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[图文]浅谈高清演播室系统的方案设计(上)

2006/7/5/14:22 来源:《现代电视技术》

    作者:湖北电视台 周锦 方活学
 
    高清晰度电视技术的不断成熟为广电行业的持续性发展注入了生机,国内的许多电视台已经开始尝试将高清电视的梦想变成现实。在电视市场竞争日益激烈的大环境下,为了在未来的高清电视节目生产领域占有一席之地,湖北台开始着手进行高清演播室系统的前期设计工作,希望通过该系统的建设为标清电视(SDTV)向高清电视(HDTV)的平稳过渡探索出一条可行之路。

    一 高清演播室系统的设计思想

    高清电视节目的制作在我国还处于起步阶段,目前的电视制作仍以标清节目为主,高清和标清在未来相当长的时间内将并存。如果花费高昂的代价建设一个纯粹的高清演播室系统,只能进行高清节目的制作和储备,必然会降低演播室的利用率。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想,该系统既能实现高清、标清信号源的混合处理,又能根据需求输出高清和标清版的节目。

    二 高清/标清兼容系统的实现方式

    高清/标清兼容系统与传统的标清系统相似,都是以切换台为核心,但由于高清电视在取景比率、延时处理、信号带宽等方面不同于标清电视系统,在系统的细节处理上也存在许多不同。根据目前市场上切换台的功能分类,高清/标清兼容系统的实现方式有以下四种。

    1. 双主机切换系统

    该系统采用由一个控制面板同时控制两个主机的方式,一个为高清信号通道主机,另一个为标清信号通道主机。除信号源之外,相当于形成了高清、标清两套分离系统。它的优点是高清、标清信号可同步切换,可同时获得高清、标清信号,不存在由上、下变换而引起的信号延时和转换损耗。其缺点是采用双切换主机增加了系统的成本和复杂程度。

    2. 高/标清兼容切换台系统

    该系统采用高/标清兼容切换台,一台切换台主机同时具有高清、标清两套处理系统,切换台设置为高清状态时进行高清制作,设置为标清状态时进行标清制作。在同时录制高清、标清信号时,需要将高清信号进行下变换以得到标清信号。其优点是高清、标清信号能同时接入系统,操作简单。缺点是由于高清、标清信号同时接入切换台,导致切换台输入端口和系统线量成倍增加,成本较高。

    3. 纯高清加上、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,形成了一个“高清岛”。在通道最终输出端加入下变换产生标清信号。其优点是可同时录制高清、标清信号,系统相对简单。但由于在输入端对标清信号源进行了上变换,在输出端加入了下变换,系统必须考虑由上、下变换所引起的视、音频信号的延迟差异、变换模式等问题。

    4. 多分辨率同步制作切换台系统

    该系统以多分辨率同步制作切换台为核心,其独特的格式融合(Format Fusion)技术使所有的标清、高清信号源无需上、下变换即可直接进入切换台,实现高清、标清信号的同步混合切换,并可在切换时根据16:9和4:3幅型比的要求随意设定。它的设置简单便捷,每个输入接口可任意指定为高清或标清格式,每级M/E采用独立的CPU运行,可以分别自由定义为高清或标清输出。该系统布线简单,不需考虑上、下变换,不存在延时问题,可完成高清、标清信号的双版同时输出,具有较高的实用价值,但切换台的成本较高。

    经对对以上四种兼容方式的认真比较,并考虑到今后的技术升级和系统构成的性能价格比,我们决定采用纯高清加上、下变换方式,其原因如下:

    * 从价格方面考虑,其它三种兼容系统采用的切换台与纯高清切换台相比,设备投入要高出60%~100%,显然采用纯高清切换台是比较经济的一种选择。

    * 从系统结构方面考虑,采用建立“高清岛”的方式实现高清、标清的兼容,在“高清岛”内从信号拾取、特技处理、字幕叠加到录像全部为高清格式,在电视制作全面进入高清时代后,将“高清岛”以外的上、下变换去掉,就可以成为一个纯高清的节目制作系统。

    * 从系统复杂性方面考虑,除了标清录像机外,摄像机、高清录像机、帧同步机、字幕机均为高清设备,具备高清信号的输入、输出功能,允许切换台不具备标清处理功能,使系统配置得到了简化。

    三 高清演播室视频系统的信号流程

    我们计划建立一个小型高清演播室,完成台内部分专题栏目的录制和直播工作,视频系统的主要设备为:3台高清摄像机、一台16路高清切换台、一台12×2高清矩阵、一台12×4标清矩阵、高清和标清放像机各一台、高清和标清录像机各两台、一台高清字幕机、两台上变换器和一台下变换器。高清演播室的视频系统图如图1所示。其信号流程如下。

图1 高清演播室视频系统方框图

图1 高清演播室视频系统方框图

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    1. 高清主路信号

    3路高清摄像机信号、1路高清放像机信号、高清字幕机的2路信号直接进入高清切换台,由标清矩阵输出的第二、三路SD-SDI信号分别经2台上变换器转换为HD-SDI信号后也送入高清切换台,高清切换台输出的PGM信号即为高清主路信号。

    2. 高清备路信号

    高清摄像机、高清放像机、高清字幕机及两台上变换器的输出信号送入12×2高清矩阵,其输出作为高清备路信号。

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