4KIP超高清转播车系统创新探索.pdf

47-50.6WANGX.Innovativlorationof 4KIPultrahighdefinitionbroadcastingvan systemJl.VideoEngineering,2023,47文献引用格式：王瑄.4KIP超高清转播车系统创新探索 .电视技术，2 0 2 3，47（6）：47-50.ARTS&DESIGN枝市ideo Engineering器件与设计中图分类号：TN948.2文献标识码：AD0I:10.16280/j.videoe.2023.06.0104KIP超高清转播车系统创新探索王瑄（辽宁广播电视集团（台），辽宁沈阳110002)摘要：介绍辽宁广播电视集团（台）4K超高清转播车的系统架构，分享IP化后转播车系统设计的一些最新理念，针对集成中遇到的一些问题提出解决方案，并就转播车如何实现全媒体融合生产制作进行分析和探索。关键词：双侧拉；4K；高动态范围（HDR）；全媒体融合生产制作Innovative Exploration of 4K IP Ultra High Definition Broadcasting Van SystemWANGXuan(Liaoning Radio and Television Station,Shenyang 110002,China)Abstract:This article briefly introduces the system architecture of Liaoning Radio and Televisions 4K ultra high definition OB van,shares some of the latest concepts of IP vehicle system design,proposes solutions to some problems encountered in integration,analyzesand explores how the OB van can achieve full media integration production.Keywords:double bodysidewall;4K;High Dynamic Range(HDR);full media integrated production0引言辽宁广播电视集团（台）4KIP超高清融媒体转播车建设为一辆系统结构安全稳定，功能先进完备的超高清（4K）节目制作平台，为超高清（4K）高清节目制作提供强有力的技术支撑，可满足重大活动、晚会、体育赛事等各类型大中型节目的4K高动态范围（HighDynamicRange，H D R）、高清标准动态范围（StandardDynamic Range，SD R）的现场制作需求。此外，系统在保证传统广电生产制作能力的同时，适应融合媒体的发展要求，提供了支持多源汇聚和多屏发布的全媒体制作功能，设计了专门进行信息发布和竖屏视音频制作的融媒体工作区，可以功能完备地实现转播车的全媒体融合生产制作，为节目转播工作提供更为丰富灵活、更加与时俱进的制作手段。1转播车车体转播车车头采用瑞典进口VOLVO品牌FH420车头，国六排放标准。车厢采用半挂设计，厢体长13.75m（不含车头部分），采用内套+外套双侧拉厢式结构。外套拉厢完全展开后宽1.8 m，内套拉厢展开距离1.6 m，有效拓展了车厢内部空间，实际使用面积达到6 9m，有效解决了车厢内横向距离较短和车内空间狭窄的问题。转播车空间布局如图1所示。在转播车布局设计方面，根据使用习惯及功能需求进行车体结构与空间的分配，满足各类转播对工位的要求。车架鹅颈部位腹板和下翼板增加钢板加强，使车架增大强度，最大限度地减小变形量。车内空间布局完全是根据使用团队需求设计的，由前至后分别为音频制作区、主制作区、副制作区、融媒体制作区、讯道调光技术区、技术监看区、慢动作制作区、多功能区以及强冷机柜区，共计2 4个工位。通过设置隔断，使各区域分工明确、互不干扰。车尾设备机柜区大部分带独立制冷功能，确保在北方冬季可满足车内工作人员的保暖需求，保障设备制冷，对设备和使用人员更加友好。拉厢顶部安装了加热系统，采用PTC加热膜方式，在铝顶板外铺设反射膜，将其产生的热量与车顶隔离，并电视技术第47 卷第6 期（总第57 1期）47ARTS&DESIGNideoEnginecring器件与设计MULTIPROD2PROD1AUDIOENGI1ENG2SHADINGVIP图1转播车空间布局图将产生的热量向上反射，在北方极端天气可实现融雪功能。