大型高清电视转播车的结构设计概述

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  通过上期的内容,我们对电视转播车有了一个初步的认识,本期我们将重点关注高清电视转播车的结构设计。
  
  设计原则
  
  首先要明确的是,当我们准备设计大型转播车时,要充分考虑到大型、超大型的转播车在运转的时候,各制作工种的工作状态,以及全部工位满负荷制作的需求。转播车在结构设计中应该考虑以下需求:
  ●根据各工种工作特点及相互关系划分工作区,最大程度减少制作过程中的相互干扰,但要确保人员通道,特别是排查故障的检修通道通畅。
  ●布局上要具备最大化满工位设计,各工作界面要在符合人机特性,合理舒适的基础上,同时满足操作面积、监看源调度、通话层面以及灯光照明的技术条件。
  ●各工作空间要布局合理,充分考虑各种情况下工作状态的实际需求,人员出入合理。
  ●对主体设备和信号调配机柜要留出独立的检修操作界面。在充分考虑以上几点设计原则的基础上,再从总体结构上对高清电视转播车的结构设计做科学规划。
  


  


  
  总体结构
  
  下面我们以中央电视台转播部工程小组在设计制造HDA1高清电视转播车时的实际工作流程为例进行介绍。在车体结构上的设计上,工程小组总结了现有转播车的优势和劣势,利用计算机进行模拟设计(见图1)。转播车一般采用以下3种类型的车体结构:拖挂式车体结构、直挂式车体结构和一体式车体结构(见附表)。拖挂式车体结构(见图2)一般适用于对设备数量和工位面积要求都比较高的大型、超大型转播车上,具有车内面积大、制作工位多、承载能力强的特点;直挂式车体结构(见图3)一般适用于中型转播车,也具备较大的设备安装和承载能力,但车内面积和制作工位的数量较少;而一体式车体结构(见图4)一般适用于需要灵活性极强的小型转播车上。
  为了能够充分利用车内有限的空间,工程小组将车内制作工位进行模块化整合,充分考虑了人机界面的交互性和舒适性,在有限的空间内合理地安排下大量工位和设备机柜。依据我国现行车辆的最大标准,在设计HDA1转播车的时候,最终采用了拖挂式车体底盘、大跨度双侧拉箱结构的设计方案。
  中央电视台HD A1转播车拖挂车的箱体长14.6米、高4米,采用后3轴独立空气悬挂减震,满足我国一级公路行驶标准。车体宽2.5米(侧拉箱收起),工作宽度(侧拉箱展开)4.5米。车内净空2.35米(车内净空:车内空间净高度),侧拉箱体内净空2.2米。全车分为主制作区(导演区)、副制作区(第二制作区)、技术设备区、音频制作区4个独立工作区。总工位数31个,总面积达56平方米。全车共具备全高机柜16个(全高机柜:高度与车内空间净高度同等),半高机柜15个,机柜总数达到800个u(u是unit的缩略语,是由美国电子工业协会EIA决定的工业标准机柜的标准尺寸单位,1U就是指宽度为19英寸,厚度为1.75英寸的一个机柜单元)(见图5)。
  
  


  


  主制作区结构
  
  主制作区宽3.8米,深4.5米,面积近20平方米。导演区设计为前、后两排工位的制作方式,前排是全车最主要的制作工位,分别为助理导演、导演、技术切换、字幕导演和两名字幕操作员,后排是辅助制作排,平时为辅助切换、直播协调、灯光监制等5名制作人员,也可在如节目总监、制片人等领导上车后作为监制席位使用。主监视界面采用了6块50寸PDP显示板,按照上下两排方式组成,可以同时显示96个信号源。主监视墙下布置了4个8U高的机柜,在提高面积使用效率的同时,还增加了机柜数量。
  
  副制作区结构
  
  副制作区宽3.2米,深4.5米,面积近16平方米。在一般的转播制作中,这个制作区主要负责慢动作的制作、精彩片段的编辑和录像机的放像和收录工作。同主制作区布局一样,也是采取前、后两排的工位设计方式。前排有4个慢动作操作工位和一个慢动作导演工位。后排预留了3个标准通用工位,可以作为慢动作扩展工位。区内监视墙采用两个50寸PDP显示板,最多可以显示32个信号源,在两个PDP显示板中间安装了两个独立的23寸LCD,用来显示PGM(节目监看)和PVW(预监看)信号。后排具备两个全高机柜,每个机柜可以安装4台高清录像机,1块用来监看录像机内容4分割的LCD,1组四选一的监听单元和4个矩阵切换条。
  
