一种摄像机适配器和采用该适配器的EFP系统的制作方法

一种摄像机适配器和采用该适配器的efp系统
技术领域
1.本实用新型属于一种影视行业efp系统，特别涉及一种摄像机适配器和采用该适配器的 efp系统。


背景技术：

2.efp(electronic field production)，电子现场节目制作，是在拍摄现场用多台摄像机多角度拍摄，将各台摄像机的实时信号连接至切换台，由导播在特定的时间内切出某个摄像机的视频画面，形成一个多视角切换、生动的视频画面用于直播或者录制。对应于这种需求的摄像机就是efp摄像机，也称演播室系统摄像机，价位在几十万以上。而电视台最多的新闻采集摄像机，叫做eng(electronic news gathering，电子新闻采集)摄像机，用于单机新闻拍摄和存储，一般价位在几万到十几万。电视台为了节约成本，就考虑是否能将eng摄像机用作 efp摄像机，可以在台里节目制作任务比较重设备紧张时，用来承担部分节目的制作任务，以缓解台内的演播室以及电视转播车设备的工作压力，同时也可以用来完成一些特殊条件下的节目制作任务。由此诞生了适配eng摄像机的efp系统，即用来将eng摄像机变成efp 摄像机的设备。
3.传统的efp系统，如图1所示，采用光纤复合线缆或者其他复合线缆将摄像机适配器转换得到的光纤信号或者其他形式的信号传输到主站还原成sdi(数字分量串行接口，serialdigital interface)信号后再进切换台。以光纤复合线缆为例，为了实现光信号传输，适配器和主站内部都需要配对的光模块，如果是四讯道传输的话，就需要四对光模块和四根光纤复合线缆，再加上可靠的复合线缆接口和其他物料，整个四讯道传输的系统，成本高昂，再加上系统搭建繁琐，使得传统efp的客户终端用户局限在电视台。为了降低整个系统的成本和系统搭建的繁琐，后来出现了无线efp系统，在摄像机适配器和主站之间利用无线传输音视频信号和一些控制信号，避免了复合线缆的高昂成本，和繁琐的线缆搭建工作。但是众所周知，受现场电磁环境、自然环境的影响，无线信号的传输距离和传输质量是极其不稳定的，对于现场直播的电视节目制作而言这是无法接受的缺陷。


技术实现要素：

4.1.要解决的问题
5.针对现有技术中将eng摄像机用作efp摄像机时面临的成本高或信号传输不稳定等问题，本实用新型提供一种摄像机适配器及采用该适配器的efp系统。
6.2.技术方案
7.为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：一种摄像机适配器，包括fpga 模块、sdi信号模块、ndi信号模块、音频模块和返送信号模块，其中，fpga模块分别与 sdi信号模块、ndi信号模块、音频模块和返送信号模块通信连接，sdi信号模块用于将摄像机的视频信号传输给fpga模块，fpga模块对视频信号进行处理形成ndi信号传输给ndi 信号模块输出，同时ndi信号模块将接收的ndi信号传输给fpga模块，fpga模块对接收的ndi信
号进行处理形成hdmi视频信号和语音信号，其中，hdmi视频信号传输给返送信号模块，语音信号传输给音频模块。本技术方案能够对视频信号进行处理得到ndi信号，即将sdi、hdmi等信号格式转换成ndi信号，实现稳定可靠的局域网通信。
8.进一步地，还包括控制信号模块，所述控制信号模块用于输出控制信号给摄像机。控制信号模块便于调整摄像机参数。
9.进一步地，所述sdi信号模块包括均衡器和线缆驱动器，所述均衡器用于接收sdi信号，所述线缆驱动器用于输出sdi信号。
10.进一步地，所述ndi信号模块包括网络收发器，所述网络收发器用于收发ndi信号。
11.本实用新型还提供一种摄像机适配器，包括适配器主体，所述适配器主体上设置有ndi 信号接口，所述ndi信号接口用于传输ndi信号。
