數(shù)字切換臺(tái)的主要技術(shù)創(chuàng)新

1高清從視播到電視制作系統(tǒng)隨著全球廣播電視的發(fā)展和公共服務(wù)信息交流技術(shù)政策的完善，越來(lái)越多的電視制作機(jī)構(gòu)開(kāi)始建立高分辨率廣播生產(chǎn)系統(tǒng)。切換臺(tái)是電視節(jié)目制作系統(tǒng)的核心設(shè)備,它的性能直接決定了整個(gè)制作系統(tǒng)的品質(zhì)2數(shù)字切換臺(tái)的功能這里討論的小型切換臺(tái)定義為直切路數(shù)在10路以下、高標(biāo)清兼容、一級(jí)M/E的廣播級(jí)產(chǎn)品,一般在4訊道以下的演播室和轉(zhuǎn)播車(chē)中采用。切換臺(tái)功能是否齊全、面板設(shè)計(jì)是否合理、操作是否靈活等,都會(huì)對(duì)節(jié)目制作和節(jié)目質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。現(xiàn)在的數(shù)字切換臺(tái)不僅具備簡(jiǎn)單的信號(hào)切換功能,同時(shí)正向多格式、多功能、高性能發(fā)展。下面探討小型高標(biāo)清切換臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)。1p/pcp的幅型比高清視頻格式有1080/59.94i,1080/50i,720/59.94p和720/50p4種,采用16∶9的幅型比。標(biāo)清視頻格式有480/59.94i和576/50i2種,采用4∶3的幅型比。兩者在數(shù)字碼流、帶寬、行頻、信號(hào)處理方式以及幅型比等方面都存在著本質(zhì)差別。國(guó)內(nèi)廣電行業(yè)以1080/50i作為高清電視信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn),以576/50i作為標(biāo)清電視信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn)。2hd-sdi接口高碼率成為高清節(jié)目的最大特點(diǎn),是高清制作與傳輸環(huán)節(jié)所要解決的首要問(wèn)題。目前幾乎所有高清設(shè)備的視頻信號(hào)均采用HD-SDI接口,符合SMPTE292M標(biāo)準(zhǔn),碼率高達(dá)1.5Gbit/s。使用專(zhuān)門(mén)為傳輸高清信號(hào)設(shè)計(jì)的特殊介質(zhì)的同軸電纜,對(duì)高碼率串行數(shù)字信號(hào)的衰減比較小,傳輸距離最長(zhǎng)為300m。3切換臺(tái)的控制原理特效種類(lèi)和鍵功能是衡量一個(gè)切換臺(tái)的重要因素,它決定了系統(tǒng)的節(jié)目制作能力。切換臺(tái)一般內(nèi)嵌切換、混合、劃像、多通道2D/3DDVE等轉(zhuǎn)場(chǎng)類(lèi)型,有些還通過(guò)GPI觸發(fā)與單獨(dú)數(shù)字特技機(jī)相連,達(dá)到擴(kuò)展節(jié)目制作的能力。高標(biāo)清切換臺(tái)都自帶鍵處理器,如線(xiàn)性鍵、亮度鍵、色鍵、DSK鍵等。4節(jié)目切換功能直切路數(shù)是指在切換臺(tái)上只要按下一個(gè)鍵就可以選擇一路視頻信號(hào)的通道路數(shù),直切功能在信號(hào)源較多時(shí)可迅速地實(shí)現(xiàn)節(jié)目切換,非常方便。由于切換臺(tái)在切換時(shí)容易造成輸出信號(hào)的紊亂和噪波,進(jìn)而引起圖像的抖動(dòng),直切功能要求切換臺(tái)要帶有同步發(fā)生器接口與高清攝像機(jī)和錄像機(jī)同步,或每路直切通道都帶一個(gè)幀同步器。5下一改變要想在一個(gè)切換系統(tǒng)中兼容高清和標(biāo)清信號(hào),必須用上/下變換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,對(duì)于不同制式的視頻信號(hào)還需要格式和制式轉(zhuǎn)換。