無線圖傳技術(shù)應(yīng)用探討

溫寧波

（萊州市融媒體中心（萊州廣電網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)有限公司），山東 萊州 261400）

0 引言

最近幾年，各類直播活動日益火爆，無論是個人、媒體或是綜藝活動、廣告宣傳，都開始運用直播手段。每一次直播活動都離不開眾多機器設(shè)備和人員支撐。人們經(jīng)?？吹?，在一些中型或者大型的直播場地，各類設(shè)備連接線交互布置，設(shè)備安裝程序比較煩瑣，場面顯得雜亂無章，容易導致意外事故發(fā)生。因此，通過無線圖傳設(shè)備采用無線圖像信號傳輸取代有線材質(zhì)，已成為當前的一種發(fā)展趨勢，這有效解決了線材的連接問題，更主要的是提高了直播活動的便捷性。實際上，不僅僅是在直播領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，隨著畫面質(zhì)量和傳輸距離的大幅度提高，無線圖傳已開始被應(yīng)用于影視拍攝、視頻監(jiān)控和應(yīng)急指揮等各個領(lǐng)域。

1 無線圖傳的技術(shù)分類

1.1 COFDM 無線傳輸技術(shù)

當前，編碼正交頻分復用多載波調(diào)制技術(shù)（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，COFDM）是最新的無線傳輸技術(shù)，它的子載波數(shù)量能達到1 704 載波，并且在高速數(shù)據(jù)傳輸過程中真正實現(xiàn)了“抗阻擋”“非視距”和“動中通”。COFDM 作為當前最先進的圖傳技術(shù)，其最主要的功能是能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控不同的傳輸介質(zhì)上通信特性突然發(fā)生的變化，進而影響其所在的通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力，COFDM 技術(shù)能夠動態(tài)地適應(yīng)這種變化，實時接通或者切斷相應(yīng)的載波，來保證持續(xù)有效地進行成功的通信連接。正是因為這些特征，COFDM 技術(shù)特別適合使用在高層建筑物較多、居民較為密集、地理地形多變的地方，以及需要將信號進行撒播的地區(qū)和需要高速度數(shù)據(jù)傳播的地方[1]。

1.2 GSM/GPRS、CDMA 等移動通信公網(wǎng)技術(shù)

GSM/GPRS、CDMA 是目前的移動通信公網(wǎng)技術(shù)，當前有2G（接近停用）、3G、4G、5G 網(wǎng)絡(luò)。利用這種技術(shù)能夠提供快速即時的TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)連接，可以廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控等各種相關(guān)領(lǐng)域。3G 在高速移動環(huán)境中的傳輸速率最高為144 kb·s-1，在步行慢速移動的環(huán)境中最高支持384 kb·s-1，而在靜止不動的狀態(tài)下可以達到2 Mb·s-1。發(fā)展到4G 以后，傳輸速率可以達到20 Mb·s-1，甚至最高可以達到100 Mb·s-1。當前5G 已開始推廣應(yīng)用，在28 GHz 波段下，5G 的傳輸速率最高可達1 Gb·s-1，具有高速率、低時延和大連接的特點。

1.3 無線網(wǎng)絡(luò)（WLAN）技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)（Wireless Local Area Network，WLAN）利用無線通信技術(shù)將各種計算機設(shè)備相互聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成可以實現(xiàn)互相通信、互動交流和資源共享的整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線局域網(wǎng)最本質(zhì)的特征是不再使用傳統(tǒng)的通信電纜將各種計算機與主干網(wǎng)絡(luò)相連進行數(shù)據(jù)傳輸，而是利用無線方式的聯(lián)接，在實際應(yīng)用中使得網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和終端的移動更加方便靈活。

1.4 數(shù)字微波（擴頻微波）技術(shù)

這種技術(shù)可以用來傳輸電話信號，也可以用來傳輸數(shù)據(jù)信號與圖像信號，但是這種技術(shù)主要為單載波調(diào)制技術(shù)體制，僅能在通視的環(huán)境中進行應(yīng)用，不能在有阻擋障礙物、特別是移動的環(huán)境中使用，受環(huán)境因素影響較大。目前，這種技術(shù)體制常采用壓縮和傳輸分離的模式，壓縮效率低，圖像質(zhì)量難以保證，而且系統(tǒng)可靠性不高，很難實現(xiàn)保密[2]。

2 無線圖傳的主要優(yōu)點

2.1 降低成本

傳統(tǒng)有線通信方式的建立必須通過架設(shè)線桿連接電纜，或者挖掘溝渠鋪設(shè)電纜，這些都需要耗費大量的人力、物力和財力。而利用無線數(shù)據(jù)傳輸方式則無需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，減少了人力和物力的耗費，節(jié)約時間，節(jié)省開支，大大降低了使用成本。

