視頻演播室直播系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

張 磊

（北京市順義區(qū)融媒體中心，北京 101300）

0 引 言

隨著網(wǎng)絡技術和數(shù)字技術的發(fā)展，信息技術與廣播技術的融合已經(jīng)成為不可阻擋的潮流趨勢。為提高廣播媒體的傳播力、公信力，引入現(xiàn)代新手段、新思維，拓寬廣播發(fā)展新空間，勢在必行。在數(shù)字化技術支持下，數(shù)字硬盤的安全性、可靠性得到了提升，能夠滿足視頻演播的需求[1]。以視頻服務器為主體，設計演播室直播一體化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡化演播室系統(tǒng)的構建，創(chuàng)新視頻演播室的呈現(xiàn)形式，為廣播發(fā)展注入新的生機與活力。

1 視頻演播室直播系統(tǒng)設計需求分析

視頻演播室是節(jié)目錄制的重要場所，演播室視頻系統(tǒng)在很大程度上影響著節(jié)目制作效果以及節(jié)目播出之后的影響力與感染力。互聯(lián)網(wǎng)時代，新媒體技術與傳統(tǒng)媒體融合，已成為不可阻擋的趨勢。為了加快推進媒體融合，對直播技術區(qū)進行網(wǎng)絡化智能化改造成為主流。因此，構建視頻演播室直播系統(tǒng)，一方面能夠滿足現(xiàn)階段節(jié)目播出的要求，為用戶提供高質(zhì)量的電視節(jié)目信號；另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)媒體融合，促進視頻演播的可持續(xù)發(fā)展。

視頻演播室直播系統(tǒng)是近年發(fā)展起來的一種獨特的節(jié)目制作技術，其將眾多的基于硬件技術的傳統(tǒng)演播室設備IT 化，所有傳統(tǒng)演播室能實現(xiàn)的功能均在一臺基于計算機平臺的在線演播室中實現(xiàn)，具有小型化、集成化等特點。通過對國內(nèi)外視頻演播媒體發(fā)展趨勢的研究，本文將視頻演播室直播系統(tǒng)分為演播室、導演室、廣播機房、燈光及輔助系統(tǒng)共5 個系統(tǒng)，各個系統(tǒng)的具體需求如下。

（1）視頻演播室直播系統(tǒng)。視頻演播室直播系統(tǒng)需要達到宣傳與延伸的目的，這就要求演播室在面積方面能夠滿足3 ～5 人的訪談類節(jié)目、演講節(jié)目或綜藝節(jié)目的應用需求。為保障直播效果，呈現(xiàn)高清的畫面，所選擇的攝像機應具有攝錄功能，配備廣角鏡頭，具有ESP（演播室錄像制作）系統(tǒng)設備支持[2]。

（2）導演室系統(tǒng)。作為直播系統(tǒng)的中樞，導演室具備監(jiān)聽與監(jiān)看的功能，可了解直播地點的實時情況。音頻與視頻信號輸入輸出能夠?qū)崿F(xiàn)自由調(diào)度，且需要對直播間燈光進行遠程控制[3]。另外，導演室還需要具備視頻轉(zhuǎn)碼、實時編輯功能，能夠與內(nèi)外系統(tǒng)實現(xiàn)對接，能夠存儲并發(fā)布視頻。

（3）ESP 系統(tǒng)。ESP 指演播室錄像制作。通過在演播室設計、建造時提前考慮各類使用、技術需求，使其具備齊全的攝像、音響、燈光、布景調(diào)配系統(tǒng)。

（4）機房直播間視頻系統(tǒng)。直播間的主要功能是廣播節(jié)目的播出，其次為視頻直播，可以說視頻直播是廣播的另一種呈現(xiàn)形式。通常主持人與嘉賓的位置是固定的，為保證節(jié)目的正常播出，系統(tǒng)應盡可能簡單，固定機位進行視頻拍攝即可，滿足背景變換需求，配合燈光調(diào)節(jié)。

（5）燈光系統(tǒng)。為保證直播的呈現(xiàn)效果，直播設備的聲學指標應滿足需求，燈光設備要與周圍環(huán)境及工作噪音等相結(jié)合，確保燈光的應用不會對廣播節(jié)目的播出產(chǎn)生影響。

