一、建设背景
随着社会的发展，对电视技术的要求越来越高，高清电视已经成为数字电视的发展趋势，是下一代更高质量的电视系统。近年来，高清电视在我国也取得了长足的发展，从中央台到地方台，多家电视媒体都开始投入了HDTV节目的先期制作。中国是2008年奥运会的主办国，明确提出2008年的奥运会赛事要全部实现高清转播。作为北京奥运会伙伴城市——青岛地区唯一的电视媒体，青岛电视台也必须在高清电视转播方面提前做好各项准备工作，为2008年世界各国电视台来青转播奥帆赛提供一个高水平的平台，这对青岛电视技术提出了更高的要求，同时也是青岛电视事业发展的良好契机。
青岛电视台台对高清技术的追求由来已久。2001年9月份，青岛台就独立制作了首部高清片《青岛·开启新生活的一天》，并在有线网络成功播出，这标志着我台已经具备高清电视的制播能力。
近年来，青岛台更是积极响应广电总局的号召，坚持科技创新，在推进广播电视数字化进程中，致力于高清技术的掌握与开发，始终走在高新技术领域的前沿，取得了令人瞩目的成绩。从ENG到EFP，青岛台在高清电视剧制作中成功开发双码流编辑技术，积累了丰富的高清节目制作经验，锻炼了技术人才。同时在实践中我们认识到，要突破高清节目的制作瓶颈，加快高清素材的积累，启动高清现场制作系统是一种捷径。
二、设计思路
青岛电视台于2002年底成立了高清专家小组，专题论证高清现场制作系统技术方案。由于高清节目的制作和试播在全国还处于起步阶段，并且标清到高清完全不同于模拟到数字那样简单，不可能在短时间内实现全部高清制作，所以不管高标清的节目量、播出量的比重如何变化，两者都将并存相当长的一段时间。这样看来，如果耗资千万建一个只能制作高清节目的演播室，既不能实现效益的最大化，也不符合当前建设节约型社会的要求。并且与标清相比，高清是一个全新的领域，是电视技术质的飞跃，两者在数字码流、信号处理方式以及幅型比方面都存在着本质的区别。同时，电视台原有节目的标清素材，甚至模拟素材，也可能作为重要的节目资源，用于高清节目的制作，高标清素材共享、混合处理不可避免。因此，发展高清必须立足标清，在高清系统中实现标清制作是根本。同时，为了未来高清频道的播出，高清版本需要存储和积累，高清版本的随时输出更是关键。我们的设计思路，就像鸟儿要有两只翅膀一样，必须要让下一代演播室有高清和标清这对“双翼”，我们鹏程万里的广电事业，才能飞得更稳、更高。
在充分调研的基础上，专家组最终确立了高标清兼容的设计宗旨，并将高标兼容、“双翼”齐飞的思想贯穿于整个系统的设计中。提出新的演播室应该是高清与标清节目制作兼容的系统，既要适应未来的发展，满足高清节目制作，储备高清节目源，又要满足目前频道播出标清节目的要求，既能实现高标清信号源直接混合处理切换，又能根据需求随意输出具有不同字幕要求的高清、标清或同时两版的电视节目。
尽管我们思路清晰，目标明确，但由于当时高清设备还不够成熟，尤其是构建系统核心之一的切换台，当时市场上各品牌无论是第一代纯高清切换台，还是第二代“可转换工作状态”的切换台都不能满足我们的需要。在同一时间内，他们只能处理单一格式的视频切换，无法解决高标信号源同时处理的难题。既便以一个面板同时控制两台主机，在信号的上下变换过程中也会产生许多诸如延时、质量衰减、4：3与16：9转换等问题。为此我们潜心研究，追踪国际上最新的电视技术，不断地观察高清技术的发展方向。
[page] 2004 BIRTV上，英国史诺伟思公司Kahuna多分辨率HD/SD混合切换台发布，它的设计理念完全符合了我们的设计思想，使我们欣喜的看到了真正高标兼容制作的曙光，使我们下决心，立即决定建设青岛台高标清兼容的电视演播室。
