高清演播室自动控制系统的比较分析

一. 前言
　　高清制作更趋向于工作流模式、文件模式，而不应该仅仅是几根SDI线、控制线等的简单连接。制作人员面对三个屏幕，电视屏幕、手机屏幕、电脑屏幕，面对海量的信息，24×7的信息量，新挑战、新流程不断涌现，技术需要不断地配合流程的变化，国外制作的一些经验在国内不一定能全部应用得上，但是值得研究。
　　新推出的切换台已经支持自动控制功能，如索尼多格式切换台MVS-6000，带有ELC功能。ELC-MVS01（Enhanced Live Production Control System）增强实况制作控制系统，通过图形用户界面，可对遥控摄像机、切换台、调音台、其他外部设备(支持MOS：Media Object Server协议)在内的多种设备进行控制。系统可以集成现有的一些新闻非编系统，如AVID的iNews、AP的ENPS等，在客户端上通过ActiveX的窗口调用字幕等程序，改变了控制室工作效率，编辑可以在保持原有的工作流程不变的情况下，将制作内容拖拽到熟悉的界面中，将预先设置好的模板添加到故事板中，通过生成一个与新闻非编系统实时同步的大纲，完成新闻故事的制作或再次编排。MVS-6000除继承了MVS-8000G许多性能外，还有紧凑的设计，功能比较齐全。它最多可扩展到49个输入接口、2.5级M/E，采用片上系统(SoC：System on a Chip)图像处理器，将键和DME处理嵌入CPU中。
　　在高清制作中，对流程的控制非常重要。国外的新闻非编系统偏重于流程管理，编辑软件的功能不一定如国产软件那么强大，但是流程非常严谨，国内的非编系统在编辑软件方面并没有严格区分成新闻制作的和节目制作类型，流程上相对单一。国外的新闻非编有很多种，包括Avid的iNEWS、Associated Press（美联社）的ENPS(Essential News Production System)、Avstar、QNews等。新闻非编辑除了图像编辑，还处理节目流程单（RunDowns）、脚本、归档、第三方设备控制、发布、检索等。

二. 自动控制系统结构
　　标清时代的控制室，导演或者技术人员要做很多事情，包括技术工作、串联协调、制作等，节目制作需要多工种配合。到了高清制作，由于信息量巨大，除了播出总控室自动化控制外，还可以考虑演播室制作自动化控制，通过智能化软件可以减轻工作量，预先设置好程序，随时调用修改模板，效率可以大大提高。
　　集成制作系统(Integrated Production Solutions(IPS)System)、自动化制作控制系统(Automated Production Control System)结构取代传统的分散独立制作系统结构，通过MOS协议将切换台、图形工作站、字幕机、摄像机、调音台、矩阵、新闻非编等设备连接在一起，制作任务和流程控制交给中央图形控制界面来完成，形成一个统一的工作流程，除了传统的节目播出外，信号可以分配到其他播出媒体如WEB、手机电视等。
　　通过流程控制提高效率、质量。通常，演播室或转播车由几个值班人员轮流值班，根据木桶短板原理，演播室、转播车制作质量决定于技术人员中水平最低的那位，通过自动控制软件，将设置、流程、参数等设置成模板后，质量就变成只与系统设计有关，与技术人员水平高低无关。
　　一个演播室或转播车系统集成完后，一般是不同厂家的设备堆积在一起，如何有机地结合在一起更好地配合流程，实现端到端工作流，包括编辑、存储、管理、自动化控制、字幕、图形、发布等，是一个值得考虑的问题。不仅仅要控制切换台、调音台、遥控摄像机、还要控制很多支持MOS的设备包括提词器、图形工作站、服务器等，形成一个完成的工作流，这需要自动化软件的控制。自动化软件的实施可以节省人力，但是整个工作流程并不能完全适应国内电视台的需要，因此并不能全部照抄整个系统，可以考虑部分选择来满足实际情况的需要。
　　通过分析市场上的几款自动化制作控制系统，如THOMSON的Ignite HD、Ross Video的OverDrive、Sony的ELC等系统，来分析高清的制作播出流程。制作播出流程并不简单，导演、导播、编剧、制片等等都要根据剧本来播出，分为人手播出和自动播出，自动播出替代人手播出可以减少很多失误的发生，自动播出包括了菜单设置、编码、命令执行等的过程。
　　三款自动化制作控制系统的结构并不完全一样，都是基于服务器/客户端结构。自动化制作控制系统可扩展，具备可与新闻非编系统连接的MOS界面，为用户提供了更为协调的、高效而完善的新闻制作方案。
　　1.SONY的ELC-MVS01，对于AVID等新闻非编系统的控制是通过ELC服务器进行数据交换；调音台、摄像机等第三方外设直接接进ELC服务器中，SONY设备如录像机、切换台等则通过SONY的DCU后再联入ELC服务器中。
　　2.Ross Video的OverDrive的系统结构中，控制软件位于最上方，控制ROSS的切换台，再由ROSS的切换台控制其他支持MOS协议的外设，包括遥控摄像机、服务器等；切换台与软件形成主备，软件不能工作时，不影响切换台控制外部设备。与Avid的NRCS等新闻非编系统连接则通过一个MOS网关服务器与OverDrive的中央控制服务器连接在一起。正个系统结构相当于分成三个区域，新闻非编、切换台、中央控制软件，每个区域都可以独立工作，有点类似于一个星形结构。但是前提必须使用Ross Video的切换台。
　　NBC（美国广播公司）使用了Ross Video的OverDrive自动制作控制系统来对美国大选和费城世界冠军大游行等进行现场直播。
　　3.Thomson的Ignite HD系统，结构与前面两种产品不太相同，以Ignite自动控制系统为核心，其他的包括切换台、调音台、遥控摄像机、新闻非编系统、发布服务器等设备都直接连接到Ignite的服务器中。切换台已经不象传统演播室中的那样是核心，只是系统中的一个很重要的节点。透过中央控制服务器可以将Chyron Duet HD字幕机、Aprisa SSX帧存、Leitch Nexio服务器、Vinten遥控摄像系统等外部设备集成到系统中，通过MOS协议将AP的ENPS新闻非编系统等集成在里面。

