流媒體技術(shù)在地鐵電視中的應(yīng)用

鄭 翔，邱 黎

(武漢廣播電視臺(tái) 總工辦，湖北 武漢 430022)

流媒體技術(shù)在地鐵電視中的應(yīng)用

鄭 翔，邱 黎

(武漢廣播電視臺(tái) 總工辦，湖北 武漢 430022)

以地鐵電視制播系統(tǒng)為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了使用傳統(tǒng)技術(shù)和流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)地鐵電視制播系統(tǒng)系統(tǒng)的區(qū)別，并且針對(duì)基于流媒體技術(shù)的地鐵制播系統(tǒng)的缺點(diǎn)提出相應(yīng)的彌補(bǔ)措施。在此基礎(chǔ)上介紹了全國首例基于流媒體播出框架設(shè)計(jì)的武漢地鐵電視制播系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理。

流媒體；地鐵電視；制播系統(tǒng)

地鐵電視是地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)應(yīng)用業(yè)務(wù)之一，能夠?yàn)槌丝吞峁﹦?dòng)態(tài)視頻的列車運(yùn)營信息、消費(fèi)資訊及各種廣告信息，滿足廣大人民群眾乘坐地鐵時(shí)可以收看實(shí)時(shí)的電視節(jié)目，及時(shí)獲得重大的新聞信息的需求。

目前武漢地鐵已建成軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線一期和4號(hào)線一期工程[1]，地鐵電視作為一種媒體服務(wù)平臺(tái)，除了具備提供基本地鐵系統(tǒng)實(shí)時(shí)客乘運(yùn)行信息之外，還是面向城市流動(dòng)人群的地域性信息告知門戶，其傳統(tǒng)商業(yè)價(jià)值體現(xiàn)在區(qū)域性信息的告知能力、廣告指向產(chǎn)品品牌及形象的“瞬間”強(qiáng)化能力等方面，是粘合產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中消費(fèi)者和生產(chǎn)者的重要一環(huán)，能最大程度地滿足觀眾對(duì)信息多樣化和及時(shí)性的需求，成為大眾生活形態(tài)鏈中重要組成部分。

目前，我國地鐵電視制播系統(tǒng)[2]主流仍然是基于傳統(tǒng)廣電播出技術(shù)，這種模式既具有傳統(tǒng)播出安全性等優(yōu)點(diǎn)，也存在投資大、靈活度低等缺陷。隨著流媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用流媒體技術(shù)來建設(shè)地鐵電視制播系統(tǒng)的技術(shù)趨于成熟。本文重點(diǎn)研究了地鐵電視制播系統(tǒng)的兩種實(shí)現(xiàn)途徑，并在此基礎(chǔ)上介紹了全國首例基于流媒體播出框架的武漢地鐵電視制播系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理。

1 地鐵電視制播系統(tǒng)的兩種實(shí)現(xiàn)途徑

1.1 基于傳統(tǒng)廣電播出技術(shù)的地鐵電視制播系統(tǒng)

傳統(tǒng)的地鐵電視播出系統(tǒng)主要采用編播軟件，首先制作乘客信息，然后傳輸?shù)礁鱾€(gè)終端顯示設(shè)備并播放。傳統(tǒng)地鐵電視的多媒體資源編播系統(tǒng)主要利用傳統(tǒng)非編輯系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)目編輯。例如使用InfoTV等軟件[3]通過對(duì)屏幕分屏大小、位置、內(nèi)容、播放時(shí)間進(jìn)行編輯、制作成播表，中心媒體播放器將所獲得的播表與各個(gè)車站進(jìn)行校對(duì)，發(fā)現(xiàn)不同則下發(fā)最新的播表，車站根據(jù)最新的播表進(jìn)行播放。視頻信息下發(fā)則是在每天的閑時(shí)下發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)、實(shí)時(shí)的多路資訊同屏播出，具有獨(dú)立完成信息頻道播出的能力。相應(yīng)地，傳統(tǒng)的地鐵電視多媒體資源播出發(fā)布過程實(shí)際上就是在控制中心將多媒體信息和運(yùn)營信息合成并發(fā)送給車站、車載終端設(shè)備，由客戶端進(jìn)行播放的過程。將媒體服務(wù)器上的各類文件事先合成為完整的視頻文件傳輸?shù)礁鱾€(gè)終端，終端播放器循環(huán)播放該視頻文件。