（6）輔助系統(tǒng)。通話系統(tǒng)、同步系統(tǒng)與視頻轉(zhuǎn)碼均屬于輔助系統(tǒng)范疇。通話系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)演播室人員與直播間人員的溝通，因此要求通話系統(tǒng)具備無線連接的功能，擁有較長的續(xù)航時間，保障信號質(zhì)量。另外，要能夠?qū)崿F(xiàn)多通道通話，使得多組工作人員能夠在同一通話系統(tǒng)完成交流溝通。

2 視頻演播室直播系統(tǒng)的整體架構

基于視頻演播室直播系統(tǒng)設計需求，應將導演室作為核心。導演室負責對演播室與廣播直播間所有音頻信號的調(diào)配與應用，通過調(diào)配、切換、加嵌及編輯等相關操作，能夠?qū)⒃夹盘枌ν獍l(fā)布，具體流程如圖1 所示。

圖1 導演室信號操作流程

視頻演播室直播系統(tǒng)主要包括視頻系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)兩個部分。由于目前所用的播控系統(tǒng)為模擬信號播出系統(tǒng)，因此視頻系統(tǒng)應用數(shù)字分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）信號輸入、模擬信號輸出的結(jié)構。系統(tǒng)能夠?qū)崟r對演播室和直播間傳回的信號進行編輯、對外發(fā)布等操作，收錄HD-SDI視頻信號與IP 視頻流。其中需要應用的硬件設備有調(diào)音臺、音頻分配處理器及視頻轉(zhuǎn)換器等。其工作任務如下：首先在視頻切換器作用下，按照一定的布局，將不同的視頻信號呈現(xiàn)在監(jiān)控屏幕上。工作人員根據(jù)視頻播出情況切換視頻畫面[4]；由視頻音頻分配器對輸出的視頻流進行音頻加嵌和分配處理，然后在臺標機、視頻信號格式轉(zhuǎn)換器作用下生成HD-SDI 視頻流；最后，對HD-SDI 視頻流進行編碼，生成IP 視頻流推送至第三方，收錄服務器將HD-SDI 視頻信號、IP 視頻流收錄。

3 視頻演播室直播系統(tǒng)具體設計與實現(xiàn)

3.1 演播室系統(tǒng)

3.1.1 設備選型與技術參數(shù)

演播室系統(tǒng)的主要設備有攝像機、廣角鏡頭以及ESP 系統(tǒng)等。

（1）攝像機。攝像機可采用Panasonic（松下）AJ-PX298MC 高清攝錄一體攝像機，其為專用新聞采訪攝像機，體積小、重量小，可實現(xiàn)自動化操作，且適用于非標準照明，有利于演播室拍攝效果的提升。其參數(shù)指標如表1 所示。

表1 高清攝錄一體攝像機技術參數(shù)指標

（2）廣角鏡頭。廣角鏡頭可選擇KOMERY 全高清廣角鏡頭，其變焦比達到13 倍，光圈范圍覆蓋F2.0 ～F2.7，拍攝距離最小可達到0.4，當設置為16 ∶9 的拍攝模式，其畫面視角廣角、長焦端分別能夠達到77.3×48.5，7.0×4.0，廣角端的最大口徑比可達到1 ∶2.0，長焦端可達到1 ∶2.7。

（3）ESP 系統(tǒng)。演播室經(jīng)過設計及合理化改造，能夠結(jié)合技術指標，保障攝像、音響與燈光等合理調(diào)配，具有較高的靈活性，不僅能夠先拍攝后制作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)實時編輯制作。選擇SWITCHBOX 演播室系統(tǒng)，在RS-422 控制協(xié)議下，可同時滿足數(shù)據(jù)操作、光圈數(shù)據(jù)獨立顯示等多種功能。

3.1.2 系統(tǒng)整體設計與實現(xiàn)

在ESP 系統(tǒng)中接入演播室的三臺攝錄一體機，便于對攝像機進行遠程控制，實現(xiàn)遠程控制調(diào)整攝像機光圈、底電平、增益等參數(shù)。視頻信號輸出可以分為兩組，分別傳輸至導演室控制臺、矩陣[5]。與演播室控制臺相連接的信號，應對演播室內(nèi)不同拍攝素材的角度作出相應的調(diào)整，并在監(jiān)視屏上顯示。演播室系統(tǒng)設計如圖2 所示。

