数字演播室系统 ——施工维护

　　随着数字技术日新月异的发展 ，广播电视领域正面临着一场新的革命。从电视节目编播、节目制作、节目存储、信号传送、信号接收都在向数字化方向高速发展。广播电视业由模拟向数字化的全面过渡转换已势在必行，数字演播室系统由此应运而生。
 

6.2.1　数字演播室的基本结构
　　数字演播室（如图6－4所示）意即演播室系统设备在技术上都是数字化了的电视节目

 

制作设备。与传统演播室相比较，数字演播室有许多优点：省略了大面积的演播厅；省略了大功率的照明设备；缩小了导控空间；节省了投资资金等。
　　数字演播室系统基本结构有两种：一种是传统模拟系统的线性结构，相应的设备换为数字设备；另一种是以计算机网络为基础，采用以宽带视频服务器为中心的分布式结构。虽然目前以FC网、以太网为基础的计算机网络已可以实现局部范围内的某些功能，但要建立一个全部基于多媒体的数字电视系统，技术上仍要提高。所以，数字演播室系统大多仍采用线性结构，系统的某些局部可以使用多媒体网络。

　　数字演播室的设计要确保系统的技术先进性和高可靠性，系统配置灵活，可兼容4：3和16：9格式，为将来的HDTV做好准备；在功能上，数字演播室既要满足对直播的要求，又可以进行后期节目的制作，并且保证出色的图像质量；数字演播室系统应为将来的发展留有余地，包括综合布线、计算机网络拓扑结构的通道带宽等。
 

6.2.2　数字视频信号格式和接口标准
1 、信号格式
　　数字视频信号格式种类繁多。目前，数字电视系统以串行分量数字信号格式为主流。通过串行数字接口（SDI）可用一根同轴电缆同时传输4:2:2数字分量视频信号、数字音频和时间码。ITU---R BT601数字分量演播室标准建议和SMPTE267M分别提供了4:3和16:9两种彩色电视信号的编码方式、取样频率、取样结构的明确规定
标准编号 标准有关内容
ITU-R 601建议 对4：3分量电视信号数字化的取样频率进行了规定，亮度的取样频率为13.5MHz，色差信号的取样频率为6.75和9 MHz。
SMPTE 267M 对16：9分量电视信号数字化的取样频率进行了规定，亮度的取样频率为13.5和18 MHz，色差信号的取样频率为6.75和9 MHz
EBU Tech 3261 对并行传输数字电视信号进行了规定，规定要求使用11对双绞线，通过25针“D”型接插座，按CB、Y、CR、Y、CB顺序，以10b为单位并行传送视频数据。
EBU Tech 3267 对串行传输数字电视信号进行了规定，要求使用同轴电缆，BNC接插头，按一定的时钟频率顺序地一位一位地传送信号。 

　　数字演播室采用分量编码，亮度抽样频率选为525/60和625/50行频的公倍数2.25MHZ的6倍 13.5MHZ，使样值有正交结构，便于数字处理并使三大制式在数字域内的电视行的亮度样值数统一于720个，两个色度样值均为360个，即4：2：2格式，从而使同一格式数字录像机能记录三种不同制式的信号，并使整个数字演播室能以 4：2：2格式接在一起。正是这一标准，使各种数字演播室的数字设备能连成一系统，形成一个 4：2：2的数字演播室环境。

2 、数字接口标准
　　数字系统各设备间通过数字信号串行数字接口（SDI）相连接。SDI接口是按ITU---R BT601-2 数字分量演播室标准建议，为 N 制 SMPCE（ SMPCE259M ）和 PAL 制 EBU（TECH3267－E）采纳的标准接口。接口接受来自并行接口经过修正的10bit信号，传送比特率为270mb/s，可传送4---8路数字音频信号。用单根BNC电缆传送，最长传输距离300米。
　　由于SDI接口是一种新型的、采用扰码的NRII接口，因而被世界上众多数字视频生产厂家普遍采纳。在其生产的视频设备输出均留有SDI接口，把SDI接口作为标准视频接口。对当今多种数据压缩方式并存，存在不同压缩数据传输的情况下，是十分重要的，它确保在4：2：2 数字演播室环境（格式）下，使各数字演播室的不同的设备连成一个系统。SDI 接口的使用也大大简化了系统内部不同格式数据之间的转换，为数字演播室视频系统设计提供了方便。

返上

6.2.3　数字演播室设备
1 、视频部分
　　众所周知，在演播室的模拟系统中，主要包括摄像机、切换台、录像机、信号分配及监视设备、调音台、调光台几大部分。在数字视频系统中，系统构成的形式没有变化，只是基本设备内部及系统内部信号是数字的而已（图6－5）。下面介绍几种主要设备在选