2制作系统方案2.1系统架构系统应用软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork，SD N）的设计理念，实现信号资源的调度和配置；建立以IP架构为核心的4K超高清转播系统，充分发挥其优势和特点，实现视音频及其他子系统间的IP化传输及信号交换、调度；对关键节点设备设置热备份，使系统具有故障自动检测、自动恢复能力；满足4KHDR及高清SDR的电视节目制作技术需求，具备多种形态新媒体节目的内容制作和分发能力，打造超大型超高清全媒体复合应用型节目制作系统 2 。视频系统拓扑如图2 所示。2.2系统技术要点系统实现设备端到端的SMPTEST2110系列标准的视音频IP信号传输，并通过IP主备核心交TX信号输出：信号源及信号处理部分视频切换主备系统IP转换、格式转换、基带输出4K/HDR转换，IP转换全IP主备系统标准讯道车外接口板4K超高清摄像机主备脊交换机IP音频接口100G/25GIPGX14（4K/1P)1IP通话接口主备路4K视分格式交叉变换器1主备叶交换机PTP接入高速/超高速摄像IPG25G机X4（4K/SD I)11111主备路3C视分6CH EVSIPGX2(4K/SDI)监视系统4K字薪机2IPGIP酒酒分制器(4K12G-SDI)4K超高清切换台1(4K/IP+SDI)5M/E外来信号1支持画分输出X12(4K/12G/3G/HD导演区融媒体音频区SDI监视墙监视墙IPG监视切换台控制面板25510552切换台画分作为应急监看4K硬盘记录单元X2调光示波器调光区监控车外接口板车内临时架设设备！图2视频系统拓扑图48电视技术第47 卷第6 期（总第57 1期）电视技术第47 卷第6 期（总第57 1期）49ARTS&DESIGN技市ideo Engineering器件与设计换机进行调度和切换。系统可提供完整的超高清节目信号制作、记录、处理和传输能力，同时兼容高清节目制作需求。IP管理系统能够通过软件的设置来规划和定义节目制作的规模和形态，实现系统的统一调度配置；视频/音频信号通过交换机实现对信号源、监看源的调度能力。视频切换台及音频调音台具备多级切换和分级、分层输出能力，视频监视系统具备源名跟随及动态集中管理能力，视/音频系统之间具备自动跟随和协同切换能力，视/音频系统预留扩展能力，视音频系统及控制系统具备直播过程中的备份能力。系统拥有两个制作区，均具备独立制作能力，能同时制作两套不同内容的电视节目。系统具有先进性和前瞻性，并具备技术升级能力，能够应对未来技术发展和业务规模不断增长的总体技术需求。2.3视频系统制作流程本系统以制作4KHDR电视节目为首要基础，参与切换的信号包括摄像机信号、外来信号、慢动作信号、超高速回放信号、在线包装信号以及交换机选切信号等，送人到切换台的视频流通过主备交换机完成调度。利用切换台的控制面板进行主制作区信号的调度，同时实现字幕上键、开窗、快拍及宏功能调用等，完成切换台PCM信号的输出。系统配备有IP多画面分割器，能够满足导演区的HDR多画面监看和技术区的讯道SDR监看以及技监设备HDR信号灵活调度需求。在超高清模式下，系统以4K制作切换台和IP交换机设备构成主备双链路制作核心，满足HDR/SDR的制作及监看。2 路（TX1-TX3）PG M 主备输出和2 路（TX2-TX4）副切主备输出，均为切换台、调音台IP输出进人主备交换机，由主备核心交换设备调度IPPGM至TX1-TX3，T X2-T X4I PG 板卡输出。每路输出末端同时支持带有音频嵌人的12G/43G/3GHDR、3G SD R/H D H D R/H D SD R 的基带信号。每个通道输出的4K和HD信号均转换为IP格式返回主备交换设备，供系统调用。系统配备4KDSK键控器设备，实现字幕叠加等常备功能，通过IPG板卡接人主备交换设备，通过交换设备调度切换的方式，用于切换台故障时的应急上键。鉴于系统规模，视频系统配置两台10 0 G交换机作为视频主备核心交换机。10 0 G交换机与2 5G交换机通过光口级联成网 4。切换台具备4K信号处理能力，配置满足48 路IP输入、2 4路IP输出，同时在主制作区配置3M/E36路直切面板，在第二制作区配置2 M/E28路直切面板2.4同步系统4KIP转播车的同步系统支持模拟BB黑场信号、三电平信号、字时钟信号以及PTP同步信号。两台主备同步信号发生器分别输出两路同步信号至同步倒换器。倒换器输出经分配后，为各设备提供同步信号。与传统基带系统不同，基于IP的系统在视频网络内加人PTP同步信号，并通过主备核心交换机接人 5。同步系统拓扑如图3所示。