曲棍球比賽電視轉(zhuǎn)播慢動(dòng)作回放系統(tǒng)的運(yùn)用

閻 冬

（廈門廣播電視集團(tuán)，福建 廈門 361000）

0 引 言

中華人民共和國第十四屆全國運(yùn)動(dòng)會(huì)于2021年9月在陜西西安舉行。廈門廣播電視集團(tuán)轉(zhuǎn)播技術(shù)團(tuán)隊(duì)有幸作為全運(yùn)會(huì)曲棍球項(xiàng)目電視公共信號(hào)的制作團(tuán)隊(duì)，參與了項(xiàng)目男子組、女子組從小組賽至總決賽以及頒獎(jiǎng)典禮的全程公共信號(hào)制作直播任務(wù)，并按組委會(huì)需求，為比賽視頻裁判輔助判罰依據(jù)提供一份可視化視頻服務(wù)方案。

1 賽事的需求情況與特點(diǎn)

曲棍球項(xiàng)目比賽形式類似于足球，場地大、轉(zhuǎn)換節(jié)奏快，運(yùn)動(dòng)員在比賽中快速運(yùn)球、擊球射門力量大，非常容易造成受傷、犯規(guī)等中斷比賽的場景[1]。為此，比賽制定了大量的規(guī)則作為判罰的依據(jù)，但是僅依靠場上主裁判用肉眼觀察球的落角點(diǎn)、是否打腳、是否棍背等規(guī)則判罰爭議時(shí)，難免出現(xiàn)誤判或漏判情況，比賽進(jìn)程不停中斷，往往出現(xiàn)雙方爭議不下的尷尬場面，不僅影響比賽的公平與連續(xù)性，也極大地?fù)p害電視播出效果。因此，必須引入視頻裁判，通過觀測視頻回放才能為主裁提供客觀的判罰依據(jù)。由此，根據(jù)裁判組需求，視頻回放大致有以下要求。

（1）所有現(xiàn)場拍攝的機(jī)位均能單獨(dú)提供實(shí)時(shí)回放、慢放及逐幀播放效果，畫面必須清晰穩(wěn)定，拍攝的畫面能夠從多角度、多方位對(duì)短角球、點(diǎn)球、進(jìn)球及拼搶運(yùn)球等進(jìn)行準(zhǔn)確的爭議過程展示。

（2）在視頻裁判室內(nèi)的監(jiān)看大屏能同時(shí)顯示所有拍攝機(jī)位畫面，并用多畫分拼接效果展示，在比賽出現(xiàn)爭議時(shí)按視頻裁判指令要求能實(shí)時(shí)選切所需畫面進(jìn)行獨(dú)立回放顯示，并在后續(xù)比賽進(jìn)行時(shí)能快速地調(diào)取使用，進(jìn)行多輪的重復(fù)回放[2]。

（3）在比賽出現(xiàn)平局進(jìn)行罰球決勝時(shí)，需要提供的回放畫面能證明在指定的時(shí)間內(nèi)完成射門且能判斷是否進(jìn)球有效。

（4）爭議鏡頭及畫面需實(shí)時(shí)收錄采集形成電子視頻文件，在賽中或賽后由裁判組選定提取后提交組委會(huì)仲裁。

2 視頻裁判回放系統(tǒng)方案實(shí)施

2.1 現(xiàn)場機(jī)位布置

為滿足賽事直播需求，在比賽現(xiàn)場共架設(shè)了12臺(tái)機(jī)位進(jìn)行拍攝，扣除風(fēng)景機(jī)位和觀眾拍攝等機(jī)位外，可提供9路比賽信號(hào)畫面供視頻裁判觀測，其中包含2路超高速攝像機(jī)畫面（負(fù)責(zé)抓拍近距離特寫犯規(guī)鏡頭）以及2路抓拍中景與球路的高速攝像機(jī)畫面。現(xiàn)場機(jī)位布置如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場機(jī)位布置簡圖

