媒體融合時(shí)代下電視直播技術(shù)的創(chuàng)新分析

鄭建穎

（云南廣播電視臺(tái)，云南 昆明 650000）

0 引 言

當(dāng)前，信息技術(shù)迅猛發(fā)展，5G通信、云平臺(tái)以及人工智能等技術(shù)已大范圍應(yīng)用到電視直播領(lǐng)域，在推動(dòng)新聞媒體行業(yè)變革的同時(shí)，也給傳統(tǒng)行業(yè)帶來了巨大的沖擊。為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，更好地滿足人們的多樣性需求，傳統(tǒng)電視直播技術(shù)亟需優(yōu)化與創(chuàng)新，需盡快完成資源整合，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)發(fā)展、多渠道傳遞的全新模式。

1 媒體融合時(shí)代下的電視直播技術(shù)創(chuàng)新路徑

電視直播對(duì)流媒體技術(shù)的要求較高，需要音頻、視頻文件能夠在網(wǎng)絡(luò)上高效傳輸，并抵達(dá)用戶的設(shè)備終端，完成內(nèi)容的觀看與收聽。與傳統(tǒng)模式相比，這種方式更快捷、更便利，無需將整個(gè)資源下載才能進(jìn)行內(nèi)容瀏覽，僅需要進(jìn)行幾秒鐘的緩沖，即可完成壓縮文件的在線播放，剩余的內(nèi)容同樣能夠自動(dòng)加載或手動(dòng)下載，直至全部?jī)?nèi)容播放完畢。為了提高電視直播的效率與質(zhì)量，需要全面了解其直播方式。

1.1 單向直播

單向直播將指定地點(diǎn)的聲音與畫面推流到CDN上，由觀眾通過拉流的形式進(jìn)行在線觀看。目前應(yīng)用較廣的游戲直播和直播賣貨等都是以此為基礎(chǔ)。這種直播類型能夠以一對(duì)多的方式進(jìn)行，并且沒有過高的延時(shí)要求，通常只需維持在秒級(jí)別。其應(yīng)用流程可分為如下步驟：

（1）輸出端進(jìn)行采集與轉(zhuǎn)碼工作，將視頻和音頻文件分別轉(zhuǎn)為H.264與ACC格式；

（2）對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行推流處理，并傳送至媒體服務(wù)器；

（3）將轉(zhuǎn)碼后的文件傳輸至CDN，并分別生成M3U8、TS及FLV流；

（4）完成終端拉流，將上述步驟形成的格式文件轉(zhuǎn)換為HLS和RTMP協(xié)議格式，使終端設(shè)備能有效接收此類信息數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)的播放工作。

進(jìn)行單向直播時(shí)要確保流程環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。例如，在進(jìn)行音頻、視頻采集時(shí)，要通過攝像頭與麥克風(fēng)進(jìn)行音頻與圖像信號(hào)的獲取，并完成數(shù)字化處理；在進(jìn)行轉(zhuǎn)碼時(shí)，要完成信號(hào)的壓縮封裝，降低數(shù)據(jù)的傳輸量，還要保證編碼格式的兼容性，滿足多樣化的用戶需求；推流與拉流分別指將采集內(nèi)容傳輸至服務(wù)器和從服務(wù)器中抽取封裝后的數(shù)據(jù)；在進(jìn)行解碼播放時(shí)，不僅要對(duì)流媒體數(shù)據(jù)加以解碼和封裝，還要完成渲染顯示，提升直播效果[1]。

1.1.1 應(yīng)用協(xié)議

推流與拉流過程使用的協(xié)議主要有RTMP協(xié)議和HLS協(xié)議。

（1）RTMP協(xié)議。RTMP協(xié)議即實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議，該協(xié)議以TCP為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，涉及到的視頻格式必須為H.264編碼形式，而音頻文件則要采用ACC編碼標(biāo)準(zhǔn)，并以FLV格式進(jìn)行封裝處理，從而完成完整的數(shù)據(jù)傳送過程。由于RTMP的支持性良好，應(yīng)用較為簡(jiǎn)捷，因此成為目前使用最頻繁的傳輸協(xié)議。但RTMP協(xié)議也存在不支持瀏覽器、ADOBE模式已停止更新的問題，無法滿足需要瀏覽器支持的直播服務(wù)。

