數字演播室系統 ——施工維護

　　隨著數字技術日新月異的發展 ，廣播電視領域正面臨著一場新的革命。從電視節目編播、節目制作、節目存儲、信號傳送、信號接收都在向數字化方向高速發展。廣播電視業由模擬向數字化的全面過渡轉換已勢在必行，數字演播室系統由此應運而生。
 

6.2.1　數字演播室的基本結構
　　數字演播室（如圖6－4所示）意即演播室系統設備在技術上都是數字化了的電視節目

 

制作設備。與傳統演播室相比較，數字演播室有許多優點：省略了大面積的演播廳；省略了大功率的照明設備；縮小了導控空間；節省了投資資金等。
　　數字演播室系統基本結構有兩種：一種是傳統模擬系統的線性結構，相應的設備換為數字設備；另一種是以計算機網絡為基礎，采用以寬帶視頻服務器為中心的分布式結構。雖然目前以FC網、以太網為基礎的計算機網絡已可以實現局部范圍內的某些功能，但要建立一個全部基于多媒體的數字電視系統，技術上仍要提高。所以，數字演播室系統大多仍采用線性結構，系統的某些局部可以使用多媒體網絡。

　　數字演播室的設計要確保系統的技術先進性和高可靠性，系統配置靈活，可兼容4：3和16：9格式，為將來的HDTV做好準備；在功能上，數字演播室既要滿足對直播的要求，又可以進行后期節目的制作，并且保證出色的圖像質量；數字演播室系統應為將來的發展留有余地，包括綜合布線、計算機網絡拓撲結構的通道帶寬等。
 

6.2.2　數字視頻信號格式和接口標準
1 、信號格式
　　數字視頻信號格式種類繁多。目前，數字電視系統以串行分量數字信號格式為主流。通過串行數字接口（SDI）可用一根同軸電纜同時傳輸4:2:2數字分量視頻信號、數字音頻和時間碼。ITU---R BT601數字分量演播室標準建議和SMPTE267M分別提供了4:3和16:9兩種彩色電視信號的編碼方式、取樣頻率、取樣結構的明確規定
標準編號 標準有關內容
ITU-R 601建議 對4：3分量電視信號數字化的取樣頻率進行了規定，亮度的取樣頻率為13.5MHz，色差信號的取樣頻率為6.75和9 MHz。
SMPTE 267M 對16：9分量電視信號數字化的取樣頻率進行了規定，亮度的取樣頻率為13.5和18 MHz，色差信號的取樣頻率為6.75和9 MHz
EBU Tech 3261 對并行傳輸數字電視信號進行了規定，規定要求使用11對雙絞線，通過25針“D”型接插座，按CB、Y、CR、Y、CB順序，以10b為單位并行傳送視頻數據。
EBU Tech 3267 對串行傳輸數字電視信號進行了規定，要求使用同軸電纜，BNC接插頭，按一定的時鐘頻率順序地一位一位地傳送信號。 

　　數字演播室采用分量編碼，亮度抽樣頻率選為525/60和625/50行頻的公倍數2.25MHZ的6倍 13.5MHZ，使樣值有正交結構，便于數字處理并使三大制式在數字域內的電視行的亮度樣值數統一于720個，兩個色度樣值均為360個，即4：2：2格式，從而使同一格式數字錄像機能記錄三種不同制式的信號，并使整個數字演播室能以 4：2：2格式接在一起。正是這一標準，使各種數字演播室的數字設備能連成一系統，形成一個 4：2：2的數字演播室環境。

2 、數字接口標準
　　數字系統各設備間通過數字信號串行數字接口（SDI）相連接。SDI接口是按ITU---R BT601-2 數字分量演播室標準建議，為 N 制 SMPCE（ SMPCE259M ）和 PAL 制 EBU（TECH3267－E）采納的標準接口。接口接受來自并行接口經過修正的10bit信號，傳送比特率為270mb/s，可傳送4---8路數字音頻信號。用單根BNC電纜傳送，最長傳輸距離300米。
　　由于SDI接口是一種新型的、采用擾碼的NRII接口，因而被世界上眾多數字視頻生產廠家普遍采納。在其生產的視頻設備輸出均留有SDI接口，把SDI接口作為標準視頻接口。對當今多種數據壓縮方式并存，存在不同壓縮數據傳輸的情況下，是十分重要的，它確保在4：2：2 數字演播室環境（格式）下，使各數字演播室的不同的設備連成一個系統。SDI 接口的使用也大大簡化了系統內部不同格式數據之間的轉換，為數字演播室視頻系統設計提供了方便。

返上

6.2.3　數字演播室設備
1 、視頻部分
　　眾所周知，在演播室的模擬系統中，主要包括攝像機、切換臺、錄像機、信號分配及監視設備、調音臺、調光臺幾大部分。在數字視頻系統中，系統構成的形式沒有變化，只是基本設備內部及系統內部信號是數字的而已（圖6－5）。下面介紹幾種主要設備在選