三. MOS协议
　　MOS协议使得在制作演播室内很方便就可以实现故事板自动更新，实现参数设置，包括预监、回放通道的选择、占用情况、自动播出重放选择、GPI触发字幕等的改变，关键是非常方便实现播出前一刻最后的修改，突出新闻的时效性，减少操作失误的可能性。

　　通过MOS协议，外部设备可以不断延伸，适应不断变化的制作需求。MOS(Media Object Server：如视频、音频服务器)媒体对象服务器协议，是个开放的通信协议，基于XML的协议，通过快速的XML处理引擎(如：SAX、JAXP、StAX)来与新闻非编系统(NCS)、多媒体对象服务器等相互工作。
　　MOS协议使用户可以看、使用、控制媒体设备，例如在ENPS界面下，通过XML语言接口可以进行很多控制。通过MOS使新闻非编集合了所有新制作流程的概念，信息和媒体流在制作现场和新闻制作室间无缝连接，管理、制作、归档、在线播出都非常方便。
　　控制外设备可以通过RS422、VDCP、MOS等接口，高清制作注重流程，一般现在的制作都是字幕员手敲字幕，比较繁琐也容易出错，如果需要自动控制字幕播出，则需要自动化软件控制自动调出模块。自动化软件可以使现场字幕脱离制作范畴，字幕数据传输到字幕机，字幕机仅仅作为输出接口，工作人员通过模板调出数据进行播出。
　　MOS协议的定义包括动态、自动同步新闻非编节目流程单；可选择的ActiveX 媒体浏览器；文本信息、DDR的图片系列处理等。最大的优点在于播出时对节目流程单的自动实时更新，人工修改存在一定的风险，通过MOS服务器、中央控制服务器等自动更新播出单，当故事板中的视频等参数改变的时候，服务器会自动更新，减少人手出错的机会。
　　当然，自动化控制对字幕机的接口提出了要求，需要字幕机支持MOS协议，这是大部分国产字幕设备所没有的，因此字幕机的选择有可能只能选择进口的，价格相对会高一点。
　　新闻播出的一个元数据包含很多内容，节目流程单RunDown（Running Order）脚本包括视频、音频、字幕、提示信息、导播信息、拍摄信息、设备控制信息、制作信息、时间等数据信息。
今天，越来越多设备支持MOS协议，如Leitch的Nexio NewsNet非编系统。由NEXIO播出服务器、NewsFlash网络编辑和NewsFlash Preditor低分辨率浏览器、共享镜像存储系统等组成一个完整的工作流，与外连接通过MOS网关和Rundown Manager播出系统等相连接。
　　可支持的设备包括Grass Valley KayakDD切换台、Grass Valley Concerto矩阵、Grass Valley LDK 300摄像机、Vinten云台、SONY设备等，通过防火墙将（Transition Macro Element：TME)指令送到各个设备中。
　　该协议更多是为新闻非编和媒体服务器间的通信所定义的，如字幕机、服务器、帧存、播放器等设备与NRCS新闻非线性编辑系统：如iNews、ENPS等之间的通信，这个协议在制作中变得越来越重要，其中定义了一些基本规则。在MOS协议中，MOS服务器处理MOS对象元数据和指针信息，可以将图形和画面嵌入到NRCS中，编辑可以插入MOS对象到故事板中，建立要播放的MOS顺序表。通过MOS协议，不同厂家的设备不仅仅是物理连接，而且是流程上的连接，新闻非编可以与MOS设备连接在一起，从客户端通过网络化的GUI接口控制媒体服务器，如MOS ActiveX控制。ActiveX允许在另一台设备上运行相关应用程序以扩展应用。如ENPS或者iNews的客户端可以通过ActiveX在故事板中实时调用Chyron字幕等，支持Windows的粘贴、剪切和复制等操作，实现不同的设备之间拖拽操作等，通过调用模板可以轻松、精确实现字幕、图形处理和编辑功能等。
　　当然全部过渡到MOS设备需要一定的前瞻性，新技术的应用都有一个过程，没有一个能够满足所有人需求的方案，这需要一定的妥协。往往技术不是最后的决定因素，流程决定采取什么样的技术来实现设计。制作系统的架构与IT紧密结合，透过防火墙等与外系统连接在一起。新技术产生新流程，高标清混合的年代，图像和声音等媒体资产的再利用变得非常重要，所有要定义一系列的元数据规则来进行管理和数据交换。

