關(guān)于TVU 4G技術(shù)在淮北廣播電視臺(tái)中的應(yīng)用

馬彪

摘要：隨著廣播電視的快速發(fā)展，節(jié)目制作對(duì)設(shè)備及技術(shù)的要求越來(lái)越高。本文主要介紹4G視頻傳輸技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，TVU設(shè)備在淮北廣播電視臺(tái)諸多節(jié)目制作中的靈活運(yùn)用，以及幫我們解決的問題及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：傳輸;4G技術(shù);電視臺(tái);應(yīng)用

一、4G 視頻傳輸技術(shù)的應(yīng)用

過去各個(gè)電視臺(tái)音視頻素材的實(shí)時(shí)回傳，主要依賴于衛(wèi)星、微波、光纖等傳統(tǒng)的通信手段，鑒于衛(wèi)星直播費(fèi)用昂貴、技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，且受天氣因素影響大，而微波傳輸距離有限，頻率干擾嚴(yán)重，光纖接入點(diǎn)無(wú)法移動(dòng)等缺點(diǎn)，在進(jìn)行電視直播時(shí)無(wú)法常態(tài)化。目前，隨著4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)普遍使用，4G視頻傳輸技術(shù)已經(jīng)十分成熟，各項(xiàng)指標(biāo)都可以滿足當(dāng)前事件報(bào)道的穩(wěn)定性和及時(shí)性要求，能夠滿足應(yīng)急條件。

●衛(wèi)星傳輸雖然穩(wěn)定性較好，但設(shè)備較貴且衛(wèi)星租賃費(fèi)用較高，技術(shù)較為復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員操作，并且調(diào)試和準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于常態(tài)化頻率的長(zhǎng)期使用并不適用。

●微波傳輸大多是視距內(nèi)傳輸，傳輸距離一般較短，無(wú)線信號(hào)繞射和反射后效果會(huì)不同程度的減弱。隨著城市的不斷發(fā)展，市區(qū)內(nèi)高層建筑越來(lái)越高，這也對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生一定的影響，微波傳輸效果不理想。

●光纖是幾種信號(hào)傳輸中最為穩(wěn)定的，但是采訪地通常沒有光纖的接入口，況且即使存在接入口但也不能移動(dòng)，則也不能進(jìn)行常態(tài)化的電視直播。

目前，隨著4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的日益完善，4G視頻傳輸技術(shù)已經(jīng)較為成熟，各項(xiàng)主要指標(biāo)都可以滿足常態(tài)化和突發(fā)事件報(bào)道穩(wěn)定性和及時(shí)性的要求。我們開始應(yīng)用4G信號(hào)來(lái)傳輸視音頻信號(hào)進(jìn)行節(jié)目的直播和回傳。

二、4G音視頻傳輸系統(tǒng)的選擇

在選購(gòu)4G系統(tǒng)時(shí)，我們側(cè)重考慮了以下技術(shù)指標(biāo)：

1.系統(tǒng)傳輸碼率能達(dá)到8M以上，保證傳輸高清電視信號(hào);

2.信號(hào)傳輸時(shí)前后端延時(shí)可控制在1秒內(nèi);

3.設(shè)備構(gòu)成簡(jiǎn)單，方便使用，可以減輕前方采訪人員的負(fù)擔(dān);

4.設(shè)備容易操作，界面清楚，較為直觀。開機(jī)啟動(dòng)時(shí)間短，能夠滿足隨時(shí)的采訪直播需求;

5.可通過多鏈路聚合傳輸，保證傳輸穩(wěn)定;

6.服務(wù)器具備輸出SDI信號(hào)和推流功能等指標(biāo)。

經(jīng)過多方測(cè)試比較，最后通過招標(biāo)選用了TVU產(chǎn)品。TVU 4G直播設(shè)備，具有便攜式、一鍵化、單兵式等優(yōu)良特點(diǎn)，更有利于電視直播的常態(tài)化。不管是長(zhǎng)時(shí)間直播還是短時(shí)間連線，基于IP 網(wǎng)絡(luò)的TVU系統(tǒng)，能夠傳輸高清質(zhì)量視頻信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)十分穩(wěn)定。具有覆蓋廣、投入成本低、零成本維護(hù)、易操作、易組網(wǎng)、高抗干擾性和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。TVU系統(tǒng)不僅充分滿足上述性能指標(biāo)，還具備發(fā)射端雙編碼功能，10M的傳輸碼率只要0.5秒延遲就能回傳。實(shí)現(xiàn)信號(hào)直播同時(shí)可錄制到本地硬盤備份，以及傳輸視頻信號(hào)時(shí)帶有時(shí)碼等元數(shù)據(jù)（metadata），方便后期編輯制作。

