VSM虚拟管理系统在大型高清电视转播车中的应用

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收稿日期：2015-5-4

1、转播系统管理现状概述

随着我国广播电视事业的高速发展和电视节目制作市场化程度的提高，电视业界的竞争日益激烈，各级电视台和制作公司都在硬件上加大投入，国内大中型高清电视转播系统（转播车和飞行箱系统）的数量迅速增加，系统的网络化和智能化程度也逐渐提高。

1999年，中央电视台国庆50周年庆典直播时使用了1台SONY公司的6讯道高清转播；2008年奥运会时，奥运会主转播机构BOB租用的65套大中型高清电视转播系统（8讯道以上）中的7套由国内提供；2010年广州亚运会时，47套大中型高清转播系统全部由国内电视台提供。如何方便地运行和管理规模日益庞大、结构日益复杂的高清电视转播系统，调度大量的视音频信号，完成形式多样的节目制作任务，是摆在转播技术团队面前的一大问题。

和欧洲电视转播市场以设备租赁为主不同，国内电视转播设备主要为电视台所有，设计时通常只考虑台内现有栏目的制作需求，系统的灵活性和可塑性较差。在制作需求有较大变化时，很难对系统结构相应地做出调整；其次，由于设备厂商的通常只采用自己开发的设备控制协议和硬件控制面板，不同厂商的控制协议互不兼容，必须使用原厂软硬件对设备进行一对一控制，不同厂牌的设备很难进行信息交互；第三，信号源名显示和播出指示（Tally）系统不但需要单独购买，还必须根据不同的系统架构进行专用软件开发，并配以第三方接口等硬件，其软硬件一旦完工就无法更改，不但开发成本高，而且通用性差。

找到一套兼容性好、扩展性强而且操作方便的系统管理工具一直是转播技术人员追寻的目标。在江西广播电视台2号高清转播车（简称“2号车”）的立项调研阶段，我们接触到了VSM虚拟管理控制系统，发现它能很好解决以上的几个问题。

2、VSM系统的理念和优势

2.1、理念

VSM虚拟管理系统是一套智能化的集中管理控制系统，其理念是一套系统管理所有设备，对视频、音频、通话和播出指示等子系统进行集中化和智能化控制。其主要特点是，兼容性强，内置了绝大多数主流控制协议和通信协议，能支持十几个类别、几十个厂牌和上千种型号的设备，几乎涵盖了业界主流视音频及周边设备；扩展性好，只需增加IP网络交换机和进行简单网络布线就可完成控制网的规模扩展；开放性好，支持用户在VSM Studio软件架构下进行二次开发，扩展原系统的功能。国外广电技术杂志统计显示，在电视转播业最发达的欧洲，80%的电视转播车都安装了VSM系统。

2.2、技术原理

VSM系统采用基于IP的架构，通过1台（通常是若干台）运行着vsmStudio应用程序的服务器。为保证系统安全，至少会使用1+1主备服务器结构，大型的演播室群或播总控系统还会使用服务器集群，确保不存在单一崩溃点。vsmStudio应用程序中预装了大量的主流视频、音频、源名和播出指示设备的控制协议，确保能兼容绝大多数设备，而且VSM控制协议包的支持能力还在不断增加。

当然，并不是所有的设备都支持TCP/IP通信协议，有的使用RS422/RS232通信协议。为与这些设备通信，VSM系统提供了硬件协议转换器vsmCommServer，把串口通信协议转换成TCP/IP通信协议。

2.3、原厂控制方案的拓展

vsmStudio应用程序能够一对一地控制系统内设备，提供了硬件控制面板，可以完全替代原厂控制方案。更重要的是，VSM可以进行控制的整合，它不但可以从一个终端（vsmStudio应用程序和硬件控制面板）一对一控制系统内设备，还实现了不同厂牌的设备间的交互。这是我台2号车系统中许多复杂功能得以实现的基石。

2.4、可实现的功能

VSM系统可以实现原厂控制协议所支持的所有控制功能。另外，由于VSM的厂商具有电视转播行业背景，软件开发团队的许多成员都具有多年的大型文体节目转播经验；作为一个整合的控制系统，厂商根据电视转播工作的实际需求开发了多个应用程序，如虚拟面板、信号路由批量存储、信号交叉点分页、信号标签名自定义显示等。考虑2号车上的实际需求，我们优先实现了，1）信号源名显示和播出指示（UMD）服务、2）矩阵控制和录像机遥控、3）画面分割器布局和信号调度、4）Joystick快捷方式，和5）视音频跟随（Audio-follow-Video）功能。