（2）HLS協(xié)議。HLS協(xié)議即流媒體實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，其工作原理是將整個(gè)流進(jìn)行拆分下載，之后由服務(wù)器端口完成小文件的排序播放，最終形成直播內(nèi)容。HLS最大的特點(diǎn)是點(diǎn)播形式，由于每個(gè)文件的時(shí)長(zhǎng)較短，客戶端能夠快速進(jìn)行文件的碼率轉(zhuǎn)換，從而適應(yīng)不同網(wǎng)速下的播放要求，高效完成分段推送。然而，這也導(dǎo)致HLS的延遲要求通常高于普通的直播協(xié)議，并且內(nèi)容要求較為苛刻，需要傳輸內(nèi)容必須為M3U8或TS文件，且視頻文件必須為H.264編碼格式，音頻為ACC編碼格式[2]。

1.1.2 應(yīng)用方式

單向直播可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的內(nèi)容發(fā)布，能夠?qū)㈦娨暡コ龅膬?nèi)容推流至相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使用戶能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行觀看與瀏覽，比如體育賽事的轉(zhuǎn)播即是以此類方式進(jìn)行。

單向直播還可應(yīng)用于遠(yuǎn)程新聞采訪，新聞主持人會(huì)在信息采集設(shè)備上安裝推流裝置，將數(shù)據(jù)參數(shù)通過4G/5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上傳與分享，由演播室通過拉流進(jìn)行信息的解碼工作，將其輸出至SDI形成音頻信號(hào)和視頻信號(hào)，最后輸入給相對(duì)應(yīng)的調(diào)音臺(tái)和視頻切換臺(tái)，由主持人進(jìn)行連線采訪。隨著終端設(shè)備性能的提高與更新，該應(yīng)用方式的應(yīng)用范圍越來越廣，并逐漸取代了衛(wèi)星與光纜傳輸，既節(jié)約了成本費(fèi)用，又簡(jiǎn)化了操作流程，呈現(xiàn)效果更加優(yōu)質(zhì)。遠(yuǎn)程新聞采訪采用一對(duì)一的連線模式，能夠有效降低RTMP協(xié)議的延遲性產(chǎn)生的影響，但也會(huì)由于信息傳送缺少畫面與圖像，使交流形式略顯單一，影響觀眾與記者的互動(dòng)體驗(yàn)。為了切實(shí)解決此類問題，提高互通體驗(yàn)性，需要進(jìn)一步創(chuàng)新直播連麥技術(shù)。

1.2 直播連麥

直播連麥的形式經(jīng)?？梢栽谥鞑ブ辈テ陂g看到，表現(xiàn)為由主播與一位或多位觀眾進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，同時(shí)其余人員也能觀看到互動(dòng)過程。與單向直播相比，該方式下觀眾的參與度更強(qiáng)，能夠有效推動(dòng)移動(dòng)直播的發(fā)展與應(yīng)用。將直播連麥運(yùn)用到電視采訪中，不僅能提高直播的質(zhì)量與效果，還能激發(fā)觀眾的參與熱情，從而提高播放平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)收益。為了進(jìn)一步優(yōu)化直播連麥，需要深入了解其核心技術(shù)WebRTC[3]。

1.2.1 WebRTC技術(shù)

WebRTC是一種以瀏覽器為運(yùn)行基礎(chǔ)的通信技術(shù)，能夠在不同終端設(shè)備間建立peer-to-peer的連接方式，實(shí)現(xiàn)視頻與音頻數(shù)據(jù)的交互，以此達(dá)到用戶即使沒有安裝第三方軟件也能夠進(jìn)行信息傳遞以及視頻通話的目的。根據(jù)瀏覽器的性能與適應(yīng)性不同，需要對(duì)WebRTC的使用條件進(jìn)行分類。若瀏覽器間能夠?qū)崿F(xiàn)NAT穿越，則兩個(gè)瀏覽器可直接完成數(shù)據(jù)信息的傳輸；如果瀏覽器之間無法進(jìn)行NAT穿越，則要以TURN服務(wù)器為中轉(zhuǎn)站，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)后，才能進(jìn)行流媒體信息的交互。WebRTC具有以下3個(gè)特點(diǎn)：

