地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播中的應(yīng)用分析

殷征 左菁

【摘要】地面、有線、衛(wèi)星是數(shù)字電視傳輸?shù)娜N類型。地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)作為上述三種類型中最為常用的一種，主要通過發(fā)射臺站播出數(shù)字電視信號進行電視節(jié)目覆蓋。地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)的應(yīng)用推動了我國廣播電視行業(yè)的發(fā)展，地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)有覆蓋效果好、信號壓縮能力強、傳輸速率快、抗干擾能力強的優(yōu)點，在電視直播中經(jīng)常采用，本文對地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播場景中設(shè)備以及系統(tǒng)的應(yīng)用進行了分析。

【關(guān)鍵詞】地面數(shù)字電視；傳輸技術(shù)；電視直播；應(yīng)用

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.09.009

隨著DTMB制式的實施，我國的廣播電視行業(yè)正式開始了數(shù)字化變革。地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)的信道容量較大、有著較強的抗干擾能力，是實現(xiàn)多套高清節(jié)目信號同時傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。將地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)應(yīng)用于電視直播當(dāng)中，大幅降低了直播設(shè)備的成本，提升了電視直播的抗干擾能力，對電視直播的發(fā)展有著重要的意義。

1. 地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)概述

DTMB技術(shù)最早于2006年8月得到應(yīng)用，隨著DTMB制式的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為了國際地面數(shù)字電視標準。DTMB技術(shù)利用了PN序列幀頭，其具備快速同步、有效信道估量等功能；并在此基礎(chǔ)上將低密度校驗糾錯碼作為信道編碼，這種信道編碼信道優(yōu)良，能夠有效保障信號傳輸?shù)馁|(zhì)量；除此之外，DTMB技術(shù)還支持單載波運用模式、多載波運用模式，能夠?qū)崿F(xiàn)抗衰落系統(tǒng)信息保護等功能。地面數(shù)字電視標準的應(yīng)用至今已經(jīng)有了十余年歷史，其也逐漸走向了成熟。在新時期，越來越多類別不同的地面數(shù)字電視傳輸配套設(shè)備得到了相應(yīng)的研究與發(fā)展?，F(xiàn)如今，我國的廣播電視臺中已經(jīng)大量地應(yīng)用了基于地面數(shù)字傳輸技術(shù)的電視直播設(shè)備。

2. 地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播設(shè)備中的應(yīng)用

要想在電視直播中應(yīng)用地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)，離不開相關(guān)設(shè)備的支持。下文將圍繞電視直播中地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)的相關(guān)設(shè)備進行討論。

2.1 攝像機掛接式發(fā)射機

應(yīng)用于電視直播的攝像機掛接式發(fā)射機通常由多個模塊構(gòu)成，其包含了RF正交調(diào)制、D/A系帶濾波器、DTMB調(diào)制、視頻編碼等多個模塊。其中，視頻編碼模塊通常建立在MPEG-2、H.264模塊之上，支持HDMI、SDI等多種不同類型接口的視頻輸入。攝像機支持720p、1080i等類型的圖像與視頻的播放。其DTMB在單片ASIC調(diào)制后，輸出功率通常在1～2W，工作頻率通常在300MHz～1500MHz。輸出功率的調(diào)整由30dB數(shù)控衰減來進行調(diào)整。在應(yīng)用攝像機掛接式發(fā)射機時，需要提前測試直播現(xiàn)場的電頻磁譜。在測試電頻磁譜時，要重點對不同頻點的信號強度進行比較，并在此基礎(chǔ)上選擇其中信號最強的頻點作為工作傳輸信號頻率。視頻輸出接口由天線標準結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，此接口能夠與全向鞭狀天線連接。

2.2 信號接收機

視頻解碼與高頻頭等模塊構(gòu)成了接收機。要想提升接收機的接收效果，可以將其設(shè)置于分集接收模式。信號接收機的DTMB解調(diào)與攝像掛接式發(fā)射機一致，都需要由單片ASIC來控制。信號接收機的視頻輸入接口與視頻輸出接口也保持一致，常見的類型包括SDI、HDMI、CVBS。信號接收機在運作的過程中，為了防止一次視頻解編碼出現(xiàn)圖像質(zhì)量問題，通常會采用未解碼ASI碼流輸出功能，該功能能夠提升視頻轉(zhuǎn)發(fā)的便捷性，保障了視頻與圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量。

