4K IP超高清轉播車車體設計與系統備份機制

王 然，李 屹，侯 碩，王寶翔

（吉林廣播電視臺，吉林 長春 130011）

1 項目建設背景

超高清視頻是電視技術繼模擬視頻數字化、高清化之后的新一輪重大技術革新，將帶動視頻采集、制作、傳輸、呈現、應用等產業鏈發生深刻變革。吉林廣播電視臺為順應4K超高清產業發展趨勢，建設了一輛4K+5G超高清轉播車，在確保傳統廣播電視生產制作能力的同時，強化媒體融合制作功能設計，依托5G、人工智能（Artificial Intelligence，AI）等新技術，建立全媒體現場協同制作的電視轉播平臺。

本次吉林廣播電視臺4K+5G超高清轉播車在車體及系統設計上，結合吉林省媒體宣傳、節目制作實際業務剛需，充分考慮技術的先進性、穩定性以及功能性。此外，在滿足多種制作需求的基礎上，通過對轉播車內外飾的精細化設計，融入本地、本臺的文化特色和內涵，使整體設計在觀感上具備極強的代入感、時代感，使轉播車成為吉林主流媒體形象的全新名片。

2 車體空間布局設計

超高清轉播車整車廂長度13.75 m（不含車頭部分），高度3.98 m，行駛寬度2.55 m，展開后總寬度5.90 m。車體在半掛車的基礎上，上裝廂體改裝而成，具有承載較大、車廂較長、容量大的特點。轉播車在布局設計上根據使用需求合理地進行車體結構與空間分配，既滿足使用要求，又使車型設計緊湊、功能齊全。

2.1 車內空間介紹

為拓展車內工作空間，轉播車采用內外套雙側拉箱結構，左側內套拉廂長10.5 m，可擴展行程1.6 m，內部拉廂高度為1.9 m；右側外套拉廂長度為13.1 m，向外拉出行程為1.5 m，拉廂內部高度為2.45 m。左右側拉廂總質量接近，左右兩側配重更容易平衡，無須在側拉廂展開時布置安放輔助支撐腿，車輛到達工作場地后收放使用，更加方便快捷。

車體展開后，車內工作區寬度可達5.53 m，工作總面積可達66.5 m2。車內工作空間充足，改善了前后排工位通過性的間距問題，可以較充裕地滿足各區域平臺布局。半掛車內底板采用平地板設計，前部鵝頸處底板無過渡臺階，工作人員在車內活動時無磕絆風險，更方便舒適。

車內設置兩組車體隔斷，通過隔斷將音頻區、技術區、第一制作區和第二制作區（包括融媒制作區）分割為完全獨立的4個工作區域，如圖1所示。第一、二制作區之間隔斷中間段部分上側做滑道，下側有定位插銷，制作區不封隔時可以滑動到靠近車頭一側固定。音頻區、技術區和第一制作區車體隔斷設有平開門相通，門上設有觀察窗。第一、二制作區之間設置兩個側移門，帶觀察窗。

圖1 車體隔斷示意圖

考慮到吉林廣播電視臺工作人員的使用習慣，在冬季轉播時，車頭始終處于啟動狀態，發動機的噪音會對處于車頭前部的音頻區造成影響。目前的設計方案中，音頻制作區則處于車尾部。這樣的設計減少了輔助支撐和翻折機構帶來的復雜性，避免了臺階造成的安全隱患，減小外套拉箱的形變程度以及轉播車展開時對地面環境的水平要求[1]。

2.2 內飾設計亮點

本次在工位設計中將第二制作區的兩排工位設計成了靈活的可折疊、可滑動的方式，且兩側都可坐人。此工位不用時，可收納到墻上，讓出這部分空間作為其他用途，如圖2所示。由于臺面可滑動，工作室可靈活調整前后距離，以滿足朝向電視墻或朝向背后85英寸大屏，或兩側坐人開會模式等多種不同應用場景。

圖2 桌面展開及收起狀態示意圖

進門走道即第二制作區背后的位置設計有一面85英寸大屏，不僅可以作為宣傳片播放、教學培訓演示的工具，還可作為圖紙查看的工具。配合第二制作區可折疊滑動的多功能臺面使用時，大屏還可作為主持人出鏡背景、開會背景、虛擬現實（Virtual Reality，VR）摳像背景板等功能使用。

每個工位臺面的斜機柜都設計了一圈柔光燈帶，不僅可以統一調色，滿足不同的節目氛圍，而且可以在比較暗的工作環境下照亮設備面板，便于人員操作設備。

調光區背后的墻面上設計了一塊43英寸的豎屏形式觸摸屏，可滿足移動App端顯示的監看以及圖紙、賬號以及各種技術文檔的查閱需求；也可以方便技術人員作為工作排班表或者作為白板記錄一些重要的技術信息。觸摸屏上方還設計了可隱藏收納的電動卷簾圖紙，便于快捷查詢一些系統鏈路的信息，如圖3所示。

圖3 調光區背后墻面設計示意圖

2.3 空調送風狀態設計

轉播車制作區空調系統剛好利用了外套拉箱收回后剩余的空間，利用率更高，使得在平底盤的情況下內套拉箱內高依然可達到1 935 mm（同樣1 600 mm深度的內套拉箱在平底盤情況下內高僅能達到1 800 mm）。剩余天花板形成大面積風腔，有利于沁淋式出風，避免直吹，在滿足制冷的同時使得工作人員更加舒適。

