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通过TallyMan实现BMD多画面内动态源名及Tally显示

2019-1-15 20:39| 发布者: gooyeah| 查看: 158| 评论: 0

摘要: 通过TallyMan实现BMD多画面内动态源名及Tally显示【摘要】演播室及转播车视音频系统的监看和制作,离不开信号源名和T a l l y灯的显示,不同厂商监看设备对于源名和T a l l y灯的显示支持有不同的协议,目前演播室及 ...
通过TallyMan实现BMD多画面内动态源名及Tally显示

【摘要】演播室及转播车视音频系统的监看和制作,离不开信号源名和T a l l y灯的显示,不同厂商监看设备对于源名和T a l l y灯的显示支持有不同的协议,目前演播室及转播车上主流管理和控制Tally及源名的设备为TSL公司的TallyMan控制系统。本文主要目的在于,通过自主研发、制作相关转换设备,实现TallyMan控制系统对BMD多画面的Tally显示及源名跟随。

【关键词】TSL UMD协议,Blackmagic VideoHub协议,SDI Tally,3G-SDI Shield for Arduino

一.引言

Blackmagic Design(简称BMD)公司生产的视音频设备具有功能丰富,安装方便及价格便宜的优势,因此在广电内视音频系统的集成和制作中具有广泛的应用。苏州广电8讯道高清转播车升级为10讯道的项目中,使用了一批BMD的矩阵和多画面,作为对于原转播车系统视频监看上的扩充;为了方便节目制作对于画面监看的要求,需要通过转播车现有的TallyMan系统,去控制BMD多画面和矩阵,实现BMD多画面内信号动态源名和Tally灯的显示。但是由于BMD多画面的控制和显示只支持自己内部的协议,因此需要设计相关设备的转换,将TallyMan相关控制协议,转换成BMD能够识别的协议。

二.设计原理及需求

1.TallyMan源名及Tally显示原理

T a l l y M a n控制系统支持目前大部分广电设备的接入,如视频切换台、矩阵、多画面、串行和并行T a l l y输入输出等。TallyMany控制系统对视频多画面的控制主要使用的是TSL UMD协议,此次项目中对BMD多画面的Tally和源名显示主要解析的是TSL UMD V3.1协议。TallyMan服务器内包含有矩阵源名信息和视频信号切点状态,Ta l l yMa ny与多画面建立连接并单向发送U M D数据到多画面服务器,U M D数据内包含对多画面内每个窗口的源名、Tally信息记录,当多画面服务器接收并解析UMD数据包以后,获取源名和Tally信息,并记录到多画面的输出。

(1)TallyMan系统内部配置方法如下

a.添加“UMD Display Interface”设备并命名,选择UMD类型为“MultiView(TSL Protocol)”,即UMD V3.1协议,一台多画面对应一台“UMD Display Interface”设备。

二.设计原理及需求

1.TallyMan源名及Tally显示原理

T a l l y M a n控制系统支持目前大部分广电设备的接入,如视频切换台、矩阵、多画面、串行和并行T a l l y输入输出等。TallyMany控制系统对视频多画面的控制主要使用的是TSL UMD协议,此次项目中对BMD多画面的Tally和源名显示主要解析的是TSL UMD V3.1协议。TallyMan服务器内包含有矩阵源名信息和视频信号切点状态,Ta l l yMa ny与多画面建立连接并单向发送U M D数据到多画面服务器,U M D数据内包含对多画面内每个窗口的源名、Tally信息记录,当多画面服务器接收并解析UMD数据包以后,获取源名和Tally信息,并记录到多画面的输出。

(1)TallyMan系统内部配置方法如下

a.添加“UMD Display Interface”设备并命名,选择UMD类型为“MultiView(TSL Protocol)”,即UMD V3.1协议,一台多画面对应一台“UMD Display Interface”设备。首先需要确保BMD矩阵、BMD多画面、Ta l lyMan控制系统、协议转换设备在同一局域网内,Ta l l yMan能够连接并控制BMD矩阵;其次协议转换设备通过UDP方式读取并解析Ta l l yMa n输出的U M D控制协议,将U M D控制协议的T a l l y信息转换成S D ITally,输出到BMD多画面最后一路输入,将UMD控制协议的多画面源名信息,转换成Vi d e o h ub协议,输出给BMD多画面;最后BMD多画面读取SDI Tally,确认多画面内Tally显示地址,同时通过TCP方式接收Videohub控制数据,修改对应多画面内信号显示的源名信息。