6網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)切換臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化是大勢(shì)所趨,切換臺(tái)可以通過(guò)RS-422接口或以太網(wǎng)接口對(duì)支持GPI,BVW或AMP協(xié)議的外部設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,如對(duì)視頻服務(wù)器、錄像機(jī)、放像機(jī)等實(shí)現(xiàn)直接播出和切換控制。當(dāng)需要的控制設(shè)備較多時(shí),可通過(guò)串口擴(kuò)展卡對(duì)串口進(jìn)行擴(kuò)展,以實(shí)現(xiàn)對(duì)更多設(shè)備的控制。3靈活升級(jí),操作靈活小型高標(biāo)清切換臺(tái)產(chǎn)品多樣,以歐美和日本生產(chǎn)居多,不僅可在選單上設(shè)置制式、格式、幅型比等參數(shù),而且能根據(jù)需要安裝適當(dāng)?shù)倪x購(gòu)件,進(jìn)行靈活升級(jí),操作方便、直觀,配置各具風(fēng)格、特色。幾種小型高標(biāo)清切換臺(tái)的主要參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1,它們均支持1080/59.94i,1080/50i,720/59.94p,720/50p高清格式和576/50i,480/59.94i標(biāo)清格式。1sdi信號(hào)和高清信號(hào)同時(shí)播出和8路音頻INDIGO是全新的高質(zhì)量、多格式視音頻切換臺(tái),集視頻特技切換、調(diào)音、控制、監(jiān)視、同步、高標(biāo)清上/下變換、制式轉(zhuǎn)換等功能于一體。支持12路SDI信號(hào)和2路高清信號(hào)的同時(shí)處理,可實(shí)現(xiàn)標(biāo)清、高清信號(hào)的同時(shí)播出和8路音頻跟蹤視頻功能。經(jīng)典的彩色觸摸屏人機(jī)界面,簡(jiǎn)化了操作程序。具備16路視頻輸入和8路數(shù)字、模擬音頻輸入接口,完善的接口功能及豐富的選件配置滿(mǎn)足多種應(yīng)用環(huán)境。通過(guò)以太網(wǎng),最多控制8個(gè)視頻通道。可以通過(guò)RS-422接口,控制兩臺(tái)傳統(tǒng)磁帶播放設(shè)備。系統(tǒng)操作方便、靈活,調(diào)整簡(jiǎn)單、直觀,簡(jiǎn)化了設(shè)備間的連接、信號(hào)間的轉(zhuǎn)換等功能,降低操作復(fù)雜性。2hd/sd多源混合AV-HS400A是帶有多畫(huà)面顯示功能的一體化、高性能、多格式現(xiàn)場(chǎng)切換臺(tái)。視頻信號(hào)處理支持上變換功能和高標(biāo)清信號(hào)混合功能。內(nèi)置10bit幀同步器,允許在高清信號(hào)、標(biāo)清信號(hào)和計(jì)算機(jī)信號(hào)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)切換和處理。HD/SD格式兼容,HD/SD可混合輸入。多種輸入/輸出擴(kuò)展板選件可按照不同的需求進(jìn)行選擇。獨(dú)有的內(nèi)置畫(huà)面分割功能,提供10個(gè)分割畫(huà)面預(yù)監(jiān)輸出,可實(shí)現(xiàn)在同一監(jiān)視器上的4屏、8屏和10屏預(yù)覽,可以監(jiān)視所有視頻輸入、預(yù)監(jiān)輸出及主視頻信號(hào)輸出,包括源名顯示和Tally顯示,使整體方案及成本大幅降低,節(jié)省導(dǎo)播室空間。