三、TVU 4G傳輸設(shè)備的主要特點(diǎn)

TVU 4G傳輸設(shè)備在4G網(wǎng)絡(luò)音視頻傳統(tǒng)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的，主要應(yīng)用在音視頻直播畫面?zhèn)鬏?、信?hào)傳輸及現(xiàn)場(chǎng)連線，系統(tǒng)框架由4G發(fā)射終端、管控系統(tǒng)和接收器這幾部分構(gòu)成。視頻采集設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)是通過SDI或者HDMI線傳輸?shù)?G發(fā)射終端，然后其利用4G網(wǎng)卡所處的4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳輸，在經(jīng)過Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)窖莶ナ蚁嚓P(guān)設(shè)備中。接受設(shè)備可以輸出相應(yīng)的音視頻信號(hào)，傳輸?shù)讲コ隹刂葡到y(tǒng)、演播室等，同時(shí)也能輸出IP信號(hào)和文件，提供給IP接收機(jī)等。

TVU在行業(yè)中處于技術(shù)領(lǐng)先的地位，其視頻傳輸技術(shù)和性能較好，能夠達(dá)到專業(yè)視頻畫質(zhì)且次秒級(jí)低延遲。TVU設(shè)備的特點(diǎn)是較為輕便，適合任何采訪現(xiàn)場(chǎng)使用，且其畫質(zhì)和性能是專業(yè)水準(zhǔn)。TVU采用4G技術(shù)進(jìn)行傳輸，代替了傳統(tǒng)的衛(wèi)星收發(fā)裝置，在設(shè)備投入上降低較大的成本。

該系統(tǒng)的維護(hù)成本極低，幾乎不需要投入維護(hù)費(fèi)用，4G直播設(shè)備較為簡(jiǎn)單，只需要一臺(tái)4G直播前端，開機(jī)即可使用，無(wú)需提前做其他準(zhǔn)備工作，也不用采訪人員進(jìn)行操作，不用準(zhǔn)備專業(yè)維護(hù)人員，這個(gè)方面也節(jié)約了大量的費(fèi)用。

應(yīng)用4G技術(shù)進(jìn)行傳輸，所支付的費(fèi)用僅是4G流量的使用費(fèi)，目前4G流量費(fèi)用并不貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器租用費(fèi)，因此可以說(shuō)4G技術(shù)傳輸費(fèi)用較低。同時(shí)，只要是4G信號(hào)覆蓋的地方都可以應(yīng)用該技術(shù)，不會(huì)受到天氣、環(huán)境、距離等影響，在遇到道路無(wú)法行駛車輛時(shí)，采訪人員仍可以獨(dú)自一人到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行突發(fā)新聞的采訪，不受任何影響。

TVU 4G傳輸產(chǎn)品的主要優(yōu)勢(shì)：

（1）延時(shí)時(shí)間短

TVU ONE的端到端的傳輸延時(shí)在網(wǎng)絡(luò)情況較好時(shí)最低只需要0.5S左右，一般來(lái)說(shuō)能達(dá)到1S以下。在采訪記者與演播室人員連線時(shí)，基本上觀眾不會(huì)感覺到溝通上的延遲，前后兩端的對(duì)話可以十分順暢，不會(huì)出現(xiàn)明顯的等待和間斷。視頻連接時(shí)畫面清晰度較高，銜接緊密。

（2）傳輸穩(wěn)定

TVU ONE采用智能VBR動(dòng)態(tài)編碼技術(shù)，編碼碼率是依據(jù)帶寬進(jìn)行調(diào)整的，在網(wǎng)絡(luò)不好時(shí)也能保證畫面的流暢性。產(chǎn)品采用多鏈路混合捆綁技術(shù)，在運(yùn)營(yíng)商基站改變時(shí)還可以保持穩(wěn)定的傳輸帶寬，進(jìn)而保障視頻音頻的流暢和穩(wěn)定。TVU ONE產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，主要包括體育比賽轉(zhuǎn)播和新聞直播等，用戶使用后效果較為理想。