12.本实用新型还提供一种efp系统，包括上述的摄像机适配器，还包括媒体工作站、一台以上摄像机，所述摄像机上设置有摄像机适配器，所述摄像机输出视频信号给摄像机适配器，摄像机适配器对视频信号进行处理的得到ndi信号传输给媒体工作站，媒体工作站将接收的 ndi信号输出，同时媒体工作站将当前播放的信号通过ndi信号的格式返送给摄像机适配器，摄像机适配器对接收的ndi信号进行处理并输出给摄像机的机头监视器。
13.进一步地，还包括交换机，所述交换机与摄像机适配器通信连接，所述交换机将摄像机适配器输出的ndi信号传输给媒体工作站，所述媒体工作站将当前播放的信号通过ndi信号的格式通过交换机返送给摄像机适配器，摄像机适配器对接收的ndi信号进行处理并输出给机头监视器。利用交换机实现导播端和摄像机端的连接的好处在于可以使整个efp系统的设置更简便，即可以随意扩展摄像机的数量，而且利用交换机，不仅可以方便地实现导播端和摄像机端的通话，导播端的媒体工作站和主站也可以实时通话。
14.进一步地，还包括摄像机控制器，所述摄像机控制器和媒体工作站通信连接，通过媒体工作站输出控制信号控制摄像机调整参数。
15.进一步地，还包括主站，所述主站和摄像机通信连接，所述摄像机和主站之间传输语音信号。
16.进一步地，还包括导播端监视器，所述导播端监视器接收摄像机适配器发送的ndi信号并显示。
17.3.有益效果
18.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
19.(1)本实用新型整个efp系统搭建简单，摄像机端适配器和导播端主站、媒体工作站或切换台利用交换机通过网线组成局域网，节约成本；
20.(2)本实用新型中的适配器能够将sdi、语音、tally等信号格式转换成ip网络信号即ndi信号，实现稳定可靠的局域网通信；
21.(3)本实用新型中的efp制作完成的视频为ndi格式，因此可以快速上传到互联网平台，提高效率，同时方便外部移动端用户的视频接入系统。
22.(4)本实用新型可实现整个efp系统节目制作的ip化，适合现代融媒体需求
附图说明
23.图1为现有技术中的efp系统框架图；
24.图2为本实用新型中的适配器的实施例1的原理框图；
25.图3为本实用新型中的适配器的实施例2的原理框图；
26.图4为本实用新型中的适配器结构立体图；
27.图5为本实用新型中的适配器右视图；
28.图6为本实用新型中的适配器底视图；
29.图7为本实用新型中的摄像机端适配器接线图；
30.图8为为图7的另一个侧面示意图；
31.图9为本实用新型中的适配器和摄像机的三脚架安装示意图；
32.图10为本实用新型中的适配器和双管管夹连接器的安装示意图；
33.图11为本实用新型中的主站原理框图；
34.图12为本实用新型中的主站结构立体图；
35.图13为本实用新型中的主站后面板示意图；
36.图14为本实用新型中的efp系统的实施例1的框图；
37.图15为本实用新型中的efp系统的实施例2的框图(导播端不含主站、导播端监视器和摄像机控制器)；
38.图16为本实用新型中的efp系统中的实施例2的框图(导播端包括主站、导播端监视器和摄像机控制器)。
39.图中：1：返送信号输出接口；2：视频信号输入接口；3：视频信号输出接口；4：控制接口；5：dc电源接口；6：ndi信号接口；7：电池扣板；8：tally信号接口；9：电源开关；10：返送开关键；11：音量增加键；12：音量减小键；13：耳麦接口；14：安装固定孔； 15：sdi输出接口；16：控制输入接口；17：hmdi线缆；18：bnc线缆；20：控制线缆； 21：tally连接线；22：tally转接线；23：机头监视器；2301：第一机头监视器；2302：第二机头监视器；2303：第三机头监视器；2304：第四机头监视器；24：tally指示灯；25：摄像机；2501：第一摄像机；2502：第二摄像机；2503：第三摄像机；2504：第四摄像机； 26：三脚架：27：云台管夹；28：导轨；29：双管管夹连接器；31：螺纹孔；32：导轨孔； 33：扳手；34：话筒接口；35：音频模式选择键；36：主站耳麦接口；37：喇叭口；38：音量选择键；39：ann广播键；40：mic