小型全IP 演播室视音频系统的设计与实践

本文主要聚焦小型全IP 化演播室视音频系 统技术方案及实践,详细阐述了该系统的 设计与搭建,以及系统在访谈类节目《超 级智能》的应用等相关内容。

摘要

随着IP 技术的飞速发展,广电领域与IP 的结合越来越紧密,IP 技术架构无疑更符合未来的发展,一方面是因其有利于系统的扩容与升级,另一方面就是性价比高。因此,台内制作域的信号基带IP 化大概率是未来发展的一种趋势。

一 项目背景

本文所介绍的系统,是为天津台新闻中心200 平米演播室设计的一套小型全IP 模式的演播室音视频系统。综合来看,该系统使用全摄像头模式,主链路为全IP 化解决方案,摄像机、交换机和切换台等主要设备全部使用IP 连接,使用灵活,操作简便。值得一提的是,该系统也是为天津台重点打造的访谈类节目《超级智能》设计使用。

《超级智能》节目的推出可谓恰逢其时。从全国来说,第四次科技革命正呼啸而来,中国正在奋力抢占人工智能的制高点。从天津来说,抓住时代机遇,把培育智能产业作为突破口,推进“天津智港”的建设。


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在此背景下,天津广播电视台联合中国新一代人工智能发展战略研究院、津云新媒体集团,共同推出国内首档聚焦人工智能领域的电视新闻栏目《超级智能》。特邀中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长龚克先生担任节目主持人,每期节目嘉宾均为重量级人工智能科技领军企业的领导者或技术骨干。为了实现《超级智能》低成本在新媒体平台直播,天津广播电视台特意搭建了全国首个无摄像员操控、全IP 演播室系统。

二 视频系统设计

1. 视频系统的基本架构设计

 前文提及,该系统是一套IP 化高清演播室系统,图1 为系统信号流程图。该系统最多可配14 个广电级IP 云台摄像机讯道;一台摄像机控制器;两台IP切换台,既可级联,又互作备份,所有设备均连接到同一交换机上,实现系统信号IP 化连接。


2. 系统视频系统图

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在该系统中,实际共设计了12 台高清专业云台摄像机,两台IP 切换台,并配有一台摄像机控制键盘,用于控制所有机位的镜头参数。

12 台高清摄像头,能够实现多机位,多角度拍摄节目,完全满足小型访谈节目拍摄需求。两台切换台在系统正常运行时,为级联状态,可实现全部信号源直接切换,当其中一台切换台出现故障,可直接单独使用第二个切换台切信号,完成系统应急。

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3. 系统关键设备介绍

(1)IP 摄像机

项目根据演播室布景位置,分别设计了从天花板到地面,从入场到出场共12 个摄像机点位,可满足不同节目的多个角度拍摄需求。系统选用的是Panasonic 公司AW-HE65SKMC 专业云台摄像机,并根据需要配置适合各点位吊装的机头安装件,外形如图4。所有云台摄像机均采用POE 供电方式,通过LAN 电缆连接到系统的POE+ 交换机,同时完成供电和数据交换,传输距离最长可达100 米。同时,该款摄像机还有SDI 接口输出,系统在每个机位点都预埋传统SDI 传输的视频线缆,使用AC 适配器电源+SDI 线缆方式作为备份。


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摄像机使用1/2.3 型MOS 和DSP(数字信号处理器),可实现40 倍光学变焦,云台转速快,旋转角度广,并可存储多个预设位。在节目录制前,可预设多个机位的运动轨迹,一键完成运动镜头控制,拍摄画面精准流畅。

(2)IP 切换台

此次, 系统选用的是Panasonic 公司AVHLC100MC切换台。它是基于NDI 网络协议的一款小型切换台,支持HDMI 和SDI 输入输出,松下专业摄像机头的IP 信号输入输出;同时,可以支持模拟和数字音频的输入输出,完成系统音频嵌入的功能。由于该款切换台只有8 路直切键,系统实际信号源为12 路IP 摄像机信号和VTR 放机信号等,信源路数远超过8 个,不能实现全部信号源直切操作,所以系统设计为2 台切换台级联使用。第二个切换台信号的PGM 输出接入第一个切换台,以第一个切换台输出作为系统总输出,完成节目制作。当节目所需信号源多的时候,可以使用两个台子级联方式制作,当节目信号源少或者其中一个切换台故障时,可以使用单切换台制作,两种模式能快速倒换。两台切换台的设计替代了传统系统切换台+ 矩阵的主备链路设计模式,系统功能更加灵活,使用方便,并有一定应急功能,可以完成直播类演播室节目制作。图5 为 IP切换台多画面输出界面。图6 为IP 切换台摄像机IP设置界面。


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(3)摄像机控制器


系统选用Panasonic 公司AW-RP120MC+AWPS551MC型摄像机控制器,通过IP 方式连接云台摄像机和IP 切换台,实现远程控制摄像机和旋转云台。和传统的摄像机控制器相似,这款设备在面板设计上也分为:基本菜单,摄像机选择,颜色调整,变聚焦和光圈,摇摄和倾斜以及存储器等几大部分。操作人员可以使用专用的PTZ 操作杆、按钮和拨盘,调整到合适运动参数后,对摄像机进行摇摄、俯仰、变焦、聚焦等操作。在色彩方面,可以通过AWB 和ABB按钮随时调整摄像机黑白平衡、R-GAIN、B-GAIN、Detail 等精细调整使画面色调一致,色彩饱满,细节更加丰富。

4. 系统音频设置

经测试IP 切换台的音频嵌入延时为300ms,切换台音频1、2 通道可以单独设置音频延时。图7 为音频设置界面。


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由于该演播室专为小型访谈类节目设计,所以在音频系统设计上就只考虑了MIC 输入,模拟音频输出,使用IP 切换台作为音频嵌入,线路清晰,操作简单。

三 系统测试

该视频系统由2 台IP 切换台进行调度,输入信号包括摄像头摄像机输出的IP 信号、录像机输出的HD-SDI 信号等。系统的视频特性,检测结果如表1所示。


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所测高清数字接口特性和信号格式符合GY/T

155-2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》和GY/T 157-2000《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》的要求。图8 为眼图测试结果。


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四 系统应用

在实际使用该IP 演播室录制节目时,演播室内不再需要配备摄像师,所有摄像机的运动位置和镜头控制完全可以在导播间遥控完成,更多的摄像机位,能够提供更大的拍摄范围,更多的拍摄角度,呈现更加丰富的镜头语言。而在演播室内只有主持人和谈话嘉宾,他们可以在轻松的氛围中畅所欲言,不必担心受到任何干扰,有利于话题的深入探讨。该系统自投入使用以来,已高质量地完成30 余期节目录制,得到了很好的效果。


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同时,该套系统和津云App 紧密结合,率先实现了先网后台的播出方式,先在津云App 上直播,直播同时增加网友互动环节,由主持人和嘉宾现场回答问题。直播结束后,在电视端再精剪包装好播出。


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五 结束语

录制《超级智能》节目的小型演播室视音频系统采用IP 新技术架构,从设计思路到录制流程,都与传统的基于数字基带信号的视音频系统有显著的不同。从实际效果看,IP 新技术架构的演播室音视频系统,不仅功能灵活,而且成本低且效率有明显提升,是天津台在IP 领域演播室视音频系统设计的一次有益尝试,也为日后建设大型IP 视音频系统,打下了坚实的技术基础。

转载请注明来源:《现代电视技术》 作者:天津广播电视台 蔡小薇 刘志杰