一場異地視頻互動演出：中加音樂連線

于航

【摘 要】 介紹2013年10月17日由中國國家大劇院與加拿大國家藝術(shù)中心共同舉辦的一場基于遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)的視頻演 出項目。

【關(guān)鍵詞】 遠(yuǎn)程通信技術(shù)；IPv6；遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)；音視頻連接

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.03.014

Introduce an Interactive Performance Based on Video Conference System - ConneXXions 2013

YU Hang

（Audio & Video Production Department， National Centre for the Performing Arts， Beijing 100031， China）

【Abstract】Introduce an Interactive Performance Based on Video Conference System- ConneXXions 2013 project between China National Centre for the Performing Arts and Canada National Arts Centre on October 17th， 2013.

【Key Words】telematics； Internet Protocol version 6； HD video conference system； audio/video connection

2013年10月17日北京時間上午9：00，渥太華當(dāng)?shù)貢r間晚上21：00，一場中國與加拿大的藝術(shù)交流互動演出“中加音樂連線”（ConneXXions 2013）開始在中國國家大劇院藝術(shù)資料中心與加拿大國家藝術(shù)中心第四舞臺實時同步舉行。這是一個利用遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)實現(xiàn)異地觀眾互動的視頻演出項目。

1 演出內(nèi)容介紹

此次演出分為北京現(xiàn)場和渥太華現(xiàn)場，中央音樂學(xué)院作為演出的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中心提供遠(yuǎn)程通信技術(shù)支持，負(fù)責(zé)協(xié)助搭建國家大劇院演出現(xiàn)場與加拿大國家藝術(shù)中心演出現(xiàn)場的高速網(wǎng)絡(luò)通道，使得雙方可以進(jìn)行實時的音視頻雙向互動。演出時長約一個半小時。

國家大劇院的本地演出內(nèi)容包括國家大劇院四重奏、加拿大國家藝術(shù)中心交響樂團五重奏及中央音樂學(xué)院學(xué)生二胡獨奏等；加拿大國家藝術(shù)中心演出的內(nèi)容為加拿大斯泰拉·博里爾斯兒童弦樂團弦樂演奏。

演出過程中按演出曲目分為主場與客場：當(dāng)國家大劇院作為演出主場進(jìn)行表演時，加拿大國家藝術(shù)中心作為客場不進(jìn)行表演，觀眾通過投影屏幕觀看北京現(xiàn)場的演出；同樣，當(dāng)加拿大國家藝術(shù)中心作為主場進(jìn)行表演時，國家大劇院演出現(xiàn)場的觀眾通過投影屏幕觀看演出。在每個節(jié)目結(jié)束后，雙方的現(xiàn)場主持人及嘉賓會通過投影屏幕引導(dǎo)兩方觀眾進(jìn)行互動交流，并且，雙方邀請的學(xué)生表演者通過屏幕共同參與了藝術(shù)討論，見圖1、圖2。此次演出是中國國家大劇院首次利用高速互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境（IPv6，Internet Protocol version 6，互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定第6版）進(jìn)行的跨國遠(yuǎn)程視頻演出項目。

加拿大國家藝術(shù)中心在利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)開展教育方面處于國際領(lǐng)先地位，每年在世界各地舉辦50場音視頻雙向互動演出；它位于渥太華的尖端多媒體工作室與全世界多個遠(yuǎn)程站點保持著遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，其中與中國的香港演藝學(xué)院、中央音樂學(xué)院、上海音樂學(xué)院和廣州星海音樂學(xué)院等4個主要音樂學(xué)院及中國國家大劇院設(shè)立了聯(lián)通平臺。

2 高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建

“中加音樂連線”遠(yuǎn)程視頻演出基于高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（IPv6），國家大劇院的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)由中國聯(lián)通公司負(fù)責(zé)安裝。本次演出場地位于國家大劇院4層的藝術(shù)資料中心，然而劇院的網(wǎng)絡(luò)綜合機房位于地下B3層，所以從4層到B3層的局域網(wǎng)絡(luò)（Ethernet）連接利用了一對單模光纖線進(jìn)行跳線，網(wǎng)絡(luò)速度為100 Mbit/s左右。在中央音樂學(xué)院與中國聯(lián)通公司的配合下，國家大劇院與中央音樂學(xué)院之間搭建了一條臨時高速網(wǎng)絡(luò)通道（CERNET-IPv6）。由于中央音樂學(xué)院本身具備高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將其作為網(wǎng)絡(luò)橋梁，從國家大劇院演出現(xiàn)場傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號先通過中央音樂學(xué)院，然后途經(jīng)美國洛杉磯HE機房，最后到達(dá)加拿大國家藝術(shù)中心，見圖3。不過，加拿大國家藝術(shù)中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為CERNET-IPv6 tunnel，速度相對慢于IPv6。

3 遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)及音視頻互聯(lián)技術(shù)介紹

3.1 遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)

