标清视频系统的架构

时间：2022-05-10 09:16:02 系统架构师我要投稿

相关推荐

标清视频系统的架构

　　高清电视是数字电视的高端发展方向，作为县级电视台，既要积极适应技术发展的潮流，也应意识到高清演播室的建设是一项复杂的系统工程，它涉及设备投入、营运成本、技术培训、人员素质、市场需求等多方面的问题。各电视台应根据自身的实际情况，寻找迈进高清领域的最佳切入点。

　　一.概要

　　演播厅是电视节目制作的重要场所，体现了电视台的技术水准和综合实力。随着高清电视技术在广电行业的不断应用和成熟，国内的许多电视台对于实现高清电视的梦想已不是遥远。为了适应县一级电视技术发展和节目制作上一个新台阶，南安电视台着手对演播厅进行了高/标清系统的设计和建设工作，经过一段时间的实践和运用，确保了综合节目、文艺节目和各项节目录制的顺利开展。

　　高清/标清演播厅专业视频系统是一个复杂系统，为了使视频系统达到最佳效果，南安电视台结合省、市等上级台演播厅的设计思路和本台的现场实际，在设计思路上本着可用性、先进性、时代性和兼容性等原则全面满足电视访谈及综艺类节目要求，为县一级小型演播厅在基层电视台的运用起到了积极的作用。

　　二.演播厅系统的架构

　　在我国，大部分的电视制作仍以标清节目为主，高清和标清将在未来相当长的时间内并存。因此，构建一个可以兼顾高清和标清节目制作的演播室系统，一方面能够实现对投资的最大保护，延长设备的有效使用周期;另一方面也能够满足现阶段节目播出的要求，为用户提供高质量的标清电视节目信号。基于以上考虑，我们确立了高清/标清兼容的系统设计思路，决定演播厅建设高、标清兼容系统。

　　演播厅信号系统选择为高标清兼容，首先就应该确定实现高、标清兼容的方式。在全国各电视台还没有一个现成的系统可供我们参考的情况下，选择如何兼容将直接影响系统的架构和成本的高底。兼容方式主要有以下几种方式。

　　1.双主机切换系统。它采用的是由一个控制面板同时控制二个主机的方式，一个为高清信号通道主机，另一个为标清信号通道主机。该系统的优点是高、标清信号可同步切换，可同时获得高、标清信号。但由于采用双主机切换台而成本上升。除信号源之外，等于形成了高、标清二套分离系统。因此，成本无疑会更高，系统相应也会比较复杂。

　　2.采用高、标清兼容切换台构成兼容系统。在系统中的切换台是高标清兼容的设备。在需要录制高清节目时，用软件可以开通高清通道制作，需要标清制作时，通过设置重新启动后可以制作标清节目。其优点是高、标清信号能同时接入系统，设备能自动识别高、标清信号。但其缺点是不能同时录制高、标清信号。如需要同时录制高、标清信号时，在系统中仍需要加入下变换。另外，由于高、标清信号同时接入系统，因此系统输入端和布线量无疑也都将成倍增加，增加了系统的复杂性，无疑这也会增加资金的投入。

　　3.纯高清加下变换系统。该系统从信号源输出，经切换台处理，只有一个高清信号通道，在通道最终输出端加入下变换，因此，该系统既可录制高清信号也可录制标清信号。该系统的另一个优点是系统相对简单，和标清演播室系统基本相似。由于在输出端加入了下变换，因此在系统中就必需考虑由下变换所引起的信号延迟、变换模式等问题。

　　经对对技术发展的认真分析、研讨，并考虑到今后电视事业发展的需要和系统架构的性能价格比。我台决定采用第三种兼容方式，即纯高清加下变换方式。

　　三.末级下变换方式的实现

　　我台演播厅在实现信号传输的基础上积极采用经济、实惠，适应于信号传输模式的高/标清兼容系统进行建设。

　　视频源部分包括如下设备：5台高标清兼容摄像机，2台高标清兼容录像机(一台为硬盘录像机，另一台为磁带录像机)，高清字幕机，视频接口板线路高清信号若干(业务扩展冗余使用，可以接入现场高清信号，其他高清线路信号)。

　　基于本台此次项目经费以及将来直播业务情况考虑，整套视频系统只设计一台高清切换台，为了保证该切换台在直播情况下的安全性，矩阵在此次项目设计上具有一定的独创性：一般而言，矩阵与切换台在逻辑位置上处于上下游关系，矩阵处于上游，切换台处于矩阵下游。而本台此次设计中，不仅将将切换台与矩阵设计成上下游关系，而且在常用视频源部分设计成同级关系，即常用的视频源直接分两路，一路给高清切换台输入，一路给高清矩阵输入，而非常用视频源(视频接口板上视频源，末级PGM信号，预留输入信号等)只进矩阵，矩阵提供5路信号给切换台，这样就能非常方便灵活地使用系统内所有的信号，从而实现了切换台与矩阵即是同级关系又是上下级关系。这种独创性的设计给整套视频系统带来了非常的体验：首先，切换台能够调用系统内所有视频源，并完成切换，这个是设计基础，也是每个演播室中切换台的基本功能;其次，如果切换台由于某种原因不能正常使用，矩阵能够很好的应急代替切换台使用，为了配合这一功能的人性化实现，我们将矩阵控制面板(X-Y纯物理按键遥控面板)部署到了非常临近切换台的控制桌的斜面上，这样既能保证切换台与矩阵传统功能上使用的需求，又能将矩阵当做应急切换台使用，为低成本高清演播室提供了一个可行的技术方案。