（1）互動(dòng)性強(qiáng)，遠(yuǎn)端的參與者可通過移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)畫面的呈現(xiàn)，能夠與主持人完成在線交流與溝通，增強(qiáng)了用戶的實(shí)際體驗(yàn)；

（2）靈活方便，場(chǎng)外觀眾可通過終端App或PC端瀏覽器進(jìn)行信息的傳遞與分享，無需進(jìn)行插件的安裝，即可直接登錄到直播間，省去了大量煩瑣的安裝和設(shè)置步驟，方便用戶操作；

（3）延時(shí)低，該技術(shù)可通過降低視頻清晰度的方式提升數(shù)據(jù)傳輸速度，從而為客戶提供了更多觀看選擇，并且音頻文件的轉(zhuǎn)發(fā)不需要任何編碼、解碼轉(zhuǎn)換，徹底清除了交互時(shí)產(chǎn)生的障礙，保證了溝通的連續(xù)性。

1.2.2 WebRTC的網(wǎng)絡(luò)模型

WebRTC的網(wǎng)絡(luò)模型包括MESH模型、SFU模型及MCU模型。

（1）MESH模型。MESH模型即無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，它能夠與其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)同通信，是一個(gè)動(dòng)態(tài)、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保證任意兩個(gè)設(shè)備都能完成無線互聯(lián)。其工作原理為：建立客戶端之間的連接，以P2P的傳輸方式完成信息數(shù)據(jù)的雙向交互。若由于防火墻和安全協(xié)議等環(huán)境因素?zé)o法成功完成P2P連接，則可通過TURN SERVER進(jìn)行數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，確保Client的數(shù)據(jù)包得到透明化處理，并轉(zhuǎn)發(fā)到其他的客戶端[4]。

（2）SFU模型。SFU架構(gòu)通過服務(wù)器進(jìn)行WebRTC端口音頻和視頻的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)，其核心特點(diǎn)是將自身包裝成一個(gè)Peer Client，而其他的WebRTC客戶端無法得知自身發(fā)送的數(shù)據(jù)會(huì)抵達(dá)TURN服務(wù)器還是以P2P的連接形式與真實(shí)的客戶端相連，此流程環(huán)節(jié)可稱為P2S。除了強(qiáng)大的包裝功能，P2S還可以完成一對(duì)多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，即One-to-Many的能力，這種形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了多人同時(shí)在線視頻通話，每個(gè)客戶端只需連接一個(gè)SFU服務(wù)器、上傳一行數(shù)據(jù)，即可形成SVC模式以及Simulcast模式，并且適配于任何網(wǎng)絡(luò)狀況，不會(huì)由于防火墻程序或協(xié)議的不共通，影響連接模式的有效建立，從而大幅度減少多人連線時(shí)產(chǎn)生的寬帶負(fù)荷。此外，由于SFU的數(shù)據(jù)傳輸流程不需要進(jìn)行編碼、解碼，使得CPU的資源占用率極小，有效緩解了延遲效果，提高了信息交互的實(shí)時(shí)性。

（3）MCU模型。盡管SFU架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的信息傳送模式，降低上行寬帶的壓力，但下行寬帶依然存在多路流的問題，隨著連接人數(shù)的增多，對(duì)下行寬帶壓力的影響勢(shì)必會(huì)提升，從而影響正常的功能使用，加重延遲效果。為了解決這一問題，需要對(duì)多路流進(jìn)行整合，這種調(diào)整方式即為MCU架構(gòu)。MCU服務(wù)器能夠?qū)lient的上行視頻流加以合成，之后再轉(zhuǎn)發(fā)給其他的客戶端，以此減緩下行寬帶的壓力，但由于該過程需要對(duì)流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和編碼，并且合流后需要再次轉(zhuǎn)發(fā)，因此會(huì)帶來一定的延遲效果，相較于SFU靈活性較低。

