2.矩陣系統采用LEITCH的16X8和16X16構成的兩級矩陣，其中16X8矩陣的視頻輸入信號包括播出切換臺的全部輸入信號，主要用于播出切換臺的備份，當播出切換臺出現故障時，可用16X8矩陣來進行應急切換，矩陣輸出1口和一臺字幕輸出經過獨立數字鍵混疊加后，再通過2*1 應急開關與播出切換臺的主信號進行備份，這也提高了系統的可靠性和穩定性。如圖2所示。矩陣其它輸出送燈光音響監視、數字波形監視器進行監測和監視。
圖2 應急系統
LEITCH的16X16SO矩陣主要用于視頻信號的調度，信源共有14路（備份2路共16路）。輸入：1-2路為視頻服務器提供的“全球眼”交通路況信號；3路為市交通指揮大廳背景信號作為扣像背景；4路為非編信號（既可以當扣像背景也可以當備份播出的信號源）；5-6路為3-4號錄像機播出信號（既可當扣像背景也可以當備份播出的信號源）；7-8路為VGA轉視頻信號，供電腦視頻處理，可充當播出信號源，也可以充當扣像背景；9-10路為衛星收錄信號，供衛星車聯動直播使用；11路為測試信號（主同步機產生）；12路為預留備份路由；13路為《新聞110》演播室接入信號、14路為《福州新聞》演播室接入信號；15-16路為PGM、PGM DLY回采信號（供今后硬盤播回采）。輸出信源：1-3路分別送到色鍵處理器，作為色鍵扣像獨立背景；4-6路分別送色鍵處理器，作為色鍵的遮擋信源（供將來的虛擬演播室使用）；7-8路作為3-4號錄像機輸入信號，9路作為非編信號上載源；10-12路作為線路信號源分別送三臺數字幀同步機進行信號的幀同步、音頻解嵌及音頻的D/A等處理，最后分別分配后視頻送到切換臺、應急矩陣的10-11路，解嵌及D/A處理的模擬音頻（2聲道）分別送主備調音臺。13-14路送入演播室供主持人回看的信號源。15-16路為預留備份路由.由于使用了該矩陣使演播室系統信號調度靈活，功能增強，同時也增加了演播室系統的開放性兼容性。[Page]
3.網絡系統是由控制服務器，視頻服務器和電視圖文/視頻點評系統為中心組成的網絡系統，是根據欄目的要求將福州市公安局“全球眼”監視系統和110指揮中心信息平臺提供的各種信號接入演播室，這增加了節目時效性，使網絡為演播窒提供第二現場，實現了節目的延伸和輻射?！叭蜓邸北O視系統是電信與交警合作建立的路況監視系統，是基于IP平臺的視頻傳送。在演播室安裝兩臺控制服務器，工作人員可通過電信以太網，操作控制服務器向全球眼監視系統調用福州市各路口的實時路況視頻信號，同時工作人員通過控制服務器還可對全球眼進行推、拉、搖的控制。全球眼系統根據控制服務器的指令，向演播室的視頻服務器傳送所需的各路全球眼的實時路況視頻信號，每臺視頻服務器可同時傳輸4路全球眼的實時路況視頻。視頻服務器將收到的“全球眼”監視視頻信號分別經過數字幀同步機和電視圖文/視頻點評系統后再進入演播室視頻系統。電視圖文/視頻點評系統，由素材采編工作站、點評播放工作站、數字視頻圖像處理器組成。素材采編工作站接收視頻服務器提供的實時“全球眼”監視信號和收集每日需要更新點評的信息并進行編輯，對將要點評的素材進行編單，通過網絡將素材傳輸給點評播放工作站，主持人可在點評播放工作站上進行點評操作，點評播放工作站輸出的VGA信號經過數字視頻圖像轉換器轉換成SDI信號送到切換臺。VGA信號到視頻SDI信號的轉換的指標會影響到整個演播室的技術指標，為了讓IT和電視有效地融合，在轉換器的選擇上我們使用了Ananlog Way公司的XTD 825D1轉換器，它的輸入分辨率最高可以接受1280×1024掃頻到85Hz，具有外同步鎖相功能，同時能夠根據輸入分辨率的不同，顯示的畫面不同，來調整黑電平和RGB的增益，具有7級閃爍抑制功能，高質量解決了VGA信號轉換成視頻SDI信號的掃描速率轉換和編碼。如圖3