由于先期技术跟踪积累充分，设备调研全面，仅仅用了两个月的时间青岛台就完成了整个系统设计及设备选型和招投标工作，并在全部设备到货后的一个月内就完成了具有自主知识产权的系统集成建设，并顺利通过了国家广电总局的技术指标测试。至今已投入使用一年多，功能全面，效果显著。
三、系统组成介绍
青岛电视台高标清兼容演播室由中心导控室及其辐射的100 m2、400 m2和800 m2三个演播区组成，系统主要由视频、音频、通话等子系统组成。
1、视频系统
视频系统总体要求是首先具备完善的、全功能的标清系统功能，能够独立完成标清电视节目的转播和制作，并能在进行标清节目录制播出时具备高清节目录制功能，即高标清同版输出，标清直播时具有独立的应急切换系统。同时该系统具备完善的、全功能的高清系统功能，能够独立完成高清电视节目录制，并能充分利用标清信号源，实现高标清信号混合切换制作。
视频系统的设计紧紧围绕高标兼容的核心思想，主要设备均选用高标兼容的规格型号，系统中全部设备分别输出高、标清信号源进入Kahuna切换台和高标清矩阵，实现高清标清混合切换及同版输出的功能，并具有独立的应急切换系统。见图1。
图1 视频系统框图
整个系统的核心是具有3级M/E的Kahuna切换台，它是世界第一台真正的多格式兼容的切换台，其独特的Format Fusion格式融合技术使所有的高标清信号源无需经过上下变换直接进入切换台，实现高标清信号的同步混合切换，并在切换时可根据16:9或4:3的幅型需要来随意设定，即它能把最高质量的高标清信号同时构图在同一画面上，还能使标清字幕及图形信号源融入到高清节目中，而无需担心任何格式兼容的问题，完全消除了高标清的界限。它的设置随意便捷，每个输入接口可任意指定为高清或标清格式，每级M/E采用独立的CPU运作，可以分别自由定义为高清或标清输出，即随意输出高标清任意版本的节目，还能根据需要定义为纯高清、纯标清或高标清混合的系统。它的制作功能也非常强大，具有帧存和动画存储，全功能的RGB和YUV彩色校正，关键帧设置以及灵活的DMEM、GMEM、MACRO等记忆和调用功能，每级M/E都有4个全功能键及2D、3D DVE功能。除此以外，Kahuna也为了节目直播的稳定性，采用了一个完全的主备结构。除了电源有主备以外，Kahuna的每级M/E也有独立的CPU,每级M/E 的运作都可以是独立的。再没有采用一块CPU板来控制整台切换台的概念。在某一级M/E不能运作时，也不会影响其他M/E。
高清摄像机采用的是日立的SK－3300P，带下变换选件板，可以输出高清及16:9、4:3(切两边)、信箱三种模式的标清数字和模拟信号。其寻像器也有16:9和4:3两种幅型比显示模式适合不同的拍摄要求。双版制作时，采用在寻像器上显示区域标线的方式，使摄像师同时兼顾两种不同宽高比画面的构图。
同步机选用2台泰克的TG－700和1台ECO－422D组成自动倒换系统，能够输出BB和三电平同步信号，分别锁定高清和标清信号源。
录像机选用的是松下的三台高清的AJ－1700MC和三台标清AJ－965MC，在满足高标清兼容的同时，完善合理的设置与连接也使系统的录机和放机数量随不同的录制需要可以灵活配置。
硬盘[page]录像机是GVG profile3500系列，3路高清，2路标清，5通道高标兼容，高标放机通道完成广告、标版、资料等的重放功能，高标录机通道主要作为节目主路录机的备份，既减少了演播室录像机的实际数量，更节约了录制磁带的使用量。