2.3 車載轉(zhuǎn)發(fā)式發(fā)射機

車載轉(zhuǎn)發(fā)式發(fā)射機的結(jié)構(gòu)和攝像機掛接式發(fā)射機的結(jié)構(gòu)基本一致。但車載轉(zhuǎn)發(fā)式發(fā)射機在轉(zhuǎn)發(fā)時不需要對視頻進行解碼。這是因為其自帶ASI碼流輸入功能，因此可以實現(xiàn)地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)的直接控制與調(diào)整，能夠有效避免圖片解碼過多引發(fā)的失真問題。車載轉(zhuǎn)發(fā)式發(fā)射機通常只需要12V直流供電模式的工作用電即可。其支持視頻輸入、ASI輸入，能夠在保留視頻編碼單元的同時，實現(xiàn)車載攝像機與發(fā)射機的互相接駁。其輸出功率通常為10W～20W，線路通常為直接連接饋線，采用N型接頭。需要注意的是：其在應(yīng)用的過程中，必須與掛接式發(fā)射機保持一定的頻距。除此之外，車載轉(zhuǎn)發(fā)式發(fā)射機在應(yīng)用時，還需要安裝相應(yīng)的信號濾波器，防止信號傳輸時受到干擾，從而達到提升信號傳輸質(zhì)量的效果。

3. 地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播系統(tǒng)中的應(yīng)用

地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播系統(tǒng)中的應(yīng)用方式主要由車載轉(zhuǎn)發(fā)、移動轉(zhuǎn)發(fā)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)構(gòu)成。

3.1 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用模式

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用指的是電視直播的過程中，攝像師利用與掛接式發(fā)射機相連的攝像機拍攝現(xiàn)場畫面。再將現(xiàn)場畫面的視頻信號、音頻信號上傳至掛接式發(fā)射機中，再由發(fā)射機進行DTMB調(diào)制。發(fā)射機在將視頻信號、音頻信號轉(zhuǎn)換為DTMB信號后，會通過射頻頻率，將其發(fā)射至衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車。衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車通常會設(shè)置在直播現(xiàn)場的附近，其裝備了DTMB接收器。在接收到DTMB信號后，會將其轉(zhuǎn)換為音頻信號、視頻信號、ASI碼流，再經(jīng)過信號傳輸渠道上傳至衛(wèi)星發(fā)射機，再通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至電視臺。電視臺在接收到信號以后，會對其進行剪輯、制作，最終呈現(xiàn)到電視屏幕上。

在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用時，應(yīng)格外注意掛接式發(fā)射機傳輸距離，視距傳輸距離通常為2km；但如果中間有遮擋物，應(yīng)該將傳輸距離設(shè)置為100m左右。在正式開始電視直播前，要調(diào)整掛接式發(fā)射機的傳輸鏈路，確保衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車、直播現(xiàn)場距離都在傳輸距離以內(nèi)。確保衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車不會被高大建筑物遮擋。攝像師在直播現(xiàn)場移動拍攝時，應(yīng)該確保拍攝畫面都能夠通過傳輸路徑達到轉(zhuǎn)播車，并保障畫面的質(zhì)量。如果在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)了圖像中斷問題，必須立即調(diào)整轉(zhuǎn)播車位置，確保圖像及時恢復(fù)正常。圖像接收質(zhì)量與編碼輸出質(zhì)量保持一致是地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)的一大優(yōu)點。

3.2 車載轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用模式

車載轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用的原理與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的原理是一致的。二者都會將現(xiàn)場畫面以視頻、音頻信號的形式通過掛接式發(fā)射機發(fā)出。但是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的接收轉(zhuǎn)發(fā)對象為衛(wèi)星發(fā)射機，車載轉(zhuǎn)發(fā)的接收轉(zhuǎn)發(fā)對象為車載發(fā)射機。為了隔離衛(wèi)星發(fā)射機和車載發(fā)射機之間的信號，接收天線、DTMB接收機以及兩種發(fā)射機之間應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的信號收發(fā)濾波器，從而達到錯開頻率，提升精準度的效果。

