臺網(wǎng)融合探索高清節(jié)目直播新模式

潘杰 鎮(zhèn)江文廣集團(tuán)

1. 項目背景

2018年我臺的融媒體事業(yè)發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，節(jié)目與技術(shù)的轉(zhuǎn)型獲益良多，多個融創(chuàng)類節(jié)目蓬勃發(fā)展，采用新模式、新技術(shù)、新渠道，結(jié)合兩微一端擴(kuò)展節(jié)目的制作與宣傳，取得了豐碩的成果。為適應(yīng)融媒體發(fā)展，自主研發(fā)適合廣電特色的APP客戶端，融合民生、新聞、視頻直播、政務(wù)服務(wù)等基本需求，根據(jù)用戶的反饋進(jìn)行不斷完善。

目前，電視臺作為公眾媒體，無論是傳統(tǒng)媒體還是新媒體，所承擔(dān)的社會責(zé)任都是為社會和大眾服務(wù)。但是，電視臺只是節(jié)目的制作端，網(wǎng)絡(luò)公司才是傳輸和用戶使用端，這樣就割裂了用戶與內(nèi)容快速有效的連接，用戶對節(jié)目的喜惡無法及時反饋給制片人，更別提對于內(nèi)容直接的互動及參與。電視臺的節(jié)目如何通過網(wǎng)絡(luò)提供更好的服務(wù)，以及如何實現(xiàn)交互，把節(jié)目推送到用戶終端，已經(jīng)是迫切需要解決的問題。

《法制進(jìn)行時》欄目是我臺法制類的主打節(jié)目，曾獲得全國法制類的優(yōu)秀節(jié)目。該欄目形式多樣，內(nèi)容精彩，收視率常年排在全市前列。但在互聯(lián)網(wǎng)視頻的沖擊下，也是每況愈下，按照過去僅在電視端直播的方式已經(jīng)無法適應(yīng)時代發(fā)展和用戶需要。為順應(yīng)融媒體發(fā)展的大潮，欄目打破傳統(tǒng)邊界，開拓思路，積極進(jìn)取新的領(lǐng)域，開始探索互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之路。從去年開始該欄目增加了庭審在線直播項目，可以在手機(jī)端、電腦端、電視端多渠道收看節(jié)目。從行業(yè)內(nèi)走向全社會，關(guān)注外部效應(yīng)，并通過邊界的延伸盡量把外部效應(yīng)內(nèi)部化，通過臺網(wǎng)協(xié)作模式開展“媒體+產(chǎn)業(yè)”“內(nèi)容+渠道”促成新興產(chǎn)業(yè)形態(tài)的核心趨勢。

2.項目流程設(shè)計與關(guān)鍵性技術(shù)分析

此次的法院庭審網(wǎng)絡(luò)直播項目，采用了多場景、多信號的聯(lián)動直播方式。主場景設(shè)置在法院庭審現(xiàn)場，輔助場景包括三個地點：包括電視演播室的專家解讀；戶外公交車上的市民采訪；公交公司內(nèi)的遠(yuǎn)程收看司機(jī)專訪。信號傳輸方式采用HD-SDI+網(wǎng)絡(luò)專線+4G的方式，實現(xiàn)多信號的終端匯聚切換，最終推流到APP平臺實現(xiàn)直播互動。

2.1 直播技術(shù)流程設(shè)計

直播采用的技術(shù)流程為：視音頻信號采集 —＞視音頻信號處理—＞編碼和封裝—＞推流到服務(wù)器—＞服務(wù)器流匯聚分發(fā)—＞客戶端播放

圖1 項目總體設(shè)計

2.2 項目主要設(shè)備選型

視頻信號采集使用SONY PXW-X280高清攝像機(jī)，通過HD-SDI接口傳輸視頻信號，基于SMPTE串行鏈路標(biāo)準(zhǔn)，通過75歐姆同軸電纜傳輸未壓縮的數(shù)字視頻，可輸出1080/50i信號，采用三片 1/2 英寸Exmor CMOS 成像器，滿足高靈敏度和低噪聲性能，同步錄制采用雙 SxS 存儲卡槽。