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上攝像機(jī)配置布局，其中CAM1～CAM9共9個(gè)機(jī)位拍攝的畫面涉及比賽視頻裁判需求，將這9路信號(hào)進(jìn)行拼接畫分輸出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2.3 拼接信號(hào)的設(shè)定及分配

切換臺(tái)帶有MV（畫分）功能，可以將其輸入的信號(hào)源拼接成多畫分輸出監(jiān)看使用。在用戶菜單MV功能選項(xiàng)中設(shè)置好模板種類和指定的信號(hào)源后，利用切換臺(tái)的一路輔助AUX輸出口定義為MV輸出，設(shè)定拼接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)16∶9的9畫分輸出模板，選定裁判組所需的9路拍攝實(shí)時(shí)信號(hào)畫面，并用TALLY服務(wù)器標(biāo)記上對(duì)應(yīng)顯示機(jī)位的號(hào)碼源名字符，以便視頻裁判與回放系統(tǒng)的切換導(dǎo)播進(jìn)行調(diào)度溝通[3]。

拼接好的9路實(shí)時(shí)信號(hào)畫面經(jīng)由切換臺(tái)基帶輸出口輸出后接入系統(tǒng)基帶矩陣輸入，再由矩陣的一路輸出口調(diào)取該輸入信號(hào)后通過IPG或SNP設(shè)備（基帶SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換IP信號(hào)設(shè)備）作為系統(tǒng)的一路外來信號(hào)源，轉(zhuǎn)換成IP流信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)交換機(jī)。這樣一來，在全車系統(tǒng)內(nèi)就可任意調(diào)取該畫分信號(hào)進(jìn)行傳輸、分配、監(jiān)看、切換等使用。

2.4 節(jié)目制作區(qū)域

4K高清轉(zhuǎn)播車配備兩個(gè)獨(dú)立的節(jié)目制作區(qū)域，采用SONY公司最新旗艦版的MS-9000切換臺(tái)。其中，主制作區(qū)作為正常曲棍球比賽項(xiàng)目的公共電視媒體直播信號(hào)制作區(qū)，利用副制作區(qū)的切換面板進(jìn)行視頻裁判回放系統(tǒng)信號(hào)的制作切換。這樣，兩個(gè)區(qū)域可以共享使用信號(hào)源，且分開制作互不干擾。主制作區(qū)如圖3所示，副制作區(qū)如圖4所示。

圖3 主制作區(qū)圖片

圖4 副制作區(qū)圖片

副制作區(qū)切換臺(tái)PP級(jí)輸出的PGM母線作為提供給視頻裁判的最終信號(hào)源，由轉(zhuǎn)播車導(dǎo)控人員按裁判指令進(jìn)行切換。所有視頻裁判根據(jù)實(shí)時(shí)比賽狀況想變換觀察的畫面，均通過該級(jí)母線進(jìn)行切換后提供。

在副制作區(qū)切換臺(tái)ME1級(jí)上設(shè)置上鍵開窗功能，即開設(shè)兩個(gè)16∶9的雙視窗，其中一窗信號(hào)源為拼接好的9畫面比賽信號(hào)，另一窗信號(hào)源為主制作區(qū)的電視直播比賽公共信號(hào)。ME1級(jí)的輸出信號(hào)可在PP級(jí)母線的交叉點(diǎn)上進(jìn)行選切。PP級(jí)母線交叉點(diǎn)包含有ME1級(jí)輸出、各慢動(dòng)作回放把位輸出及主制作區(qū)PGM信號(hào)等需切換使用到的交叉點(diǎn)設(shè)置。