监视墙以索尼LUMA系列液晶监视器为主，其高标清信号的自适应给信号的监视带来了方便与快捷。图像监视中，除对高标清信号源的技术监视分别采用广播级的高标清CRT监视器监看外，电视墙上的监看，则充分考虑了系统不同应用下的情况来设计，选用的是16：9液晶和等离子监视器，在标清节目录制播出时，屏幕墙设为标清环境，实现4:3图像效果；高标双版制作时，高清信号源16:9监视，利用菜单中的标示线兼顾4:3画面。
由于Kahuna切换台的格式融合技术，一台普通标清字幕机就可以满足高标清双版制作的需要，仅需要考虑16:9高清画面和4:3标清画面来分别确定字幕位置和大小。但我们仍采用了新奥特高标清字幕机的双重配置，既满足了直播的备份，也为了提升了高清版节目制作的整体质量。
2、音频系统
音频系统以YAMAHA PM5D数字调音台和M3000-40模拟扩声调音台为中心调度各路信号，PM5D数字调音台最多具有130路音频输入，可同时处理64路音频信号，拥有24BUS和500个场景记忆库，可进行内部数字音频处理。现场话筒及音源信号以无源分配方式分为两组，一组送往数字播出制作调音台，一组送往模拟扩声调音台。采用完全独立的两级调音的工作方式，对播出/录制和现场扩声信号分别调整，并互为备份，以保证播出/录制和演播现场均可获得最佳声音质量。800m2、400m2和100m2演播室共用同一个音频控制室，并具备可扩展的数字5.1声道环绕声的音频制作功能。
3、通话系统
通话系统采用ClearCom ECLIP32,是具有32端口的数字通话矩阵，提供高效可靠的通话保障。系统覆盖通达各演播区、调光室、化妆间、候播大厅、贵宾室、转播车，供导演、导播、主持人、视频、音频、灯光、化妆等通话，完成高标清电视节目制作时的演播室现场联络任务。系统附带有管理设置软件,具备一定的级连和扩展能力，能够适应广播电视技术未来的发展趋势和具有良好的延展性。
四、系统特点
通过专家测试和一年多的实际应用证明：这是一个国际领先的，集高清标清混合切换及双版输出的功能于一体的现场制作系统，是一个极具代表性的、真正的高标清兼容的电视制作系统。主要体现在以下三点：
1、完美的高标清混合同步切换
数字标清的素材用于高清制作，需要考虑到宽高比，像素比例，色彩空间和有效像素的内插等技术。以前要进行高标清信号源的切换，需要经过复杂的上下变换统一格式后才可以进入切换台，其间会产生包括16:9与4:3屏幕取景、高标清信号源分别复杂的延时调整与转换后再数字处理的质量降低等问题。而Kahuna切换台的Format Fusion格式融合技术使所有的高标清信号源无需经过上下变换直接进入切换台，各信号源在每级M/E上可分别定义其长宽比,位置及大小，并且保持信号最佳的图像质量，切换的方式可根据高标清幅型比的不同来设定和调整，总延时量在1帧以内，使高标清信号源的调用混合，极其方便和随心所欲，解决了以往的种种问题，是真正完美的混合。实际测试也证明了高清源经Kahuna 切换台后的标清输出的图像质量优于高清摄录像机自身的下变换质量。
2、随意的高标清双版节目输出
Kahuna 切换台中每级M/E都可自由定义为高清或标清输出，使系统具有了国际领先的高标清双版同时输出的功能。[page]并且同版输出的高清和标清节目，其字幕位置、特技都可以在切换台上单独调整，同版输出的标清版，无论是在标清源信号的处理、字幕、特技、延时等方面，都不同于高清变换后的标清版，图像效果达到了最佳，具有非常高的实用价值，为高清节目的储备创造了便捷的条件。
3、高效的“一拖三”全功能导控室利用
根据台内演播中心的布局特点，为了提高设备的利用率，最大限度的节约资金，系统中全功能中心导控室采用了独特的“一拖三”设计，见图2。它覆盖控制了100 m2、400 m2和800 m2三个演播区，即三个功能不同的演播室共用一套系统，使各演播区布景、录制互不影响，既把技术设备的功能发挥到了极致，又极大地提高了导控室的利用率，更为台里节约了大量的资金，再一次体现了高起点、低投入的建设宗旨。