　　在切换台PGM输出与矩阵应急PGM输出后，我们使用2X1板卡(带遥控面板)，这块2X1板卡不仅带传统视频选择功能，还带下变换功能，即该板卡既带高清输出，又带标清输出，而且还带复合模拟输出，多格式的输出方式后都引入了相应格式的视频分配放大器，其中，标清分配放大器后级使用延时器进行直播安全延时，以防止演播室安全突发事件后能够有30秒的处理时间，视频延时后，经过电光转换发生器后，使用光纤传输到播出机房的光电转换接收器，进行直播使用。

　　在直播与录播节目中节目录制部分使用了一台高清硬盘录像机，一台高清sony磁带录像机和一台高清非编机。这几台设备在使用上，都充当着同时扮演视频源与视频目的的角色，即录像机与非编机既当高清视频源输出(例如，传统的访谈类节目中使用的VTR信号就是从录像机输出)，又当着高清视频录制设备使用。录制码率大约为220Mb/s，完全满足高清要求。

　　四.系统设备的选型

　　1.658切换台

　　本次项目视频系统特效切换台使用日本松下公司生产的型号是AV-HS450MC。该设备是一个含一级M/E的16X4多功能数字特效其切换台，可提供高图像质量下的复杂特技功能。该系统由主处理器(2U标准19寸机柜型主机)及控制面板(全功能带嵌入沿遥控面板)两大功能模块组成，能够使用多种可选的功能模块(本次项目使用AV-HS04M1MC作为高标清兼容的SDI输入与输出接口扩展模块，AV-HS04M8MC作为DVI输入接口扩展模块)，得益于这两块可选功能模块的使用，切换台的输入由此前的16路高标清兼容SDI接口扩展到18路高标清兼容SDI接口外加其中有2路DVI标清输入，输出由此前的4路高标清兼容SDI接口扩展到6路高标清兼容SDI接口。

　　2.摄像机

　　摄像机决定选用索尼PMW-EX350L高清演播室摄像机，它是索尼首款采用2/3英寸成像器的肩扛式存储卡摄录一体机，不仅可以作为ENG单机应用，也可以通过演播室附件作为全功能演播室摄像机应用。

　　3.高标清硬盘录像机

　　可在2.5英寸高速固态硬盘上记录高质量无压缩视频Prores、DNxHD格式压缩视频.可同时插入2块SSD硬盘，支持不间断录制——当一块硬盘数据写满后，录像机会自动往另一块硬盘上继续写入。录制完毕后，将SSD硬盘装载到任何计算机上就可直接读取媒体文件，不需要再用另一台录机进行上下载配备3Gb/s SDI和HDMI接口、带有搜索轮和RS-422遥控接口的传统VTR风格控制面板、LCD预览屏幕，以及用于不间断录制的双SSD插槽。

　　4.HDV高清数字录像机

　　记录和重放HDV1080i，DVCAM，DV(SP)，DVCPRO 25(重放)格式，支持NTSC/PAL制记录和重放，支持高清下变换输出，内置信号发生器，兼容大小磁带，长时间记录能力。

　　5.blackmagic Compact Videohub 40X40切换矩阵

　　Videohub系列是广播级矩阵，2U能够安装在标准17寸机柜中，厚度不到1英寸。输入格式较为灵活，能够自动在SD、HD和3Gb/s SDI之间切换，而且所有输入信号都经过了时钟恢复，在切换过程都非常平稳，不会产生抖动和爆音。此次项目购置了3块与之配套使用的全物理按键的带宏功能的遥控面板，能够非常灵活调用每一路信号。

　　6.同步发生器

　　两台Sync Generator同步发生器，提供黑场和HD tri-sync同步信号，每台提供6个晶体稳定视频同步输出可使制作室所有的视频设备按照高清Tri-Sync或标清黑场电视标准实现同步。

　　7.双高清输入倒换器

　　高/标清信号输入(自动选择)，双输入备份功能，自动检测输入信号。手动直接控制(ACP)GPI，高/标清通道各自具有独立帧同步器，高/标清通道各自具有16 道加嵌器，关闭加嵌功能时高清16通道(4组)信号不做处理，关闭加嵌功能时标清8通道(2组)信号不做处理(帧同步之后)，双高清输入，双标清输出，双复合监视输出，高/标清域内色彩校正，提供1080i或720p 50至625/50格式变换，提供1080i或720p 59.9至或525/59.94格式变换，提供1080p或720p 25至625/50 格式变换，提供1080p或720p 29.97至525/59.94格式变换，提供1080p或720p 23.98至525/59.94格式变换，为4：3摇移格式、14：9和16：9信箱格式和变形格式输出的内置ARC，4：3标清安全框标记，标清域中经过下变换处理图像的行/场锐化控制，标清挖芯调整，标清域中WSS，WSS-ext和VI信息嵌入，两个输出通道的I/O延时测算，被选输入端口报告，两个输入端口的CRC状态信息。

　　8.高标清分配放大器

　　一分七高/标清SDI时钟再生分配放大器，兼容：143 Mbit/s，177 Mbit/s，270 Mbit/s，360 Mbit/s，540 Mbit/s，1485 Mbit/s，正向和反向输出，具有旁通功能的再锁定器(针对非标准频率)

【标清视频系统的架构】相关文章：