隨著我國軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，軌道交通線路不斷增多，在一些較早開展軌道交通建設(shè)事業(yè)的城市，如北京、上海和廣州，軌道交通線網(wǎng)都已經(jīng)初步成形，軌道交通的線網(wǎng)化發(fā)展使得基于傳統(tǒng)廣電播出技術(shù)的地鐵電視制播系統(tǒng)原有的架構(gòu)變得不再合時(shí)宜。原因主要有以下5點(diǎn)：

1)信息時(shí)效性不強(qiáng)

圖1 基于流媒體技術(shù)的地鐵電視制播系統(tǒng)端到端邏輯拓?fù)?/p>

多媒體視頻需要先通過非實(shí)時(shí)的非編輯系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)目制作，然后將多媒體文件整理并傳輸?shù)絺鬏數(shù)牟シ趴蛻舳?，缺乏信息的?shí)效性。

2)信息維護(hù)復(fù)雜

所有的播放終端設(shè)備都是播放本地媒體文件，由于多媒體視頻文件較大，因此信息的更新時(shí)間慢，而且維護(hù)較復(fù)雜。

3)管理困難

不同的編播軟件對(duì)于多媒體資源的管理標(biāo)準(zhǔn)亦不相同，每條地鐵線網(wǎng)系統(tǒng)獨(dú)立管理會(huì)增大運(yùn)營管理統(tǒng)一的難度，增加管理中出現(xiàn)的問題。

4)數(shù)據(jù)傳輸問題

傳統(tǒng)地鐵電視只有播出系統(tǒng)。節(jié)目生產(chǎn)需要利用原有的非編輯系統(tǒng)，解決地鐵電視節(jié)目生產(chǎn)問題和節(jié)目從生產(chǎn)網(wǎng)到播出網(wǎng)傳輸?shù)膯栴}。

5)資源浪費(fèi)

線網(wǎng)內(nèi)的每條線路都需要單獨(dú)配置一套獨(dú)立的媒體編輯設(shè)備和一批具有專業(yè)技能的媒體編輯技術(shù)人員，這樣使得硬件資源配置冗余和技術(shù)人員配備重復(fù)。

1.2 基于流媒體播出技術(shù)的地鐵電視制播系統(tǒng)

流媒體的概念起源于互聯(lián)網(wǎng)，流媒體是指在Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)中使用流式傳輸技術(shù)傳送的連續(xù)媒體數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的播放方式相比，流式傳輸系統(tǒng)中對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的處理是邊下載邊播放的。該方式的優(yōu)點(diǎn)包括：

1)不需要將多媒體數(shù)據(jù)全部下載到本地后再播放，這樣節(jié)省了下載時(shí)間和存儲(chǔ)空間，使延時(shí)大大減少。

2)對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低。播放的流媒體文件不需要在客戶端保存，減少了對(duì)緩存容量的需求和對(duì)客戶端存儲(chǔ)空間的要求。

3)采用RTPS[4]等實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，更加適合音視頻在網(wǎng)上的流式實(shí)時(shí)傳輸。

隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，地鐵電視實(shí)時(shí)地展現(xiàn)乘客信息成為可能。在基于流媒體技術(shù)的地鐵電視制播系統(tǒng)中，視頻信息是通過流媒體服務(wù)器發(fā)送給終端播放設(shè)備的；而運(yùn)營信息和普通資訊則是通過網(wǎng)絡(luò)從編播與發(fā)布系統(tǒng)傳輸給終端播放設(shè)備。在信息處理過程中，由服務(wù)器端通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給終端播放設(shè)備，并通過編播與發(fā)布管理系統(tǒng)來管理各個(gè)時(shí)段播放的內(nèi)容，這樣可以快速地更新信息并處理突發(fā)事件，從而有效地解決時(shí)效性和更新維護(hù)等問題。

系統(tǒng)端到端邏輯拓?fù)淙鐖D1所示。

2 地鐵電視制播系統(tǒng)的兩種實(shí)現(xiàn)途徑技術(shù)對(duì)比

2.1 采用流媒體技術(shù)與采用傳統(tǒng)制播技術(shù)的對(duì)比

從運(yùn)行維護(hù)成本與節(jié)目生產(chǎn)兩方面對(duì)地鐵電視制播系統(tǒng)的兩種實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行技術(shù)對(duì)比，見表1。