電視墻底部增加了備用空調，在極端天氣情況下，可給電視墻制冷，同時給整個區域作為冷源補充，使得節目制作更安全穩定。制作區空調系統位置如圖4所示。

另外，由于主天花板能夠安裝的空調內機數量有限，考慮技術區制冷的安全性，尤其是封閉控制單元（Closed Control Unit，CCU）機柜設備的安全性，技術人員打破以往常規，將技術區備用空調安裝到CCU機柜頂部。主空調和備用空調共享出風口，可做到既給CCU機柜制冷，同時兼顧調光人員區域制冷。主空調的一部分冷風順著CCU機柜設備前沿向下吹往調光人員背后，減少直吹且總制冷量增加。這樣不僅有效分流了各區域所需的制冷量，還兼顧了設備的制冷需求和人員的舒適性需求。技術區空調系統位置如圖5所示。

圖5 技術區空調系統位置示意圖（單位：mm）

備用空調在CCU機柜頂端，CCU機柜背后的熱量被直接吸回空調回風口，避免了熱量堆積，有利于CCU機柜制冷。

2.4 機柜布局規劃

整車空間規劃為強冷區、技術區、錄像區、第一制作區、第二制作區、主調音區、備調音區、慢動作區、融媒制作區及展示區幾個區域。一般轉播車音頻區域都在車體前部進門的位置，本次設計大膽創新，將音頻區放到了車尾。這樣在某些節目制作中，制作團隊往往來自外來團隊，工作習慣的不同使得他們會有分區工作、互不打擾的需求。由于音頻人員和調光區人員均屬于技術團隊，在以往的布局中，音頻人員在車頭、調光人員在車尾，不方便內部更直接的面對面交流和管理。因此，此次創新地將音頻移動到車尾，即便制作團隊與技術團隊之間的隔斷門關上，也不影響技術團隊內部與音視頻人員的溝通和交流。

強冷區共設有6個機柜，機柜1為配電機柜，機柜2、機柜3為深機柜，放置核心設備，設備擺放根據深度及功能性來合理布局。每個設備標有進出風向，左右設備互不影響進出風。機柜4主要為跳線機柜，上方放置雙聯監視器，可進行信號調度時的實時監看。機柜5放置周邊交換機、周邊機箱等等。機柜6則主要放置操作頻率較低及連接線少的設備，下方設置儲物抽屜，可放置跳線、維修工具等[2]。

3 系統安全主備機制

本次系統設計充分考慮各種安全備份方案，在任何使用環境下都沒有單一故障崩潰點。視音頻主制作系統具有主備切換鏈路，采用視頻切換臺+主備交換機+主備控制系統應急的高可靠備份方案，以保證切換系統鏈路的安全性。

本次系統網際協議（Internet Protocol，IP）鏈路核心設備完全符合ST.2022-7標準，所有IP信號輸入輸出設備均為雙IP端口，分別接入主備交換機，形成IP信號雙鏈路，可以實現信號通路的自動應急倒換。IP系統架構中，切換臺出現故障時，可以通過軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）進行信號切換，完成應急備份切換功能；再通過環接在交換機上的鍵控器實現應急字幕疊加。系統中的12G基帶切換臺是節目制作的第二應急手段，利用切換臺疊加字幕，利用加嵌器完成節目音頻的加嵌。

采用核心交換機的IP系統與傳統高清基帶的應急處理已經有了質的區別。傳統高清基帶系統應急主要由矩陣來完成切換臺的應急備份。采用以IP為核心處理的系統在IP流的傳輸中已經實現了主備交換機的備份，在信號輸入端，通過SDN控制，實時檢測并實現視頻流的應急分配，在輸出端利用索尼IP Live技術優勢，使視頻流信號的切換利用終端切換方式并實現凈切換，保證IP矩陣面板的信號切換輸出正常。切換后的信號音頻加嵌后作為應急信號再進行分發，完成應急作用。本系統還在前兩路末級上設計了應急三選一和基帶加嵌，配合基帶超高清切換臺做到IP系統外的基帶備份能力[3]。

本系統設計中有4路純IP切換應急鏈路以及兩路基帶切換應急鏈路。4路IP鏈路信號經IP交換機切換輸出，經IPG轉換為12G 超高清（Ultra High Definition，UHD）信號后接入HDRC4000進行12G UHD直通和下變換成3G 高清（High Definition，HD）輸出，再分別經過視分板卡輸出。兩路基帶應急鏈路在信號鏈路上多了基帶備份層面，充分考慮了串行數字接口（Serial Digital Interface，SDI）向IP過渡時期的操作習慣和應急習慣[4]。當某一設備出現故障，導播可以通過應急面板手動進行切換，使系統工作在交換機應急和基帶應急模式下，保證節目正常播出。

子系統設計也完全考慮了字幕設備、同步設備、通話設備、Tally設備以及時鐘設備等系統和周邊的應急備份措施。監看系統通過切換臺內置畫分輸出、系統內畫分設備和監視器A/B路實現應急。

同步系統作為整個系統的基準信號，采用主備同步方式，提供圖片傳輸協議（Picture Transfer Protocol，PTP）、模擬BB和Word-Clock同步信號[5]。傳統上兩臺同步信號發生器提供的同步信號經過倒換器后由模擬視頻信號分配板卡分配給系統內各個設備進行同步鎖定。分配與倒換嚴格按照主備獨立鏈路對鎖定設備形成備份分組。IP系統上的PTP信號進入主備交換機，由交換機和主備控制系統來完成同步系統的應急倒換。

4 結 語

本次吉林廣播電視臺4K超高清轉播車系統設計以安全播出為出發點，充分考慮系統關鍵設備的熱備份，在安全播出的前提下與未來新技術接軌，引入先進的系統設計理念，從而建設一個先進的、開放的、安全的節目制作平臺。系統功能完善、架構合理，具有一定的冗余和容錯能力、故障自動檢測能力、自動恢復能力，同時擁有完善的網絡安全管控措施和防病毒機制，可保障系統網絡安全、可靠、穩定運行。