負(fù)責(zé)“中加音樂連線”演出遠(yuǎn)程音視頻互聯(lián)技術(shù)的是加拿大國家藝術(shù)中心新媒體制作人毛利修·奧托拉尼（Maurizio Ortolani）先生和中央音樂學(xué)院遠(yuǎn)程計算機音樂教授肯尼斯·費爾茲（Kenneth Fields），兩位藝術(shù)家均長期致力于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)多媒體互動式演出項目，他們的項目涉及美國、加拿大、丹麥、中國等。此次演出的核心設(shè)備是由費爾茲教授提供的遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)CISCO Tandberg Codec C90（以下簡稱C90系統(tǒng)），它的作用是：作為傳輸終端，將國家大劇院演出現(xiàn)場與加拿大國家藝術(shù)中心之間的音視頻信號進(jìn)行互傳，實現(xiàn)異地實時視頻雙向互動的演出目的。國家大劇院與加拿大國家藝術(shù)中心的同步音視頻信號通過視頻會議系統(tǒng)傳輸?shù)綄Ψ降难莩霈F(xiàn)場。在正式演出前，兩位藝術(shù)家?guī)ьI(lǐng)國家大劇院影視節(jié)目制作部的音視頻技術(shù)人員進(jìn)行了2次中加之間的實時同步音視頻信號測試與彩排，解決了復(fù)雜音視頻信號傳輸?shù)膯栴}，見圖4、圖5。

3.2 音頻連接

“中加音樂連線”的音頻連接涉及擴聲、錄音、同步接收和返送音頻信號等。音頻系統(tǒng)包括傳聲器、音源、調(diào)音臺、揚聲器、周邊音頻設(shè)備、監(jiān)聽和編碼器等。演出前兩個月，國家大劇院影視節(jié)目制作部的音頻技術(shù)人員和奧托拉尼、費爾茲進(jìn)行了多次音頻信號連接方案的探討及測試。為了避免與加拿大國家藝術(shù)中心音頻互聯(lián)過程中出現(xiàn)信號中斷、回授及嘯叫等情況，最終音頻連接由原計劃的4路軌道錄音（移動調(diào)音臺）改為利用模擬調(diào)音臺進(jìn)行8路軌道混音、錄音、雙向傳輸音頻信號等。endprint

國家大劇院的演出現(xiàn)場共采用了7支傳聲器進(jìn)行拾音。一對Sennheiser MKH 416電容傳聲器作為環(huán)境傳聲器來拾取舞臺及整個演出現(xiàn)場的聲音；兩支Schoeps MK41電容傳聲器分別作為拾取弦樂獨奏及鋼琴伴奏的聲音；另外三支Sennheiser無線傳聲器用來拾取主持人、嘉賓及采訪互動的聲音。YAMAHA模擬調(diào)音臺1～4路分別連接上述四支電容傳聲器，第5路為備用輸入通道，第6路接收由擴聲調(diào)音臺輔助（Aux）發(fā)送的1路混音信號（3支手持無線傳聲器的混音），第7～8路接收來自加拿大演出現(xiàn)場的一對總混合立體聲信號。

國家大劇院錄音師將YAMAHA調(diào)音臺現(xiàn)場混音的一對立體聲信號分別發(fā)送到C90系統(tǒng)及硬盤錄音機進(jìn)行錄制保存，通過硬盤錄音機的總混合立體聲信號再被發(fā)送到視頻錄像機里。加拿大國家藝術(shù)中心的總混音信號通過其視頻會議系統(tǒng)及C90 系統(tǒng)發(fā)送到國家大劇院擴聲調(diào)音臺，國家大劇院錄音師將接收的音頻信號進(jìn)行音量控制后發(fā)送到演出現(xiàn)場的揚聲器進(jìn)行外放。此時，國家大劇院現(xiàn)場的觀眾不僅能聽到現(xiàn)場的演出聲音，同時還能實時聽到來自加拿大演出現(xiàn)場的聲音。

在彩排的測試音頻信號環(huán)節(jié)，國家大劇院演出現(xiàn)場的揚聲器里聽到持續(xù)的交流聲，經(jīng)音頻技術(shù)人員推測可能是因為C90 系統(tǒng)電源未接地，最后利用隔離變壓器分離音頻信號解決了交流聲干擾問題。整個演出現(xiàn)場的擴聲及錄音分別通過2臺模擬調(diào)音臺進(jìn)行并聯(lián)傳送音頻信號到視頻會議系統(tǒng)。音頻信號傳送及返送詳細(xì)系統(tǒng)搭建如圖6所示。

3.3 視頻連接

“中加音樂連線”的視頻系統(tǒng)搭建由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換臺、監(jiān)視器、視頻錄像機和編碼器（C90 系統(tǒng)）組成。C90系統(tǒng)支持HDMI接口及1080p高清格式顯示，國家大劇院演出現(xiàn)場的視頻連接采用了視頻信號轉(zhuǎn)換器和Aja的 HDSDI轉(zhuǎn)HDMI轉(zhuǎn)換器，最終成功實現(xiàn)演出流程：將攝像機采集的視頻信號通過遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)編碼后，傳送到加拿大的視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行解碼及播放。加拿大國家藝術(shù)中心的視頻信號通過視頻會議系統(tǒng)傳回到國家大劇院演出現(xiàn)場，通過C90 系統(tǒng)進(jìn)行高清解碼后，使用投影儀實時播放。也就是說，視頻會議系統(tǒng)對攝像機獲取的視頻信號進(jìn)行編碼傳輸，同時對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并還原成視頻信號以便顯示，視頻會議系統(tǒng)具有對各種信號進(jìn)行采集、編碼、傳輸、混合及儲存能力。國家大劇院的演出現(xiàn)場共架設(shè)了兩臺SONY EX1高清攝像機，分別用于攝取演出人員圖像和演出現(xiàn)場全景。視頻導(dǎo)播利用視頻切換臺將兩臺攝像機拍攝的圖像進(jìn)行選擇切入，切換好的視頻畫面被錄制到視頻錄像機里保存。視頻系統(tǒng)搭建圖如圖7所示。