在應(yīng)用車載轉(zhuǎn)發(fā)時，視距傳輸距離通常不低于20km；在有遮擋物的情況下，傳輸距離通常為6km～10km。在車載轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用前，同樣要調(diào)試車載發(fā)射機信號轉(zhuǎn)發(fā)線路，確保衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車設(shè)置在合理的位置，避免衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車和電視臺之間存在高大建筑。如果反復(fù)調(diào)試衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車，仍然無法獲得較好地接受與傳輸效果，可以通過設(shè)置升降桿，提升發(fā)射天線的高度。為了確保信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，發(fā)射信號時應(yīng)該將車載發(fā)射機設(shè)置為最高功率，并且盡可能提升電視臺接收天線的高度。要使電線臺接收天線和發(fā)射天線錯開，既要在距離上錯開，也要在頻率上錯開。在調(diào)試完車載發(fā)射機的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路以后，要使發(fā)射機的功率逐漸降低，讓信號轉(zhuǎn)發(fā)傳輸線路逐漸靠近臨界點，在此基礎(chǔ)上，計算出信號轉(zhuǎn)發(fā)線路的功率量度。據(jù)試驗表明，6dB為保障車載發(fā)射機信號傳輸轉(zhuǎn)發(fā)正常運作的最小功率。上述方法能夠有效的調(diào)試掛接式發(fā)射機傳輸線路。要盡可能確保轉(zhuǎn)播車的位置不會變動，以保障信號轉(zhuǎn)發(fā)線路的穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^調(diào)整轉(zhuǎn)播車收發(fā)天線高度，來解決掛接式發(fā)射機的信號轉(zhuǎn)發(fā)效果。

3.3 移動轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用模式

該模式更多地被應(yīng)用于體育比賽的電視直播當(dāng)中。因為在這一模式下，攝像師需要全程攜帶攝像機掛接式發(fā)射機進行拍攝。發(fā)射機在這一模式下時刻保持移動狀態(tài)，轉(zhuǎn)發(fā)式發(fā)射機則偶爾固定、偶爾移動。需要廣播電視臺利用DTMB系統(tǒng)的抗多徑功能提升移動轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用模式的應(yīng)用效果。

4. 新聞移動直播車微波傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

微波攝像機和數(shù)字微波傳輸也是十分重要的應(yīng)用方面。新聞移動直播車的微波傳輸系統(tǒng)在各大廣播電視臺中得到了廣泛的應(yīng)用，其也是地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播中應(yīng)用的重要體現(xiàn)之一。在新聞移動直播車的微波傳輸技術(shù)中，其所使用的標準通常存在著一定的差異，有的公司應(yīng)用的是單載波調(diào)制技術(shù)，有的公司利用的是多載波調(diào)制技術(shù)。而數(shù)字微波具有移動接收速度快、抗干擾性能強等諸多優(yōu)點，能夠達到克服多徑干擾的效果。

車載微波的頻率范圍通常為300MHz～10GHz。在低頻率情況下雖然有著較強的繞射能力，但更加容易被干擾，很難找到可以使用的頻率；在高頻率情況下，雖然容易找到可用的頻率，但電磁波的傳輸能力會受到影響，無法應(yīng)用于有遮擋的環(huán)境當(dāng)中。因此，在應(yīng)用電視新聞移動直播車時，要提前做好可用頻率范圍的測試工作，并在其中選擇可以使用的頻率。在此基礎(chǔ)上根據(jù)頻率，選擇相應(yīng)的發(fā)射機。通常發(fā)射機的輸出帶寬設(shè)置為8MHz，頻率可調(diào)范圍設(shè)置為300MHz。隨著的設(shè)備精度的提升，設(shè)備的調(diào)整單位也已經(jīng)發(fā)展到1MHz甚至更小，能夠幫助廣播電視臺更好地克服其他頻率的干擾，有效的利用頻率資源。

4.1 新聞移動直播車微波傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用場景

4.1.1 電視新聞的直播

隨著信息傳播速度的不斷加快，我國受眾對于熱點社會新聞的關(guān)注度也變得越來越高。電視新聞直播是確保電視新聞節(jié)目收視份額的重要保障，能夠提升廣播電視臺的品牌形象。工作人員可以將電視新聞移動直播車開到熱點社會新聞的發(fā)生現(xiàn)場，并利用攝像機實時拍攝新聞現(xiàn)場的視頻與音頻，采取移動機位對新聞事件進行近距離抓拍。電視新聞，移動直播車的編輯人員利用微波發(fā)射器將一路信號發(fā)射至廣播電視臺內(nèi)的接收機，再由廣播電視臺對信號進行解調(diào)，并將信號送往演播室進行直播。

4.1.2 長距離運動畫面的現(xiàn)場直播

電視新聞移動直播車能夠保障長距離運動畫面現(xiàn)場直播的效果，其有著固定微波所無法比擬的動態(tài)優(yōu)勢。以馬拉松比賽的直播為例，只需要攝像師坐在車輛上，利用微波攝像機進行跟蹤拍攝，即可實現(xiàn)長距離運動畫面的現(xiàn)場直播。微波攝像機的傳輸距離是相對較短的。所以可以利用電視新聞移動直播車與微波攝像車結(jié)合的形式，將微波攝像機采集到的畫面即時傳送到廣播電視臺。