off麦克风静音键；41：mute静音键；42：通道选择键；43：电源开关键；44：ac电源输入端；45：dc电源输入口；46：外部音频接口， 47：主站ndi信号接口；49：耳麦；4901：第一耳麦；4902：第二耳麦；4903：第三耳麦； 4904：第四耳麦；100：适配器；101：第一适配器；102：第二适配器；103：第三适配器； 104：第四适配器；200：主站；300：交换机；500：摄像机控制器；600：ndi监视器；700：媒体工作站；800：切换台。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
41.适配器实施例1
42.本实用新型包括适配器100，如图2所示，适配器100包括：sdi信号模块、ndi信号模块、返送信号模块、音频模块、控制信号模块、fpga模块。其中，fpga模块分别与sdi 信号模块、ndi信号模块、音频模块和返送信号模块通信连接，sdi信号模块用于将摄像机的视频信号传输给fpga模块，fpga模块对视频信号进行处理形成ndi信号传输给ndi信号模块输出，
同时ndi信号模块将接收的导播端ndi信号传输给fpga模块，fpga模块对接收的ndi信号进行处理形成hdmi(high－definition multimedia interface，高清晰度多媒体接口)视频信号和用于实现导播端和摄像机端通话的语音信号，其中，hdmi视频信号传输给返送信号模块，语音信号传输给音频模块。
43.下面，具体来说明一下各个模块的功能，sdi信号模块用于接收和输出摄像机视频信号，具体包括用于接收sdi信号的均衡器和用于输出sdi信号的线缆驱动器，以及视频信号输入接口sdi in和视频信号输出接口sdi out，均衡器连接视频信号输入接口sdi in，一方面将接收的sdi信号传输给fpga模块，同时还将sdi信号传输给线缆驱动器，线缆驱动器将 sdi信号通过视频信号输出接口sdi out输出。
44.ndi信号模块用于传输ndi信号，具体包括网络收发器以及网络信号接口ndi，网络收发器与fpga模块之间实现信号双向传输，然后通过网络信号接口ndi输入或输出。一般对于3gsdi或者12gsdi摄像机信号来说，需要使用千兆的网络收发器。ndi(network deviceinterface)，是一种ip网络设备接口协议。视频信号和语音信号经过ndi编码后，可以转换成 ndi信号在局域网内传输。
45.返送信号模块用于输出导播端切换台800返送信号，具体包括hdmi发送器，用于将网络接口ndi接收到的返送视频信号通过fpga解码得到的串行信号转换为并行信号，hdmi 发送器将转换完毕的信号通过返送信号输出接口hdmi out输出。在本实施例中，返送信号为hdmi格式。
46.音频模块用于和导播端通话，具体包括音频编解码器，用于耳麦耳机输出的功放和用于耳麦麦克风输入的放大器，以及音频接口耳麦，音频编解码器与fpga模块之间双向通信，音频编解码器将接收的语音信号通过功放传输到耳机，麦克风将语音信号通过放大器输入给音频编解码器。
47.控制信号模块用于输出导播端切换台传输的控制信号给摄像机，具体包括控制接口camremote，由于摄像机的控制接口一般是rs422形式，所以一般还会包括一个rs422的收发芯片，rs422收发芯片接收fpga的信号并将其传输给控制接口cam remote。需要说明的是，对于适配器100来说，控制信号模块只是方便导播对摄像机端摄像机的控制，并非必须的。
48.fpga模块用于实现信号转换和处理，包括用于将语音信号和sdi信号转换成ndi信号、将ndi信号转换成hdmi信号和语音信号等等。
49.具体实施时，适配器100还包括指示灯信号接口tally和按键，其中，指示灯信号接口 tally用于输出导播端切换台传输的tally信号，在演播室系统中，tally指的是tallylight，即指示灯，tally light是一种用于指示当前播放画面和待播出画面的灯。按键用于实现调节控制，按键一般需要包括音量增加和减小键以及返送信号开关或者返送信号显示的模式选择键，一般为画中画或者画外画等显示模式。