3.4 演出中出現(xiàn)的技術(shù)問題

此次“中加音樂連線”遠(yuǎn)程視頻演出，原計劃采用高清1080p信號格式直播，然而在演出前一天，奧托拉尼決定將視頻壓縮到標(biāo)清720p。他認(rèn)為這次演出是中國國家大劇院第一次嘗試采用遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行異地雙向互動演出，為了保證演出順利及減少傳輸過程中的信號損失，國家大劇院演出現(xiàn)場的音視頻信號作為兩組數(shù)據(jù)分別通過C90系統(tǒng)進(jìn)行編碼、數(shù)據(jù)壓縮、同步加嵌后，通過網(wǎng)絡(luò)通道傳輸?shù)郊幽么蟮囊曨l會議系統(tǒng)，再進(jìn)行音視頻同步解碼及解壓縮。由于音視頻信號數(shù)字化后數(shù)據(jù)量很大，計算機很難對其保存和處理，需壓縮音視頻數(shù)據(jù)量在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。音頻編碼器對從傳聲器輸入的音頻信息進(jìn)行編碼傳輸，在接收端進(jìn)行解碼以便輸出到揚聲器，音頻信號包含壓縮的數(shù)字化語音。視頻編解碼器在視頻源處將視頻信息進(jìn)行編碼傳輸，在接收端進(jìn)行解碼顯示。

由于國家大劇院及加拿大國家藝術(shù)中心均采用基于H.323協(xié)議的音視頻編解碼技術(shù)，音視頻信號的發(fā)送、接收、編解碼與網(wǎng)絡(luò)異常處理都能得到保證，所以中加雙方互傳的視頻畫面及音頻信號并不會有太多的質(zhì)量損失，能夠?qū)崿F(xiàn)唇音同步，延遲不明顯。

在演出開始大概15分鐘左右，國家大劇院演出現(xiàn)場的投影屏幕上突然出現(xiàn)視頻畫面跳幀現(xiàn)象，聲音也變得非?？?，幾分鐘后，加拿大國家藝術(shù)中心的音視頻信號徹底消失了。費爾茲立即檢查了所有設(shè)備的信號傳輸情況，最后將C90系統(tǒng)重啟得以恢復(fù)到正常信號。整個演出過程中，來自加拿大演出現(xiàn)場的音視頻信號共出現(xiàn)3次中斷，遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)共重啟2次，不過，加拿大國家藝術(shù)中心一直能夠正常接收國家大劇院演出現(xiàn)場發(fā)出的音視頻信號。費爾茲認(rèn)為，演出中的信號中斷是由網(wǎng)絡(luò)問題引起的，雖然這種基于高速網(wǎng)絡(luò)的視頻雙向互動演出中不應(yīng)該出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸問題，但他猜測由于洛杉磯HE機房和加拿大國家藝術(shù)中心之間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為IPv6-Tunnel，網(wǎng)絡(luò)速度傳輸比IPv6慢，問題很可能出在這里。

雖然這次演出中有網(wǎng)絡(luò)問題發(fā)生，不過對于雙方的第一次遠(yuǎn)程合作來講，還是非常成功的，畢竟這是國家級劇院間的第一次跨國遠(yuǎn)程連接。筆者相信，今后通過更多的基于高清視頻會議系統(tǒng)的遠(yuǎn)程視頻互動演出項目測試與演出，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)會因為演出需求而得以改善，走向成熟。

4 對比基于不同媒介的視頻互動系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)直播的演出目前主要采用兩種技術(shù)形式?！爸屑右魳愤B線”演出項目是基于高速網(wǎng)絡(luò)的利用遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行的異地實時同步演出。與此不同，目前常用的演播室視頻互動系統(tǒng)是一個無需高速網(wǎng)絡(luò)專線的雙向無延遲視頻互動交流系統(tǒng)，可在較窄的帶寬下提供順暢的交互式視頻互動。網(wǎng)絡(luò)參與者可與演出現(xiàn)場的主持人及觀眾實現(xiàn)一對一或一對多雙向互動，同時，演出場外的網(wǎng)友能實時看到演出畫面。這兩種基于不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的視頻互動系統(tǒng)皆采用SIP協(xié)議進(jìn)行雙向視頻交互，基于高速網(wǎng)的遠(yuǎn)程高清視頻演出相對更專業(yè)化、精致化，因為C90系統(tǒng)采用硬終端編碼，支持全編碼全解碼技術(shù)，每路視頻獨立解編碼，處理音視頻技術(shù)精尖，采用SPEEX壓縮技術(shù)，能夠保證在低帶寬下的高質(zhì)量音頻傳輸，可實現(xiàn)1080p高清視頻格式顯示及無損音頻處理。演播室視頻互動系統(tǒng)利用RTP協(xié)議中的時間戳信息，結(jié)合SIP信令中的re-INVITE機制來保證同步性，網(wǎng)絡(luò)參與者可與演出現(xiàn)場的主持人及觀眾實現(xiàn)一對一或一對多雙向互動；同時，演出場外的網(wǎng)友能實時看到演出畫面，雙向延遲小于1秒。從長遠(yuǎn)來講，演播室視頻互動系統(tǒng)比基于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的視頻互動系統(tǒng)的應(yīng)用面更廣，原因有如下幾點：