2.2 采用流媒體技術(shù)彌補(bǔ)措施

目前國內(nèi)尚未見到地鐵電視播出采用流媒體技術(shù)。但因地鐵PIS系統(tǒng)的整體架構(gòu)采用IP組網(wǎng)方式完成內(nèi)容的傳輸，采用流媒體技術(shù)后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、播控環(huán)節(jié)、管理方式、人員操作方式較有優(yōu)勢(shì)?；诹髅襟w技術(shù)的播出相對(duì)于傳統(tǒng)基帶播出還存在一定的不足，主要表現(xiàn)在幀精確問題、延時(shí)問題、信號(hào)質(zhì)量問題和可靠性和安全性問題等。結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)采用流媒體技術(shù)的制播方式提出了相應(yīng)的解決建議：

1)針對(duì)幀精確問題，根據(jù)地鐵電視播出特點(diǎn)，該系統(tǒng)在多數(shù)情況下無需考慮幀精確問題。

2)針對(duì)延時(shí)問題，由于地鐵PIS系統(tǒng)傳輸技術(shù)特性，對(duì)延時(shí)問題不十分敏感，要求相對(duì)較低。

3)針對(duì)信號(hào)質(zhì)量問題，采用先進(jìn)的H.264編碼系統(tǒng)，提高壓縮編碼效率，在較低的帶寬實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的提升。

4)針對(duì)可靠性和安全性問題，采用重點(diǎn)系統(tǒng)全冗余方式，提高系統(tǒng)可靠性，并且采用安全一體設(shè)備。

表1 采用流媒體技術(shù)與采用傳統(tǒng)制播技術(shù)的對(duì)比

對(duì)比項(xiàng)流媒體技術(shù)傳統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行維護(hù)成本人力成本流媒體播出4個(gè)頻道需要6人1個(gè)電視頻道的監(jiān)控需要3人次，監(jiān)控4個(gè)頻道則需要12人次維修成本服務(wù)器為通用服務(wù)器，便于維修；同時(shí)服務(wù)器和周邊設(shè)備數(shù)量相對(duì)較少核心服務(wù)器為各廠家專用設(shè)備，后續(xù)維修成本較高；同時(shí)服務(wù)器和周邊設(shè)備數(shù)量較多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜用電負(fù)荷等成本由于設(shè)備較少，占用場(chǎng)地少，空調(diào)和制播系統(tǒng)等用電設(shè)備負(fù)荷相對(duì)較少用電設(shè)備較多，負(fù)荷相對(duì)比較大節(jié)目生產(chǎn)制播系統(tǒng)由節(jié)目非編制作和播出兩部分組成，便于解決地鐵電視節(jié)目生產(chǎn)問題和節(jié)目從生產(chǎn)網(wǎng)到播出網(wǎng)傳輸問題只有播出系統(tǒng)。節(jié)目生產(chǎn)需利用傳統(tǒng)廣電非編輯系統(tǒng)；同時(shí)需要解決節(jié)目從生產(chǎn)網(wǎng)到播出網(wǎng)傳輸問題

3 武漢地鐵電視流媒體制播系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理

3.1 系統(tǒng)的構(gòu)成

圖2為武漢地鐵電視流媒體制播系統(tǒng)的構(gòu)成框架。

圖2 武漢地鐵電視流媒體制播系統(tǒng)的構(gòu)成

武漢地鐵電視流媒體制播系統(tǒng)是基于流媒體播出設(shè)計(jì)框架的集電視節(jié)目采集與編輯、多媒體數(shù)據(jù)廣播和播出功能于一體的綜合性電視前端服務(wù)系統(tǒng)。它由素材采集平臺(tái)、節(jié)目編輯平臺(tái)、內(nèi)容管理平臺(tái)、后臺(tái)轉(zhuǎn)碼平臺(tái)、發(fā)布系統(tǒng)平臺(tái)、播控管理平臺(tái)等主要功能模塊組成，系統(tǒng)流程如圖3所示。

1)素材采集平臺(tái)

素材采集平臺(tái)對(duì)磁帶、光盤、U盤等介質(zhì)通過簡(jiǎn)單編輯工作站上部署的采集導(dǎo)入軟件進(jìn)行數(shù)字化或文件導(dǎo)入；對(duì)于AV信號(hào)和IP流信號(hào)通過編碼器進(jìn)行統(tǒng)一編碼后，由收錄服務(wù)器進(jìn)行定時(shí)收錄采集。所有采集導(dǎo)入或收錄的素材統(tǒng)一進(jìn)入內(nèi)容管理系統(tǒng)。

圖3 武漢地鐵電視制播系統(tǒng)平臺(tái)流程圖

2)節(jié)目編輯平臺(tái)