系统连接框图图下图6所示。B M D矩阵8路输出分别给两个B M D多画面的输入,其中矩阵送给多画面的最后一路S D I信号经过“BMD Shield for Arduino”,嵌入SDI Tally信号后,再输送给多画面,同时“BMD Shield for Arduino“与系统内其他设备处于一个局域网内,负责解析TS L UMD数据并发送动态源名数据给BMD多画面。其中“BMD Shield for Arduino”就是此次项目中研发的协议转换设备,该协议转换设备由BMD官方提供的相关SDI Tally嵌入设备“3G-SDI Shield for Arduino”(简称Sh i e ld板),配合网络收发模块和单片机组合而成,Ar d u i n oU n o单片机开发板通过烧录自制程序循环运行,通过I2C总线与S h i e l d板内部通信,完成对S D I信号内T a l l y信息的嵌入;同时Arduino Uno单片机TTL串口输出给网络模块,将TTL串口数据转换成网口数据,完成与Ta l l yMa n和BMD多画面之间的各项通信工作。

三.协议转化的设计与实现

1.转换设备电路图

转换设备电路图如图7所示,设备供电方面,转换设备整体采用12V稳压电源供电,电源经过BMD Shield板内部转换成5V电压,再分别供电给Arduino Uno单片机开发板和USR-TCP232网络模块;内部通信方面,Arduino Uno开发板和Shield板之间,通过S D A数据线和S C L时钟线连接,采用I2C总线通信协议,将Tally信息嵌入SDI信号,Arduino Uno开发板串口接收(RX)连接网络模块发送端口0(T X0),接收T S L U M D数据包,串口发送(T X)连接网络模块接收端口1(R X1),发送B M DVideohub数据包;信号收发状态监看,可从网络模块的Wo r k端口连接数据线到L E D灯,收发数据时会对应L E D灯的闪烁。

网络模块USR-TCP232能实现双TTL串口转网口,双TTL串口通信互不干扰,TTL0转网口工作在UDP Server模式,网络地址和TallyMan对应,端口号为8900,负责专门接收TallyMan发送的TSL UMD数据包;TTL1转网口工作在TCP Client模式,网络地址和BMD多画面对应,端口号9990,负责专门发送Videohub数据包到多画面服务器。如图8为网络模块内部配置。

TTL串口转网口网络模块具体配置原理和方法如下:

a.模块和T a l l y M a n控制系统进行通信时,使用T T L0接收数据,在配置页面左侧选择“R S232”,设定S o c k e t A工作方式为UD P S e r v er模式,本地端口设定为8900,远程端口设定为0,Socket B工作方式None,TallyMan作为UDP Client,只负责向模块发送U M D协议的数据,不负责接收,此时模块内部端口0(端口号8900)接收到TallyMan数据后,转成串口TX0,发送给Arduino开发板的串口RX接收。

b.模块和B M D多画面进行通信时,使用T T L1发送数据,在配置界面左侧选择“RS485”,设定Socket A工作方式为TCPClient模式,本地端口设定为0,远程端口设定为9990,Socket B工作方式None,BMD多画面作为TCP Server,只负责接收模块发送过来的Vi d e oHub协议数据,不负责发送,此时Ar d u i n o开发板的串口T X发送到模块的串口R X1,转成网络端口1(端口号9990),发送给BMD多画面。

c.由于Arduino Uno开发板的串口不会同时处于发送和接收状态,此种连接方法很好地利用了串口资源,节省了网口数量,方便了内部系统的接入。

2.Arduino Uno开发板实现程序编译及上载

(1)程序设计流程

BMD Shield板的开发套件中,包含有SDI Tally的SDK开发包,并支持C语言,具体程序设计流程如下,如图9所示:a.安装A r d u i n o开发I D E工具,使用U S B并连接Arduino Uno开发板,安装PC驱动程序。

