电视直播中空地互联的技术实现_毛成坤.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期50内容制播 Content Production&Broadcasting电视直播中空地互联的技术实现【摘 要】在交织时空衔接、多直播链路并行的技术模式下，实现电视直播节目的空地互联，需要借助直升机航拍、视音频传输通信、多方通话等多种制播融合技术的支持。本文以空地直播联动的电视直播类型为研究对象，分析了直播技术方案和要点。【关键词】新闻直播，传输通信，直升机航拍【中图分类号】TN943 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230001010【本文献信息】毛成坤,李琦龙.电视直播中空地互联的技术实现J.广播与电视技术，2023,Vol.50(1).Realization of Air-ground Information Interconnection Technology in Live Television BroadcastingMao Chengkun,Li Qilong(Jiangsu General Station,China Central Radio and Television,Jiangsu 210000,China)Abstract Under the technical mode of interwoven space-time connection and parallel multi-live broadcast link,the air-ground interconnection of TV live programs is realized.And it also needs the technical support of helicopter aerial photography application,video and audio transmission communication,multi-party call and other production and broadcast fusion applications.In this paper,the research object is the type of air and ground live broadcast linkage TV,and its technical scheme and key points of live broadcast are analyzed.Keywords Live news,Transmission communication,Helicopter aerial photography毛成坤，李琦龙(中央广播电视总台江苏总站，江苏 210000)0 引言电视是视听媒体，电视节目从策划到播发需要电视制作技术的有力支撑。精妙的节目创意，需要借助强大的电视制作技术才得以实现。在新闻直播节目中，电视技术包括直播信号的采集、制作、传输等环节，以及直播系统搭建、通信保障等方面都需制定完备的技术方案。大型直播节目更是如此，还看今朝 杭州 今日中国 江苏 博鳌亚洲论坛成立 20 周年等大型新闻直播节目都曾遇到过空间跨度大、不同直播链路联动的技术难题，通信传输和制播技术都经受了重大考验。随着航拍无人机的普及，“上帝视角”被广泛地应用到电视节目中。直播时空跨越了城市、山地、水系、交通线路等客观地理脉络，因此，具备长时段、空中制作能力的直升机空中报道方案广受好评。航拍视角可以有效地从空间上串联多个地点，时空跨越从节目形式到内容呈现都给人带来独特的视听感受。在节目制作中，直升机航拍、多方通话通信、视音频信号传输等技术方案的顺利实施，呈现出视角独特、视觉极致的视听效果。在直播联动中，空中地面、海天之间、多地联动等时空跨度大的互联直播，其技术实现具有一定的相似性。本文从信号传输、采编录制、多方通话等技术环境简述“直播联动”的技术实现方案和 应用。在节目制作标准上，根据节目播出机构的播出要求，制作和传输符合标准的视音频节目源。截至 2021 年 6 月，根据国家广播电视总局公布的数据显示，全国各级播出机构经批准的高清频道 852 个，4K 超高清频道 7 个，有线电视高清用户超过 1 亿1。当前，电视播出机构还是以高清晰度视频标准制作为主流。高清晰度电视节目采集、制作宜采用 4:2:2 取样方式；采用帧内压缩编码技术时，码率宜采用 100Mbps 或以上，采用帧间压缩编码技术时，码率宜采用 50Mpbs 或以上2。根据高标清同播的发展经验，我国超高清、高清晰频道将长期共存，超高清和高清晰电视节目同播是电视播出机广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期51Content Production&Broadcasting 内容制播 构的必然选择。在高动态范围电视节目制作中，8K/4K 超高清和高清晰电视信号同时制作和播出，以满足有同播需求的广播电视及媒体机构的实际需要。按照 8K/4K 超高清格式、编码、分辨率、码率等参数制作信号源，从摄制上优先采用超高清电视采编制作标准，在需要高清晰电视节目时，通过对 4K 超高清信号源下变换处理，制作成符合高清晰电视标准的信号，已经成为众多制作机构的共识。1 空地直播联动的技术方案直播连线中，多个直播地点在不同空间中实现多方视频实时通信，其技术要点是将多个直播设备同时上线，建立连接，实现跨时空联动。其技术实现要统筹多种直播设备，兼顾设备特性，搭建稳定高效的前端制作系统。在总体方案里需要对庞杂的直播领域制定子方案，将视音频传输系统、语音通话系统、空中航拍制作、地面联动等方案统筹起来，空间跨度如图 1 所示。1.1 直播传输系统通信传输就是一个复杂的系统，稳定的通信链路是直播运行的基础。电视直播类节目制作之始，技术人员都要进入现场勘察，提前对直播地点进行实际测试，按照节目内容涉及的区域，综合评估通信环境，根据实际需要，选择最优传输方案。