根據(jù)以上方案設(shè)置，視頻裁判在裁判室內(nèi)大屏觀測的畫面情形大致如下。

（1）比賽正常進(jìn)行時(shí)，裁判室大屏顯示為雙視窗效果，一窗為電視直播畫面，另一窗為9畫面拼接顯示。

（2）當(dāng)比賽過程出現(xiàn)犯規(guī)或爭議產(chǎn)生中斷，雙視窗其中一窗由直播電視畫面改為顯示全景機(jī)位拍攝的慢動(dòng)作回放畫面，另一窗繼續(xù)顯示9信號(hào)拼接畫面。這樣顯示的目的是讓視頻裁判先通過9畫面多角度的實(shí)時(shí)觀測來預(yù)判最佳角度的拍攝機(jī)位，再來對(duì)比全景機(jī)位的慢動(dòng)作回放，觀測犯規(guī)或爭議發(fā)生的全過程及球路路線，并尋找往回倒放的合適時(shí)間點(diǎn)[4]。最后，視頻裁判會(huì)在9畫面中選擇合適的機(jī)位要求進(jìn)行單獨(dú)回放，并將機(jī)位號(hào)及回放順序反饋給轉(zhuǎn)播車進(jìn)行切換。

（3）接收到視頻裁判指定的回放機(jī)位需求后，雙視窗顯示切換為單畫面的獨(dú)立慢動(dòng)作回放顯示（即EVS慢動(dòng)作回放設(shè)備操作面板控制的輸出信號(hào)），慢動(dòng)作系統(tǒng)操作員再把相應(yīng)機(jī)位的回放畫面按裁判需求調(diào)整到合適的時(shí)間點(diǎn)或出入點(diǎn)按50%～70%的速比進(jìn)行慢速反復(fù)回放，并按需求進(jìn)行收錄存儲(chǔ)。

2.5 慢動(dòng)作回放設(shè)備配置

4K轉(zhuǎn)播車配置了3套6通道EVS慢動(dòng)作回放設(shè)備和2套超高速慢動(dòng)作回放設(shè)備，具體配置及使用如下。

（1）6通道EVS慢動(dòng)作回放設(shè)備設(shè)置為4進(jìn)2出模式，3套設(shè)備共可實(shí)時(shí)掛載12路信號(hào)源，6個(gè)輸出操作把位，各通道循環(huán)記錄存儲(chǔ)空間時(shí)長接近48 h，完全滿足當(dāng)日正常的節(jié)目制作外加視頻裁判回放需求。

（2）EVS設(shè)備通過組網(wǎng)連接，任意一臺(tái)輸出把位均可調(diào)用其他把位主機(jī)掛載的信號(hào)源進(jìn)行回放。

（3）副區(qū)切換臺(tái)導(dǎo)控人員在接收到視頻裁判指令后，可以方便靈活地選派各把位慢動(dòng)作操作人員進(jìn)行分工指派，制作好所需的回放畫面進(jìn)行選切。

（4）在獲取裁判需要收錄指定時(shí)，掛載對(duì)應(yīng)機(jī)位的慢動(dòng)作回放操作員會(huì)將素材打好出入點(diǎn)（CLIP）進(jìn)行視頻片段存儲(chǔ)，在后續(xù)任意時(shí)間點(diǎn)如有需求仍可實(shí)時(shí)快速調(diào)用再次回放，利用比賽間隙將收錄好的視頻片段通過慢動(dòng)作服務(wù)器生成所需格式的電子視頻文件，按對(duì)應(yīng)的場次及時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行命名，在賽后拷貝提供給裁判組或組委會(huì)進(jìn)行保存，為后續(xù)的判罰仲裁提供資料依據(jù)。