第一，演播室視頻互動系統(tǒng)有一整套業(yè)務(wù)流程來為演出環(huán)境及節(jié)目服務(wù)，同時不需額外的終端，不需接入特殊的高速網(wǎng)絡(luò)專線；第二，演播室互動系統(tǒng)成本比基于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的視頻互動系統(tǒng)成本低；第三，各個網(wǎng)絡(luò)參與終端用戶僅需普通網(wǎng)絡(luò)，在任意地點的連線延遲小于1秒；第四，演播室互動系統(tǒng)的現(xiàn)場互動性更強，系統(tǒng)支持海量用戶終端同時呼入一個演出現(xiàn)場，進(jìn)行互動及推送信息，遠(yuǎn)程呼入者可以查看演播室實時畫面，導(dǎo)播可同時監(jiān)控多個呼入信號。

目前，基于普通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的演播室視頻互動系統(tǒng)已在國內(nèi)眾多電視臺廣泛使用，含10個同時呼入用戶系統(tǒng)，可與至多10個終端站點進(jìn)行實時同步的多媒體視頻互動演出。

除網(wǎng)絡(luò)直播之外，衛(wèi)星直播是常見的異地演出直播形式。目前，基于衛(wèi)星發(fā)射的現(xiàn)場直播是一些電視臺采用的異地直播技術(shù)手段。SNG （Satellite News Gathering）是“衛(wèi)星新聞采集”的英文簡稱，基于全套SNG設(shè)備的移動式發(fā)射站以衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為傳輸平臺，可以隨時將現(xiàn)場的音視頻信號壓縮處理后通過同步通信衛(wèi)星傳送到其他接收站點進(jìn)行信號播出，信號清晰穩(wěn)定。然而，對比基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)及演播室視頻會議系統(tǒng)作為傳輸平臺的直播方式來講，衛(wèi)星傳輸通信資費標(biāo)準(zhǔn)高于常用的電纜通信及網(wǎng)絡(luò)，且衛(wèi)星直播車車體龐大，需特殊的安全保障需求。

5 結(jié)語

本次利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)實現(xiàn)的演出，促進(jìn)了兩國劇院間的藝術(shù)和教育交流，也增進(jìn)了兩國藝術(shù)家和學(xué)生間的了解與友誼。這種基于高速網(wǎng)絡(luò)的視頻演出不僅僅是新型的演出形式，更重要的是它使得藝術(shù)交流打破了時間與空間的界限，使不同國家間的劇院或藝術(shù)機構(gòu)開展文化藝術(shù)交流、跨國遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)活動以及拓展自身的國際演出市場等更加便捷、有效。目前在中國，基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻互動演出項目還處于探索階段，因為高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（IPv6）并未在國內(nèi)普及，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展及人類對視覺及聽覺審美需求的不斷提高，基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻互動演出也會逐漸被人們所認(rèn)識和關(guān)注。

（編輯 張冠華）endprint

國家大劇院的演出現(xiàn)場共采用了7支傳聲器進(jìn)行拾音。一對Sennheiser MKH 416電容傳聲器作為環(huán)境傳聲器來拾取舞臺及整個演出現(xiàn)場的聲音；兩支Schoeps MK41電容傳聲器分別作為拾取弦樂獨奏及鋼琴伴奏的聲音；另外三支Sennheiser無線傳聲器用來拾取主持人、嘉賓及采訪互動的聲音。YAMAHA模擬調(diào)音臺1～4路分別連接上述四支電容傳聲器，第5路為備用輸入通道，第6路接收由擴聲調(diào)音臺輔助（Aux）發(fā)送的1路混音信號（3支手持無線傳聲器的混音），第7～8路接收來自加拿大演出現(xiàn)場的一對總混合立體聲信號。

國家大劇院錄音師將YAMAHA調(diào)音臺現(xiàn)場混音的一對立體聲信號分別發(fā)送到C90系統(tǒng)及硬盤錄音機進(jìn)行錄制保存，通過硬盤錄音機的總混合立體聲信號再被發(fā)送到視頻錄像機里。加拿大國家藝術(shù)中心的總混音信號通過其視頻會議系統(tǒng)及C90 系統(tǒng)發(fā)送到國家大劇院擴聲調(diào)音臺，國家大劇院錄音師將接收的音頻信號進(jìn)行音量控制后發(fā)送到演出現(xiàn)場的揚聲器進(jìn)行外放。此時，國家大劇院現(xiàn)場的觀眾不僅能聽到現(xiàn)場的演出聲音，同時還能實時聽到來自加拿大演出現(xiàn)場的聲音。

在彩排的測試音頻信號環(huán)節(jié)，國家大劇院演出現(xiàn)場的揚聲器里聽到持續(xù)的交流聲，經(jīng)音頻技術(shù)人員推測可能是因為C90 系統(tǒng)電源未接地，最后利用隔離變壓器分離音頻信號解決了交流聲干擾問題。整個演出現(xiàn)場的擴聲及錄音分別通過2臺模擬調(diào)音臺進(jìn)行并聯(lián)傳送音頻信號到視頻會議系統(tǒng)。音頻信號傳送及返送詳細(xì)系統(tǒng)搭建如圖6所示。