图6－5　数字演播室的视频系统示意图

型问题上的考虑。

(1) 数字切换台
　　数字切换台（图6－6）是演播室的核心设备，切换台的数字化是演播室数字化的关键所在。目前，数字切换台无论在外观、操作还是内部框架结构上，均与传统的模拟切换台相似，不同之处在于：切换台和计算机技术相结合起来，实现了多功能操作和联网操作。其输入的 SDI接口不再与控制面板按钮一一对应，而是由菜单设置其对应关系；输入的视频信号与键信号也不再区分，可接入任一路 SDI输入口。数字切换台具有强大的设置菜单，可对制式、格式、宽高比、各种键及特技等在内的几乎所有参数进行设置。以下是数字切换台的选型原则：

　　1) 采用串行数字分量电视信号格式；
　　2) 保证足够的直接切换的信号源；
　　3) 至少要有两级M/E,一级PGM/PST；
　　4) 有两个下游键（两种字幕叠加或主、备字幕机）
　　5) 可以存储某些特技效果；
　　6) 运行可靠性高，最好有备份电源系统；
　　7) 各信号源之间的自动同步；
　　8) 能进行软件操作，保证在面板失灵时，软件能代替面板进行正常的切换操作。

(2) 数字摄像机
　　数字摄像机（图6－7）是前期信号的采集设备，在视频系统中占有很重要的位置。目前，市场可供选择的数字摄像机型号很多，各大厂家高级摄像机都采用12bit模数转换，在信号处理上采用16bit以上的数据处理，保证了更精确的伽马、拐点、轮廓校正。另外，演播室摄像机所用电缆长度最好不超过200m，超过时应采用光纤，接插件要采用镀金措施，以防止辐射。摄像机质量直接决定演播室的节目技术质量 ，因此，需慎重考虑性能、价格和需求。以下（表6－2）是各大厂家演播室摄像机的列表比较。

厂 家 池 上 Philips 松 下 索 尼 日 立
摄像机型号 HK-388 LDK-20 AQ-235 BVP-900P SK-2700A
CCD类别 16:9FITCCD 4:3FTCCD 16:9MFITCCD 16:9FITCCD 16:9FITCCD
模数转换 12bit 12bit 12bit 12bit 12bit
灵敏度（3200k） 2000lux F8.0 2000luxF8.0 2000luxF8.0 2000luxF8.0 2000luxF8.0
水平分解力 800线 800线 700线(16:9) 900/700线(16:9) 850/750线(16:9)
S/N 60dB 60dB 60dB 60dB 60dB
可转换镜片 Y N Y Y Y

　　
　　由表6-2可见，在实现 4：3和16：9兼容时，各厂家采取的技术不同，日本各摄像机厂采用的是16：9的 CCD元件，通过改变水平尺寸以实现对4：3的兼容。在进行4：3和16：9之间转换时，由于成像面的水平尺寸不同，因此需要通过可转换镜片来弥补视角的变化。而飞利浦的LDK系列摄像机采取了动态像素管理（DPM）的技术，在4：3的CCD上实现了16：9的兼容，DPM技术没有改变CCD成像区域的水平尺寸，只改变了垂直尺寸。一般地，选择摄像机的最好方法是用户根据系统投入的资金将各公司的相关档次的摄像机架在一起摄取同一测试卡，对测试数据进行比较并结合自己的主观感觉及摄像机的价格择优选取。

(3) 数字视频记录设备
　　目前，对于串行分量数字演播室可供选择的广播级录像机（如图6－8所示）有D1、D5和BETACAM DVW系列的产品。在数字演播室中，考虑到节目制作的质量以及原有的大量BETACAM SP 格式节目素材可直接利用的问题，故应该首选 BETACAM　DVW 系列的录像机。近年来推出的 DVCAM、DVCPRO、DIGITAL–S、BETACAM–SX等都是数字分量记录格式，但互不兼容。它们都是进行码率压缩后将数字信号记录到磁带上，这在进行简单的节目编辑和复制时，进行多次 D/A、A/D 变换后，信号的质量会下降，因此比较适用于新闻节目的制作。在专业数字演播室中，BETACAM DVW应作为首选。

(4) 数字串行设备
　　数字串行设备指串接在数字电路中，对数字信号进行变换和存储的设备，包括　A/D、D/A 、数字信号帧同步机、数字台标发生器、数字视频分配器等。由于大规模集成电路的采用，数字串行设备的体积比相应模拟设备大为减小，通常只是一块电路板。

　　虽然数字串行设备并非数字演播室的核心设备，但它通常串接在系统的输入输出端口处，直接影响到系统与外部时基及相位关系，也在很大程度上影响到经各种变换后信号的技术指标。

2 、数字音频部分
　　演播室音频系统包括声音接收装置、音频信号传输装置、音频信号编辑处理装置、扬声器等。广播音频将音频取样频率规定为44.1KHZ或48KHZ。而AES（美国音频工程师学会）/EBU（欧洲广播联盟）建议采样频率为48KHZ，这样做除了能够得到高质量的数字音频信号外，也使得音频采样与视频频率之间具有简单的换算关系。有利于解决音频信号与视频信号之间的同步问题。 对音频设备选型的原则是：
　　A. 满足各类节目的制作要求；
　　B. 适应现代音乐制作方式；
　　C. 符合演播室数字音频标准