內(nèi)置的專(zhuān)業(yè)控制器可實(shí)現(xiàn)最多5臺(tái)高清一體化攝像機(jī)AW-HE100及云臺(tái)的遠(yuǎn)程控制。其體積小,質(zhì)量?jī)H為7.2kg。3數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)AWS-G500是集6路視頻切換器、6通道音頻混合器、特效發(fā)生器、字幕編輯軟件于一體,用于網(wǎng)上廣播的流編碼器和流媒體服務(wù)器?？山邮崭咔錒D-SDI、高清模擬分量、DV、S-Video、模擬復(fù)合和計(jì)算機(jī)RGB信號(hào),幀同步器支持不同格式信號(hào)的實(shí)時(shí)切換。內(nèi)置的時(shí)基校正器和顏色校正器能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)攝像機(jī)的色彩校準(zhǔn)和匹配處理。寬大的液晶顯示屏提供節(jié)目監(jiān)視及預(yù)監(jiān),同時(shí)還有7個(gè)窗口用于監(jiān)看輸入的信號(hào)源。位置控制器允許對(duì)索尼PTZ攝像機(jī)進(jìn)行搖移/俯仰/變焦控制,有10個(gè)按鍵用于攝像機(jī)位置的存儲(chǔ)或調(diào)用。通過(guò)IEEE1394接口將信號(hào)源記錄在外置硬盤(pán)上。所有部件集成在一個(gè)公文包大小的機(jī)箱中,只有筆記本計(jì)算機(jī)大小,質(zhì)量?jī)H8kg。4生產(chǎn)多種制式sd和sd接口HVS-500HS是一臺(tái)HD/SD高標(biāo)清兼容的一體化切換臺(tái),在延續(xù)HANABI系列產(chǎn)品精髓的基礎(chǔ)上,對(duì)操作程序和人機(jī)界面進(jìn)行了機(jī)動(dòng)性能的強(qiáng)化設(shè)計(jì)。支持模擬、數(shù)字、高清、標(biāo)清等各種制式,可以提供12路輸入和5路輸出,完善的接口也能夠滿(mǎn)足多種應(yīng)用環(huán)境的需求?？梢允褂脭?shù)字/模擬輸入和輸出板自由組建個(gè)性化的需要,有21種不同配置,支持不同的信號(hào)輸入和輸出格式,通過(guò)重新設(shè)定模式可實(shí)現(xiàn)多種HD/SD信號(hào)之間的自由切換,豐富了產(chǎn)品的靈活性和一致性。安裝了編輯器接口,可以作為HD兼容的小型編輯系統(tǒng)使用。帶有色鍵摳像功能的DSK鍵,2個(gè)靜幀圖像存儲(chǔ)系統(tǒng),支持影像與畫(huà)面的USB輸入和輸出以及畫(huà)中畫(huà)功能。5安裝式小區(qū)設(shè)計(jì)KM-H2500是一款6路HD/SD-SDI輸入/輸出、2鍵型切換臺(tái),具有直觀式、傳統(tǒng)面板布置,為單選單結(jié)構(gòu),方便用戶(hù)操作使用。單件式的全金屬結(jié)構(gòu),質(zhì)量3.95kg,可用于桌面或可選式桌內(nèi)/機(jī)架安裝式操作。配備高檔按鈕和強(qiáng)健的工具欄,所有的設(shè)計(jì)旨在處理移動(dòng)和箱載使用的物理問(wèn)題。用戶(hù)可對(duì)所用組件外觀完全進(jìn)行個(gè)性化定制,可將按鍵調(diào)節(jié)為任何亮度和色彩,以方便在昏暗環(huán)境中使用。4通道幀同步器、4個(gè)上/下變換器、2個(gè)2DDVE(含圖片剪切和尺寸調(diào)整功能)、2個(gè)靜幀、動(dòng)畫(huà)圖標(biāo)、1個(gè)圖形發(fā)生器(含圓形和圖案旋轉(zhuǎn))、8路Tally、高質(zhì)量的色度鍵控和精致的雙動(dòng)畫(huà)播放功能,保證了切換臺(tái)在較高應(yīng)用要求環(huán)境下的使用。6u3000數(shù)字仿真系統(tǒng)和led色鍵CrossOver6基于30多年制作切換臺(tái)的經(jīng)驗(yàn)和多項(xiàng)專(zhuān)利,可桌面嵌入或機(jī)架式嵌入。