50.图4、图5、图6示出了适配器100的具体结构，其左侧面b面上设置有若干接口，包括返送信号输出接口1、视频信号输入接口2、视频信号输出接口3、控制接口4、dc电源接口5、ndi信号接口6。适配器100的右侧面c面上设置有tally信号接口8、电源开关9、返送开关键10、耳麦接口13以及音量调节键，具体实施时，音量调节键包括音量增加键11 和音量减小键12。适配器100的底面d面上设置有若干安装固定孔14，用于将适配器100 安装到三脚架
上，具体实施时，适配器100的顶部也可设置螺纹安装孔，用于把监视器或者其他设备通过螺纹孔安装到适配器100的顶部。适配器100的背面a面上安装有电池扣板7，用于挂载摄像机电池给适配器100供电。
51.适配器实施例2
52.如图3所示，本实施例其他部分与实施例1均相同，区别之处仅在于音频模块和返送信号模块不同，本实施例中的音频模块包括音频编解码器和耳麦，本实施例中的音频编解码器内集成功放或者放大器，音频编解码器可以直接连接音频接口耳麦；本实施例中的返送信号模块包括sdi线缆驱动器和sdi返送信号输出接口return out，sdi线缆驱动器用于将 fpga解码得到的返送信号输出为sdi信号形式。
53.efp系统实施例1
54.本实用新型还包括一种efp系统，采用eng摄像机和本实用新型中的适配器100，解决现有技术中将eng摄像机用作efp摄像机时面临的成本高、信号传输不稳定等问题。图7 和图8示出了视频传输系统的连接关系，摄像机25的sdi输出接口15将摄像机视频信号通过bnc线缆18输入至适配器100的视频信号输入接口2，适配器100的视频信号输出接口3 通过bnc线缆18连接到机头监视器23(也称为机头监，是安装在摄像机上的小型监视器) 的sdi信号输入端口，将适配器100通过视频信号输入接口2接收的摄像机视频信号输出到机头监23供摄像机端摄像师监看。适配器100的返送信号输出接口1通过hdmi线缆17连接到机头监23的hdmi信号输入端口，将适配器100通过ndi信号接口6接收的导播端返送信号输出到机头监23供摄像机端摄像师监看。适配器100的控制接口4通过控制线缆20 连接到摄像机25的控制输入接口16，将适配器100通过ndi信号接口6接收的导播端控制信号输出到摄像机25，摄像机25根据接收的控制信号调整其参数，包括色彩增益、光圈等。适配器100的ndi信号接口6接收导播端的tally信号，然后通过tally信号接口8输出，具体输出时，可以有两种连接方式，第一种，将适配器100的tally信号接口8通过tally 转接线22连接到机头监23的tally信号输入口，在机头监23上显示tally信号；第二种，将适配器100的tally信号接口8通过tally连接线21连接到tally指示灯24上，用tally指示灯24显示tally信号。
55.如图9和图10所示提供了一种适配器100的安装方式，先使用双管管夹连接器29和适配器100连接，如图10，将双管管夹连接器上的螺纹孔31和适配器100的安装固定孔14使用螺丝连接在一起。如图9，将双管管夹连接器上的导轨孔32串过导轨28使用扳手33锁紧。导轨28是通过云台管夹27安装在三脚架26的云台上，再将摄像机25安装在云台管夹27上。机头监23可以选择安装在摄像机25或者适配器100顶部的螺纹安装孔上。
