淮安絲綢之路挑戰(zhàn)賽直播信號(hào)傳輸方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

胡建華 周海榮 淮安市廣播電視臺(tái)

淮安絲綢之路挑戰(zhàn)賽直播信號(hào)傳輸方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

胡建華 周海榮 淮安市廣播電視臺(tái)

本文介紹了“第二屆淮安·絲綢之路戶外挑戰(zhàn)賽”直播信號(hào)傳輸方案設(shè)計(jì)，及在該直播中運(yùn)用4G技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)，電視直播信號(hào)在傳輸、接收、處理等方面的應(yīng)用體會(huì)。

戶外體育運(yùn)動(dòng)直播 4G技術(shù) 傳輸方案

一、引言

“第二屆淮安·絲綢之路戶外挑戰(zhàn)賽”是繼今年金湖國(guó)際半程馬拉松（銅牌賽事）之后，我市第二次利用自己的設(shè)備，自己的人員對(duì)本次挑戰(zhàn)賽進(jìn)行的直播。由于戶外體育運(yùn)動(dòng)直播是電視轉(zhuǎn)播最具挑戰(zhàn)、難度最大的一項(xiàng)任務(wù)，本次賽事我們綜合使用了4G傳輸，無(wú)人機(jī)航拍圖傳，固定機(jī)位光纖回傳等傳輸技術(shù)，圓滿完成了本次挑戰(zhàn)賽的直播。絲綢之路挑戰(zhàn)賽不僅有陸上項(xiàng)目（微型馬拉松、50公里自行車）還有水上項(xiàng)目（皮劃艇），相比其他田徑賽事、路線銜接復(fù)雜、周邊環(huán)境復(fù)雜、干擾源多，對(duì)于移動(dòng)中傳輸比賽信號(hào)具有一定的難度。

二、轉(zhuǎn)播方案

轉(zhuǎn)播方案根據(jù)轉(zhuǎn)播的環(huán)境和設(shè)備確定。通常戶外挑戰(zhàn)賽的賽事轉(zhuǎn)播主要應(yīng)用無(wú)線微波和動(dòng)中通相結(jié)合的傳輸方式，因?yàn)樘鞖?、周邊環(huán)境等因數(shù)對(duì)廣播電視衛(wèi)星傳輸會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)考慮到運(yùn)用此方式需要花費(fèi)大筆資金租用一大批設(shè)備，這樣對(duì)于地方臺(tái)來(lái)講是一筆很大的開支，還不能培養(yǎng)出自己的團(tuán)隊(duì)。為了將挑戰(zhàn)賽精彩的畫面多角度地呈現(xiàn)給觀眾，我們因地制宜采用了直播信號(hào)的多種傳輸方式：固定機(jī)位采用光纖回傳；移動(dòng)機(jī)位采用4G回傳；近距離（100M）左右移動(dòng)場(chǎng)景采用wifi傳輸。為了確保安全播出在現(xiàn)場(chǎng)搭建簡(jiǎn)易演播室邀請(qǐng)嘉賓解說(shuō)。2.1 各場(chǎng)點(diǎn)信號(hào)傳輸方案

本次“淮安·絲綢之路戶外挑戰(zhàn)賽”的活動(dòng)設(shè)有起點(diǎn)和終點(diǎn)，沿途設(shè)置了6套4G設(shè)備，回傳移動(dòng)機(jī)位以及6個(gè)折返點(diǎn)（終點(diǎn)）位置的直播信號(hào)；設(shè)置光纖回傳等6個(gè)場(chǎng)點(diǎn)的直播信號(hào)。各場(chǎng)點(diǎn)共計(jì)18路直播信號(hào)。

（1）起點(diǎn)：體育中心西門（半程起點(diǎn)和終點(diǎn)），設(shè)置了主備2臺(tái)光端機(jī)，將電視轉(zhuǎn)播車的信號(hào)通過(guò)光端機(jī)傳輸?shù)轿遗_(tái)的總控機(jī)房，另外設(shè)置了5臺(tái)光接收機(jī)，接收從各個(gè)折返點(diǎn)或分會(huì)場(chǎng)光纖傳輸過(guò)來(lái)信號(hào)，光纖固定回傳機(jī)位圖如圖1所示。