2.2 安裝便捷

無線圖傳設(shè)備能夠做到即插即用，不需要驅(qū)動程序，適用于各種攝影設(shè)備的連接，機動靈活、方便快捷。無線圖傳收發(fā)設(shè)備兩端都采用全向天線，可以根據(jù)現(xiàn)場不同的情況，或者指揮和導演的具體要求來進行自由移動，整套設(shè)備系統(tǒng)的操作簡單、穩(wěn)定、靈活，因而應(yīng)用范圍非常廣泛。

2.3 維護方便

無線圖傳設(shè)備不但傳輸性能高，而且性能非常穩(wěn)定，便于使用和維護。特別是當現(xiàn)場傳輸過程中出現(xiàn)故障時，只需要重點檢查發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備，省去了以往對有線電纜的煩瑣的逐一排查。

2.4 受外界條件制約較少

無論是直播還是影視拍攝，經(jīng)常會遇到一些特殊的、復雜的環(huán)境，如湖泊、丘陵、山地、森林等特殊的地理環(huán)境或者汽車、火車、輪船等移動物體，這些都嚴重制約了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)形式的工程布線。而采用無線圖傳的方式可以不受這些因素的限制，比有線通信有著更好、更多、更廣的適應(yīng)性[3]。

2.5 擴展能力強

現(xiàn)場拍攝制作過程經(jīng)常會碰到需要增加設(shè)備的情況，若采用傳統(tǒng)的有線方式，就需要重新施工布線，程序比較煩瑣，還有可能影響原來的通信線路。如果采用無線圖傳的方式，只需將新增設(shè)備與無線圖傳設(shè)備直接擴展連接，不需要重新布線，就能夠?qū)崿F(xiàn)固定—移動、移動—移動之間的自由轉(zhuǎn)換，所以無線圖傳尤其適合安裝到無人機、船舶、火車等移動平臺上。

3 無線圖傳技術(shù)的影響因素

3.1 發(fā)射器功率的影響

對于無線圖傳設(shè)備來說，發(fā)射功率越大，能夠連接的通信距離就越遠。雖然從理論上講，發(fā)射功率可無限制地增大，但在實際應(yīng)用過程中由于受到設(shè)備成本或者法律規(guī)定等方面的限制，特別是一些系統(tǒng)對于低功耗有要求，所以發(fā)射設(shè)備的輸出功率通常也是有限制的。

3.2 接收器靈敏度的影響

接收器的靈敏程度能夠直接反映接收器捕捉微弱信號的能力，接收器的靈敏程度越高，所能到達的通信距離也就越遠。在實際應(yīng)用中，接收器經(jīng)常受到自然界的電磁噪聲和各種工業(yè)污染以及電子元器件本身固有噪聲等多方面的影響，另外，通信系統(tǒng)的接收靈敏度也有一定的限值，如果已經(jīng)接近這一極限值就再無潛力可挖。

3.3 設(shè)備系統(tǒng)的抗干擾能力

現(xiàn)實的通信過程總會存在各種各樣的干擾源，在發(fā)射器功率相同和接收器靈敏程度相同的條件下，設(shè)備系統(tǒng)的抗干擾能力越強，所能到達的通信距離也就越遠?？傮w而言，調(diào)頻系統(tǒng)的整體抗干擾能力要強于調(diào)幅系統(tǒng)，而窄帶系統(tǒng)的抗干擾能力也要優(yōu)于寬帶系統(tǒng)。因此，在同一發(fā)射功率和接收靈敏度條件下，通常采用轉(zhuǎn)換調(diào)頻系統(tǒng)、減少帶寬等方式來增強設(shè)備整體的抗干擾能力，增加設(shè)備的通信距離。

3.4 天線增益性能和天線高度

一般來說，天線的增益性能越高，所能實現(xiàn)的通信距離也就越遠。發(fā)射設(shè)備采用高增益的定向天線，能顯著提高通信方向上的功率密度，也就是通常所說的場強，而接收設(shè)備采用高增益的定向天線，能顯著改善通信信號的噪聲比，并且能提高接收場強，從而大幅度增加通信距離。另外，在其他條件相同的情況下，天線距離地平面的高度越高，通信距離就越遠，特別是在城市環(huán)境中，提高天線的高度要比增加發(fā)射功率對通信距離的影響更大，而且也更為便捷實用。

3.5 地理環(huán)境的影響

相對而言，無線圖傳在海平面及陸地上沒有任何障礙的平直開闊地域能實現(xiàn)最遠的通信距離，這也是通常評估無線圖傳設(shè)備通信距離所采用的地理條件，其次是郊區(qū)農(nóng)村、山坡、丘陵、河道等半障礙、半開闊的環(huán)境，通信距離最短的就是樓群林立的城市、層嵐疊嶂的群山和植被密布的森林等障礙物較多的地域?？傊?，障礙物越多、越密集，對于無線圖傳距離的影響也就越大[4]。