56.在efp系统中，主站200设在导播端，主要用于实现导播和摄像机端的摄像师之间的实时通话，利用主站200的通话功能，导播端和摄像机端能够有效通话，而且无需额外设备，抗干扰能力强。如图11所示的主站200包括：主站fpga模块、ndi信号模块、音频模块，其中ndi信号模块用于传输ndi信号，具体包括网络收发器以及网络信号接口ndi；音频模块用于和摄像机端通话，具体包括音频编解码器、用于耳麦耳机或喇叭输出的功放、用于耳麦麦克风或话筒的放大器和用于外部音频接入的外部音频接口，具体实施时，话筒可采用鹅颈话筒。其中音频的输入输出方式是可以选择，耳麦输入输出和喇叭输出、话筒输入，可以通过按键选择确定。用于实现调节控制的按键，按键一般需要包括音量增加和减小键、音频模式选择键和通话通道选择键。主站fpga模块用于实现主站信号转换和处理。具体实施时，主
站200通过ndi信号将语音信号传输给摄像机适配器，实现导播端和摄像机端的实时通话。
57.如图12和13所示的主站200，其因使用在导播端，使用场景一般是导播车或者现场导演控制台，一般需要安装在机架上，所以其结构外形是1u的标准机箱。主站200的前面板e 面上设置有话筒接口34、音频模式选择键35、主站耳麦接口36、喇叭口37，音量选择键38、 ann广播键39、mic off麦克风静音键40、mute静音键41、通道选择键42、电源开关键43。其中音频模式选择键35用于选择音频输入输出方式，ann广播建39用于实现同时和所有通道通话的功能，mic off麦克风静音键40用于关闭主站耳麦接口36的耳麦麦克风， mute静音键41用于关闭所有通道摄像机端适配器100的耳麦接口13的耳麦麦克风，通道选择键42包括1至8的通道序号，需要通话时按下对应的通道键即可。主站200的后面板f 面上设置有ac电源输入端44，dc电源输入口45，外部音频接口46，ndi信号接口47。
58.图14示出的是一个大型的efp系统，在本实施例中，包括摄像机端和导播端，摄像机端有多台摄像机(需要说明的是，本实用新型中的多台摄像机指的是摄像机的数量为两台及上)，即在大型活动中，需要多个机位，每个机位设置一台摄像机，每个摄像机上配置一个摄像机适配器，图14中的摄像机包括四个，分别是第一摄像机2501，第二摄像机2502、第三摄像机2503、第四摄像机2504，相应的，和各个摄像机配对的适配器分别是第一摄像机适配器101、第二摄像机适配器102、第三摄像机适配器103、第四摄像机适配器104，在各个摄像机上安装的机头监视器也有四个，分别是第一机头监视器2301、第二机头监视器2302、第三机头监视器2303和第四机头监视器2304，同样地，与各个摄像机适配器通信连接的耳麦也有四个，分别是第一耳麦4901、第二耳麦4902、第三耳麦4903和第四耳麦4904。需要说明的是，具体实施时，摄像机的数量并不固定，可根据具体情况具体设置，一般大型的efp 系统包括至少两个摄像机，相应地，每个摄像机包括一个摄像机适配器和一个机头监视器，每个摄像机适配器配备一个耳麦。
59.在图14的实施例中，第一摄像机2501，第二摄像机2502、第三摄像机2503、第四摄像机2504分别通过交换机300与导播端实现通信，导播端包括导播端监视器600、主站200和媒体工作站700，导播端监视器600、主站200和媒体工作站700分别通过交换机300与摄像机适配器100通信连接，其中，摄像机信号传输给导播端监视器600，在导播端监视器600 上显示，便于导播及时观看各通道拍摄的实时画面和当前播出的画面；主站200和摄像机端通过交换机300双向通信，实现导播端和摄像机端的实时通话；媒体工作站700和摄像机端通过交换机300双向通信，一方面，摄像机信号传输给媒体工作站700，导播利用媒体工作站700对信号进行切换，选择合适的机位拍摄的画面进行播出，另一方面，媒体工作站700 将当前播出的信号返回给摄像机端，在摄像机端的机头监视器23上显示，以便摄像师及时掌握当前的播放画面。具体实施时，为了更好地对摄像机进行控制，还可包括摄像机控制器500，摄像机控制器500和媒体工作站700通信连接，摄像机控制器500输出控制信号给媒体工作站700。