（5）在比賽出現(xiàn)平局進(jìn)行罰球階段時(shí)，根據(jù)需求，利用現(xiàn)場一臺(tái)合適機(jī)位，拍攝內(nèi)容應(yīng)包含現(xiàn)場大屏計(jì)時(shí)計(jì)分牌與罰球過程均在一個(gè)畫面內(nèi)的合理構(gòu)圖。此時(shí)利用EVS慢動(dòng)作MARK標(biāo)記點(diǎn)的靜幀再回放功能來展示爭議判罰依據(jù)（此項(xiàng)功能運(yùn)用類似于田徑跳遠(yuǎn)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員是否踩線判罰）[5]。展示效果為：罰球方應(yīng)在指定時(shí)間內(nèi)完成運(yùn)球并射門，當(dāng)畫面中拍攝的計(jì)時(shí)器倒計(jì)為0時(shí)，此時(shí)回放畫面靜幀，在同一畫面中讓視頻裁判觀測罰球是否在指定時(shí)間內(nèi)完成，球是否越過門線及進(jìn)球是否有效。

2.6 信號(hào)傳輸及通話系統(tǒng)

在比賽現(xiàn)場，轉(zhuǎn)播車?？课恢脼橘悎鐾鈴V場，視頻裁判室設(shè)置在觀眾席主席臺(tái)上方的嘉賓室內(nèi)，與轉(zhuǎn)播車距離較遠(yuǎn)，直接兩點(diǎn)對(duì)接的布線信號(hào)傳輸方式過于復(fù)雜煩瑣，如用對(duì)講通話極易受干擾，不穩(wěn)定，影響指令需求的及時(shí)傳達(dá)。因此，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，做以下方案調(diào)整。

（1）利用靠近裁判室距離最近的布置于主席臺(tái)的攝像機(jī)機(jī)位進(jìn)行信號(hào)傳輸。在轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)中，攝像機(jī)基站安裝在轉(zhuǎn)播車機(jī)柜內(nèi)，攝像機(jī)機(jī)身放置于拍攝現(xiàn)場，設(shè)備之間通過復(fù)合光纜進(jìn)行連接，用光纜實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)供電、視音頻信號(hào)及通話信號(hào)等的傳輸。方案實(shí)施時(shí)，在攝像機(jī)基站接入對(duì)外傳輸所需的信號(hào)，利用已鋪設(shè)好連接攝像機(jī)機(jī)身的復(fù)合光纜，將信號(hào)傳送到攝像機(jī)輔助輸出口，再通過視頻信號(hào)線接出顯示使用。4K轉(zhuǎn)播車配置的SONY攝像機(jī)機(jī)身具有多個(gè)PROMET輔助輸出口可以作為信號(hào)傳輸使用，接口為BNC的SDI接口，在攝像機(jī)基站接入設(shè)置調(diào)用好的副制作區(qū)切換臺(tái)PP級(jí)輸出切換信號(hào)，這樣一來，視頻裁判室所需的信號(hào)源需求在傳輸上僅需2條30 m左右的SDI視頻線即可解決并進(jìn)行備份，不用再單獨(dú)從轉(zhuǎn)播車?yán)盘?hào)線至裁判室，大量減少了布線安裝的工作量，現(xiàn)場由一名技術(shù)員就可完成接線調(diào)試。接入裁判室的SDI線信號(hào)再根據(jù)實(shí)際情況，采用外置格式接口轉(zhuǎn)換器，把SDI接口轉(zhuǎn)換成HDMI/DVI接口供屏幕顯示使用。

（2）在主席臺(tái)附近布置了一臺(tái)高速攝像機(jī)位，機(jī)型為SONY5500系列。該機(jī)型有個(gè)特點(diǎn)，在攝像機(jī)機(jī)頭有RJ-45的網(wǎng)口輔助輸出口，因此利用該輸出口作為通話系統(tǒng)的連線。運(yùn)用時(shí)，從轉(zhuǎn)播車拆下一個(gè)閑置工位的通話面板放置于視頻裁判室，面板網(wǎng)口與攝像機(jī)網(wǎng)口相連，在轉(zhuǎn)播車IP系統(tǒng)架構(gòu)下通過設(shè)置，通話信號(hào)IP流進(jìn)入車上系統(tǒng)交換機(jī)連接上通話矩陣，實(shí)現(xiàn)視頻裁判與轉(zhuǎn)播車上任一工位通話面板的實(shí)時(shí)雙向?qū)υ?，同時(shí)再把對(duì)講通話作為應(yīng)急備份方案。