圖1 光纖固定回傳機(jī)位圖

（2）空中信號(hào)：通過(guò)無(wú)人機(jī)輸出的信號(hào)接入到4G發(fā)射機(jī)，鳥瞰淮安里運(yùn)河的風(fēng)光美景以及各個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程。4G發(fā)射機(jī)將視頻流推送到私有云，在轉(zhuǎn)播車將私有云的視頻作為外來(lái)信號(hào)接入二級(jí)切換臺(tái)進(jìn)行調(diào)度處理。

（3）折返（換項(xiàng)）點(diǎn)：枚皋路橋下、八亭橋、皮劃艇1、皮劃艇2架設(shè)固定機(jī)位，作為外來(lái)信號(hào)接入二級(jí)切換臺(tái)進(jìn)行調(diào)度處理，EFP的PGM視頻信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，然后接入到轉(zhuǎn)播車外來(lái)接口。

圖2 主持人采訪沖線選手

（4）EFP節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)制作系統(tǒng)：EFP布置在終點(diǎn)區(qū)，在終點(diǎn)區(qū)設(shè)置“2+1”的三個(gè)機(jī)位,兩路通過(guò)同軸電纜傳輸視頻信號(hào)的固定機(jī)位，一路通過(guò)WIFI傳輸視頻信號(hào)的游動(dòng)機(jī)位，可將里運(yùn)河上的精彩畫面呈現(xiàn)給觀眾，并對(duì)沖線的選手進(jìn)行對(duì)比賽的想法和感言的隨機(jī)采訪。見圖2。

（5）移動(dòng)機(jī)位：跟拍選手在線路中的狀態(tài)，通過(guò)4G設(shè)備回傳到轉(zhuǎn)播車，并作為外來(lái)信號(hào)接入到二級(jí)切換臺(tái)進(jìn)行調(diào)度處理。

（6）頒獎(jiǎng)區(qū)/簡(jiǎn)易演播室：頒獎(jiǎng)區(qū)和簡(jiǎn)易演播室設(shè)置在比賽的起點(diǎn)區(qū)，轉(zhuǎn)播車的5路輸入信號(hào)是頒獎(jiǎng)區(qū)的3路信號(hào)和演播室的2路信號(hào)。

以上場(chǎng)點(diǎn)共18路直播信號(hào)，5路固定機(jī)位信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，6路信號(hào)通過(guò)4G設(shè)備回傳到二級(jí)切換臺(tái)，還有5+2信號(hào)（其中一路作為二級(jí)切換臺(tái)的接入）通過(guò)同軸電纜傳輸?shù)睫D(zhuǎn)播車。直播技術(shù)方案框圖見圖3。

圖3 直播技術(shù)方案框圖

三、技術(shù)應(yīng)用

3.1 傳統(tǒng)傳輸技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)這次賽事直播活動(dòng)，我臺(tái)利用電信鋪設(shè)的光纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。電信技術(shù)人員按要求提前完成了挑戰(zhàn)賽賽道沿途各個(gè)信號(hào)傳輸點(diǎn)（起點(diǎn)，終點(diǎn)，折返點(diǎn)）的測(cè)試工作。光纖傳輸系統(tǒng)配備了6對(duì)雙電源數(shù)字光端機(jī)，光發(fā)機(jī)的發(fā)射功率-7dbm，接收機(jī)的靈敏度為-32dbm，輸出SDI加嵌信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)播車外場(chǎng)的5個(gè)場(chǎng)點(diǎn)5路直播信號(hào)通過(guò)數(shù)字光纖系統(tǒng)回傳過(guò)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行了預(yù)選切換后提供給轉(zhuǎn)播車（另一外場(chǎng)WIFI信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)試后直接接入系統(tǒng)外來(lái)信號(hào)），從而滿足了這次賽事直播活動(dòng)接力式和組接式的需求。

3.2 4G傳輸技術(shù)應(yīng)用

近幾年隨著無(wú)線通信4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻完善，4G技術(shù)越來(lái)越普遍地應(yīng)用在各類大型直播活動(dòng)、新聞連線及大型互動(dòng)節(jié)目中，這是目前電視轉(zhuǎn)播中一種全新的跨平臺(tái)的應(yīng)用。

4G傳輸利用電信運(yùn)營(yíng)商（聯(lián)通、電信、移動(dòng)）網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，因此傳輸效果會(huì)受到電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)狀況的制約。挑戰(zhàn)賽在移動(dòng)過(guò)程中利用4G網(wǎng)絡(luò)傳輸視（音）頻，比定點(diǎn)拍攝傳輸來(lái)說(shuō)難度加大，從而對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求。