4.1.3 大型直播活動分會場轉(zhuǎn)播的應(yīng)用

部分大型直播活動需要設(shè)置多個分會場，此時就需要對不同場地的信號進行傳輸。這時就需要利用多臺轉(zhuǎn)播車與信號直播傳輸設(shè)備進行處理。而大部分廣播電視臺的設(shè)備數(shù)量是有限的，因此可以利用新聞移動直播車替代轉(zhuǎn)播車和信號傳輸設(shè)備。

4.1.4 與其他轉(zhuǎn)播車配套使用

電視新聞移動直播車還可以作為微波傳輸車使用，其能夠?qū)⑥D(zhuǎn)播車的輸出信號實時發(fā)送到廣播電視臺。

4.2 新聞移動直播車微波傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）數(shù)字微波與衛(wèi)星傳輸或模擬微波傳輸相比，其抗多普勒頻移與抗多徑干擾能力更強。能夠?qū)崿F(xiàn)非視距信號傳輸。即使有高大建筑物阻擋，也能夠?qū)崿F(xiàn)信號的正常傳輸。除此之外新聞移動直播車數(shù)字微波系統(tǒng)還支持高速移動接收與傳輸。只要在車輛移動的過程中，接收機始終處于范圍之內(nèi)，便不需要調(diào)整收發(fā)天線，即可實現(xiàn)信號的不間斷接收。

（2）電視新聞移動直播車還有著架設(shè)速度快的優(yōu)勢，其在突發(fā)事件的現(xiàn)場直播中有著更好的應(yīng)用效果。通常只需要30秒，即可完成車載微波天線的展開，接收端不需要任何調(diào)整便可完成信號的傳輸。而衛(wèi)星天線的展開需要一定的時間，還需要對接收終端進行調(diào)整。模擬微波在架設(shè)時則需要更長的時間，還需要進行視距傳輸，無法適應(yīng)于突發(fā)事件的現(xiàn)場直播。新聞移動直播車微波傳輸系統(tǒng)相較于衛(wèi)星車運行成本更低，能夠顯著降低節(jié)目的制作成本。

4.3 新聞移動直播車微波傳輸系統(tǒng)的劣勢

電視新聞移動直播車還存在著一定的缺點。當(dāng)發(fā)射端發(fā)生故障時，很有可能出現(xiàn)信號功率不足或信號無法正常發(fā)出等問題。這時接收端無法接收到信號，工作人員也無法了解設(shè)備的工作狀態(tài)，難以準確地判斷故障點的位置，及時對調(diào)制系統(tǒng)、微波傳輸系統(tǒng)、接收系統(tǒng)進行維修。除此之外，空間傳輸信號還很容易受到外界因素的影響，出現(xiàn)發(fā)射功率下降、衰落增大等問題，導(dǎo)致接收的畫面質(zhì)量受到影響，這對現(xiàn)場直播的效果會產(chǎn)生較大的影響。

為了提升新聞移動直播車微波系統(tǒng)的應(yīng)用效率，要盡可能推動其在當(dāng)?shù)氐娜娓采w，確保直播車在穩(wěn)定覆蓋區(qū)域運作。并且提前保留一定的功率余量，防止信道衰落導(dǎo)致的電視節(jié)目直播傳輸中斷現(xiàn)象。針對重大活動，要設(shè)置相應(yīng)的衛(wèi)星、地面以及有線立體傳輸覆蓋網(wǎng)，才能確保復(fù)雜環(huán)境下電視直播工作的正常開展。

5. 結(jié)束語

地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)在電視直播中的應(yīng)用是體現(xiàn)在多個方面的，其不僅體現(xiàn)在設(shè)備方面上，還體現(xiàn)在內(nèi)在系統(tǒng)上。本文首先介紹了地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)，其次分別就其在電視直播設(shè)備的應(yīng)用與電視直播系統(tǒng)的應(yīng)用進行了討論，并在此基礎(chǔ)上就電視新聞移動直播車這一應(yīng)用形式進行了深入分析。在新時期，廣大廣播電視臺要重視地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)的研發(fā)，推動其在電視直播中的進一步應(yīng)用，才能提升電視直播的質(zhì)量，推動廣播電視行業(yè)的健康和持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：殷征，河南南陽人，助理工程師，研究方向：廣播電視覆蓋.