3、2号高清转播车VSM系统应用实例解析

3.1、动态源名显示

传统的动态源名显示实现方式为，用1台源名服务器与切换台和矩阵通信，侦测信号交叉点状态，获取每条母线的输出信号源编号；源名服务程序根据编号从服务器上的源名数据库中读取源名字段，通过UMD显示灯驱动器或支持动态源名显示的画面分割器把源名字符显示在UMD灯上或叠加在视频画面上；播出指示程序检测切换台PGM母线的交叉点状态，点亮PGM母线上当前信号源对应设备的红灯（或检测PVW母线，点亮相应信号源设备的绿灯）——这至少需要1台源名服务器和1台播出指示（Tally）服务器联网工作，若考虑到备份，还需要增加服务器数量。

VSM用一套系统完成了上述2种服务功能。它通过以太网同时和切换台和矩阵连接，由于VSM打通了与切换台和矩阵的通信协议，它把二者的信号矩阵都纳入到VSM自己定义的虚拟矩阵中（这个虚拟矩阵规模最大可达4096x4096，足够容纳大型系统）。VSM对母线重新编号，自定义Tally规则，支持多色Tally灯显示，特别适合复杂系统。

3.2、高度自定义的控制面板

VSM控制面板不仅能实现传统矩阵面板的切换功能，还可以对信号进行自定义多级编组。只需要在VSM软件的图形化界面中进行简单拖拽操作，用户就可以根据自己的使用习惯把矩阵信号源和输出目的分类，放入不同的组中，定义在VSM硬件面板中不同的键上，便于查找。VSM硬件面板支持无限的信号组分级（类似于多级菜单）；我们还根据实际需要设置了快拍键，通过GPI触发调用VSM预存的交叉点状态，可以一键切换多个交叉点，为大量的矩阵母线指派事先定义好的信号源，有助于转播车转场时系统功能快速转换。

VSM控制面板是VSM Studio软件功能的操作端，它的功能不局限于交叉点切换。根据VSM中已编制的控制项，通过VSM自带的面板编辑工具，可以把任何控制项拖放到面板按键上。我们已实现通过SONY VDCP录像机控制协议，在VSM面板上按键遥控SONY录像机播放、停止、快速卷带和录制。

面板按键不但可以定义为控制项，还可以定义为快捷方式。VSM支持从1块硬件面板虚拟联接到N块面板，用户可以方便地在多个自定义面板间跳转，在一个工位完成多个系统部分的设置，而不需要在多个工位间来回穿梭。

3.3、快速为画面分割器、录像机和监视器调取视频信号

2号车使用了整合在Evertz Xenon矩阵中的VIPX画面分割技术，即分割器虚拟为矩阵输出，直接从矩阵物理输入中获取信号源，这大大节省了矩阵的物理输出。分割画面布局调整通过Evertz Maestro软件编辑完成。VSM系统通过GPI触发可以一键调用画面分割卡中保存的布局数据，立即更改当前电视墙分割屏布局，并且可以代替该软件进行信号指派，大大节省制作准备时间。

我们根据自己的习惯或者节目的制作要求，把一些常用的信号通道设置成了一个个小的矩阵进行管理。把这些交叉点信息以快拍的形式存储下来，设置为VSM硬件或软件面板上的按键，自定义命名，比如，“7cam2vtr”，按下即可为多个设备指派信号源，快速转换系统任务模式。

基于VSM的GPI触发功能，我们还制作了Joystick快捷方式，便于CCU控制人员的对某个特定机位的图像进行大屏监看——按下某个CCU RCP（如CCU1）上的操作杆，技术监视器上的画面立刻从PGM切换为CCU1的画面。实现方式为，按下操作杆时RCP通过VSM的GPI/O硬件单元（通过以太网接入），对VSM Studio软件发出了一个触发信号；在vsmStudio中将该GPI绑定为矩阵某条母线的交叉点切换到某个特定CCU的输出信号，按下Joystick操作杆时，技术监视器上的画面就切换为该机位信号，释放后切换回PGM信号，实现方便的临时画面监看。

4、小结

VSM视音频虚拟管理系统的使用有效整合了2号高清转播车的监看系统、矩阵和切换台信号调度系统和控制系统的资源，大大提高了转播工作的效率，同时省去了购买昂贵的原厂硬件控制面板、专用控制软件和协议授权的成本。使用普通以太网交换机和网线连接，建造和维护成本低廉；软件界面直观、操作简便，经一次培训就可上手操作，节省了后续技术支持的费用。

VSM系统实现了“集中控制+分布式操作”的模式，即1个软件界面控制和监视整个系统，无需在每个工位都安排专门监控；通过安装在各个工位上的VSM硬件面板可实现分区域控制，可控功能事先由系统管理员编制，针对不同工位需要开放面板控制功能，有效防止误操作，最大程度提高操作便利性和系统安全性。

上述功能只是VSM系统海量功能的一小部分，随着我们对该系统的深入研究，还可以拓展出更多的使用技巧，为工作提供更大的便利。