圖6－5　數字演播室的視頻系統示意圖

型問題上的考慮。

(1) 數字切換臺
　　數字切換臺（圖6－6）是演播室的核心設備，切換臺的數字化是演播室數字化的關鍵所在。目前，數字切換臺無論在外觀、操作還是內部框架結構上，均與傳統的模擬切換臺相似，不同之處在于：切換臺和計算機技術相結合起來，實現了多功能操作和聯網操作。其輸入的 SDI接口不再與控制面板按鈕一一對應，而是由菜單設置其對應關系；輸入的視頻信號與鍵信號也不再區分，可接入任一路 SDI輸入口。數字切換臺具有強大的設置菜單，可對制式、格式、寬高比、各種鍵及特技等在內的幾乎所有參數進行設置。以下是數字切換臺的選型原則：

　　1) 采用串行數字分量電視信號格式；
　　2) 保證足夠的直接切換的信號源；
　　3) 至少要有兩級M/E,一級PGM/PST；
　　4) 有兩個下游鍵（兩種字幕疊加或主、備字幕機）
　　5) 可以存儲某些特技效果；
　　6) 運行可靠性高，最好有備份電源系統；
　　7) 各信號源之間的自動同步；
　　8) 能進行軟件操作，保證在面板失靈時，軟件能代替面板進行正常的切換操作。

(2) 數字攝像機
　　數字攝像機（圖6－7）是前期信號的采集設備，在視頻系統中占有很重要的位置。目前，市場可供選擇的數字攝像機型號很多，各大廠家高級攝像機都采用12bit模數轉換，在信號處理上采用16bit以上的數據處理，保證了更精確的伽馬、拐點、輪廓校正。另外，演播室攝像機所用電纜長度最好不超過200m，超過時應采用光纖，接插件要采用鍍金措施，以防止輻射。攝像機質量直接決定演播室的節目技術質量 ，因此，需慎重考慮性能、價格和需求。以下（表6－2）是各大廠家演播室攝像機的列表比較。

廠 家 池 上 Philips 松 下 索 尼 日 立
攝像機型號 HK-388 LDK-20 AQ-235 BVP-900P SK-2700A
CCD類別 16:9FITCCD 4:3FTCCD 16:9MFITCCD 16:9FITCCD 16:9FITCCD
模數轉換 12bit 12bit 12bit 12bit 12bit
靈敏度（3200k） 2000lux F8.0 2000luxF8.0 2000luxF8.0 2000luxF8.0 2000luxF8.0
水平分解力 800線 800線 700線(16:9) 900/700線(16:9) 850/750線(16:9)
S/N 60dB 60dB 60dB 60dB 60dB
可轉換鏡片 Y N Y Y Y

　　
　　由表6-2可見，在實現 4：3和16：9兼容時，各廠家采取的技術不同，日本各攝像機廠采用的是16：9的 CCD元件，通過改變水平尺寸以實現對4：3的兼容。在進行4：3和16：9之間轉換時，由于成像面的水平尺寸不同，因此需要通過可轉換鏡片來彌補視角的變化。而飛利浦的LDK系列攝像機采取了動態像素管理（DPM）的技術，在4：3的CCD上實現了16：9的兼容，DPM技術沒有改變CCD成像區域的水平尺寸，只改變了垂直尺寸。一般地，選擇攝像機的最好方法是用戶根據系統投入的資金將各公司的相關檔次的攝像機架在一起攝取同一測試卡，對測試數據進行比較并結合自己的主觀感覺及攝像機的價格擇優選取。

(3) 數字視頻記錄設備
　　目前，對于串行分量數字演播室可供選擇的廣播級錄像機（如圖6－8所示）有D1、D5和BETACAM DVW系列的產品。在數字演播室中，考慮到節目制作的質量以及原有的大量BETACAM SP 格式節目素材可直接利用的問題，故應該首選 BETACAM　DVW 系列的錄像機。近年來推出的 DVCAM、DVCPRO、DIGITAL–S、BETACAM–SX等都是數字分量記錄格式，但互不兼容。它們都是進行碼率壓縮后將數字信號記錄到磁帶上，這在進行簡單的節目編輯和復制時，進行多次 D/A、A/D 變換后，信號的質量會下降，因此比較適用于新聞節目的制作。在專業數字演播室中，BETACAM DVW應作為首選。

(4) 數字串行設備
　　數字串行設備指串接在數字電路中，對數字信號進行變換和存儲的設備，包括　A/D、D/A 、數字信號幀同步機、數字臺標發生器、數字視頻分配器等。由于大規模集成電路的采用，數字串行設備的體積比相應模擬設備大為減小，通常只是一塊電路板。

　　雖然數字串行設備并非數字演播室的核心設備，但它通常串接在系統的輸入輸出端口處，直接影響到系統與外部時基及相位關系，也在很大程度上影響到經各種變換后信號的技術指標。

2 、數字音頻部分
　　演播室音頻系統包括聲音接收裝置、音頻信號傳輸裝置、音頻信號編輯處理裝置、揚聲器等。廣播音頻將音頻取樣頻率規定為44.1KHZ或48KHZ。而AES（美國音頻工程師學會）/EBU（歐洲廣播聯盟）建議采樣頻率為48KHZ，這樣做除了能夠得到高質量的數字音頻信號外，也使得音頻采樣與視頻頻率之間具有簡單的換算關系。有利于解決音頻信號與視頻信號之間的同步問題。 對音頻設備選型的原則是：
　　A. 滿足各類節目的制作要求；
　　B. 適應現代音樂制作方式；
　　C. 符合演播室數字音頻標準