3.3 視頻連接

“中加音樂連線”的視頻系統(tǒng)搭建由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換臺、監(jiān)視器、視頻錄像機和編碼器（C90 系統(tǒng)）組成。C90系統(tǒng)支持HDMI接口及1080p高清格式顯示，國家大劇院演出現(xiàn)場的視頻連接采用了視頻信號轉(zhuǎn)換器和Aja的 HDSDI轉(zhuǎn)HDMI轉(zhuǎn)換器，最終成功實現(xiàn)演出流程：將攝像機采集的視頻信號通過遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)編碼后，傳送到加拿大的視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行解碼及播放。加拿大國家藝術(shù)中心的視頻信號通過視頻會議系統(tǒng)傳回到國家大劇院演出現(xiàn)場，通過C90 系統(tǒng)進(jìn)行高清解碼后，使用投影儀實時播放。也就是說，視頻會議系統(tǒng)對攝像機獲取的視頻信號進(jìn)行編碼傳輸，同時對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并還原成視頻信號以便顯示，視頻會議系統(tǒng)具有對各種信號進(jìn)行采集、編碼、傳輸、混合及儲存能力。國家大劇院的演出現(xiàn)場共架設(shè)了兩臺SONY EX1高清攝像機，分別用于攝取演出人員圖像和演出現(xiàn)場全景。視頻導(dǎo)播利用視頻切換臺將兩臺攝像機拍攝的圖像進(jìn)行選擇切入，切換好的視頻畫面被錄制到視頻錄像機里保存。視頻系統(tǒng)搭建圖如圖7所示。

3.4 演出中出現(xiàn)的技術(shù)問題

此次“中加音樂連線”遠(yuǎn)程視頻演出，原計劃采用高清1080p信號格式直播，然而在演出前一天，奧托拉尼決定將視頻壓縮到標(biāo)清720p。他認(rèn)為這次演出是中國國家大劇院第一次嘗試采用遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行異地雙向互動演出，為了保證演出順利及減少傳輸過程中的信號損失，國家大劇院演出現(xiàn)場的音視頻信號作為兩組數(shù)據(jù)分別通過C90系統(tǒng)進(jìn)行編碼、數(shù)據(jù)壓縮、同步加嵌后，通過網(wǎng)絡(luò)通道傳輸?shù)郊幽么蟮囊曨l會議系統(tǒng)，再進(jìn)行音視頻同步解碼及解壓縮。由于音視頻信號數(shù)字化后數(shù)據(jù)量很大，計算機很難對其保存和處理，需壓縮音視頻數(shù)據(jù)量在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。音頻編碼器對從傳聲器輸入的音頻信息進(jìn)行編碼傳輸，在接收端進(jìn)行解碼以便輸出到揚聲器，音頻信號包含壓縮的數(shù)字化語音。視頻編解碼器在視頻源處將視頻信息進(jìn)行編碼傳輸，在接收端進(jìn)行解碼顯示。

由于國家大劇院及加拿大國家藝術(shù)中心均采用基于H.323協(xié)議的音視頻編解碼技術(shù)，音視頻信號的發(fā)送、接收、編解碼與網(wǎng)絡(luò)異常處理都能得到保證，所以中加雙方互傳的視頻畫面及音頻信號并不會有太多的質(zhì)量損失，能夠?qū)崿F(xiàn)唇音同步，延遲不明顯。

在演出開始大概15分鐘左右，國家大劇院演出現(xiàn)場的投影屏幕上突然出現(xiàn)視頻畫面跳幀現(xiàn)象，聲音也變得非?？?，幾分鐘后，加拿大國家藝術(shù)中心的音視頻信號徹底消失了。費爾茲立即檢查了所有設(shè)備的信號傳輸情況，最后將C90系統(tǒng)重啟得以恢復(fù)到正常信號。整個演出過程中，來自加拿大演出現(xiàn)場的音視頻信號共出現(xiàn)3次中斷，遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)共重啟2次，不過，加拿大國家藝術(shù)中心一直能夠正常接收國家大劇院演出現(xiàn)場發(fā)出的音視頻信號。費爾茲認(rèn)為，演出中的信號中斷是由網(wǎng)絡(luò)問題引起的，雖然這種基于高速網(wǎng)絡(luò)的視頻雙向互動演出中不應(yīng)該出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸問題，但他猜測由于洛杉磯HE機房和加拿大國家藝術(shù)中心之間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為IPv6-Tunnel，網(wǎng)絡(luò)速度傳輸比IPv6慢，問題很可能出在這里。

雖然這次演出中有網(wǎng)絡(luò)問題發(fā)生，不過對于雙方的第一次遠(yuǎn)程合作來講，還是非常成功的，畢竟這是國家級劇院間的第一次跨國遠(yuǎn)程連接。筆者相信，今后通過更多的基于高清視頻會議系統(tǒng)的遠(yuǎn)程視頻互動演出項目測試與演出，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)會因為演出需求而得以改善，走向成熟。

