趙春革

(中央宣傳部電影衛(wèi)星頻道節(jié)目制作中心,北京 100088)

近年來,隨著中國電影的飛速發(fā)展,中國電影節(jié)在國內(nèi)外的知名度和影響力也在逐步攀升,電影頻道更是不予余力地承擔(dān)了眾多電影節(jié)盛況的直播重任。從北京國際電影節(jié)到北京大學(xué)生電影節(jié),從長春電影節(jié)到上海國際電影節(jié),從金雞百花電影節(jié)到華表獎(jiǎng),以及近年來新創(chuàng)辦的海南國際電影節(jié)等,每一場電影節(jié)的直播,電影頻道都會(huì)對(duì)直播過程中的技術(shù)層面進(jìn)行規(guī)劃和方案設(shè)計(jì),力將電影節(jié)信號(hào)以高質(zhì)量的傳輸方式帶給廣大觀眾和影迷。本文主要以信號(hào)在傳輸和接收環(huán)節(jié)上的技術(shù)層面對(duì)電影節(jié)直播進(jìn)行闡述。

如何將電影節(jié)現(xiàn)場信號(hào)準(zhǔn)確無誤地傳回電影頻道機(jī)房進(jìn)行接收和播出,是每場直播的首要任務(wù)。在制定傳輸和接收方案時(shí),我們既要考慮現(xiàn)場傳輸資源的具備情況,又要考慮信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性,同時(shí)還要考慮不同傳輸方式的冗余備份。對(duì)于歷年來的電影節(jié)直播,電影頻道曾經(jīng)采用過的傳輸方式有光纖、衛(wèi)星、微波、公網(wǎng)以及5G 等多種傳輸方式,現(xiàn)就其中常用的幾種傳輸和接收方式進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 光纖傳輸和接收

光纖傳輸,是以光導(dǎo)纖維為介質(zhì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳輸。由于光導(dǎo)纖維的特性,光纖傳輸具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速度快、通信損耗低、不受電磁干擾以及光纖傳輸?shù)陌踩缘戎T多優(yōu)點(diǎn),使得光纖傳輸成為信號(hào)傳輸?shù)闹匾侄巍９饫w傳輸可分為基帶信號(hào)傳輸和編碼信號(hào)傳輸。

1.1 HD-SDI光纖傳輸和接收

對(duì)于北京市內(nèi)近距離電影節(jié)直播而言,為了保證信號(hào)音、視頻質(zhì)量,減少信號(hào)延時(shí),簡化傳輸設(shè)備的復(fù)雜度,在光纜資源允許的條件下,可采取基帶HD-SDI光纜傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行傳輸?；鶐鬏斒菍⑥D(zhuǎn)播車最終輸出的HD-SDI信號(hào)直接接入光傳輸發(fā)送設(shè)備,將電信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào),通過市內(nèi)光纖線路送至電影頻道機(jī)房,并通過在機(jī)房架設(shè)的光傳輸接收設(shè)備,將光信號(hào)再次轉(zhuǎn)換成HD-SDI電信號(hào)送至總控系統(tǒng)進(jìn)行直播信號(hào)的調(diào)度。信號(hào)傳輸接收示意圖見圖1。

圖1 基帶HD-SDI信號(hào)傳輸和接收

1.2 ASI光纜傳輸和接收

許多電影節(jié)的舉辦地為國內(nèi)不同的省市,信號(hào)傳輸要經(jīng)過跨省網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸。為了適配SDH或DTM 傳輸網(wǎng)絡(luò),我們需要將轉(zhuǎn)播車輸出的基帶HD-SDI信號(hào)進(jìn)行編碼后轉(zhuǎn)換成ASI信號(hào)送至光傳輸發(fā)送設(shè)備,實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的適配,再對(duì)接至當(dāng)?shù)厥?省傳輸網(wǎng)絡(luò),然后接入中國有線國干網(wǎng),最終傳輸至電影頻道播出機(jī)房。