  技术区结构
  
  技术区长3.9米,深3.5米,面积近13平方米,安装有48 U的全高机柜14个。区内安排工位7个,分别是1个设备调整工位、5个光圈调控工位和1个技术总监工位。光圈调控工位采用中央电视台外场转播的标准化设计,即每个工位中具有4个OCP(Operational Control Panel,指摄像机遥控系统操作控制板,用来控制光圈、总黑电平、色度调谐和其它操作设置),1台4分割的讯道监视器和1台PGM兼支持OCP Joystick功能输出的标准监视器,1块通话面板和1台示波器。技术总监作为全车技术总负责,其所在工位的设备,是监控和调度能力全车最为强大的一组,安装有1台CRT(Cathode Ray Tube,阴极射线管)广播级监视器作为全车视频的监看标准,并装备两台示波器、可以选切全车矩阵的矩阵切换面板、大型通话面板和可以调整所有讯道的MCP(MainControl Panel,是指讯道的主控制面板)。
  


  此外,技术区还安装有一台16分割的LCD作为外来信号源的监看确认。设备调整工位除作为主要的设备安装机柜外,还安装有一台作为全车设备调试、设备故障监控的电脑,并安装一台通话面板,方便在转播前的调试,和在转播过程中设备出现故障时便于及时发现并解决。
  
  音频区结构
  
  音频区宽3米,深3.5米,面积近10平方米,采用5.1环绕声监听环境。安装有主调音台、备用调音台,包括调音师、助理调音师和还音员的操作工位。备份调音台平时输出主调音的播出信号,在主调音台出现故障的紧急情况下,调音师可使用备份调音台完成节目制作。为达到国家转播车的音频间噪声标准——NC35,转播车的设计和制造工艺都要满足非常高的要求。在设计和制造过程中,工程小组进行严格把关和控制,比如安装在音频间的设备必须为无风扇设备,并在音频间的墙体内采用6层材料进行隔音等,最终达到了国家标准并通过了测试验收。
  
  动力、电源系统
  
  电源系统是转播车中最基本的环节,它的可靠性和安全性关系到节目的转播制作安全,财产设备安全甚至是人身安全,因此转播车的配电系统结构设计至关重要,不得小觑。中央电视台HD A1转播车采用外接供电方式,车内具备完整的交流和直流供电系统,由隔离变压器、稳压电源、充电机、UPS(Uninterruptible Power Syste,不间断电源)、配电控制盘等几个环节构成(见图6)。全车设备电源通过一根125A传输能力的3相4线电源电缆和外部连接,通过隔离变压器的电 源隔离后进行角接/星接转换,再经过3个独立的稳压电源模块对电源电压进行稳定调整后,再供给全车设备。
  全车的空调系统则采用另外一路独立的电源电缆接电,这种双路电源取电的方式避免了空调系统产生的杂波通过电源系统干扰设备,从而影响到信号质量。UPS采用在线式工作方式,在外电中断的紧急情况下,车内UPS可以提供对2两个讯道、一块PDP大屏、同步机、部分调音台模块及主输出等主体设备的10分钟不间断供电,为现场故障恢复及后方播出部门提供反映时间。
  车内直流电源采用独立的蓄电池模块进行供电(见图7),一般在转播前的转播车架设和转播结束后车辆收起时使用。比如转播车在架设时,电力部门还没有到达现场,无法提供电源动力,这时就要使用蓄电池内的直流电源储备,为车辆箱体支撑腿和扩展侧拉箱的电机提供动力,从而完成车辆的架设。在节目结束后收车时,也要使用直流电源驱动电机收回电源电缆盘。
  车内接地系统分由三部分组成,分别是设备接地、电源接地和工艺接地。车内所有设备机柜后设有独立接地铜排,采用等长的接地线汇成一点,再与接地钎联接。
  
  空调系统
  
  为了满足室外温度为-20℃~+45℃时,车内温度达到23℃±3℃的人体舒适温度,全车共采用8台独立的分体空调。其中4台为工作区空调,每个制作区各有一台独立制冷和制热能力的区域空调,可以独立调控温度。由于主、副制作区的面积较大,为了照顾到所有制作工位的温度舒适性,这两个制作区采用一拖二的空调机型,这种方式同时也可以减少空调主机的占用空间,节约出宝贵的车内空间。另外,为了保证在长时间的转播过程中,设备不会由于温度过高而影响正常运转,车内共安装了4台机柜制冷空调。这4台空调为集中安置在技术区的全高设备机柜提供集中制冷,保证设备的温度在安全范围内,为安全播出提供了必要的保证。转播车的空调系统同时还安装有新风注入装置。
  
  照明系统
  
  由于不同节目对转播车制作环境的照明需求不同,单一装设一般照明方式显然不能满足需求,因此工程小组在设计时对转播车的照明提出了比较高的需求。经过认真比对,最终选择采用了多种照明混合的设计方式。
  转播车系统分车内照明部分和车外照明部分两大块,其中车内照明分广域照明、局部照明和应急照明三部分。广域照明采用荧光灯照明方式,为整个制作区提供高色温的正常工作亮度照明。局部照明采用射灯照明方式,只为本工位提供照明。采用低色温的射灯,可以独立调整亮度和照射角度,使用的时候不会影响到相邻工位。应急照明采用直流驱动,并设有延时开关,可在转播车断电后使用,只能提供给工作区最低限度的照明亮度。
  车外照明全部采用直流电源驱动方式,分场地照明和局部照明两部分。场地照明是在车厢外安装的场地照明灯,在外界光线不足时可供小面积外部照明用。局部照明则是在接口盘、机柜后方、电缆盘和侧裙箱中安装的用以局部照明的照明灯具,方便夜间操作的时候使用。
  
