中大型體育賽事EFP 制作與傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

狄一鳴

（安徽廣播電視臺，安徽 合肥 230001）

0 引言

安徽廣播電視臺文體中心承接 “皖美山水” 騎行賽賽事轉(zhuǎn)播任務(wù)，在安徽臺綜藝頻道及其公眾號同步直播。安徽臺制作中心直播錄制技術(shù)團(tuán)隊承擔(dān)主會場的直播系統(tǒng)搭建，在安徽省六安市淠史杭工程紀(jì)念館處搭建輕量化電子現(xiàn)場制作（Electronic Field Production，EFP）轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，通過攝像機(jī)、無人機(jī)采集視音頻信號，并使用4G/5G 網(wǎng)絡(luò)、無線圖傳等技術(shù)手段傳輸信號，同時采用安全可靠傳輸協(xié)議（Secure Reliable Transport，SRT）通過電信公網(wǎng)與臺內(nèi)演播室互聯(lián)，圓滿完成了長達(dá)3 h 的體育賽事大小屏同步直播的任務(wù)。

1 總體技術(shù)方案

“皖美山水” 賽事騎行賽主會場與賽道起點處均位于安徽省六安市淠史杭工程紀(jì)念館外廣場，賽道終點及頒獎處位于20 km 外。節(jié)目需要展現(xiàn)賽事開幕、賽道競技、終點頒獎等內(nèi)容。受賽道距離長、設(shè)備資源等限制，考慮不使用轉(zhuǎn)播車、衛(wèi)星車，采取臨時就近于會場旁搭建輕量化EFP 系統(tǒng)，并與臺內(nèi)260 m2演播室互聯(lián)的方式，完成信號調(diào)度、通信指揮、節(jié)目合成、送播及推流的任務(wù)。

信號路由如圖1 所示。方案除信號源外，各信號傳輸均至少為主備兩路。EFP 系統(tǒng)信號格式為HD-SDI 1080/50i，雙聲道音頻加嵌，使用支持SRT協(xié)議的公網(wǎng)設(shè)備主備兩路、5G 背包第三備的方式將EFP 系統(tǒng)的節(jié)目生成模式（Program Generating Mode，PGM）信號傳輸?shù)脚_內(nèi)，作為外來信號進(jìn)入演播室系統(tǒng)，與主持人聯(lián)動，并添加字幕、雙視窗等內(nèi)容[1]。演播室制作完成后，送至臺播出部疊加臺標(biāo)后大屏播出，同時送推流設(shè)備疊加臺標(biāo)后小屏播出。

圖1 信號路由總圖

2 外場EFP 系統(tǒng)原則

EFP 是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電視技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，非常適合電視節(jié)目的外場作業(yè)[2]。外場EFP是將全套設(shè)備連接成一個能夠同時進(jìn)行現(xiàn)場拍攝與現(xiàn)場編輯的直播系統(tǒng)，主要包括視頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、通話系統(tǒng)和信號傳輸系統(tǒng)。在實際應(yīng)用過程中，外場EFP 系統(tǒng)除了要設(shè)備完整、功能齊全外，還需滿足以下幾個使用原則。

2.1 安全穩(wěn)定性原則

外場EFP 系統(tǒng)通常包含2 臺以上的攝像機(jī)，1臺以上的視頻信號切換臺，以及一些燈光、話筒、音響操作臺等輔助設(shè)施設(shè)備。只有這些設(shè)施設(shè)備性能良好，安全穩(wěn)定，及時做好系統(tǒng)的應(yīng)急備份，嚴(yán)格按照操作規(guī)范由專業(yè)人士進(jìn)行專業(yè)操作，才能確保外場EFP 系統(tǒng)的正常運行?？梢姡袷匕踩€(wěn)定性原則是重中之重。

2.2 輕量便攜性原則

與傳統(tǒng)的大型轉(zhuǎn)播車相比，外場EFP 系統(tǒng)更為輕量化，也更為便捷。外場EFP 系統(tǒng)需要通過減少非必要的設(shè)備和摒除多余的系統(tǒng)功能，讓系統(tǒng)更加輕量化，從而便于攜帶與操作。同時，也需要前瞻性地預(yù)留一定的系統(tǒng)調(diào)整和擴(kuò)展功能的空間，以滿足各種節(jié)目形式的制作及直播要求。

