一种高清电视转播车视频系统设计.pdf

中国科技信息 2024 年第 10 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-52-两星推荐可移动式的高清电视转播现已成为移动式演播系统的全新形式，在广播电视行业中发挥着积极作用。为进一步提高高清电视转播车使用效果，使其视频系统更符合电视台实际节目制作要求，提高高清电视节目制作水平。本文提出了视频制作系统的设计与实现思路，并通过视频系统测试，验证本次所设计视频系统的实际应用效果。测试结果表型，新开发的高清电视转播车的视频系统不仅功能全面，而且在各项性能指标上既满足了初期的设计预期，应用更为便捷，展现出了其广泛的实用价值和良好的发展潜力。高清电视转播技术自其问世以来，已逐渐成为电视台新闻传播的核心装备。其提供的高分辨率与逼真的音视频体验，对于各类大型现场活动、体育赛事以及突发新闻的实时转播，都拥有不可替代的重要地位。而为满足现场转播的多样性与即时性要求，电视转播车作为一种集成化、移动性强的电视制播工具，是当前新闻报道的关键形式。其视频系统设计不仅涉及摄像机及其调整系统、切换台等主系统，还包括监视系统、通话系统等辅助系统。为此，本文针对高清电视转播车的视频系统设计进行系统性的研究，旨在推动其技术革新，进一步优化转播效果，满足现代新闻传播的高标准要求。视频制作系统的设计与实现视频制作系统构成高清电视转播车视频制作系统构成见图 1。从图 1 中可以看出，本次设计的高清电视转播车视频制作系统由信号源部分、信号处理部分、信号记录与输出部分三部分组成，并由摄像机、录像机、字幕机等主要设备与周边设备构成。行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度一种高清电视转播车视频系统设计吴 熙吴 熙盘锦市融媒体发展中心吴熙（1987），辽宁盘锦，大学本科，广播电视工程-高级工程师，研究方向：高清转播车及演播室视频系统。图 1 高清电视转播车视频制作系统构成-53-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 10 期两星推荐摄像机及其调整系统选择 3100 型号的摄像机（具体参数见表 1），其具有出色的信噪比、高灵敏度和高清分辨率，确保了图像质量的高标准。此外，整合了自动白平衡和色彩校正功能，确保在不同环境下获取最佳画面效果。摄像机控制系统采用的是RCP-1500，其支持远程控制和细致的色彩调整，以适应多种拍摄场景。表 1 3100 型号参数参数名详细参数传感器类型2/3 英寸 Exmor R CMOS 传感器有效像素约 830 万信号系统PAL/NTSC采集分辨率1 920 x 1 080（HD）镜头安装B4 装置内置滤镜1：清晰，2：1/4ND，3：1/16ND，4：1/64ND白平衡2 000 15 000K，绿/粉红色可调ISO 范围320 2 000（默认）内存卡类型SxS PRO+，SD 卡（用于存储设置或固件更新）输出接口3G/HD-SDI、HDMI、USB、音频输出等电池类型X 系列锂电池重量约 2.8kg（不含电池）切换台选用 Sony3000 切换台作为核心切换设备。该设备具备多通道 HD-SDI 输入/输出接口，支持 1 080i，720p 等多种高清视频格式，确保与各类摄像设备和播出标准的兼容性。其内置的多画面处理器（M/E 银行）能够执行复杂的图层叠加、画中画（PIP）和高级关键帧动画，为直播节目增添视觉效果。可提供多个高清输入和输出，支持复杂的视频处理和多任务操作，以满足多场景同步切换的需求。同时 Sony3000 切换台强调其模块化设计，便于根据制作需求配置不同的输入/输出卡片，增强了系统的灵活性和扩展性。其配备了高效的实时色彩校正工具，可进行色度键控（Chroma Keying）和亮度键控（Luma Keying），以实现高质量的背景替换和图形叠加。此外，该设备还支持多通道音频嵌入和解嵌入功能，允许音视频同步处理，提升了音质和画质的一致性，为节目制作提供了广泛的创意可能性。视频矩阵在设计阶段，采用了 GrassValley 品牌的 Concerto 96X96 HD-SDI 多码流矩阵。该矩阵设备具备处理高清与标清信号的能力，包括切换台和整个系统的输出，从而提供了灵活的信号转换选项。同时兼容多种视频格式，并且在仅占用 8RU 空间的情况下，实现了高达 128X128 HD-SDI的输入和输出功能。此矩阵的特点在于其高可靠性、低电量消耗、优化的内部布局及高效的冷却系统。所有板卡均采用了前置设计，并支持热插拔功能，极大地简化了常规维护工作，同时提升了系统的安全性。为了保障矩阵系统的稳定性，该系统配备了冗余电源和一套备用的 VM3000 矩阵控制系统，搭配 Jupiter 控制软件以增强系统的可靠性。同时为了便于矩阵信号的灵活操控，转播车的每个工作区都设有专用的操作面板，分别负责不同的信号管理任务。（1）导演区：配备 1 个 CP-328 多母线面板用于监视导播墙的信号，1 个 CP-3832 单母线面板用于紧急情况下的信号切换。其中 CP-3832 单母线面板用于控制现场的大屏幕显示。（2）录制区：配备 2 个 CP-3832 多母线面板，专门用于选择连接到高清或标清录像机的信号。（3）慢动作区：设有 2 个 CP-3832 多母线面板，用于选择连接到慢动作服务器的信号。（4）音频处理区：配备 1 个 CP-3832 多母线面板来调整监视信号。