4G即攝即傳技術(shù)是指在直播使用的攝像機(jī)上安裝一個(gè)無(wú)線傳輸模塊，利用4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻進(jìn)行壓縮編碼后上傳到系統(tǒng)接收機(jī)服務(wù)器中，然后在轉(zhuǎn)播車將直播視頻流進(jìn)行解碼，供節(jié)目導(dǎo)播選擇切換畫面。與傳統(tǒng)的直播方式相比，4G即攝即傳提供了另一種更簡(jiǎn)單便捷的直播方式。本次挑戰(zhàn)賽租用了深圳高視公司的6個(gè)發(fā)射模塊(G Live 1000金湖馬拉松也使用此型號(hào))，提供6張移動(dòng)4G專用卡，12張電信4G專用卡可供6個(gè)攝像訊道使用。這也是淮安第二次將4G即攝即傳技術(shù)應(yīng)用于賽事直播。

本次使用的4G設(shè)備上行壓縮編碼方式是H.264,4G網(wǎng)絡(luò)捆綁視頻傳輸系統(tǒng)，傳輸碼率達(dá)到0.5-12Mbps，搭載的多核視頻編碼引擎可提供穩(wěn)定的廣播級(jí)視頻質(zhì)量；內(nèi)置三個(gè)4G模塊和一個(gè)外置4G或WIFI模塊。高效的網(wǎng)絡(luò)捆綁算法能最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)時(shí)傳輸高清視頻。在這次應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)在4G 網(wǎng)絡(luò)速率達(dá)到4Mbps以上時(shí)，信號(hào)仍非常流暢，畫面清晰。

本次4G直播傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成為：攝像機(jī)/無(wú)人機(jī)、上行單元（本次使用G LIVE 1000）、4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，接收機(jī)服務(wù)器、直播車系統(tǒng)/演播室系統(tǒng)，如圖4所示。

在這次直播前的技術(shù)演練時(shí)，開始無(wú)論用移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)和電信4G網(wǎng)絡(luò)都會(huì)出現(xiàn)如下幾種情況：

（1）圖像質(zhì)量逐步變差，甚至中斷；（2）現(xiàn)場(chǎng)鏡頭畫面變化很大或鏡頭移動(dòng)太快時(shí)，接收到信號(hào)會(huì)有拖尾現(xiàn)象；（3）圖像流暢，但是畫面質(zhì)量比較低；（4）4G網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)切換到3G網(wǎng)絡(luò)。 最終經(jīng)過(guò)測(cè)試和比對(duì)采用移動(dòng)4G和電信4G雙網(wǎng)制式的網(wǎng)絡(luò)，解決了單一電信運(yùn)營(yíng)商出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的盲區(qū)或弱信號(hào)區(qū)，導(dǎo)致上傳速率較低的問(wèn)題，保證了4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸覆蓋效果。影響4G傳輸?shù)闹饕蛴校?/p>

圖4 4G直播傳輸系統(tǒng)

（1）終端與網(wǎng)絡(luò)的配置

視頻傳輸對(duì)于上行速率要求較高，下行速率對(duì)其轉(zhuǎn)播影響不大，因而在網(wǎng)絡(luò)配置和終端選擇時(shí)重點(diǎn)保證上行速率，比如將基站的時(shí)隙改變由原先的1:3更改為2:2，來(lái)增加上行幀的數(shù)量，提高上傳速率；要考慮網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況和4G其他網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的配置和參數(shù)的設(shè)置和電信運(yùn)行商進(jìn)行溝通，在不影響其他用戶的需求下，保證直播最優(yōu)的信號(hào)傳輸質(zhì)量。

（2）網(wǎng)絡(luò)覆蓋

網(wǎng)絡(luò)覆蓋無(wú)論在2G、3G中都對(duì)通信質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。經(jīng)過(guò)測(cè)試移動(dòng)的4G覆蓋，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域4G覆蓋不佳，會(huì)自動(dòng)切換到3G網(wǎng)絡(luò)。在和移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工作人員溝通后，發(fā)現(xiàn)在4G覆蓋不佳的區(qū)域加大發(fā)射功率效果仍然不是太好?？紤]到受到架設(shè)基站條件的限制，我們又測(cè)試了電信的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在移動(dòng)的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳的區(qū)域，電信的4G覆蓋還很穩(wěn)定。最終我們采取移動(dòng)和電信兩種4G網(wǎng)絡(luò)制式雙模，保證了4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸覆蓋效果，提高了直播信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