2.7 方案補(bǔ)充及優(yōu)化

比賽現(xiàn)場觀眾席對(duì)側(cè)中間位置有一塊展示大屏，除顯示比賽信息、計(jì)時(shí)計(jì)分外，也進(jìn)行廣告宣傳片的播放。在比賽過程中，按組委會(huì)要求，大屏需播放比賽直播畫面，因此在給大屏展示送入一路直播信號(hào)的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員向裁判組建議，視頻裁判所觀測的獨(dú)立畫面回放鏡頭，也可以實(shí)現(xiàn)在大屏展示的同步播放。這樣當(dāng)比賽出現(xiàn)爭議判罰時(shí)，比賽雙方和場上主裁均可看見與視頻裁判相同的慢動(dòng)作回放畫面，可以減少場上爭執(zhí)，也便于場上主裁快速做出準(zhǔn)確判罰，減少比賽停頓時(shí)間，可以有效地提高比賽的連續(xù)性[6]。

在實(shí)現(xiàn)手段上，將給大屏展示固定的直播畫面信號(hào)改為副制作區(qū)PP級(jí)PVW母線的輸出信號(hào)，這樣可以進(jìn)行切換選擇，實(shí)現(xiàn)與視頻裁判觀測的同步播放。

3 效果評(píng)價(jià)與總結(jié)

全運(yùn)會(huì)曲棍球項(xiàng)目視頻裁判所需的慢動(dòng)作回放系統(tǒng)由電視直播媒體技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)實(shí)施，在國內(nèi)尚屬首次。雖然從轉(zhuǎn)播技術(shù)手段來看并沒有什么特別與難點(diǎn)，但在提高比賽項(xiàng)目的轉(zhuǎn)播質(zhì)量方面起到了非常大的作用。同時(shí)也體現(xiàn)出，功能越來越靈活、強(qiáng)大的新一代大型轉(zhuǎn)播車，除了傳統(tǒng)的電視直播外，也可開發(fā)出許多功能與服務(wù)，為體育賽事周邊提供優(yōu)質(zhì)的配套與支持。

本次賽事轉(zhuǎn)播滿足了視頻裁判所需的信號(hào)需求，極大地超出了組委會(huì)的預(yù)期效果，獲得了非常好的評(píng)價(jià)，對(duì)曲棍球項(xiàng)目的比賽方式起了非常大的推動(dòng)和促進(jìn)作用?？梢灶A(yù)測，未來曲棍球賽事轉(zhuǎn)播中視頻裁判的信號(hào)需求將會(huì)依靠由轉(zhuǎn)播媒體專業(yè)的拍攝及回放設(shè)備進(jìn)行提供并寫入賽事標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 語

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)播媒體使用的慢動(dòng)作回放設(shè)備，以往主要的受眾是電視機(jī)前的觀眾用戶，在轉(zhuǎn)播體育賽事時(shí)能插入精彩的回放和慢放鏡頭畫面。慢動(dòng)作回放系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)整和優(yōu)化，也非常適合運(yùn)用于視頻裁判系統(tǒng)。許多體育賽事如足球等早已引入視頻裁判來進(jìn)行輔助判罰。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)播媒體的優(yōu)勢在于設(shè)備專業(yè)化、系統(tǒng)穩(wěn)定、拍攝畫質(zhì)高、服務(wù)好。相信越來越多的大型體育賽事轉(zhuǎn)播在引入視頻裁判的同時(shí)，會(huì)由轉(zhuǎn)播媒體來同步設(shè)計(jì)方案和搭建系統(tǒng)，更好地保障賽事裁判工作的開展，推動(dòng)賽事的公平競爭。