高一綺

（中山廣播電視臺，廣東 中山 528403）

0 引言

20 世紀80 年代末，電視進入數(shù)字化時代。30多年來，廣播電視制播技術(shù)不斷發(fā)展，從模擬到數(shù)字，從標清到高清、超高清。21 世紀以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，廣播電視行業(yè)逐步進入網(wǎng)絡化、全媒體時代。

在全媒體時代，廣播電視行業(yè)要繼續(xù)發(fā)揮引領作用，解決引流和傳播難題，鞏固作為主流媒體的地位，必須大膽運用新技術(shù)，引入新模式、新機制，加快融合發(fā)展步伐，實現(xiàn)宣傳效果的最大化和最優(yōu)化。本文從新時代背景下IP 化為廣播電視行業(yè)帶來的影響出發(fā)，圍繞廣播電視行業(yè)實施IP 化的初衷、實施IP 化的條件與背景以及目前廣播電視行業(yè)的主流IP 化應用展開研究，同時介紹了目前較為主流的IP 遠程制作和播出總控架構(gòu)。

1 傳統(tǒng)SDI 模式發(fā)展遇到瓶頸

串行數(shù)字接口（Serial Digital Interface，SDI）貫穿了廣播電視行業(yè)的數(shù)字化時代。1989 年，電影電視工程師協(xié)會（Society of Motion Picture and Television Engineers，SMPTE）發(fā)布第一個SDI 接口版本SMPTE 259M，支持4 個數(shù)據(jù)速率：143Mb·s-1、177Mb·s-1、270Mb·s-1以 及360Mb·s-1。視 頻 使 用YCrCb 編碼，并以4 ∶2 ∶2 進行二次采樣。1998年發(fā)布的SMPTE 292M 是高清SDI 標準，比特率提高到1.485Gb·s-1，通常稱為1.5G。隨后比特率再次提高到2.97Gb·s-1、11.88Gb·s-1，即通常說的3G-SDI、12G-SDI。12G-SDI 最高可支持4K 超高清[1]。

12G-SDI 技術(shù)架構(gòu)具備傳統(tǒng)廣電系統(tǒng)的優(yōu)點——易安裝、易維護，接口兼容性強。然而，12G-SDI 線纜的傳輸距離短，接口密度高，設備發(fā)熱量大，擴展性不足。同時，在萬物互聯(lián)的時代背景下，單向SDI 鏈路架構(gòu)天然地無法支撐人們對于信息個性化、應用智能化的需求[2]。SDI 鏈路如圖1 所示。

圖1 SDI 鏈路圖

2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在廣播電視行業(yè)的應用進入“快車道”

IP（Internet Protocol）是網(wǎng)絡之間互聯(lián)的協(xié)議，是為計算機網(wǎng)絡相互連接進行通信而設計的協(xié)議。廣電IP 化是指廣播電視設備/系統(tǒng)之間通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進行通信。

廣電IP 化經(jīng)歷了4 個發(fā)展階段：SDI over IP復合流發(fā)展階段，SDI over IP 分離流發(fā)展階段，網(wǎng)絡和資源管理發(fā)展階段，云化、去專用硬件、虛擬化技術(shù)應用及云適配階段。2014 年，娛樂與體育電視網(wǎng)（Entertainment and Sports Programs Network，ESPN）建成全球第一個廣播電視IP 系統(tǒng)。此后在不斷迭代下，廣電IP 技術(shù)架構(gòu)及產(chǎn)品線漸趨成熟和穩(wěn)定[3]。目前國內(nèi)外已經(jīng)在建或建成多個廣電IP系統(tǒng)。相對于傳統(tǒng)基帶系統(tǒng)，IP 系統(tǒng)具有架構(gòu)簡單、成本低、維護方便、擴展彈性強以及適應全媒體網(wǎng)絡分發(fā)需要等特點。典型廣電IP 架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 廣電IP 架構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet Technology，IT）領域的技術(shù)迭代非?？?，廣電IP 化的接口天然地就與IT系統(tǒng)兼容，可以搭IT 技術(shù)發(fā)展的“便車”，豐富的接口能力和帶寬能力完美契合未來更高清晰度電視及融合媒體的需要，具有極大的經(jīng)濟性和擴展性。在各種因素的加持下，廣電IP 化正進入發(fā)展“快車道”。