2.3 適應(yīng)性強(qiáng)的原則

由于是戶外作業(yè)，受到空間、環(huán)境等條件的局限，以及節(jié)目制作、外場直播的需要，外場EFP 系統(tǒng)通常需要根據(jù)主會場就近選擇地點來搭建，而場地條件、天氣變化等客觀因素很難人為把控，為了不影響現(xiàn)場直播的效果，就需要外場EFP 系統(tǒng)具備極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力。因此，在設(shè)備選型上優(yōu)先考慮體積小、功能全、防潮抗曬、節(jié)能省耗的產(chǎn)品，并配置降溫設(shè)備。

3 視頻系統(tǒng)

3.1 設(shè)計思路

視頻系統(tǒng)是外場EFP 系統(tǒng)的核心，直接影響著電視節(jié)目的畫面效果、場景豐富程度。按照賽事舉辦及節(jié)目播出流程，先在主會場直播拍攝開幕式，等開幕式結(jié)束、比賽正式鳴槍開始后，攝像師在全賽道跟隨拍攝自行車賽。當(dāng)前幾名選手完成比賽獲得名次后，攝像師至訪談區(qū)采訪選手，并最終拍攝頒獎儀式。為更好地展現(xiàn)六安景色，將以航拍形式展現(xiàn)沿途風(fēng)貌。

賽道長20 km，遠(yuǎn)超高清同軸電纜長度極限，因此只能采取5G 背包一拍到底的方式。將12 部背包交由攝像獨立使用，所有信號通過4G/5G 網(wǎng)絡(luò)回傳。當(dāng)?shù)仉娦挪块T配合直播工作，架設(shè)應(yīng)急通信基站，并增強(qiáng)覆蓋賽道的周邊基站信號，很好地解決了5G 背包的信號傳輸穩(wěn)定問題。EFP 轉(zhuǎn)播系統(tǒng)緊靠主會場，供電由電力部門布線解決。會場內(nèi)大屏離EFP 系統(tǒng)稍遠(yuǎn)，布線環(huán)境不佳，因此采用無線圖傳為現(xiàn)場大屏幕提供視音頻信號，供會場內(nèi)觀眾觀看。

3.2 信號源

3.2.1 畫面拍攝

為方便攝像師乘坐摩托車進(jìn)行拍攝，為此次賽事直播配備了7 套較為輕便的松下P2 攝像機(jī)。拍攝主會場開幕時，使用三腳架固定拍攝。在賽事鳴槍開賽時，攝像師依次乘坐賽事方提供的摩托車進(jìn)行全程拍攝，三腳架由工作人員撤回。攝像機(jī)輸出的串行數(shù)字接口（Serial Digital Interface，SDI）信號均接入背包。

使用遙控?zé)o人機(jī)進(jìn)行航拍是實時直播的通常做法，通過無線遙控器的高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）接口輸出實時信號到切換臺。為此，配備5 臺大疆御3 無人機(jī)，攝像師需要提前到達(dá)5 個預(yù)定地點，如主會場、賽道風(fēng)景較佳處及終點頒獎區(qū)等進(jìn)行定點拍攝。航拍畫面從操作手柄RC-Pro 實時輸出HDMI 信號接入背包。

3.2.2 VCR 播放與字幕

此次賽事的設(shè)計是外場EFP 系統(tǒng)與臺內(nèi)演播室聯(lián)動。外場EFP系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)自行車賽事的拍攝，VCR、字幕及雙視窗等均在演播室內(nèi)播放、添加。

3.3 視頻切換系統(tǒng)