b.打开Arduino IDE开发工具,加载BMD SDK开发包内“BMDSDIControl.h”头文件。

c . 通过调用内部程序“BMD_SDITallyControl_I2CsdiTallyControl(0x6E)”,设定I2C总线通讯地址,默认Sh i e ld开发板I3C通讯地址是“0x6E”,也可以通过BMD官网下载Shield驱动程序,修改I2C通讯地址。

d.初始化单片机,设定串口通信波特率,打开SDI Tally控制和写入功能。

e.进入单片机循环程序,通过串口读取TSL UMD协议数据包,数据包每隔200毫秒自动往单片机串口发送一次,每个数据包内包含18位或者36位数据。

当接收到18位数据时,从第1位、2位、3~18位中分别提取多画面显示地址码,Ta l ly显示状态,多画面内字符名称,将显示地址码和Tally状态,通过sdiTallyControl.setCameraTally()函数,嵌入到Shield板的SDI输出信号中,将地址码和字符名称,转换成VideoHub协议,通过串口转网口,发送给对应BMD多画面。

当接收到36位数据时,说明T a l l y信号发生了变化,分别提取前18位和后18位,处理方式跟处理标准18位数据时一样。

(2)程序编译以及上载

Ar d u i n o Uno开发板通过USB数据线连接电脑并安装驱动后,可以直接通过IDE工具,将程序编译并烧写到Arduino Uno开发板上,由于烧录程序采用的原理是U S B转串口方式,会占用单片机内串口资源,因此烧录开始前,需要断开单片机串口和外部设备的连接,并在烧录程序成功后,断开U S B线,重新将单片机串口和外部设备连接。

3.设备加工及安装

(1)功能模块安装

BMD Shield板、Arduino Uno开发板、TTL转网口网络模块,是构成协议转换设备的3大模块,Shield板和Arduino Uno开发板在针脚定义及孔位上一致,可通过排针插口直接将Shied板安放在Arduino Uno开发板上面;网络模块需要另外固定安装,为了方便后期固定,先将网络模块固定在洞洞板上,然后通过飞线和开发板进行供电和通信。

(2)设备外壳加工

B M D官方在提供S h i e l d板和开发包时,并未提供相关的设备安装和外壳信息,因此所有的设备安装调试完都是裸露在外,如果要安装到转播车或者考虑户外使用,需要固定安装在保护壳内。Shield板和Arduino Uno开发板叠加的厚度为35mm,深度为70m m,加上网络模块后宽度为82m m,因此综合考虑,能够放入82mm*44mm*100mm的铝合金外壳,并固定到标准1U机架内。

铝壳开孔方式通过雕刻机设计刀路路径精确进行,铝壳底部打M3螺丝孔位,用于固定电路板;铝壳侧面开槽,预留出转换设备网口、USB口、12V供电口,SDI IN和SDI OUT口;铝壳内部用5m m铜柱将电路板进行垫高并进行绝缘隔离。雕刻机雕刻后的实际样式及最终效果如图11所示

四.总结

综上,这次转换设备的研发和制作,解决了T a l l y M a n系统对B M D矩阵和多画面互联互通问题,通过T a l l y M a n实现了在B M D多画面内显示动态源名和T a l l y的功能,转换设备在项目安装应用中,配置简单,对系统改动要求少,方便接入和安装,有效满足了我台8讯道转播车系统项目扩展对于多画面制作监看上的需求,节省了设备成本开支。

同时,此次研发制作也是对S D I信号内嵌入控制信息的一次有效探索,B M D公司提供的S h i e l d板,除了提供控制S D IT a l ly功能外,还包含了对摄像机、镜头、音频、云台等各类参数的控制,如果能够有效的将这些控制信息嵌入到单根SDI线,并在末端进行解析分发,能够极大简化视音频系统内控制信号的传输和接入,给广播电视节目的制作带来更多的可操作性和便捷性。B&P






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