4G信號傳輸使用捷成優(yōu)聯(lián)M-live V820便攜式傳輸設(shè)備、接入服務(wù)器、解碼服務(wù)器及推流服務(wù)器。支持HDMI、HD/SD SDI和AV音視頻輸入接口。接入服務(wù)器支持雙機(jī)熱備，解碼服務(wù)器和推流服務(wù)器支持集群部署，支持多路推流分發(fā)能力,可滿足大規(guī)模應(yīng)用場景下對多終端的同時接入、同時信號輸出。通過實時IP流直播、高質(zhì)量無損延時直播等工作模式，支持外場多種應(yīng)用場景。在直播的同時，可以通過雙碼流功能在本地緩存高質(zhì)量無損音視頻文件，支持打點回傳。

移動直播機(jī)使用紅云Butel導(dǎo)播臺，支持四路SDI、HDMI、DVI輸入，兩路SDI/HDMI視頻輸出，支持直播PGM信號輸出，支持硬件SDI、HDMI、DVI采集視頻環(huán)出。采用6路4G上網(wǎng)卡+WIFI+以太網(wǎng)絡(luò)同時傳輸。支持兩路獨立音頻信號的輸入輸出。該設(shè)備可實現(xiàn)12路信號源的預(yù)監(jiān)與切換，多個信號源混屏輸出。支持1080P高清編碼與傳輸。支持字幕、臺標(biāo)、二維碼、H5場景（節(jié)目預(yù)告、抽獎互動、贊助鳴謝、移動聊天等）。支持網(wǎng)絡(luò)推/拉流技術(shù)。最多可實現(xiàn)4路同時推流，8路RTSP/RTP/RTMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視頻流接入。支持HTTP協(xié)議、HLS的Live直播式的視頻傳輸流。支持雙碼率本地直播錄制，高清/標(biāo)清隨需設(shè)置。智能糾錯機(jī)制，在丟包率30%的情況內(nèi)，能通過算法還原正常畫面。

2.3 關(guān)鍵核心技術(shù)分析

此次項目最關(guān)鍵的難題是高清信號如何通過網(wǎng)絡(luò)達(dá)到廣播級要求的高質(zhì)量傳輸，實現(xiàn)直播優(yōu)化、低延時、秒開等技術(shù)。涉及的主要指標(biāo)參數(shù)有：網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、封裝格式、視音頻編碼格式、終端優(yōu)化等。

2.3.1 信號源分析

攝像機(jī)使用的HD-SDI接口是一種用于視頻實時傳輸?shù)拇袛?shù)字接口，基于SMPTE292M串行鏈路標(biāo)準(zhǔn)，通過75歐姆同軸電纜傳輸?shù)奈磯嚎s數(shù)字視頻。信號用74.25MHz取樣，Y信號、CB、CR信號各取樣一次。一個樣點包含兩個分量數(shù)字信號（CB、Y）或（CR、Y），數(shù)據(jù)寬度為20比特。將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，即構(gòu)成串行傳輸信號，可以算出其傳輸速率為：74.25MHz × 20 = 1.485Gb/s。HDSDI信號除了有效視頻信號之外，在視頻信號消隱區(qū)間里還疊加有其他信息，如有效視頻的起始點和終止點EAV/SAV、冗余校正碼CRC、行數(shù)信息LN、輔助數(shù)據(jù)ANC等信息。

2.3.2 編碼格式分析

目前廣電領(lǐng)域大部分使用的還是傳統(tǒng)攝像機(jī)，這種攝像機(jī)輸出的視頻并不是流媒體，數(shù)據(jù)龐大，傳輸碼率高，不適合在網(wǎng)絡(luò)長距離傳輸，也無法賦予IP地址。因此需要視頻編碼器來對這種攝像機(jī)輸出的視頻進(jìn)行編碼，降低傳輸速率以適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時可以設(shè)置IP地址，實現(xiàn)推流功能。

采用H.264編碼方式，是高清時代最基本的選擇。H.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，輸入的視頻信號質(zhì)量越高，編碼后的品質(zhì)也越高。在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟(jì)。