切換設(shè)備為視頻系統(tǒng)中的重中之重，此次轉(zhuǎn)播主輔切換臺均選用Redlink MyCaster 導(dǎo)播機(jī)。將信號源分別接入2 臺導(dǎo)播機(jī)，主輔導(dǎo)播機(jī)互送1 路PGM 信號作為1 路信號源，實現(xiàn)一種便捷的串聯(lián)切換及備份。設(shè)備選型上看，Redlink MyCaster 導(dǎo)播機(jī)支持8 路SDI 信號輸入，兼容隔行及逐行掃描的帕爾制（Phase Alteration Line，PAL）、全國電視系統(tǒng)委員會制式（National Television Standards Committee，NTSC）等各種信號格式，最大限度精簡了信源接入的路徑。在信號輸出方面，Redlink MyCaster 導(dǎo)播機(jī)有1 路PGM 輸出與2 路AUX 輸出。AUX 輸出可以從PGM、PVW、PGM Clean 或任何一路信號源中選擇[3]。

將7 路攝像機(jī)信號送入主導(dǎo)播機(jī)，將主導(dǎo)播機(jī)的PGM 信號通過SRT 編碼器（主）傳輸?shù)脚_內(nèi)演播室，AUX 信號均選擇為PGM，1 路送輔導(dǎo)播臺作為備份，1 路通過無線圖傳送現(xiàn)場大屏。輔導(dǎo)播機(jī)接收的5 路無人機(jī)信號經(jīng)切換后，其PGM 作為一路信號源接入主導(dǎo)播機(jī)，實現(xiàn)預(yù)切功能。AUX 輸出則選擇主臺PGM 信號后送至SRT 編碼器（備）回臺。

3.4 信號傳輸

3.4.1 內(nèi)部信號傳輸

7 路攝像機(jī)與5 路無人機(jī)畫面，通過10 臺LiveU 600C 背包與2 臺TVU One 背包，將12 路信號各以8 Mb·s-1的速度傳輸?shù)? 臺LiveU 2000 和1 臺TVU VS3500 接收解碼服務(wù)器（各100 Mb·s-1寬帶專網(wǎng)接入），每臺服務(wù)器解碼后再接入切換系統(tǒng)。此次賽事所有視頻信號源均通過背包接入系統(tǒng)，因此不受延時影響。背包延時經(jīng)調(diào)試，設(shè)置為2 s，既能保證信號穩(wěn)定不卡頓，又不會因為延時太長而造成指揮失誤。單兵背包傳輸?shù)木薮髢?yōu)勢是在4G/5G信號網(wǎng)絡(luò)覆蓋全場、信號傳輸流暢的前提下，攝像師的移動范圍幾乎不受限制。在電池續(xù)航方面，經(jīng)過測試，LiveU 600C 背包與TVU One 背包在不加掛V 口電池的情況下均能實現(xiàn)4 h 左右續(xù)航，足以滿足節(jié)目時長需要。視頻系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 視頻系統(tǒng)總體架構(gòu)

雖然無線圖傳存在距離有限制、信號受干擾后不夠穩(wěn)定的缺點，但是其也具有無延遲、無須網(wǎng)絡(luò)專線和4G 覆蓋的優(yōu)勢。為此，選擇無線圖傳為場內(nèi)大屏提供節(jié)目信號，讓主會場觀眾可以通過大屏實時觀看比賽轉(zhuǎn)播內(nèi)容。

3.4.2 對臺信號傳輸

EFP 系統(tǒng)PGM 信號分別通過兩種方式回傳：專線網(wǎng)絡(luò)（100M 帶寬）、4G/5G 網(wǎng)絡(luò)。SRT 編碼器方面，選擇2 對Haivison Makito 編解碼器進(jìn)行視頻信號傳輸，該設(shè)備能夠以極低的碼率在網(wǎng)絡(luò)上傳輸安全、低延時的高清晰度視頻?；赟RT 協(xié)議的傳輸方式能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較惡劣的情況下依然能夠確保視頻流暢，在EFP 系統(tǒng)中將主備導(dǎo)播臺所輸出的PGM 信號接入2 路Haivision Makito 編碼器，經(jīng)配置后通過專線網(wǎng)絡(luò)送回臺演播室內(nèi)對應(yīng)的解碼器，解碼后作為外來信號進(jìn)入演播室。經(jīng)過實際使用發(fā)現(xiàn)，編解碼器非常穩(wěn)定，畫面質(zhì)量沒有下降，傳輸延時極短，略短于衛(wèi)星傳輸[4]。