2 加強(qiáng)媒體融合時(shí)代下電視直播技術(shù)創(chuàng)新的有效方法

2.1 加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)

為了切實(shí)保障電視直播技術(shù)的有效應(yīng)用，使創(chuàng)新方法更符合實(shí)際需求，需要盡可能提高人員的技術(shù)能力和思想意識(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選擇有效的方法，針對(duì)MESH、SFU、MCU架構(gòu)模型的優(yōu)點(diǎn)與不足之處做出合理分析與研究，保證應(yīng)用方法的高質(zhì)量與高效率。首先，各電視臺(tái)要加強(qiáng)人員的素質(zhì)教育培訓(xùn)，使其認(rèn)識(shí)到直播技術(shù)創(chuàng)新的必要性和重要意義，端正自身態(tài)度，使信息材料的收集更快捷，并做好呈現(xiàn)效果的渲染，使用戶獲得更好的視聽體驗(yàn)；其次，要進(jìn)行專業(yè)技能的培訓(xùn)，帶領(lǐng)技術(shù)人員了解最新的互聯(lián)網(wǎng)知識(shí)，并確保相關(guān)人員熟練掌握通用技術(shù)，如大數(shù)據(jù)和后臺(tái)編程等，從而完成部門間的有效溝通與交流，切實(shí)提升技術(shù)革新能力；再次，要?jiǎng)?chuàng)新運(yùn)用柔性人才引進(jìn)機(jī)制，引進(jìn)、培養(yǎng)高層次人才，營(yíng)造出有利于“引才、用才、育才、留才”的人才成長(zhǎng)環(huán)境，提升主流媒體對(duì)人才的吸引力；最后，要制定完善的考核制度，對(duì)人員的實(shí)際工作能力進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)于考核表現(xiàn)突出的人員，給予一定量的獎(jiǎng)勵(lì)，調(diào)動(dòng)其工作積極性與工作熱情，而對(duì)于測(cè)評(píng)表現(xiàn)不佳的人員，則要進(jìn)行督促與警醒，幫助其盡快認(rèn)識(shí)到自身的不足之處，進(jìn)而制定具有針對(duì)性的改進(jìn)措施，完成工作能力的提升。

2.2 深化互聯(lián)網(wǎng)思維

2020年，中共中央辦公廳和國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)媒體深度融合發(fā)展的意見》，指出要以先進(jìn)技術(shù)引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)融合發(fā)展，加強(qiáng)新技術(shù)在新聞傳播領(lǐng)域的前瞻性研究和應(yīng)用。行業(yè)在進(jìn)行電視直播技術(shù)創(chuàng)新時(shí)，要加大技術(shù)投入力度，將5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈及人工智能等方面的先進(jìn)技術(shù)融入新聞信息采集、傳播、服務(wù)全過程，使優(yōu)質(zhì)內(nèi)容和前沿技術(shù)成為推進(jìn)媒體深度融合發(fā)展的“兩翼”；要充分借鑒和參考成功的轉(zhuǎn)型案例，取其精華、去其糟粕，完成相應(yīng)流程的優(yōu)化與改進(jìn)，積極與有關(guān)高校、科研院所及互聯(lián)網(wǎng)科技公司合作，補(bǔ)齊技術(shù)短板；同時(shí)要切實(shí)貫徹用戶至上的服務(wù)理念，以滿足用戶需求為努力方向，提高融媒體的吸引力與關(guān)注度。

3 結(jié) 語

本文分析討論了媒體融合時(shí)代下電視直播技術(shù)中的單向直播和直播連麥，研究其使用到的WebRTC技術(shù)、MESH模型、SFU模型、MCU模型、相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議以及具體的應(yīng)用方式，并提出加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)、深化互聯(lián)網(wǎng)思維以及優(yōu)化管理機(jī)制等促進(jìn)電視直播技術(shù)創(chuàng)新的有效方法，以期使電視新聞的時(shí)效性更強(qiáng)、制作成本更低，確保節(jié)目形式得到豐富與創(chuàng)新，使用戶能夠得到更好的觀看體驗(yàn)。