節(jié)目編輯平臺(tái)對(duì)入庫的媒體文件進(jìn)行自動(dòng)技審，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的質(zhì)量(例如音頻文件的靜音、破音、音量超標(biāo)，視頻的黑場(chǎng)、彩條、單色、靜幀)的閾值設(shè)定和檢查報(bào)告。節(jié)目編輯系統(tǒng)采用BS和CS兩種架構(gòu)方式，快編模塊采用BS，精編模塊采用CS。

3)內(nèi)容管理平臺(tái)

內(nèi)容管理平臺(tái)，主要是對(duì)內(nèi)容的分類、檢索、存儲(chǔ)、全線、日志等方面進(jìn)行管理，方便瀏覽查看，包括內(nèi)容包管理、素材庫管理、成品庫管理等。

4)后臺(tái)轉(zhuǎn)碼平臺(tái)

基于轉(zhuǎn)碼功能構(gòu)建的轉(zhuǎn)碼平臺(tái)用來滿足視頻的播出需求，由于節(jié)目來源差異，要求所有節(jié)目統(tǒng)一分辨率、碼率及視頻編碼格式等，系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)碼服務(wù)器及軟件完成轉(zhuǎn)碼功能。所有轉(zhuǎn)碼目標(biāo)格式為：H.264編碼，標(biāo)清720×576，高清 1 920×1 080。

5)發(fā)布系統(tǒng)平臺(tái)

針對(duì)地鐵電視制播系統(tǒng)的需要，發(fā)布系統(tǒng)將編輯碼率的成品節(jié)目轉(zhuǎn)碼為H.264的播出碼率推送給播出系統(tǒng)，也可以直接將已經(jīng)是播出碼率的成品節(jié)目推送給播出系統(tǒng)，由播出系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)目編單后，按照輪播方式進(jìn)行實(shí)時(shí)播出。

6)播控管理平臺(tái)

播控管理平臺(tái)是對(duì)所有播出文件進(jìn)行管理與監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)對(duì)播出內(nèi)容進(jìn)行控制操作，無縫地對(duì)直播信號(hào)進(jìn)行切換、插入墊片等操作，嚴(yán)格控制，保證播出安全。

3.2 武漢地鐵電視制播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

1)不同媒體數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化與交換技術(shù)

系統(tǒng)具有把各種常見視頻格式轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的流媒體格式的功能，同時(shí)支持同一文件轉(zhuǎn)換生成多種不同碼率的文件輸出。集群碎片化轉(zhuǎn)碼方式實(shí)現(xiàn)了基于B/S架構(gòu)集群式自動(dòng)轉(zhuǎn)碼，服務(wù)器可開啟多個(gè)轉(zhuǎn)碼線程和任務(wù)，大文件自動(dòng)切成碎片化文件，同時(shí)分配到轉(zhuǎn)碼服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一的轉(zhuǎn)碼，轉(zhuǎn)碼完成自動(dòng)合成全新的文件。

2)直播控制技術(shù)

系統(tǒng)直播控制包括傳統(tǒng)信號(hào)的接入、數(shù)字化以及流媒體發(fā)布，重點(diǎn)是穩(wěn)定性以及可控性。系統(tǒng)直播控制支持多路直播信號(hào)和內(nèi)容進(jìn)行播出控制管理；支持流轉(zhuǎn)發(fā)和直播內(nèi)容的無縫切換，直播業(yè)務(wù)服務(wù)的部署監(jiān)控管理；現(xiàn)場(chǎng)直播軟件編碼器可以實(shí)現(xiàn)將多路攝像機(jī)信號(hào)、本地文件、遠(yuǎn)程流進(jìn)行切換和推流播出，播出的同時(shí)支持實(shí)時(shí)錄制；支持畫中畫、LOGO、字幕管理，支持高、低碼流輸出和場(chǎng)景切換特效等。

3)實(shí)時(shí)的音視頻在線編輯技術(shù)

實(shí)時(shí)的音視頻在線編輯能夠滿足對(duì)現(xiàn)有直播流的實(shí)時(shí)在線編輯，編輯精確度到幀。自動(dòng)場(chǎng)景轉(zhuǎn)換捕捉和節(jié)目串聯(lián)單導(dǎo)入便于編輯人員對(duì)內(nèi)容快速拆條，單段與多段輸出、多段合成輸出可實(shí)現(xiàn)直播節(jié)目在線拆條及多條合并等功能。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，所有操作基于瀏覽器實(shí)現(xiàn)，支持編輯發(fā)布一體的操作流程，處理完的音視頻可以直接進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)直播節(jié)目的3 min內(nèi)編輯及實(shí)時(shí)發(fā)布。