另外，對于極端情況做了傳輸預(yù)案。如果發(fā)現(xiàn)寬帶專網(wǎng)整體故障，無法使用編解碼器通過專網(wǎng)送PGM 信號回臺，則切換主路PGM 信號通過LiveU 5G單兵背包回傳給位于臺內(nèi)設(shè)備機(jī)房的LiveU 2000 服務(wù)器，解碼后送至演播室使用。背包采用專線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi+4G/5G 聚合的方式接入網(wǎng)絡(luò)，如果有線網(wǎng)絡(luò)癱瘓，則用4G/5G 網(wǎng)絡(luò)作為備份。正常情況下，8 張SIM 流量卡的4G 帶寬足以保證回傳的畫面質(zhì)量。

3.4.3 監(jiān)看信號傳輸

EFP 系統(tǒng)不承擔(dān)最終的節(jié)目信號合成，因此要了解演播室情況，就需要監(jiān)看臺演播室最終PGM信號，為外場責(zé)編提供參考，輔助兩地責(zé)編溝通。在此選擇1 臺Makito 解碼器，將臺內(nèi)Makito 編碼器送來的演播室PGM 信號解碼后送監(jiān)視器即可。

4 音頻系統(tǒng)

在制作節(jié)目時，一定要確保聲音與畫面有機(jī)結(jié)合在一起，音頻質(zhì)量的好壞直接影響到電視節(jié)目最終的播出效果，因此一定要采用高品質(zhì)的音頻系統(tǒng)。本次賽事，賽事主辦方采用自己的制景與音響團(tuán)隊。賽事方音響團(tuán)隊承擔(dān)了主會場大部分的音響工作，如賽場主持人話筒收聲、現(xiàn)場錄像帶（Video Cassette Recorder，CVR）或配樂擴(kuò)聲等，這使得直播中的音響工作變得更加簡單，但也出現(xiàn)了一些問題需要解決。

EFP 系統(tǒng)的Redlink MyCaster 導(dǎo)播機(jī)支持2 路模擬音頻、6 路SDI 嵌入音頻及其他方式的音頻輸入，可以實現(xiàn)16 路聲音調(diào)音，并嵌入視頻播出及模擬音頻輸出。接入音響團(tuán)隊主備兩路模擬音頻后發(fā)現(xiàn)，在與視頻信號嵌入后會出現(xiàn)明顯聲畫不同步的情況。究其原因是音響團(tuán)隊收聲、混音后送來的聲音基本無延遲，而攝像機(jī)視頻信號通過5G 背包傳輸后存在2 s 延時。

為解決這一問題，采取將信號分開處理的方式。將調(diào)音臺的一路音頻PGM 信號通過現(xiàn)場布線接入最近的攝像機(jī)，第2路PGM信號接入主導(dǎo)播機(jī)。主會場轉(zhuǎn)播開幕式時，嵌入視頻后通過背包一起延時2 s 后接入導(dǎo)播機(jī)，導(dǎo)播機(jī)使用該路聲音嵌入視頻PGM 信號播出，即可解決聲畫不同步問題。另外，主會場開幕式結(jié)束、自行車賽開賽時，攝像師攜攝像機(jī)離開主會場，音響調(diào)音臺只有配樂輸出，這時使用第2 路聲音信號即可保證在整個賽事途中均有配樂。賽事終點處，使用普通槍式采訪話筒接入攝像機(jī)的方式進(jìn)行收聲。

音頻源按內(nèi)容分包括話筒收聲、VCR 聲音以及純音樂背景[5]，其中比較特別的是主會場PGM 部分使用了攝像機(jī)的信號通道來傳輸聲音。究其原因：一是便于聲畫結(jié)合，讓直播從開幕式順利過渡到賽場；二是簡化了音頻布線難度，使得直播過程中技術(shù)崗位重點保障視頻傳輸鏈路即可，無須增加人手，這在人員數(shù)量通常都比較緊張的外場直播中很有意義。音頻系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 音頻系統(tǒng)總體架構(gòu)