這種ASI信號(hào)的光纖傳輸模式,除了需要在機(jī)房放置相應(yīng)的光接收設(shè)備,還要配備ASI解碼器來完成ASI信號(hào)到HD-SDI信號(hào)的轉(zhuǎn)換,最后將HD-SDI信號(hào)送至總控系統(tǒng)進(jìn)行直播信號(hào)的調(diào)度。傳輸接收示意圖見圖2。

圖2 ASI信號(hào)傳輸和接收

2 衛(wèi)星傳輸與接收

衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣、傳輸質(zhì)量好、可靠性高、不易受地面災(zāi)害影響等優(yōu)點(diǎn),直播中利用衛(wèi)星作為傳輸媒介也是常用的技術(shù)手段之一,衛(wèi)星傳輸是地面光纖傳輸?shù)挠辛ρa(bǔ)充。目前常用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的波段為C波段和Ku波段。

C波段固有頻率低、衛(wèi)星發(fā)射功率相對(duì)較小、受天氣影響較弱等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)需要大口徑天線收發(fā),不容易布置;Ku 波段固有頻率高、波長短、僅需要較小口徑天線收發(fā)、易于布置等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)需要衛(wèi)星發(fā)射較強(qiáng)功率且受環(huán)境影響較大,Ku波段具有雨衰現(xiàn)象明顯等缺點(diǎn)。就國內(nèi)的衛(wèi)星通信車而言,Ku 波段衛(wèi)星車要多于C 波段的衛(wèi)星車,所以每次直播時(shí)采用何種波段衛(wèi)星進(jìn)行傳輸,還需要綜合考慮接收天線、現(xiàn)場衛(wèi)星車類型和天氣等多重因素。

信號(hào)通過衛(wèi)星傳輸是如何實(shí)現(xiàn)的呢? 首先將轉(zhuǎn)播車輸出的HD-SDI信號(hào)經(jīng)編碼后進(jìn)入衛(wèi)星通信車進(jìn)行調(diào)制、上變頻和功率放大,最后通過天線發(fā)射到指定的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上,完成信號(hào)的上行工作。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在接收到地面發(fā)射的信號(hào)后進(jìn)行功率放大后再以一定的頻率將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到地面。在地面接收端,首先要將電影頻道相應(yīng)波段的衛(wèi)星天線進(jìn)行定位,根據(jù)衛(wèi)星位置,調(diào)整天線的方位角、俯仰角和極化角。正確對(duì)星后,天線的饋源將下行電磁波信號(hào)收集后送給高頻頭進(jìn)行功率放大和下變頻,最后將RF 信號(hào)送至衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行解碼。衛(wèi)星接收機(jī)要想正確進(jìn)行解碼,需要在接收機(jī)上設(shè)置相應(yīng)的接收參數(shù) (下行頻率、符號(hào)率、極化方式、糾錯(cuò)方式等),接收機(jī)最終將解碼后的HD-SDI信號(hào)送入后端應(yīng)用系統(tǒng)。為了保證信號(hào)在傳輸過程的安全性,一般上行階段要在轉(zhuǎn)播車的編碼器上設(shè)置BISS碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行加擾處理,同樣在衛(wèi)星接收機(jī)也要輸入相同的BISS 碼后,才能正確解出信號(hào),所以說選擇衛(wèi)星傳輸和接收的方式,每一個(gè)細(xì)節(jié)都要仔細(xì)檢查和落實(shí)。信號(hào)傳輸接收示意圖見圖3。

圖3 衛(wèi)星傳輸和接收

3 公網(wǎng)/VPN 專網(wǎng)傳輸和接收

隨著互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)的發(fā)展,音、視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸也成了信號(hào)傳輸?shù)臒衢T選擇。首先直播現(xiàn)場要具備網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境,當(dāng)然有線網(wǎng)絡(luò)較無線網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定和更安全;其次前方發(fā)送端需要部署一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器,后方接收端部署一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)解碼器,并且將編碼器和解碼器配置好相應(yīng)參數(shù);最后配備一個(gè)公網(wǎng)IP地址,這些便構(gòu)成了公網(wǎng)傳輸?shù)幕緱l件。