3.6 氣侯條件的影響

通常在空氣干燥時，無線圖傳能夠達到的通信距離較遠，而遇到空氣潮濕，特別是雨、雪、霧等氣象的時候，通信距離就較近。另外，在設(shè)備允許的環(huán)境工作溫度范圍內(nèi)，溫度升高也會導致發(fā)射器功率減小和接收器靈敏度降低，從而在一定程度上縮短通信距離。因而在選擇無線圖傳網(wǎng)橋設(shè)備時，一定要選擇具有良好的防水、防塵、防雷、防紫外線等功能的設(shè)備，這樣才能更好地應(yīng)對復雜多變的室內(nèi)外環(huán)境。

3.7 電磁環(huán)境的影響

當無線圖傳系統(tǒng)設(shè)備周圍有電腦、單片機、電焊機、開關(guān)電源、直流電機、高壓電網(wǎng)及高頻電器等設(shè)備時，這些設(shè)備對無線通信設(shè)備的通信距離會產(chǎn)生不同程度的影響，特別是金屬類物體的影響最大。另外一個因素就是多路徑的影響，如果無線圖傳設(shè)備附近的障礙物較多，也會影響通信的距離和可靠性。

4 無線圖傳在視訊攝錄方面的具體應(yīng)用

4.1 現(xiàn)場直播

無線圖傳系統(tǒng)可以幫助現(xiàn)場直播平臺實現(xiàn)方便攜帶、快速搭建，真正做到零布線、即裝即用，增加了錄播系統(tǒng)建設(shè)的靈活性和使用彈性。無線圖傳支持多臺設(shè)備同時工作，攝影師可以攜帶攝像機自由移動，方便多個移動機位從多角度、全場景進行視頻的拍攝。

4.2 電視、網(wǎng)絡(luò)視頻實況轉(zhuǎn)播

對于一些晚會、體育活動現(xiàn)場，特別是針對大型體育賽事，場地內(nèi)運動員移動迅速，有線的移動機位大多只能固定或者小范圍內(nèi)活動，無法實現(xiàn)便捷迅速的移動，進而機動靈活地捕捉畫面。在足球、籃球、馬拉松、自行車等賽事的拍攝轉(zhuǎn)播中，便捷靈巧的無線圖傳設(shè)備可以幫助攝像師捕捉到最生動鮮活的場景，輕松完成拍攝傳輸，給屏幕前的觀眾呈現(xiàn)出高質(zhì)量、具有震撼力的畫面。

4.3 導演現(xiàn)場監(jiān)控

在影視劇拍攝中，無線圖傳設(shè)備省去布線的困擾，攝像師在拍攝時移動更加靈活、角度更加多樣，導演也可以隨時通過后臺監(jiān)視器觀看畫面并及時進行調(diào)整。同時，電影片場內(nèi)人員、設(shè)備亂雜，無線圖傳也可以省去攝像師助手對繁雜的線纜器材的整理，讓整個拍攝過程更加簡便、高效[5]。

4.4 會議活動錄制

會議場所通常人員較多，以往稍有不慎就容易觸碰現(xiàn)場密布的線纜，導致各種故障頻發(fā)。坐席之間范圍狹窄，也不便于攝像師靈活運動、從不同方位拍攝領(lǐng)導和與會者畫面。而采用無線圖傳設(shè)備后，只要把接收端放在會場內(nèi)開闊的角落，攝像師可以攜帶裝有發(fā)射端的攝像機在會場內(nèi)任意移動，讓會議攝錄的整個過程更加便捷，減少各種拍攝意外的發(fā)生。

4.5 突發(fā)事件采訪

突發(fā)事件的報道講求時效性、迅捷性，采訪團隊沒有過多的時間進行前期準備。采用小型便捷的無線圖傳設(shè)備，可以幫助記者到達現(xiàn)場后迅速投入采訪報道，做到隨到隨拍、隨拍隨傳，從容地進行拍攝采訪報道，以最快速度將現(xiàn)場畫面?zhèn)鬟f給觀眾，展示事件的最新進展。

5 結(jié)語

當前無線圖傳技術(shù)和設(shè)備的迅速發(fā)展，促進了其在社會生活中的廣泛運用，特別是在視訊攝錄領(lǐng)域，其因便捷高效、靈活機動而備受廣大影視工作者的推崇。在不遠的將來，無線圖傳將會隨著技術(shù)的日臻成熟，帶來更遠的傳輸距離和更清晰的視頻畫面，必將在更大范圍內(nèi)取代傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)傳輸，推動整個視訊攝錄領(lǐng)域產(chǎn)生質(zhì)的變革和飛躍。