圖2 演播室系統(tǒng)設計圖

3.2 導演室系統(tǒng)

導演室系統(tǒng)包含兩個液晶顯示器，尺寸為55寸，配備兩個監(jiān)聽音響，在操作臺正前方有2 個掛鐘。攝像機控制面板安置于操作臺最左端，然后依次放置燈光控制板、視頻切換臺與調(diào)音臺，在正前方自左向右將燈光顯示器、監(jiān)看顯示器與控制顯示器放置，完成安裝。導演室還應配備專門的設備間，將視頻、音頻、大屏等相關設備放置于機柜中。

3.3 廣播機房直播間

廣播機房主要是滿足廣播直播功能，基于機房位置及廣播節(jié)目人數(shù)的要求，其設備位置往往是固定的。廣播操作臺前是主持人與嘉賓的位置，一般情況下無需更換攝像機機位。攝像機配置方面，簡單、便攜即可[6]。為達到較好的視頻呈現(xiàn)效果，廣播機房直播間需要配備廣角鏡頭。可采用三訊道方式設計直播機房，引入ENG 手持攝錄一體機，節(jié)省空間。為保障直播機房獨立編輯與導演功能的順利實現(xiàn)，可以配置視音頻切換臺。在綜合接口箱作用下實現(xiàn)導播與導演等各通路級聯(lián)，其所用的視頻、音頻等通路數(shù)量一致。

3.4 燈光系統(tǒng)

視頻演播室燈光配置主要包括LED 平板燈、LED 聚光燈、LED 染色燈以及搖頭電腦燈，不僅能夠滿足臨時表演需求，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場氣氛予以渲染，增強表現(xiàn)力及畫面層次感。在具體實現(xiàn)時需要借助信號放大器等電器，使得導演室能夠?qū)χ辈C房的燈具進行控制。另外，需要在直播機房配備B-Station控制器，即便不采用控制臺也能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光場景的獨立選擇與控制。

3.5 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)主要包括通話系統(tǒng)、同步系統(tǒng)以及視頻轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)三個方面。

（1）通話系統(tǒng)。采用Clear-Com 四通道通話系統(tǒng)，其中通道3、4 為預留通道，通道1、2 分別與演播室接口箱與直播機房的接口板連接。

（2）同步系統(tǒng)。該系統(tǒng)由6 路黑場同步輸出，與多視頻音頻相配合，能夠有效分配同步信號，使得設備同步輸入標準達到一致。

（3）視頻轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)。在編碼器作用下，對演播室與直播機房HD-SDI 視頻信號進行處理，以視頻流形式呈現(xiàn)，并完成視頻的對外發(fā)布。不僅如此，視頻轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)還具備音頻文件導出功能。

3.6 網(wǎng)絡播出的實現(xiàn)

網(wǎng)絡播出的主要設備包括播調(diào)工作站主備播出工控機和主備網(wǎng)絡播出服務器。播調(diào)工作站的任務是編排節(jié)目單。播出工控機的作用是根據(jù)節(jié)目單和導播指令，手動控制主備網(wǎng)絡播出服務器。主備網(wǎng)絡播出服務器對視音頻文件進行解碼輸出，作為主備信號源，經(jīng)過解嵌器提供給視音頻系統(tǒng)。正常情況下由主播出工控機控制主備網(wǎng)絡播出服務器進行播出。主播出服務器為單通道服務器而備播出服務器為雙通道服務器，一路信號輸出作為同步播出，另一路可根據(jù)需要對即將播出的節(jié)目進行預覽。

4 結(jié) 語

通過對視頻演播室直播系統(tǒng)設計需求的分析，本文將系統(tǒng)劃分成5 個子系統(tǒng)進行單獨設計，最終建立以視頻錄制、直播、發(fā)布為核心的視頻演播室及直播系統(tǒng)，對主要設備的選型進行了討論及確型，根據(jù)使用需求及特點對主要設備配置數(shù)量及布局情況做了研究，實現(xiàn)了預定設計目標。