4 結(jié)束語

武漢地鐵電視制播系統(tǒng)建設(shè)首次采用流媒體技術(shù)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、播控環(huán)節(jié)、管理方式、人員操作方式等方面較傳統(tǒng)廣播電視播出機(jī)制具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。目前，武漢地鐵電視依托武漢廣電強(qiáng)大的節(jié)目?jī)?nèi)容生產(chǎn)能力，結(jié)合武漢地鐵運(yùn)行特點(diǎn)，通過流媒體技術(shù)，將廣播電視節(jié)目?jī)?nèi)容集成優(yōu)勢(shì)與軌道交通的渠道優(yōu)勢(shì)靈活地結(jié)合起來，滾動(dòng)播放新聞資訊、影視娛樂、生活休閑、地鐵運(yùn)行提示、出行安全知識(shí)、城市形象宣傳、文明出行和應(yīng)急信息等內(nèi)容，起到視頻化廣播、大客流疏導(dǎo)等應(yīng)急信息告知的作用，逐步打造一個(gè)集武漢市公共信息平臺(tái)、城市應(yīng)急服務(wù)平臺(tái)、百姓生活資訊平臺(tái)為一體的綜合資訊服務(wù)平臺(tái)。

[1] 武漢交通院. 武漢市城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃(2010—2017年)[EB/OL].[2014-11-20].http://www.wpl.gov.cn/pc-35170-253-0.html.

[2] 楊秀波. 數(shù)字電視播控系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)研究[J].西部廣播電視，2013(13)：135-136.

[3] 慧聰網(wǎng)廣電行業(yè)頻道. 高清晰度Info-TV電視資訊制播系統(tǒng)[EB/OL].[2014-11-20].http://info.broadcast.hc360.com/2005/10/08141783614.shtml.

[4] IEC PAS 62030，Real-time publish-subscribe (RTPS) wire protocol specification，version 1.0[S].2004.

蘋果將于秋季推電視流媒體服務(wù)

據(jù)《華盛頓郵報(bào)》網(wǎng)絡(luò)版消息稱，蘋果將會(huì)在今年秋季晚些時(shí)候推出全新的電視流媒體服務(wù)。據(jù)稱，蘋果與ABC、CBS、NBC和FOX等電視臺(tái)的談判正在順利進(jìn)行。

談判的主要問題在于蘋果的三七分成方案。根據(jù)該公司一直以來的分成方案，蘋果將會(huì)分走服務(wù)營收的30%。不過報(bào)道稱，談判正在迅速取得進(jìn)展，因?yàn)樘O果希望能在今年深秋推出該服務(wù)。

迪斯尼和CBS電視臺(tái)將會(huì)是首批簽約的公司，并將會(huì)與蘋果簽訂合作協(xié)議。同時(shí)蘋果希望能獲得迪斯尼旗下的ESPN和Discovery頻道的內(nèi)容，還希望能將一些地區(qū)性在線電視臺(tái)納入?yún)f(xié)議中。據(jù)稱，蘋果正在尋求方法能夠快速與遍布全國的地區(qū)性電視臺(tái)達(dá)成協(xié)議，而不用其一家一家地去談判。

業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，蘋果的電視流媒體服務(wù)將會(huì)在今年秋季與全新的Apple TV硬件產(chǎn)品一起推出。據(jù)稱新的Apple TV將支持App Store應(yīng)用商店，采用更強(qiáng)大的內(nèi)部構(gòu)件和改進(jìn)的遙控技術(shù)。

Research on Application of Streaming Media Technology in Metro TV

ZHENG Xiang, QIU Li

(GeneralEngineer’sOffice，WuhanRadioandTelevisonStation，Wuhan430022，China)

Taking the production and broadcasting systems of metro television as research subject, the key technology used in the systemis discussed.Two kinds of the systems based on traditional technology and based on streaming media technology are compared,and some improving measures to the flaws of the system are put forward based on streaming media technology. In the end, the structure and working principle of the production and broadcasting system are presented, which is first used streaming media technology in Wuhan metro.

streaming media technology；metro television；production and broadcasting system

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.16.008

2014-12-18

【本文獻(xiàn)信息】鄭翔，邱黎.流媒體技術(shù)在地鐵電視中的應(yīng)用[J].電視技術(shù),2015，39(16).

鄭 翔，博士后，武漢廣播電視臺(tái)總工辦副主任；

邱 黎，助理工程師。

責(zé)任編輯：任健男