（5）图像处理区：配备2个CP-3832多母线操作面板。以便于专业人员进行实时图像质量调整和特效添加。这一区域的设备和面板配置，使得转播车能够对图像进行即时编辑和处理，以满足不同节目对图像质量和视觉效果的特定要求。（6）通信控制区：安装了 1 个 CP-328 单母线面板和1 个 CP-3832 单母线面板。其中，CP-328 单母线面板用于管理转播车内的基本通信系统，而 CP-3832 单母线面板则负责更高级的外部通信连接和协调，包括卫星链接、外部广播单位和其他媒体服务提供商。（7）数据管理区：配置了 1 个 CP-3800AXY 面板和1 个 CP-3832 多母线面板。其中，CP-3800AXY 面板负责监控和管理数据流和存储设备，包括硬盘阵列和网络存储解决方案。CP-3832 多母线面板则用于高效地导入导出节目素材，执行数据备份和恢复操作，确保数据的完整性和安全性。（8）电源管理区：安装 1 个电源管理面板，该面板集成了监控和控制功能。主要负责整个转播车的电源系统，包括监控电源使用情况、电源负载平衡、主电源和备用电源之间的自动或手动切换，以及在紧急情况下启动紧急电源系统。录像机在选择录像机上，重点在于确保录像设备能够与控制室内现有的摄像机及其系统格式兼容，以防止在生产流程中出现兼容性问题。为了满足此要求，系统中引入来自 SONY品牌的多款录像设备，包括 DVW-M2000P（2 台）和MSW-M2000P（3 台）录像机支持播放多种格式的磁带，例如数字 Betacam、BetacamSP、BetacamSX 和MPEGIMX。且以上五台设备的输入和输出信号都与整个系统相连，不仅能够录制内容，还可作为信号的来源。字幕机字幕机的核心功能是为视频提供实时文本或图形插入，以增强观众的理解和体验。为了确保与系统的无缝集成和高性能表现，本设计采用了 ChyronHego 公司的 LyricX 字幕机。LyricX 不仅完全支持高清视频格式，保证了与其他高清设备的高度兼容性，而且它还擅长实时生成 3D 效果的文本和图形，这极大地丰富了播放内容，使其更具吸引力和专业感。中国科技信息 2024 年第 10 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-54-两星推荐慢动作机系统在 本 次 设 计 方 案 中，选 用 了 EVS 品 牌 的 慢 动 作系统，包括一台 XT2 高清慢动作硬盘服务器，两个MulticamLSM 远程控制面板，以及一台 XF2 数字存档主站。此外，还预留了一台 XT2 高清慢动作硬盘服务器和两个相应的 MulticamLSM 遥控面板以及一个 IPDirector 工作站，以满足未来系统设计需求。系统连接布局示意图如图2 所示。视频系统测试测试内容本次针对高清电视转播车视频制作系统的测试内容包括以下几个方面。（1）视频质量检测：对输入和输出视频进行质量检测，确保清晰度、色彩和帧率均达到高清标准。（2）设备兼容性：确保所有的录像机、摄像机、慢动作机、字幕机和其他关联设备能够无缝对接。（3）信号稳定性：确保信号在传输过程中不受干扰，无失真、无延迟。（4）场景模拟：模拟实际的转播场景，比如体育比赛或音乐会，测试系统的整体性能。（5）操作员界面与使用体验：对转播车内的操作界面进行测试，确保其易于使用且响应迅速。测试方法视频分析仪测试：使用视频分析仪对输出视频的质量进行分析，包括解析度、色彩深度和帧率等。设备对接测试：物理连接所有设备，确保数据流在各设备间顺畅传输。信号干扰测试：模拟各种可能的电磁干扰，如使用高功率无线电设备在车辆附近操作，观察是否会影响转播信号。实际转播模拟：模拟真实的转播场景，持续运行系统进行录像、播放、切换等操作，确保系统在持续工作下仍能保持稳定。操作员反馈收集：让经验丰富的转播操作员使用系统，并收集他们的使用反馈。测试结果及结论经实际测试，得出以下结果。第一，视频质量检测中，输出视频保持在 1 080p，与预期一致。且色彩位深达到了 10 位，满足高清广播的要求。同时帧率保持稳定在 60 帧/秒，满足流畅播放的需求。第二，在设备兼容性方面，100%的设备成功对接，数据流在各设备间顺畅无阻。第三，在模拟的电磁干扰测试中，转播信号 99.8%的时间内保持稳定，只在极少数情况下出现了短暂的信号中断，中断时长不超过 0.5 秒。第四，在场景模拟中，系统能够完美地完成转播任务，无论是在体育比赛的高速动作捕捉，还是音乐会的光线变化中，均表现出色，实现了画面与音频的同步精准。第五，经测试的操作员，均表示了系统的响应速度快，满足了紧急操作的需求，且系统的操作界面直观，易于上手。综上，本次设计的高清电视转播车的视频系统经实地测试，证明了其全面的功能性和符合设计及行业规范的性能指标。系统在现场使用时表现出了稳定性和可靠性，用户界面友好，易于操作，能够适应多样化的直播任务。因此，这套系统不仅在实际应用中表现出色，也具有较高的实用价值与发展前景。结语综上所述，高清电视转播车在新媒体领域扮演了重要角色，其能为各类现场活动提供高清晰度、高品质的直播服务。本研究全面分析了高清电视转播车中视频系统的设计方案。首先，通过精选合适的设备和技术手段，系统的稳定性和高效性得到了确保，满足了当代的转播需求。实验与实际测试进一步对系统的功能完整性、稳定性以及实际应用价值进行了验证。可以说，随着新媒体行业的进一步发展，对高清电视转播车的视频系统设计的标准与期望会持续上升。以期本研究可为该领域提供了有益的技术参考，并为未来的研究与应用奠定了基础。图 2 慢动作机系统连接示意图