4 對比基于不同媒介的視頻互動系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)直播的演出目前主要采用兩種技術(shù)形式。“中加音樂連線”演出項目是基于高速網(wǎng)絡(luò)的利用遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行的異地實時同步演出。與此不同，目前常用的演播室視頻互動系統(tǒng)是一個無需高速網(wǎng)絡(luò)專線的雙向無延遲視頻互動交流系統(tǒng)，可在較窄的帶寬下提供順暢的交互式視頻互動。網(wǎng)絡(luò)參與者可與演出現(xiàn)場的主持人及觀眾實現(xiàn)一對一或一對多雙向互動，同時，演出場外的網(wǎng)友能實時看到演出畫面。這兩種基于不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的視頻互動系統(tǒng)皆采用SIP協(xié)議進(jìn)行雙向視頻交互，基于高速網(wǎng)的遠(yuǎn)程高清視頻演出相對更專業(yè)化、精致化，因為C90系統(tǒng)采用硬終端編碼，支持全編碼全解碼技術(shù)，每路視頻獨立解編碼，處理音視頻技術(shù)精尖，采用SPEEX壓縮技術(shù)，能夠保證在低帶寬下的高質(zhì)量音頻傳輸，可實現(xiàn)1080p高清視頻格式顯示及無損音頻處理。演播室視頻互動系統(tǒng)利用RTP協(xié)議中的時間戳信息，結(jié)合SIP信令中的re-INVITE機制來保證同步性，網(wǎng)絡(luò)參與者可與演出現(xiàn)場的主持人及觀眾實現(xiàn)一對一或一對多雙向互動；同時，演出場外的網(wǎng)友能實時看到演出畫面，雙向延遲小于1秒。從長遠(yuǎn)來講，演播室視頻互動系統(tǒng)比基于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的視頻互動系統(tǒng)的應(yīng)用面更廣，原因有如下幾點：

第一，演播室視頻互動系統(tǒng)有一整套業(yè)務(wù)流程來為演出環(huán)境及節(jié)目服務(wù)，同時不需額外的終端，不需接入特殊的高速網(wǎng)絡(luò)專線；第二，演播室互動系統(tǒng)成本比基于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的視頻互動系統(tǒng)成本低；第三，各個網(wǎng)絡(luò)參與終端用戶僅需普通網(wǎng)絡(luò)，在任意地點的連線延遲小于1秒；第四，演播室互動系統(tǒng)的現(xiàn)場互動性更強，系統(tǒng)支持海量用戶終端同時呼入一個演出現(xiàn)場，進(jìn)行互動及推送信息，遠(yuǎn)程呼入者可以查看演播室實時畫面，導(dǎo)播可同時監(jiān)控多個呼入信號。

目前，基于普通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的演播室視頻互動系統(tǒng)已在國內(nèi)眾多電視臺廣泛使用，含10個同時呼入用戶系統(tǒng)，可與至多10個終端站點進(jìn)行實時同步的多媒體視頻互動演出。

除網(wǎng)絡(luò)直播之外，衛(wèi)星直播是常見的異地演出直播形式。目前，基于衛(wèi)星發(fā)射的現(xiàn)場直播是一些電視臺采用的異地直播技術(shù)手段。SNG （Satellite News Gathering）是“衛(wèi)星新聞采集”的英文簡稱，基于全套SNG設(shè)備的移動式發(fā)射站以衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為傳輸平臺，可以隨時將現(xiàn)場的音視頻信號壓縮處理后通過同步通信衛(wèi)星傳送到其他接收站點進(jìn)行信號播出，信號清晰穩(wěn)定。然而，對比基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)及演播室視頻會議系統(tǒng)作為傳輸平臺的直播方式來講，衛(wèi)星傳輸通信資費標(biāo)準(zhǔn)高于常用的電纜通信及網(wǎng)絡(luò)，且衛(wèi)星直播車車體龐大，需特殊的安全保障需求。

5 結(jié)語

本次利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)實現(xiàn)的演出，促進(jìn)了兩國劇院間的藝術(shù)和教育交流，也增進(jìn)了兩國藝術(shù)家和學(xué)生間的了解與友誼。這種基于高速網(wǎng)絡(luò)的視頻演出不僅僅是新型的演出形式，更重要的是它使得藝術(shù)交流打破了時間與空間的界限，使不同國家間的劇院或藝術(shù)機構(gòu)開展文化藝術(shù)交流、跨國遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)活動以及拓展自身的國際演出市場等更加便捷、有效。目前在中國，基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻互動演出項目還處于探索階段，因為高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（IPv6）并未在國內(nèi)普及，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展及人類對視覺及聽覺審美需求的不斷提高，基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻互動演出也會逐漸被人們所認(rèn)識和關(guān)注。

（編輯 張冠華）endprint

國家大劇院的演出現(xiàn)場共采用了7支傳聲器進(jìn)行拾音。一對Sennheiser MKH 416電容傳聲器作為環(huán)境傳聲器來拾取舞臺及整個演出現(xiàn)場的聲音；兩支Schoeps MK41電容傳聲器分別作為拾取弦樂獨奏及鋼琴伴奏的聲音；另外三支Sennheiser無線傳聲器用來拾取主持人、嘉賓及采訪互動的聲音。YAMAHA模擬調(diào)音臺1～4路分別連接上述四支電容傳聲器，第5路為備用輸入通道，第6路接收由擴聲調(diào)音臺輔助（Aux）發(fā)送的1路混音信號（3支手持無線傳聲器的混音），第7～8路接收來自加拿大演出現(xiàn)場的一對總混合立體聲信號。