四. 可编程逻辑芯片的应用
　　除了MOS协议，可编程逻辑芯片在高清制作系统里面也广泛使用。
　　自动控制系统需要和切换台配合，需要配置中央控制软硬件，在原有的系统架构上改造并不容易，需要建新的系统，因此在国内电视台的推广并不容易。我们知道，凡是涉及软件方面都需要与流程紧密结合，国内的制作流程与国外有很大的区别，很多方面软件可能需要定制开发。高清系统基于文件的体系结构，在标清系统改造成高清系统过程中，从传统分散式独立制作模式转换为集中制作模式并不容易，这意味着全部或部分淘汰原有设备，结合实际情况采取逐步过渡的方式比较经济。升级改造不仅仅是设备计算机化，文件化的工作流程也非常重要。系统设计中采用集中控制设计，综合多家公司同类最佳的设备，以合理化流程来制作新闻、体育、晚会等，在保持播出质量前提下降低成本。除了传统的高清切换台，新出的高清紧凑型切换台可以理解为在一个箱子内完成节目制作，其中箱内集成了切换、CG（计算机字幕）、编辑、存储、监控等功能，具备10/100Mb以太网接口，通过Web、TFTP、XML-RPC服务器等可以遥控设备，使得系统精简而高效。如Broadcast Pix的Slate系列、Echolab的Overture系列等。
　　Echolab的Opera系列是之前的产品，现在已经升级到Overture系列，是10bit制作切换台，最新版本支持MOS协议，可以与新闻自动播出软件连接，控制遥控摄像机等。有HD、SD配置，组成端到端制作解决方案。目前，可编程逻辑解决方案已经广泛应用在切换台和非编的采集卡中，如Echolab的Opera切换台采用Xilinx赛灵思公司的Virtex-II Pro；中科大洋高清非编中的RedBridge III高清I/O卡采用Xilinx的Virtex-5 SXT可编程器件，在之前的RedBridge II卡中就已经采用该公司芯片应用在大洋的5000、7000系列非编系统中。
　　可编程逻辑芯片FPGA在遵守业界标准的同时，有助于设备厂商缩短上市时间，延长市场占有时间。使用专用标准电路（ASSP）解决方案难以在竞争胜出，专用集成电路（ASIC）会使设备造价昂贵。FPGA平台具有高带宽数字信号处理器（DSP）以及1000Mb/s输入/输出接口，解决了设备厂家以往的标准（版本）过多，在传输方案、MPEG配置、显示格式、颜色校正等方面具有灵活性。