公網(wǎng)傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量跟傳輸協(xié)議的選擇有一定關(guān)系,比如我們選擇UDP 這種協(xié)議在公網(wǎng)上傳輸信號(hào)時(shí),抖動(dòng)、丟包和帶寬波動(dòng)問題就會(huì)出現(xiàn)。又如在UDP 協(xié)議基礎(chǔ)上的SRT 協(xié)議,克服了UDP的數(shù)據(jù)包丟失和排序問題,同時(shí)消除TCP常見的緩沖延遲,不需要中轉(zhuǎn)平臺(tái),即可做到信號(hào)低延時(shí),相對(duì)可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。目前不同品牌的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持的傳輸協(xié)議也會(huì)有所不同,有些廠家還有自己的私有協(xié)議,協(xié)議的選擇也要基于產(chǎn)品而定。

雖然網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議對(duì)信號(hào)傳輸具有一定糾錯(cuò)和恢復(fù)能力,但都不能100%規(guī)避網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響,要想得到更理想的傳輸效果還可以考慮VPN (Virtual Private Network)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,即在收發(fā)兩端開辟一條虛擬的專用通道供音、視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸,實(shí)現(xiàn)與專用網(wǎng)絡(luò)一樣的功能和安全保障。信號(hào)傳輸示意圖見圖4。

圖4 公網(wǎng)/VPN 專網(wǎng)傳輸和接收

4 5G 信號(hào)接入與公網(wǎng)傳輸相結(jié)合

隨著國內(nèi)5G 技術(shù)的快速發(fā)展以及商業(yè)化的布局,5G 技術(shù)已開始在各個(gè)領(lǐng)域嶄露頭角。5G 具有高速率、大帶寬、低延時(shí)等特點(diǎn),在現(xiàn)場無法提供有線接入的環(huán)境下,采用5G無線接入的方式也是信號(hào)直播傳輸?shù)囊环N解決方案。

圖5 5G背包

5G背包是5G發(fā)展的時(shí)代產(chǎn)物,它具備信號(hào)編碼功能,可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的廣播級(jí)H.264或HEVC編碼。編碼后的信號(hào)通過5G CPE (客戶前置設(shè)備)或5G 手機(jī)等終端將信號(hào)發(fā)送至周邊的5G 基站,當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商將5G 信號(hào)通過基站接收下來后送入其核心網(wǎng)進(jìn)行傳輸,最后接入公網(wǎng)傳至電影頻道機(jī)房。值得一提的是,目前新一代的背包已內(nèi)置多個(gè)5G/4G通信模組,既具備信號(hào)壓縮功能又具備5G/4G 信號(hào)發(fā)射功能,而且在信號(hào)傳輸上做了多家運(yùn)行商網(wǎng)絡(luò)的捆綁傳輸,實(shí)現(xiàn)音、視頻數(shù)據(jù)的高帶寬、低延時(shí)、高可靠直播。5G背包實(shí)物圖見圖5,5G 接入方式的傳輸和接收見圖6。

圖6 5G 接入+公網(wǎng)傳輸

為了確保每場直播信號(hào)傳輸?shù)陌踩耘c可靠性,每場直播的傳輸和接收方案根據(jù)實(shí)際情況至少采用兩種不同的傳輸方式進(jìn)行組合,完成信號(hào)在傳輸環(huán)節(jié)的冗余備份,例如光纜+衛(wèi)星組合,光纜+5G 組合等。在整個(gè)信號(hào)傳輸和接收環(huán)節(jié),我們要根據(jù)不同的傳輸和接收方案做好信號(hào)的應(yīng)急預(yù)案,除此之外,每場直播前還需要做好充分的鏈路和信號(hào)測試工作,這里就不再贅述。

以上是電影頻道有關(guān)直播傳輸和接收的四種技術(shù)方案介紹,目前電影頻道已在各電影節(jié)直播中積累了豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),將每場電影節(jié)的盛況準(zhǔn)確無誤地呈現(xiàn)在廣大觀眾和影迷的面前,我們會(huì)不斷創(chuàng)新和拓展業(yè)務(wù)技能,為推動(dòng)中國電影產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出更大的努力和貢獻(xiàn)。