國家大劇院錄音師將YAMAHA調(diào)音臺現(xiàn)場混音的一對立體聲信號分別發(fā)送到C90系統(tǒng)及硬盤錄音機進(jìn)行錄制保存，通過硬盤錄音機的總混合立體聲信號再被發(fā)送到視頻錄像機里。加拿大國家藝術(shù)中心的總混音信號通過其視頻會議系統(tǒng)及C90 系統(tǒng)發(fā)送到國家大劇院擴聲調(diào)音臺，國家大劇院錄音師將接收的音頻信號進(jìn)行音量控制后發(fā)送到演出現(xiàn)場的揚聲器進(jìn)行外放。此時，國家大劇院現(xiàn)場的觀眾不僅能聽到現(xiàn)場的演出聲音，同時還能實時聽到來自加拿大演出現(xiàn)場的聲音。

在彩排的測試音頻信號環(huán)節(jié)，國家大劇院演出現(xiàn)場的揚聲器里聽到持續(xù)的交流聲，經(jīng)音頻技術(shù)人員推測可能是因為C90 系統(tǒng)電源未接地，最后利用隔離變壓器分離音頻信號解決了交流聲干擾問題。整個演出現(xiàn)場的擴聲及錄音分別通過2臺模擬調(diào)音臺進(jìn)行并聯(lián)傳送音頻信號到視頻會議系統(tǒng)。音頻信號傳送及返送詳細(xì)系統(tǒng)搭建如圖6所示。

3.3 視頻連接

“中加音樂連線”的視頻系統(tǒng)搭建由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換臺、監(jiān)視器、視頻錄像機和編碼器（C90 系統(tǒng)）組成。C90系統(tǒng)支持HDMI接口及1080p高清格式顯示，國家大劇院演出現(xiàn)場的視頻連接采用了視頻信號轉(zhuǎn)換器和Aja的 HDSDI轉(zhuǎn)HDMI轉(zhuǎn)換器，最終成功實現(xiàn)演出流程：將攝像機采集的視頻信號通過遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)編碼后，傳送到加拿大的視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行解碼及播放。加拿大國家藝術(shù)中心的視頻信號通過視頻會議系統(tǒng)傳回到國家大劇院演出現(xiàn)場，通過C90 系統(tǒng)進(jìn)行高清解碼后，使用投影儀實時播放。也就是說，視頻會議系統(tǒng)對攝像機獲取的視頻信號進(jìn)行編碼傳輸，同時對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并還原成視頻信號以便顯示，視頻會議系統(tǒng)具有對各種信號進(jìn)行采集、編碼、傳輸、混合及儲存能力。國家大劇院的演出現(xiàn)場共架設(shè)了兩臺SONY EX1高清攝像機，分別用于攝取演出人員圖像和演出現(xiàn)場全景。視頻導(dǎo)播利用視頻切換臺將兩臺攝像機拍攝的圖像進(jìn)行選擇切入，切換好的視頻畫面被錄制到視頻錄像機里保存。視頻系統(tǒng)搭建圖如圖7所示。

3.4 演出中出現(xiàn)的技術(shù)問題

此次“中加音樂連線”遠(yuǎn)程視頻演出，原計劃采用高清1080p信號格式直播，然而在演出前一天，奧托拉尼決定將視頻壓縮到標(biāo)清720p。他認(rèn)為這次演出是中國國家大劇院第一次嘗試采用遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行異地雙向互動演出，為了保證演出順利及減少傳輸過程中的信號損失，國家大劇院演出現(xiàn)場的音視頻信號作為兩組數(shù)據(jù)分別通過C90系統(tǒng)進(jìn)行編碼、數(shù)據(jù)壓縮、同步加嵌后，通過網(wǎng)絡(luò)通道傳輸?shù)郊幽么蟮囊曨l會議系統(tǒng)，再進(jìn)行音視頻同步解碼及解壓縮。由于音視頻信號數(shù)字化后數(shù)據(jù)量很大，計算機很難對其保存和處理，需壓縮音視頻數(shù)據(jù)量在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。音頻編碼器對從傳聲器輸入的音頻信息進(jìn)行編碼傳輸，在接收端進(jìn)行解碼以便輸出到揚聲器，音頻信號包含壓縮的數(shù)字化語音。視頻編解碼器在視頻源處將視頻信息進(jìn)行編碼傳輸，在接收端進(jìn)行解碼顯示。

由于國家大劇院及加拿大國家藝術(shù)中心均采用基于H.323協(xié)議的音視頻編解碼技術(shù)，音視頻信號的發(fā)送、接收、編解碼與網(wǎng)絡(luò)異常處理都能得到保證，所以中加雙方互傳的視頻畫面及音頻信號并不會有太多的質(zhì)量損失，能夠?qū)崿F(xiàn)唇音同步，延遲不明顯。

在演出開始大概15分鐘左右，國家大劇院演出現(xiàn)場的投影屏幕上突然出現(xiàn)視頻畫面跳幀現(xiàn)象，聲音也變得非?？?，幾分鐘后，加拿大國家藝術(shù)中心的音視頻信號徹底消失了。費爾茲立即檢查了所有設(shè)備的信號傳輸情況，最后將C90系統(tǒng)重啟得以恢復(fù)到正常信號。整個演出過程中，來自加拿大演出現(xiàn)場的音視頻信號共出現(xiàn)3次中斷，遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)共重啟2次，不過，加拿大國家藝術(shù)中心一直能夠正常接收國家大劇院演出現(xiàn)場發(fā)出的音視頻信號。費爾茲認(rèn)為，演出中的信號中斷是由網(wǎng)絡(luò)問題引起的，雖然這種基于高速網(wǎng)絡(luò)的視頻雙向互動演出中不應(yīng)該出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸問題，但他猜測由于洛杉磯HE機房和加拿大國家藝術(shù)中心之間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為IPv6-Tunnel，網(wǎng)絡(luò)速度傳輸比IPv6慢，問題很可能出在這里。