具有6路HD/SD-SDI輸入和2個(gè)鍵控器、3路輔助母線(xiàn)輸出、雙通道2DDVE、4個(gè)上/下變換器、4個(gè)獨(dú)立的幀同步器、經(jīng)典Ross推拉桿和專(zhuān)利UltraChrome超級(jí)色鍵技術(shù)。內(nèi)置了著名的Ultimatte色度鍵控器,自帶包括卷葉、球形、沙暴狀和波紋等20多種特技效果。高質(zhì)量LED發(fā)光按鈕,亮度顏色可調(diào),允許控制面板進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。RGB這3種顏色按鈕標(biāo)示不同的信息:紅色為信號(hào)直播提示,即信號(hào)通過(guò)切換已經(jīng)送到PGM主線(xiàn);綠色是信號(hào)輸入到切換臺(tái)的提示,即接收到該設(shè)備信號(hào)并且運(yùn)行正常;綠色閃爍表示沒(méi)有正常通信;黃色表示切換臺(tái)出現(xiàn)非法操作,或者提示需要安裝額外的硬件。7dvi和sdi信號(hào)的輸出DataVideo作為國(guó)內(nèi)切換臺(tái)生產(chǎn)廠商,主要面向低端市場(chǎng),如教學(xué)、培訓(xùn)、會(huì)議視頻、商業(yè)演出等小型制作。SE-1000具有5路HD/SD-SDI和1路DVI-I(RGB)信號(hào)輸入,有3路主輸出(2路HD/SD-SDI和1路HD/SD-YUV),質(zhì)量5.5kg。內(nèi)置6通道自動(dòng)校正的10bit幀同步器,在不接外同步發(fā)生器的情況下,也不會(huì)出現(xiàn)畫(huà)面抖動(dòng)或靜止的情況。內(nèi)置6組獨(dú)立交叉格式及制式轉(zhuǎn)換器,可以實(shí)現(xiàn)各種常用格式及制式的轉(zhuǎn)換。通過(guò)DVI輸入字幕軟件,可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的字幕制作或嵌入Logo。內(nèi)置6路高清下變換器,可以將每路輸入的數(shù)字高清信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬標(biāo)清監(jiān)看。4小型高標(biāo)明清轉(zhuǎn)換臺(tái)的應(yīng)用4.1引發(fā)設(shè)備選型小型高標(biāo)清切換臺(tái)主要應(yīng)用在以下3個(gè)方面:切換路數(shù)少、特技效果花樣多、帶編輯器接口,目的是使最終節(jié)目質(zhì)量上一個(gè)檔次。要求靈活的輸入/輸出接口、上/下變換器,支持多格式,為消除由切換引起的圖像抖動(dòng),切換臺(tái)要帶有幀同步器。設(shè)備應(yīng)能確保其技術(shù)質(zhì)量,不同品牌的產(chǎn)品之間配置要合理。直切路數(shù)多,AUX輔助輸出多,帶外同步接口,應(yīng)保證工作穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)便,有應(yīng)急措施。應(yīng)以高清為主,采用HD/SD-SDI接口,對(duì)標(biāo)清的兼容采用上變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。具有多個(gè)鍵處理器,多Tally信號(hào)輸出。不要選用每路都帶幀存的切換臺(tái),否則會(huì)由于不能直接在母線(xiàn)上切換,不方便導(dǎo)演的操作。要處理多格式信號(hào),主要考慮使用功能簡(jiǎn)單和多用途。視頻切換路數(shù)多,設(shè)備要有非常靈活的連接能力,支持SDI,DVI,DV,YUV,Y/C和復(fù)合等多種視頻信號(hào)輸入,具備畫(huà)中畫(huà)功能,可選擇PC輸出作為模擬輸出,支持從VGA到SXGA的分辨力,以便使用等離子顯示器、投影機(jī)和其他大型顯示器。