通过TallyMan实现BMD多画面内动态源名及Tally显示

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