60.需要说明的是，具体实施时，也可将交换机300省略，即不采用交换机300，而直接将摄像机适配器100和导播端的媒体工作站700、导播端监视器600和主站200通信连接。但采用交换机300的好处在于：可以使整个efp系统的设置更灵活简便，即可以随意扩展摄像机的数量，而且利用交换机300，还可以方便地实现导播端和摄像机端的通话。而省略交换机300则使整个efp系统在布线上略显复杂。
61.在本实施中，导播端和摄像机端的通信通过ndi协议进行，即摄像机端和导播端传输的信号为ndi信号
62.图14是一个4通道的ndi efp系统框图，首先按照图7将摄像机端的摄像机25和适配器100连接，将耳麦49连接到适配器100的耳麦接口13，再将千兆网线的一端接在适配器 100的ndi信号接口6上。将通道1、通道2、通道3和通道4的千兆网线另一端接在交换机 300的网络接口处。在导播端将主站200的主站ndi信号接口47通过千兆网线连接到交换机 300的网络接口处，将耳麦49连接到主站200的主站耳麦接口36，或者将话筒连接到主站 200的话筒接口34，这样摄像机端摄像师可以和导播端导播实现实时通话功能。为了实现导播监看，在导播端一般还会设置一台导播端监视器600，用于监看4个通道的摄像机信号。导播端监视器600可以直接选择ndi监视器，用千兆网线将导播端监视器600的ndi接口和交换机的网络接口连接起来，当然还可以使用普通监视器，通过ndi信号转换盒接入信号。导播端的重要设备媒体工作站700，这里的媒体工作站700的作用类似于图1传统的efp系统中的切换台，区别在于本实施例中的媒体工作站700是个带有ndi信号接口的ndi切换器，比如newtek官方的tricaster mini多媒体集成系统，利用其强大的软件功能，在计算机上可以快速实现信号切换、混合效果、虚拟场景、抠像、字幕、tally信号等多种功能效果。在导播端为了方便导播控制，有时候还会接入摄像机控制器500，这样导播可以直接控制摄像机端摄像机的光圈、色彩增益等参数。
63.efp系统实施例2
64.如图15所示，本实施例是一个最简单的ndi导播系统，只包括一个机位，即只有一个摄像机25、一个摄像机适配器100和一个机头监视器23，摄像机25与摄像机适配器100通信连接，摄像机适配器100与导播端的媒体工作站700通信连接，摄像机25传输sdi信号给摄像机适配器100，摄像机适配器100对sdi信号进行处理得到ndi信号输出给导播端的媒体工作站700，媒体工作站700将返送的ndi信号传输给摄像机适配器100，摄像机适配器 100对接收的ndi信号进行处理，得到hdmi信号并将其传输给机头监视器23，机头监视器 23显示当前播放的画面。
65.具体实施时，如图16所示，为了便于导播端和摄像机端的通话，还可以设置导播端监视器600、主站200和媒体工作站700，为此，可以在导播端和摄像机端之间设置交换机300，具体的连接方式为摄像机25配备有摄像机适配器100，摄像机适配器100与交换机300之间通信相连，交换机300分别与导播端的导播监视器600、主站200、媒体工作站700通信连接，媒体工作站700还与摄像机控制器500通信连接，接受摄像机控制器500输出的控制信号。当然，也可将交换机300省去，而直接将摄像机适配器100分别与导播端监视器600、主站 200和媒体工作站700通信连接。
66.具体的信号传输过程为：摄像机传输sdi信号给摄像机适配器100，摄像机适配器100 对sdi信号进行处理得到ndi信号输出给交换机300，交换机300将信号传输给导播端监视器600，以便在导播端监视器600上实时显示播出的画面；主站200和摄像机端通过交换机 300双向通信，实现导播端和摄像机端的实时通话；媒体工作站700和摄像机端通过交换机 300双向通信，一方面，摄像机信号传输给媒体工作站700，另一方面，媒体工作站700将当前播出的信号返回给摄像机端，在摄像机端的机头监视器23上显示，以便摄像师及时掌握当前的播放画面。具体实施时，为了更好地对摄像机进行控制，还可包括摄像机控制器500，摄
像机控制器500和媒体工作站700通信连接，摄像机控制器500输出控制信号给媒体工作站700。