圖3 網絡系統
（二）演播室的音頻系統設計主要考慮了直播時系統的可靠性。我們采用了雙備份。整個系統選用了英國的VENICE 320調音臺和備用的SONY的MXP-210調音臺。當主調音臺發生故障時，則由備用調音臺應急切換。主備信號由二選一切換選擇。由于視頻信號比音頻信號的傳輸鏈路長，且鏈路上有較多的視頻設備，因此視頻信號相對音頻信號就會產生累積的時間延遲，經過泰克VM-700T測試，發現視頻信號對音頻信號會產生40MS延時，因此我們在音頻的PGM總線上加了一個音頻延時器，這樣就保證了視頻和音頻的同步。
（三）通話系統選用的是CLEAR-COM的系統，是由一套通話主站（供導播使用）和3套通話分站（供燈光系統、音頻系統、視頻系統調整時使用）組成。通話主站與本臺播出部總控現有的TELEX 矩陣通話系統連接，實現導播室和播出部總控、分控通話系統對講，與3路演播室攝像機對講，與4路播音員單向通話，與2路電話接入耦合器連接,為演播室與新聞衛星直播報道車或電話連線報道提供可靠的電話連線通話，與2路遠程公安局控制系統通話，2路與本臺其他兩個演播室相連接，實現與這兩個演播室互動直播，通話分站均須能向演播室單向鍵控呼叫，能與4路播音員單向通話，與3路攝像員對講通話。該通話系統具有方便、快捷選擇（矩陣切換式），通話質量高，抗干擾能力強，實現了多方自由實時通訊，提高了直播的應變調度功能，確保安全播出。
四. 演播室具體應用
下面我們具體介紹在該演播室中是如何實現《伴您平安行》節目中要求的模擬兩個演播室場景的。
首先，在市公安局交通指揮大廳架設一臺攝像機，通過光端機將指揮大廳的全景信號傳到演播室，通過演播室的LEITCH16X16SO調度矩陣將信號調入色鍵器，做為模擬指揮大廳演播室的背景，進行摳像。其次制作一個虛擬演播室場景調入另一臺色鍵器，做為模擬電視臺演播室的背景，進行摳像。兩臺色鍵器的輸出信號進入SONY MFS-2000切換臺，通過切換臺的1.5級M/E控制面板模擬出兩個演播室的連線。在演播室內主持人可以通過點評系統對實時交通路況和110指揮中心提供的信息進行點評。
五. 演播室指標
本演播室在完成系統集成后經廣電總局測試，該系統的視頻通道數字接口特性符合GB/T17953-2000《4:2:2數字分量圖像信號的接口》和GB/T14857-1993《演播室數字電視編碼參數規范》的要求；模擬通道視音頻指標符合GY/T152-2000《電視中心制作系統運行維護規程》的要求；同步特性符合GB 3174-1995《PAL-D制電視廣播技術規范》的要求，達到了當初的設計要求。測試結果如下表：
測試項目 單位 測試數據
隨機信噪比（統一加權） Y db -81.3
隨機信噪比（統一加權） Pb Db -80.0
隨機信噪比（統一加權） Pr Db -78.4
眼圖 幅度 Mv 806
上升時間 Ps 704
下降時間 Ps 617
過沖 % 0.0[Page]
下沖 % 0.0
抖動 ps 367
六. 結束語
本演播室自2008年投入使用以來以圓滿完成每天《伴您平安行》和《法制一線》的直播任務，還有效利用交通指揮中心全球眼系統，完成每次抗擊臺風的全天直播。演播室還用于我臺各種節目的口播錄制和訪談類節目錄制。在錄播直播工作，系統運行穩定，受到了節目部門和領導的肯定。