图2 “一拖三” 高清演播室形象示意图
其中，100 m2演播区为主持人的单录演播室，做日常节目的抠像和小型访谈类节目；400 m2演播区作为CCTV-2名牌栏目《满汉全席》的专用演播室；800 m2演播区是青岛台最大的演播室，承担了台内所有的大型综艺和访谈类节目的录制。
五、项目应用及运营情况
在节目为王，内容为王的今天，系统建成后，最重要的就是着眼于应用，充分发挥系统效能，做出好的节目。
首先满足原有《魅力青岛》、《小白帆大舞台》等台内栏目标清录制，及大型节目的直播，保持4:3屏幕效果不变；对《奔向2008》、《新歌晚会》等具有历史意义或保留价值的节目在实现标清直播的基础上，进行高清16：9素材的同版记录，作为高清节目源进行积累；《满汉全席》等时效性不强的节目实现一步到位高清录制，后期编辑双版输出，高清版保留储备，标清版现时播出。
同时通过分析栏目定位，节目形式和实效性，选择适合高清制作的栏目，在全国率先推出高标清双版现场制作节目，标清版适时播出，高清版弥补继风光片、专题片、电视剧之后高清制作的空白，加速高清节目的积累，从而推动高清事业的蓬勃发展。
系统自投入使用一年多以来，主要以满足台内现有标清栏目的制作为主，承担了青岛台《奔向2008》、《小白帆大舞台》、《樱桃小豆子》、《魅力青岛》、《直播青岛》、《明日之星》、《相约QTV》、《缤纷频道》、《电影欣赏》等累计1000多小时的节目录制和直播工作，还曾在青岛啤酒节开幕式中进行过长达15小时的现场直播，经受了品质与时间的充分考验。
本系统因完美的高标清双版输出和高质量的标清图像质量，得到了央视在内的国内多家电视媒体的青睐。其中，央视生活频道名牌栏目《满汉全席》近百期的录制量是对青岛台高标清兼容演播室技术质量最大的肯定和无声的支持，同时，这也为同样没有上星的地方台摸索出了一条自主发展的创新之路。还有，山东卫视的《我型我秀》，天津卫视的《大赢家》和CCTV-2的《全家总动员》等栏目也均用本系统直播或录制过节目，对信号质量和技术水平予以高度评价。
此外，对重大活动及重要节目同时录制了近百小时的高清版资料作为储备，加快了高清节目的积累。还计划配合有线网络数字电视的普及，开办短时区间高清频道，选择部分栏目，设立高清节目播出时段，利用高标清双版输出的特点，同时播出高标清节目供受众选择收看，从而推动高清电视的产业化发展。
六、水平比较及意义
目前在国外，由于高清电视的发展比较迅速，高标兼容的需求不强，并没有同类系统的建设。而在国内，只有中央台、上海台和为数[page]不多的几个省级台建有类似系统。但这些系统多以纯高清制作为主，对标清的兼容采用上下变换器来实现，价格昂贵，大大增加了系统成本。更重要的是，信号质量由于多次上下变换会导致图像劣化，信号处理延时长；另一方面，从高清16:9下变换到标清的4:3全屏时，可能出现更多问题，最简单的例子是字幕信息不全。这就造成系统的经济性和实用性都不高。
青岛电视台的高标清兼容演播室，则是真正意义上的国际一流的高标清EFP系统。该系统根据国内高清发展的实际情况，立足现在，面向未来，以标清节目为主，兼具高清节目录制功能。既能满足当前标清频道播出的需要，又可以保存有价值的高清节目素材，便于将来高清频道使用和播出，能够完成高标信号源的混合切换和高标清双版本的节目制作，实现了高标清的真正兼容。而这对 “双翼”，也必将推动青岛的电视事业飞得更高、更远。
实践证明，该系统设计合理，技术领先，功能完善，使用稳定，具有很高的使用效率与效益，从而在业内有一定的示范意义和推广价值，值得同行在高清事业建设时借鉴和参考。