5 通話系統(tǒng)

5.1 通話需求

通話系統(tǒng)是直播團(tuán)隊之間高效互動交流的關(guān)鍵渠道，雖然其質(zhì)量好壞不一定會直接影響節(jié)目的播出效果，但仍需予以重視。通話系統(tǒng)在配置選擇上沒有非常明確的規(guī)定或要求，主要本著實用、耐用、抗干擾和利于聲音高品質(zhì)傳播等原則來選配，通常無線優(yōu)于有線。

本次直播賽道長，現(xiàn)場范圍較大，而且需要和臺內(nèi)互通，所有工種的具體通話需求如下：安徽臺臺內(nèi)演播室責(zé)編與外場編導(dǎo)組責(zé)編溝通，外場編導(dǎo)組切換與攝像師溝通，外場編導(dǎo)組責(zé)編與主持人溝通，臺演播室與外場技術(shù)人員溝通。為滿足上述需求，需注意如下幾點：確保演播室與主會場兩地之間及時互通，站點式無線通話腰包無法覆蓋賽道區(qū)域，各崗位間不能互相干擾。

5.2 實施方案

為簡單便捷實現(xiàn)技術(shù)需求，臺內(nèi)統(tǒng)一采購了一批4G 公網(wǎng)對講機(jī)。該類型設(shè)備采用無線通信技術(shù)，不受距離限制，實現(xiàn)即時語音通話。由于其輕巧便攜，可以在全國無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)自由移動，保持良好的通信質(zhì)量。公網(wǎng)對講機(jī)也可支持多用戶組通話，將工作人員分到不同組別。這樣只需要在調(diào)試階段按照需求，將對講機(jī)分成相應(yīng)組別交由相應(yīng)崗位人員，就能完美地解決不同崗位之間互相干擾的問題。得益于當(dāng)?shù)仉娦挪块T為此次賽事所做的無線網(wǎng)絡(luò)信號增強(qiáng)工作，本次直播中公網(wǎng)對講機(jī)信號穩(wěn)定，基本無延遲，圓滿完成了通話需求。

6 演播室方面介紹

安徽臺260 m2演播室承擔(dān)著地面頻道日常直播的任務(wù)，其視音頻等系統(tǒng)功能完善、性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠接入多路外來信號。在本次直播中，外場EFP 系統(tǒng)的主備PGM 信號通過幀同步機(jī)接入演播室系統(tǒng)內(nèi)。演播室內(nèi)主持人與嘉賓可以實時觀看外場賽事轉(zhuǎn)播信號，并發(fā)表評論。演播室責(zé)編可以根據(jù)實際情況，切換演播室內(nèi)主持人嘉賓信號或外場信號，或以雙視窗方式同時向觀眾展現(xiàn)。演播室內(nèi)PGM 信號送播出中心后，加臺標(biāo)于安徽臺綜藝頻道播出。

此次賽事也在綜藝頻道公眾號同步直播。演播室將2 路主備PGM 信號直接送推流設(shè)備（需入網(wǎng)），推流設(shè)備選定信號源后無須切換，只需要調(diào)整好音量，添加臺標(biāo)字幕，就可以通過實時消息傳輸協(xié)議（Real Time Messaging Protocol，RTMP），將信號推流到指定網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行直播。演播室播出路由如圖4 所示。

圖4 演播室播出路由圖

7 結(jié)語

得益于我國4G/5G 網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，電視制作技術(shù)手段得到了極大進(jìn)步。安徽廣播電視臺 “皖美山水” 騎行賽直播中，未使用人力、設(shè)備成本較高的轉(zhuǎn)播車、衛(wèi)星車，而是利用網(wǎng)絡(luò)傳輸搭建一個完整的視音頻EFP 系統(tǒng)，與演播室聯(lián)動，對外場環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，圓滿完成了直播任務(wù)，是一個成功的案例，對其他賽事直播具有一定的參考意義。