H.264編碼器的主要指標(biāo)有：支持的分辨率和幀率、編碼延時、編碼碼流兼容性、碼流控制精度等。目前大部分編碼器都支持分辨率1920×1080 50i，幀率為25幀（PAL），編碼延時在200毫秒以上。

H264標(biāo)準(zhǔn)的主要特點如下：

（1）低碼率（Low Bit Rate）：和MPEG2和MPEG4 ASP等壓縮技術(shù)相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3。

（2）高質(zhì)量的圖像：H.264能提供連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像（DVD質(zhì)量）。

（3）容錯能力強(qiáng)：H.264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯誤的必要工具。

（4）網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)：H.264提供了網(wǎng)絡(luò)抽象層（Network Abstraction Layer），使得H.264的文件能容易地在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸（例如互聯(lián)網(wǎng)、CDMA、GPRS、WCDMA、CDMA2000等）。

2.3.3 信號傳輸方式分析

HD-SDI使用原始視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，不對視頻信號進(jìn)行壓縮處理，實現(xiàn)實時傳輸視頻信號，不會造成圖像延時，畫質(zhì)無損。速率在1.5Gb/s時，使用L-5CHD型號電纜，傳輸最大距離128米。

網(wǎng)絡(luò)有線傳輸采用專線連接方式，帶寬上行最高可達(dá)100Mbps，基本無延時，信號傳輸穩(wěn)定。網(wǎng)絡(luò)無線傳輸高清視音頻信號采用4G技術(shù)，要實現(xiàn)可移動、低延時、高質(zhì)量的要求，采用新一代TDLTE無線寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量傳輸，最高上行可達(dá)15Mbps。具有高速度、低時延、國際化的特點。

2.3.4 傳輸協(xié)議分析

目前國內(nèi)視音頻直播使用的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，主要是RTMP、RTSP和HTTP。其中RTMP基于TCP協(xié)議，可以保證視頻質(zhì)量，而RTSP基于UDP協(xié)議，可以保證傳輸速度，各有優(yōu)缺點。其中RTMP主要特點如下：

（1）Adobe支持得很好

RTMP實際上是現(xiàn)在編碼器輸出的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，基本上所有的編碼器都支持RTMP輸出。尤其是Windows瀏覽器基本上都支持Flash，而Flash又對RTMP支持得非常好。

（2）適合長時間播放

因為RTMP支持的很完善，所以能做到flash播放RTMP流長時間不斷流。同時對于流媒體在客戶端的應(yīng)用穩(wěn)定性也相對較好。

（3）延遲較低

比起使用UDP協(xié)議（延遲在1-3秒），RTMP延遲算大的，比起HTTP流的延時（一般在10秒以上），RTMP又可算是低延時的。一般的直播應(yīng)用中，RTMP延遲是可以接受的。

（4）累積延遲

RTMP有個弱點就是累積誤差，原因是RTMP基于TCP不會丟包。所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)差時，服務(wù)器會將包緩存起來，導(dǎo)致累積的延遲。待網(wǎng)絡(luò)狀況改善，再一起發(fā)給客戶端，造成客戶端的緩沖區(qū)很大。而目前采用的解決方法是斷開后重新連接。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)狀況良好時：RTMP延時可以做到0.8秒左右。

2.3.5 其他功能參數(shù)測試

（1）資源質(zhì)量參數(shù)預(yù)估器

這里提到的預(yù)估器主要是提供帶寬、CPU和幀率等信息，它可以從各種不同的維度獲取數(shù)據(jù)。并且可以將數(shù)據(jù)匯總起來用于估算用戶的可用帶寬值和CPU計算能力，輸出時采用ABR做出判斷。

（2）ABR 切換控制器

它是多媒體引擎中最為關(guān)鍵的部分，也是最容易被人忽視的一部分?？刂破髟谧x取預(yù)估器輸出的帶寬和跳幀數(shù)等數(shù)據(jù)之后，使用自定義算法根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的判斷。從而告知流播放引擎是否需要切換視頻或者是音頻的質(zhì)量。