雖然這次演出中有網(wǎng)絡(luò)問題發(fā)生，不過對于雙方的第一次遠(yuǎn)程合作來講，還是非常成功的，畢竟這是國家級劇院間的第一次跨國遠(yuǎn)程連接。筆者相信，今后通過更多的基于高清視頻會議系統(tǒng)的遠(yuǎn)程視頻互動演出項目測試與演出，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)會因為演出需求而得以改善，走向成熟。

4 對比基于不同媒介的視頻互動系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)直播的演出目前主要采用兩種技術(shù)形式?！爸屑右魳愤B線”演出項目是基于高速網(wǎng)絡(luò)的利用遠(yuǎn)程高清視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行的異地實時同步演出。與此不同，目前常用的演播室視頻互動系統(tǒng)是一個無需高速網(wǎng)絡(luò)專線的雙向無延遲視頻互動交流系統(tǒng)，可在較窄的帶寬下提供順暢的交互式視頻互動。網(wǎng)絡(luò)參與者可與演出現(xiàn)場的主持人及觀眾實現(xiàn)一對一或一對多雙向互動，同時，演出場外的網(wǎng)友能實時看到演出畫面。這兩種基于不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的視頻互動系統(tǒng)皆采用SIP協(xié)議進(jìn)行雙向視頻交互，基于高速網(wǎng)的遠(yuǎn)程高清視頻演出相對更專業(yè)化、精致化，因為C90系統(tǒng)采用硬終端編碼，支持全編碼全解碼技術(shù)，每路視頻獨立解編碼，處理音視頻技術(shù)精尖，采用SPEEX壓縮技術(shù)，能夠保證在低帶寬下的高質(zhì)量音頻傳輸，可實現(xiàn)1080p高清視頻格式顯示及無損音頻處理。演播室視頻互動系統(tǒng)利用RTP協(xié)議中的時間戳信息，結(jié)合SIP信令中的re-INVITE機制來保證同步性，網(wǎng)絡(luò)參與者可與演出現(xiàn)場的主持人及觀眾實現(xiàn)一對一或一對多雙向互動；同時，演出場外的網(wǎng)友能實時看到演出畫面，雙向延遲小于1秒。從長遠(yuǎn)來講，演播室視頻互動系統(tǒng)比基于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的視頻互動系統(tǒng)的應(yīng)用面更廣，原因有如下幾點：

第一，演播室視頻互動系統(tǒng)有一整套業(yè)務(wù)流程來為演出環(huán)境及節(jié)目服務(wù)，同時不需額外的終端，不需接入特殊的高速網(wǎng)絡(luò)專線；第二，演播室互動系統(tǒng)成本比基于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的視頻互動系統(tǒng)成本低；第三，各個網(wǎng)絡(luò)參與終端用戶僅需普通網(wǎng)絡(luò)，在任意地點的連線延遲小于1秒；第四，演播室互動系統(tǒng)的現(xiàn)場互動性更強，系統(tǒng)支持海量用戶終端同時呼入一個演出現(xiàn)場，進(jìn)行互動及推送信息，遠(yuǎn)程呼入者可以查看演播室實時畫面，導(dǎo)播可同時監(jiān)控多個呼入信號。

目前，基于普通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的演播室視頻互動系統(tǒng)已在國內(nèi)眾多電視臺廣泛使用，含10個同時呼入用戶系統(tǒng)，可與至多10個終端站點進(jìn)行實時同步的多媒體視頻互動演出。

除網(wǎng)絡(luò)直播之外，衛(wèi)星直播是常見的異地演出直播形式。目前，基于衛(wèi)星發(fā)射的現(xiàn)場直播是一些電視臺采用的異地直播技術(shù)手段。SNG （Satellite News Gathering）是“衛(wèi)星新聞采集”的英文簡稱，基于全套SNG設(shè)備的移動式發(fā)射站以衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為傳輸平臺，可以隨時將現(xiàn)場的音視頻信號壓縮處理后通過同步通信衛(wèi)星傳送到其他接收站點進(jìn)行信號播出，信號清晰穩(wěn)定。然而，對比基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)及演播室視頻會議系統(tǒng)作為傳輸平臺的直播方式來講，衛(wèi)星傳輸通信資費標(biāo)準(zhǔn)高于常用的電纜通信及網(wǎng)絡(luò)，且衛(wèi)星直播車車體龐大，需特殊的安全保障需求。

5 結(jié)語

本次利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)實現(xiàn)的演出，促進(jìn)了兩國劇院間的藝術(shù)和教育交流，也增進(jìn)了兩國藝術(shù)家和學(xué)生間的了解與友誼。這種基于高速網(wǎng)絡(luò)的視頻演出不僅僅是新型的演出形式，更重要的是它使得藝術(shù)交流打破了時間與空間的界限，使不同國家間的劇院或藝術(shù)機構(gòu)開展文化藝術(shù)交流、跨國遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)活動以及拓展自身的國際演出市場等更加便捷、有效。目前在中國，基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻互動演出項目還處于探索階段，因為高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（IPv6）并未在國內(nèi)普及，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展及人類對視覺及聽覺審美需求的不斷提高，基于高速網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻互動演出也會逐漸被人們所認(rèn)識和關(guān)注。

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