4.2切邊模式下的標(biāo)清信號(hào)設(shè)備選購(gòu)應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況和經(jīng)濟(jì)承受能力的不同,以保證系統(tǒng)設(shè)備的圖像質(zhì)量為前提,以獲得應(yīng)用領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)、追求節(jié)目的整體效果、使用性能滿(mǎn)足節(jié)目制作的要求為原則,選購(gòu)部分急需且性?xún)r(jià)比高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、具有發(fā)展前景的數(shù)字設(shè)備。數(shù)字化改造不可能一步到位,應(yīng)保證與原有設(shè)備的兼容性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。設(shè)備選型要進(jìn)行成本核算,應(yīng)保證系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)充性,要注重售后的技術(shù)支持和技術(shù)人員的培訓(xùn)。高標(biāo)清切換臺(tái)使用中應(yīng)注意:高清和標(biāo)清同播時(shí),所有外來(lái)輸入信號(hào)應(yīng)統(tǒng)一到高清格式。高清攝像機(jī)的16∶9尋像器上應(yīng)顯示4∶3區(qū)域標(biāo)志線(xiàn),攝像師以4∶3構(gòu)圖為主兼顧16∶9。標(biāo)清素材需要上變換為高清信號(hào),應(yīng)采用高度不變的切邊模式,即垂直方向充滿(mǎn)、左右兩邊出現(xiàn)黑邊。監(jiān)視系統(tǒng)中采用16∶9監(jiān)視器,在監(jiān)視器上調(diào)出4∶3安全線(xiàn),使導(dǎo)演、導(dǎo)播和相關(guān)技術(shù)人員同時(shí)看到兩種不同寬高比畫(huà)面的構(gòu)圖。標(biāo)清錄制需要在系統(tǒng)輸出端增加下變換,16∶9信號(hào)下變換到4∶3采用使標(biāo)清電視機(jī)畫(huà)面滿(mǎn)幅的切邊模式,即垂直方向充滿(mǎn)、左右兩邊一部分信息被去掉。這樣上/下變換不會(huì)引起標(biāo)清圖像變形或畫(huà)幅縮小。廣播級(jí)的上/下變換器有3幀的延遲量,系統(tǒng)中最大延遲量為6幀。上變換會(huì)帶來(lái)聲音的延遲,要求音頻系統(tǒng)中的調(diào)音臺(tái)每路輸入都具有獨(dú)立可調(diào)音頻延遲功能,用于補(bǔ)償標(biāo)清原視頻信號(hào)經(jīng)上變換后帶來(lái)的延遲。對(duì)于下變換帶來(lái)的視頻延遲,依靠下變換自身對(duì)音頻的同步延遲,使標(biāo)清信號(hào)輸出達(dá)到聲畫(huà)同步。演播室監(jiān)聽(tīng)不加延遲、與高清信號(hào)同步的聲音,使現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視器上圖像與現(xiàn)場(chǎng)拾取的聲音完全一致,便于編導(dǎo)與技術(shù)人員監(jiān)看。在系統(tǒng)輸出中加入1個(gè)音頻解嵌設(shè)備,監(jiān)視延遲和嵌入后的聲音質(zhì)量。切邊模式下變換后,部分高清畫(huà)面特技的起始過(guò)程會(huì)因切邊而變得不完整,其形狀都可能發(fā)生變化。因此,應(yīng)盡量不用從畫(huà)面的角或邊開(kāi)始的特技,避免直接使用DVE。采用切邊模式下變換后,部分高清畫(huà)面中的字幕會(huì)因切邊而丟失,或因切邊變得不美觀,有時(shí)高清畫(huà)面中的字幕下變換后可能不夠清晰,缺少筆畫(huà)。解決方法是盡量在4∶3畫(huà)面范圍內(nèi)布置字幕或采用分離字幕制作方式,對(duì)標(biāo)清和高清畫(huà)面