2.1 統(tǒng)一的標準和相關(guān)產(chǎn)品的量化生產(chǎn)

IP 視音頻標準已從早期的百家爭鳴、百花齊放的狀態(tài)逐步發(fā)展為統(tǒng)一的SMPTE-2110 標準。SMPTE-2110 標準的發(fā)展路徑如圖3 所示。國內(nèi)外廣播電視設備廠家已具備生產(chǎn)相應標準的全線IP產(chǎn)品的能力，并且經(jīng)過實際應用的驗證，符合廣播電視制作播出的要求[4]。

圖3 SMPTE-2110 發(fā)展路徑

2.2 解決方案日趨成熟

從單向SDI 系統(tǒng)向IP 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，不是簡單地把SDI 線纜換成IP 線纜，或者把SDI 的設備更換成支持IP 的設備即可，而是整個系統(tǒng)思路的重構(gòu)、工作流程的革新、工作場景的擴展，乃至廣電工程師從思維方式到技術(shù)知識的顛覆性革命。IP 化強調(diào)開放互聯(lián)、兼容共享、智能交互，具有非線性、靈活、強擴展、經(jīng)濟性等特點，引入了SDN 信號調(diào)度理念，實現(xiàn)交換機對高碼率視音頻IP 信號的管理調(diào)度。在行業(yè)各界的努力下，廣電IP 解決方案日漸成熟，越來越多的應用案例投入運營[5]。

2.3 個性化時代的需要

如果說21 世紀的第一個十年是互聯(lián)網(wǎng)大爆發(fā)的時代，那么第二個十年就是移動互聯(lián)的時代，是個性化的時代。傳統(tǒng)廣播電視單向、大眾化的信息推送方式已經(jīng)不能適應人們?nèi)找嬖鲩L的對于信息的需求，廣播電視行業(yè)必須與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，實施廣電IP 化是大勢所趨。

2.4 遠程制作綠色高效

實施IP 化以后，廣播電視制播系統(tǒng)具備遠程制作能力，同一鏈路可以同時傳輸視頻、音頻、同步、通話、TALLY 控制信號，在云計算、大數(shù)據(jù)、高帶寬網(wǎng)絡的加持下，可以在云上實現(xiàn)制作的全流程，如云收錄、云拆條、云編輯、云導播、云轉(zhuǎn)碼等，可以架設IP 虛擬播出系統(tǒng)，實現(xiàn)采集匯聚、移動采編、手機直播以及網(wǎng)絡直播等，內(nèi)容制作更智能、更簡單[6]。

2.5 融合媒體化的需要

過去，在同一個制播系統(tǒng)里，從制作到播出使用的是一路信號，進行編碼、傳輸，送到有線網(wǎng)絡公司、發(fā)射臺、地球站。IP 化實施后，制作端可以提供各種碼流信號，由IP 總控系統(tǒng)完成高低碼流轉(zhuǎn)碼，根據(jù)需求向大小屏端推送相應的碼流信號。各種碼流信號再回傳給IP 總控進行匯聚、處理、調(diào)用及分發(fā)，實現(xiàn)融合媒體化。

2.6 智能化生產(chǎn)的需要

實施IP 化后，廣播電視領域就具備了新科技應用的基礎，如利用大數(shù)據(jù)協(xié)助科學分析目標受眾喜好、使用AI 提升制作效率，采用個性化算法實現(xiàn)自動精準推送，利用區(qū)塊鏈進行數(shù)字版權(quán)保護等。