（3）基站切換

以前利用4G信號(hào)傳輸都是在固定機(jī)位或者在這個(gè)4G基站的覆蓋范圍來(lái)傳輸視頻。在馬拉松賽事直播時(shí)，會(huì)出現(xiàn)固定機(jī)位不動(dòng)時(shí)，當(dāng)終端在以一定速度移動(dòng)時(shí)，會(huì)從一個(gè)基站切換到另一個(gè)基站，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸信令丟失、基站重選過(guò)于頻繁、接入困難的狀況，這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致切換失敗，從而導(dǎo)致視頻信號(hào)中斷。對(duì)此需要通過(guò)參數(shù)配置來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和自動(dòng)連接過(guò)程，從而提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化效率和質(zhì)量。

（4）其他原因在比賽當(dāng)天會(huì)有參賽選手、大量觀看的群眾不斷刷朋友圈等因數(shù)造成網(wǎng)絡(luò)擁擠、堵塞，通常這種情況短時(shí)間就能恢復(fù)正常，若長(zhǎng)時(shí)間還沒有恢復(fù)正常，則需要調(diào)整編解碼的參數(shù)來(lái)改善圖像的傳輸。

3.3 簡(jiǎn)易演播室搭建

為了保證這次挑戰(zhàn)賽賽事直播信號(hào)的安全，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)搭建了簡(jiǎn)易的演播室。演播室內(nèi)部信號(hào)（攝像機(jī)、VTR、字幕等）進(jìn)行選擇切換合成，組接上由嘉賓和主持人對(duì)比賽的解說(shuō)、評(píng)論及網(wǎng)絡(luò)端觀眾的互動(dòng)后，賽事直播PGM信號(hào)傳送給樂視網(wǎng)和淮安電視臺(tái)，然后在我臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)客戶端（無(wú)線淮安）和視聽網(wǎng)進(jìn)行全程同步直播。

（1）視頻系統(tǒng)

由于現(xiàn)場(chǎng)搭建的演播室離轉(zhuǎn)播車很近，比賽的現(xiàn)場(chǎng)畫面通過(guò)矩陣系統(tǒng)返送給演播室，可以讓嘉賓，主持人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)展情況進(jìn)行解說(shuō)、點(diǎn)評(píng)，同時(shí)推送網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的觀眾提出的問(wèn)題（經(jīng)過(guò)篩選的觀眾）供嘉賓和主持人來(lái)作答，點(diǎn)評(píng)。

（2）音頻系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)音臺(tái)和制作調(diào)音臺(tái)為主，配備音頻加嵌、解嵌設(shè)備，在系統(tǒng)中對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行交叉?zhèn)鬏?，?shí)現(xiàn)互為備份，保證了播出安全。

（3）通話系統(tǒng)

通話系統(tǒng)以轉(zhuǎn)播車上的數(shù)字通話矩陣為中心，結(jié)合無(wú)線通信系統(tǒng)將導(dǎo)播的口令返送給主持人和嘉賓。

3.4 通信系統(tǒng)

本次直播活動(dòng)的通信系統(tǒng)由有線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)以及移動(dòng)電話共同組成了通訊保障方案。有線通信系統(tǒng)以轉(zhuǎn)播車上的數(shù)字通話矩陣為中心，結(jié)合無(wú)線通信系統(tǒng)和移動(dòng)電話進(jìn)行調(diào)度，從而保證各個(gè)環(huán)節(jié)的有效通話。

四、總結(jié)

隨著4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)廣播電視行業(yè)移動(dòng)傳輸設(shè)備、轉(zhuǎn)播車、演播室等系統(tǒng)的構(gòu)建都會(huì)產(chǎn)生極大的變革。通過(guò)這次挑戰(zhàn)賽比賽，我臺(tái)電視直播技術(shù)人員利用4G技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，較好的完成了這次挑戰(zhàn)賽電視移動(dòng)直播信號(hào)的傳輸任務(wù)，我臺(tái)技術(shù)人員也對(duì)利用4G技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)直播傳輸信號(hào)積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后我臺(tái)承辦類似的大型電視移動(dòng)直播活動(dòng)，在信號(hào)傳輸、接收、處理等方面提供了一個(gè)可借鑒的成功案例。