  其他部分
  
  工程小组在转播车车体设计的时候,除了考虑以上的主要结构设计外,还要综合考虑整车的动静平衡性能(指车辆分别在行驶状态和静止状态下的配重平衡能力);车体侧拉箱扩展部分的可靠性和耐用性等;并合理的布置布线槽、各种车门、梯子、雨帘、天线等。还要在车体的建造和施工中实施严格的督导,使转播车车体结构达到了设计标准,满足了中央电视台的使用需求。
  
  设计中的创新
  
  工程小组在整车设计中大胆改革创新,引入了新的设计理念并加以成功实施,下面对该车设计时的“亮点”进行简单的介绍。
  第一是独立双制作区的设计。
  主、副制作区区域功能划分早在传统的转播车设计中就已经有所体现,但在传统的转播车设计中,副制作区只是慢动作操作员的操作位置,从属于主制作区,并不是一个独立的区域(见图8)。比如一般的体育比赛,导演在主制作区调度和切换,慢动作制作团队则是在副制作区工作。这是因为这两个制作团队的关注内容不同,这种方式可以减少相互干扰。当单一转播车制作特殊体育比赛时,比如田径比赛或两个场地的同时比赛,这种方式就难以满足特殊的制作需求。因此就需要把竞赛或者主场比赛的制作放在主制作区,导演和技术切换在前排,相应的慢动作制作移动到其制作区的后排;相应的,将田赛或副场地比赛的制作移到第二制作区进行,将第二制作区后排扩充成相应的慢动作制作工位,从而实现一套设备同时制作两套节目甚至三套节目的功能需求。
  两个独立制作区的结构设计(见图9)能够提供给制作团队独立的制作环境,最大程度的避免了团队之间的交叉干扰,优化了制作团队的工作环境。比如在一般的体育赛事转播中,体育部门提出了对慢动作重放制作和分级制作能够进行一级合成播出的制作需求,第二制作区就可以单独提供给慢动作制作和精彩编辑使用。慢动作导演在这个制作区内,可根据赛事的不同,对参与慢动作重放的摄像机讯道进行设计和调度,通过指挥慢动作技术操作人员的实时操作,实现合理、有序地慢动作画面组接,将编好后完整的慢动作和精彩编辑的内容通过自己的副切换面板提供给导演。这样节目导演就无需在紧张的比赛转播时,再分心去考虑慢动作制作。
  在文艺类节目的转播制作中,文艺部门也提出了在直播过程中能够对现场进行实时编辑的功能需求。在进行大型综艺节目的直播时,导演在主制作区对现场节目进行直播制作和调度,副导演就可以在第二制作区完成插播重放及磁带录制工作,甚至可以将精彩片段进行非线性编辑,在直播的同时完成另一个版本的实况转播。
  第二是模块化的工位设计。
  工程小组为了增强转播车对不同节目转播制作的通用性,提出了模块化工位的设计理念。在不同类型节目对外场转播的需求中,除了主、副切换的位置不需要移动外,其他诸如字幕操作员、慢动作操作员等工位都要能够根据节目的不同需求而灵活的调度和调配。为了满足这个需求,工程小组在设计时兼顾考虑到各类节目、不同制作人员对工位的需求,并将这些需求进行整合,对工位进行模块化的设计(图10),在每个工位上都装备了矩阵切换条、独立监听单元、通话面板和独立的可4分割的LCD,并预埋了键盘、鼠标和慢动作控制电缆,使每个工位上的相应功能设备可以根据需求移动,最终实现了制作工位不仅在制作区内部可以灵活移动,还可以跨工作区调度的功能。
  第三是车体墙壁电源为不同设备的分类供电。
  为了方便车内临时添加的设备连接电源,我们在许多工位上设置了车体墙壁电源,不同的电源插座分别从设备电源稳压器后、UPS后及空调电源后供电,采用颜色和中文进行标识以便区别。三种类型电源分别为不同的设备提供电源:设备电源稳压器供电的电源插座一般用于为制作设备供电,如外加的DVC PRO录像机等;UPS供电的插座主要用于为重要的制作设备供电,如增加的字幕机等,也可以提供给制作设备的备份电源;空调电源供电的插座则提供给与制作无关的设备使用,如检修时用的烙铁、应急灯等。
  
  车体施工的监督
  
  由于该车在设计时,国内还不具备特别成熟的大跨度双侧拉转播车的生产经验,为了减少车体结构建造的风险,我们选择在经验丰富的英国Spectra公司进行生产(见图11、12)。英国Spectra公司作为转播车车体制造商,是欧洲最著名的车体制造商之一,该公司专门提供特殊用途车体和工程服务。在车体生产过程中,中央电视台转播部工程小组通过电子邮件、电话等联络手段远程监督车体建造进程,并多次派人赴现场督导,最终保证了该车体按计划完成。
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