3 主流廣播電視IP 化應用

IP 技術(shù)為廣播電視領域帶來深入底層邏輯的顛覆，今天廣播電視全鏈路從制作、存儲、信號及文件交換，到傳輸、覆蓋等均有成熟的應用方案，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字技術(shù)賦能給廣播電視行業(yè)帶來又一個飛躍發(fā)展的機遇。

3.1 IP 化遠程制作系統(tǒng)

在IP 化遠程制作系統(tǒng)中，支持網(wǎng)絡傳輸?shù)臄z像機通過互聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)場拍攝的原碼流數(shù)字視音頻信號實時傳送到制作中心，通過IP 切換臺將信號接入后期制作系統(tǒng)或IP 總控，經(jīng)在線包裝、延時及安全監(jiān)控等，最后進行播出。整體流程如圖4 所示。

圖4 IP 遠程制作流程圖

3.2 IP 化信號交換及播出系統(tǒng)

一套符合廣播電視安全播出要求的IP 播總控系統(tǒng)至少包括IP 總控、IP 播出服務器、IP 切換器以及編碼器，如圖5 所示。IP 總控是廣播電視行業(yè)專用的網(wǎng)絡交換機，如EVERTZ 的IPX 系列，或是優(yōu)化的COS 交換機，支持大碼率數(shù)據(jù)實時調(diào)配，如華為、CISCO 的相應產(chǎn)品。非IP 信號的接入有兩種模式：模式一，經(jīng)轉(zhuǎn)碼設備轉(zhuǎn)成統(tǒng)一的IP 信號后接入；模式二，IP 總控具備不同信號接口和處理模塊，信號統(tǒng)一由總控設備轉(zhuǎn)碼。模式一靈活，但系統(tǒng)復雜；模式二系統(tǒng)簡單，維護方便，但信號源規(guī)劃要求高，價格較高。IP 播出服務器用于按照控制指令播放媒體文件。主流IP 播出服務器集成臺標、字幕功能，至少一路外信號/本機信號切換功能。早期一套IP 視頻服務器加若干輔助設備即可構(gòu)建IP播控系統(tǒng)，“簡化”二字發(fā)揮到了極致。IP 切換器用于選擇切換輸入信號到輸出端，最后輸入IP 編碼設備。

圖5 IP 播總控系統(tǒng)

4 IP 化帶來的挑戰(zhàn)

4.1 安全播出風險

廣播電視行業(yè)的IP 系統(tǒng)仍屬于新生范疇，需借助軟件對系統(tǒng)、設備及信號進行監(jiān)控和檢測，其可靠性、易用性、權(quán)威性不足，可借鑒的安全維護經(jīng)驗少，安全播出風險可控性未得到廣泛認可，這制約了IP 系統(tǒng)的更廣泛、更深層次的應用。

4.2 人才建設滯后

一直以來，廣電領域的工程師和技術(shù)人員在SDI 的環(huán)境下成長并完全掌握SDI 相關(guān)技術(shù)，已經(jīng)形成一套完備且行之有效的培訓體系、評價體系。IP 化背景下，行業(yè)需要具備全新知識體系的人才團隊。然而，近年來由于廣電機構(gòu)經(jīng)營困難，人員待遇偏低，廣電機構(gòu)普遍無力與互聯(lián)網(wǎng)公司爭奪優(yōu)秀人才，導致人才出現(xiàn)斷層，具有互聯(lián)網(wǎng)視野和專業(yè)知識的人才嚴重不足。

5 結(jié)語

關(guān)于廣電IP 化，多年來行業(yè)進行了大量有益的探索，積累了豐富的經(jīng)驗，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在廣電領域的交叉應用不斷向縱深推進?？梢灶A見，融合趨勢將繼續(xù)加速。廣電工程技術(shù)人員須轉(zhuǎn)變思路，主動迎接挑戰(zhàn)，擁抱新科技，以受眾獲取信息的需求為導向，擴展5G、VR、AI、區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)孿生、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的應用深度和廣度，發(fā)展現(xiàn)實與虛擬的超強融合與交互，助力廣播電視行業(yè)煥發(fā)全新生命力。