BB部分PTP部分PTP主同步机主核心交换机BB/TP切换金BB分配一服务器BMCA板卡周边机箱字机同步示波器倒换器PTP备荷步机BB备核心交换机BB/P1PCCU切换台WordclockPTP服务器音频系统周边机箱字幕机示波器图3同步系统拓扑图电视技术第47 卷第6 期（总第57 1期）50编辑：张玉聪技ideoEngineering器件与设计ARTS&DESIGN器件与设计2.5融媒体系统系统中配置了基于IP的轻量化融媒体产品。系统主要采用网络设备接口（NetworkDeviceInterface，ND I）协议传输，针对外场便捷导播制作的需求，满足各种信号源的输入和导播应用。系统使用场景灵活，面对突发事件反应快，在制作域，4K、H D 及各种形式的媒体信号可达到互联互通，在保证节目质量的同时丰富了节目形态。融媒体设备可在系统制作过程中完成直播推拉流以及远程互动，支持网络直播、竖屏制作、远程控制等多种融合制作方式，满足5G+4K的新型应用模式制作需求。在4K超高清转播车内专门部署了融媒体系统制作区及工位，可以接入视频系统末级12GPGM基带信号、手机信号、5G回传信号以及网络拉流信号等，并配备基于5G和专线网络的远程制作系统，部署华为的5GCPE设备为全车提供稳定的5G网络信号，通过测试调整找到最优高压缩码率的视频远程传输交互方案，保障网络传输稳定可靠、低延时、高效率 6 2.6应急方案系统在设计时已充分考虑到各种安全备份方案，在任何使用环境下都没有单一故障崩溃点，具有主备切换链路，采用视频切换台+主备交换机+主备控制系统应急的高可靠备份方案，以保证切换系统链路的安全性。IP系统在IP流传输层面就已经实现了主备交换机各种信号的备份，在信号输入端，通过SDN控制，实时检测并实现视频流的应急分配，在输出端利用索尼LSMIP管理系统的技术优势，使系统内各种IP流信号在交换机层面做到无缝净切换，保证IP流信号输出正常，完成应急作用。系统设计中有4路IP末级链路，并且配备由DSK板卡作为基带层面的上键应急。4路IP链路信号经IP交换机切换输出，经IPG转换为12 GUHD信号后接人HDRC4000，进行12 GUHD直通和下变换成3GHD，再分别经过视分板卡输出。当某一设备出现故障，导播可以通过应急面板手动进行切换，使系统工作在应急备份模式下，保证节目正常播出2.7系统集成中所遇问题及解决办法集成过程中，工程师发现EVS服务器上的USB接口的延长距离有限，尝试更换了3种品牌的USB延长设备，通过观察测试，无法通过USB延长线预埋到工位实现操控，必须把长度控制在3m以内的安全距离，因此，最终在机柜前端设计接口板，通过短USB线连接实现服务器受控。在转播车录制节目过程中，操作人员发现电视墙监看大屏有延时，出现声画不同步的现象。经过排查系统PTP同步、IP画分输出以及上屏HDMI线缆等发现，是由于监看墙显示屏的刷新率低造成显示端声画不同步。后期通过将监看墙显示屏设置到游戏模式，以高刷新率降低延时量。在音频系统调试过程中，工程师发现RTW5.1监听表桥在主网可以正常锁定PTP、收音频流，但备口锁不上PTP，且调音台会干扰RTW监听表桥的PTP锁定。与厂家反馈沟通后，音频工程师将监听表桥接到通话系统交换机上，仍无法实现锁定。最后排查是备口的AES67模块故障。通过返厂维修并进行固件升级，最终解决了PTP锁定问题。3结语辽宁广播电视集团（台）4K超高清转播车系统采用网络化、智能化、融合化的系统架构。视频系统满足SMPTE-2110标准的4KUHDIP信号的传输及交换，并兼顾HDSDR、BT.7 0 9标准的节目制作。音频系统配置和监听环境满足5.1.4三维声制作并兼容立体声和单声道的制作。转播车还具备全媒体节目制作分发能力。系统设计兼顾传统的操作习惯和使用特点，操作界面方便友好，很好地满足了辽宁广播电视集团（台）节目制作和产业发展需求。参考文献：1我孙运曙，孙逊，高文辉，等.云南广播电视台超高清4KIP转播车视频系统设计及布局设计 J.现代电视技术，2 0 2 0(8):69-73.2 倪宁宁.转播制作平台的4K/IP设计思路 J.现代电视技术,2 0 2 0(10):7 6-8 0.3 李上.济南电视台4KIPHDR转播车视频及控制系统介绍 J.电视工程，2 0 18（3）：52-54.4李铿.中央广播电视总台B5超高清4K-IP转播车网络架构详解 .现代电视技术，2 0 2 0（7）：30-34.5 王炜.SMPTEST2110标准下大型4KIP制作系统的同步设计与应用 J.现代电视技术，2 0 2 2（5）：7 1-7 5.6汪波.4KIP切换系统在5G媒体集成制作中的应用 J.现代电视技术，2 0 19（6）：94-98.