通常电视信号传输方案有：1.选用网络直播。首先测试直播地点的 5G/4G 网络信号强度和稳定性，以确定是否满足直播节目的通信要求。网络信号决定了直播中多方通话、视音频传输的质量。根据测试收发信号的质量，对网络传输设备的码率进行相应的设置。网络强度和稳定性不足的信号需要进行配置优化。极端情况下，需要属地电信部门提供通信保障和固定带宽分配，确保电信运营商提供信号的上、下行带宽符合电视播出机构对视频码率标准的要求。2.选用卫星信号直播。需测试卫星信号传送设备，确保没有遮挡物和通信干扰，减少影响接收卫星信号强度和质量的因素。除极化（Polaristion）控制外，气象环境中风、雨、雪等因素都会影响卫星的传输质量。便携式卫星飞行箱和卫星通信车灵活性高，适用于新闻机构应对突发新闻事件，及时高效地做出反应。卫星天线是一个弧面（如图 2 所示），也是信号收发的中介。在大风天气里，风的作用会产生天线抖动，进而严重影响信号稳定。在直播位置的选择上，要考虑风向、风力等因素。另外，雨雪的积聚使得天线表面发生变化，导致抛射焦点出现偏移，削弱信号强度。在下雨的环境中，降雨量变化会对电波的折射产生影响，严重的甚至会让传输信号发生中断。受大气密度不均匀和水汽带来的微粒减少等因素影响，一般情况下，大气的密度会随着高度的升高而降低，因此不同地区、不同浓度的气体环境，电波的折射率也不同。电波传播出现折射现象，在一定程度上会造成电波的衰落与传输多样化。同时，云雾、雨水、灰尘等微粒会与电波在穿过对流层时产生物理遮挡，导致信号衰减。便携式卫星的参数界面如图 3 所示。1.2 通信链路为保证直播信号安全和传输稳定，直播通常都会做好备份预案，主链路信号和备用链路信号同时在线，一主一备份互为补充，这两路信号需同时回传至指定演播室。根据节目要求，结合实际情况，联动的直播节目需调集多路直播设备同时参与直播工作，并确保信号链路是联通的，使得演播室能够充分调度。简言之，视音频信号传送的链路途 径是：图1 空中地面之间电视直播互联实例图2 卫星天线弧面广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期52内容制播 Content Production&Broadcasting1.多路视音频信号以微波或 BNC 线缆接入前方导播台；2.切换后的 PGM 信号经卫星转发或移动背包网络传输到总台演播室。以上 2 条传输路径会组合出现 6 种不同链路的连接情况。使用视频线和微波连接有各自的优缺点，总结下来大致为 表 1 所示。在信号传输上，选用卫星传输，其上下行符号率、调制解调的码率相比 4G 网络传输设备更稳定，信号传输质量也更高。直播节目中，前端摄录设备从画面采集到卫星转发，其信号卫星传输路径简要分为三个步骤：1.信号采集、编码。视音频信号经过编码调制器被调制成 L 波段信号（1.0GHz 2.0GHz）。2.载波放大。L 波传输出到功率放大器变频至 KU 波（12.00GHz 18.00GHz）。3.载波转发。KU 波经天线发射器卫星转发，完成上行通路。其中，功率放大器在配置的 1:1 热备份系统中，使用倒换控制器可以手动或自动在主备设备之间进行切换。尤其在自动模式下，当主用设备发生故障时，系统链路会自动切换到备用设备。变频功率放大器为室外型设备，安装在天线舱体内，其自身无控制面板，所有控制都是通过倒换控制器来完成的。现阶段 5G/4G 直播备播移动传输设备的网络传输具备诸多优点，编码器高度集成，便携性强，操作简单，支持 5G/4G Wifi LAN 多网络多链路捆绑聚合，传输时互为备份，有效地解决单链路网络波动、运营商基站切换中断、覆盖盲点等问题。相比卫星传输方式，移动背包便携灵活，但网络传输信号质量受运营商基站分布和带宽分配的影响比较大。在新闻直播中，播出机构的性质要求通信技术对网络信号的流畅性与可控度充分保障。对于新闻媒体而言，尤其是在直播重要会议或是活动时，直播的技术性问题甚至可能引发群众对于其呈现内容真实性的质疑，造成不良的舆论影响3。使用卫星和网络通信也有各自的优缺点，具体见表 2。图3 便携卫星FLYWAY操控界面表1 线缆连接与微波连接的特点列表表2 卫星传输与网络传输特点列表优点缺点BNC 视频线缆线缆不存在设备故障，不容易受电磁环境干扰。需要布置线缆，受长度、现场流动人员影响。微波连接灵活性强，反应快。传输距离相对较长。无线传输设备，电磁环境有干扰的可能性。优点缺点卫星传输适合任何地理环境，信号稳定，干扰因素少，延迟低。使用中不可移动，设备组件多，卫星连接、信号编码、调制等处理流程操作复杂，通讯成本高。网络传输灵活便携、操作方便，信号编码传输一体化处理，通信成本低。信号质量受通信基站分布和运营商带宽分配影响。广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期53Content Production&Broadcasting 内容制播 1.3 音频及多方语音通话系统在大型直播节目中，主持人、出镜记者、前方导播、后方导播等多方需要通话沟通，就需要通信运营商提供稳定的信号以保证直播中语音电话不中断。直播地点设置在山地、海边、城郊等区域，通信基站有覆盖不完全、信号质量不稳定甚至通话中断的可能，是直播中潜在的隐患。对于这种通信基础设施无法满足的情况，需协调属地电信部门，借助临时通信支持，有效解决信号不稳定的问题。特殊情况下，如在直升机上进行直播，高速运转的螺旋桨对通讯信号有很大的干扰，飞行中会产生非常大的噪音，在这种环境中，记者无法接收和使用稳定的移动电话信号，拾音效果很难满足节目对音频录制的要求，对于这种情况，可配置国内长途直拨电话（DDD），通过耦合器将总台演播室节目声送到直升机空中演播室对讲机。直播出镜记者的音频收录方案采用嵌入 SDI 信号同步传输的方式，按照播出机构制作标准和音频录制要求，音频信号参数为：音频信号的取样应不低于 48kHz，应采用 PCM 线性量化，量化比特数不低于 16bit。高清晰电视音频制作通常按照立体声节目分配要求，制作 4 路音频通道，其中设置 2个节目声道，记者出镜声音分配在国际