圖2 網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)分析

對于視頻直播網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)而言，帶寬、跳幀數(shù)、延時和卡頓等問題都是影響用戶體驗非常重要的指標(biāo)。要想在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域獲得長久發(fā)展，就要從研發(fā)過程開始，避免和解決影響用戶體驗的問題，只有這樣才能真正滿足用戶需求，從而建立起優(yōu)質(zhì)的視頻直播網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

3.項目實施情況反饋

此次庭審直播由于多個地點、多種傳輸方式，使得直播流程的指揮協(xié)調(diào)顯得尤為重要。根據(jù)節(jié)目臺本，由總導(dǎo)演指揮各現(xiàn)場的進(jìn)行情況，視音頻信號傳輸基本穩(wěn)定。庭審現(xiàn)場和公交公司的網(wǎng)絡(luò)采用專線連接，上行帶寬可達(dá)100Mb左右，基本滿足在H.264編碼壓縮后視頻的高質(zhì)量傳輸。

節(jié)目進(jìn)行中的主要問題是戶外4G信號的傳輸，由于公交車是一個移動場景，行駛過程中接收基站會不斷自動切換，造成信號傳輸出現(xiàn)靜幀、花屏的問題，所以在直播中要求車輛的行駛速度不能過快，盡量緩解信號切換時的連接問題。

由于直播流程復(fù)雜，多機(jī)位、多場景的切換頻繁，采用內(nèi)外兩級雙導(dǎo)播方式，一個負(fù)責(zé)庭審現(xiàn)場的切換，一個負(fù)責(zé)終端信號的切換。由于信息傳輸有延時的問題，在場景切換的時間把控上較難準(zhǔn)確把握，例如庭審現(xiàn)場的延時大概在2-3秒左右，公交公司的延時大概4-5秒左右，而公交車上的延時接近7-8秒，這些在直播的銜接中就顯得尤為明顯。

從終端顯示畫面可以看出，各現(xiàn)場的視頻傳輸質(zhì)量略有差異，基本上固定場景傳輸?shù)男盘栞^好，達(dá)到高清直播的視音頻要求。唯一缺陷的就是移動場景的4G信號，視頻質(zhì)量較難保障，主要受制于目前技術(shù)水平。相信不久的5G網(wǎng)絡(luò)能較好解決該問題，實現(xiàn)全高清化實時直播。

4.項目前景展望

圖3 直播中信號傳輸情況匯總

當(dāng)下可能是電視臺向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最佳機(jī)遇期和最后窗口期。一方面，電視臺傳統(tǒng)媒體內(nèi)容的影響力和收視份額不斷下降，對下游渠道的吸引力和引流價值慢慢減弱，處于由線性向非線性轉(zhuǎn)型的最后窗口期，急需離開現(xiàn)有平臺建立新的業(yè)態(tài)模式。同時，在電視臺頻道還具備一定入口價值和引流價值的背景下，必須把握最后的機(jī)會，關(guān)注IPTV、5G、AI、VR、OTT等影響未來發(fā)展的趨勢，不斷更新和轉(zhuǎn)移內(nèi)容平臺價值和吸引力，提高內(nèi)容與服務(wù)的本地化和差異化。

未來UHD+HDR攝像機(jī)，搭配H．265編解碼技術(shù)和AI、VR技術(shù)，再通過5G網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量傳輸，網(wǎng)絡(luò)直播市場規(guī)模將迅速擴(kuò)大，業(yè)務(wù)模式更加多元化，內(nèi)容更加豐富、更加精彩。另外，臺網(wǎng)直播互動平臺還可以為精準(zhǔn)廣告、電視電商、“媒體+產(chǎn)業(yè)”提供可能性，增強(qiáng)用戶粘性，提升電視收視率和影響力。

從長遠(yuǎn)看，廣電行業(yè)的根本出路在實現(xiàn)高效連接和平臺化重聚，向智慧媒體演進(jìn)。只有用戶深度參與的媒體才是真正的融媒體，無論是“引導(dǎo)群眾”還是“服務(wù)群眾”，最終的核心都是用戶運營。