（3）設(shè)備較輕，使用方便

TVU One采用的是金屬外殼，這種機(jī)身能夠很好的保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，機(jī)身尺寸為70mm×190mm×120mm，重量約為1公斤左右，質(zhì)量較輕，方便攜帶。TVU One還設(shè)計(jì)了專屬背包，背包可以靈活攜帶。

（4）操作簡(jiǎn)單

機(jī)身主體部分界面簡(jiǎn)潔，僅有觸摸式顯示屏和開關(guān)機(jī)鍵，操作十分簡(jiǎn)單;TVU One觸摸屏與智能手機(jī)屏幕類似，可以方便的進(jìn)行直播、調(diào)節(jié)延遲、設(shè)置模式等。

（5）具有較強(qiáng)的系統(tǒng)擴(kuò)展性

TVU ONE支持升級(jí)支持HEVC編碼，在帶寬相同時(shí)可以傳輸更加清晰的視頻畫面。在網(wǎng)絡(luò)條件不好的情況下，較為適用這種傳輸方式。

TVU 4G傳輸系統(tǒng)不僅可以支持TVU ONE作為前端發(fā)射設(shè)備，還能支持手機(jī)拍攝視頻并傳輸?shù)椒?wù)器上，使新聞的報(bào)道更加及時(shí)和方便。同時(shí)，TVU手機(jī)直播軟件TVU anywhere極大的借鑒了手持云臺(tái)，利用高精度云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定的畫面拍攝，在較為激烈的戶外活動(dòng)中，或是在車內(nèi)等交通工具上，都能保障視頻拍攝的流暢性，同時(shí)，拍攝的視頻可以通過TVU的傳輸技術(shù)，發(fā)送到任何制定的位置。

TVU ONE支持升級(jí)TVU Router功能。TVU Router是多卡捆綁4G路由器且可以移動(dòng)，TVU Router可以與高速帶寬的互聯(lián)網(wǎng)連接，相當(dāng)于在不同的地方都可以使用專用網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的Wi-Fi熱點(diǎn)不同，TVU Router能夠智能移動(dòng)設(shè)備提供安全、可靠、穩(wěn)定的雙向數(shù)據(jù)傳輸，使智能設(shè)備可以高效的收發(fā)文件、傳輸視頻等，類似于在遠(yuǎn)程設(shè)置了一個(gè)高速以太網(wǎng)連接，TVU Router通過用戶選擇的TVU云網(wǎng)關(guān)或TVU專用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行優(yōu)化。

四、TVU核心技術(shù)

1） IS+專利技術(shù)

為了是4G網(wǎng)絡(luò)中的帶寬問題和服務(wù)質(zhì)量得到解決，TVU開發(fā)了IS專利技術(shù)。StatMux可以整合多路信號(hào)然后固定信道發(fā)送。IS 則相反，將單一信號(hào)進(jìn)行多信道傳輸，然后在接收后整合。也就是將視頻分成若干數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包可以通過各種方式傳輸。在應(yīng)用過程中，IS 監(jiān)控每個(gè)連接的帶寬，并依據(jù)每個(gè)連接的可利用率來(lái)傳輸數(shù)據(jù)包，最后在終端進(jìn)行重組。

IS+整合了多種技術(shù)，目的是保證傳輸連接的穩(wěn)定性，獲得很低的延遲時(shí)間，提高傳輸畫面的畫質(zhì)。

此外，IS還可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)條件情況，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)整自身以避免網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的影響。如果某個(gè)連接不穩(wěn)定，IS會(huì)將傳輸數(shù)據(jù)再次分配到其他連接上，從而避免丟失數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)并可以動(dòng)態(tài)調(diào)整視頻壓縮率的進(jìn)程。TVU Pack能夠使視頻流碼率與帶寬匹配，保證畫質(zhì)的質(zhì)量。

2）NTP時(shí)鐘同步

音視頻的傳輸和管理是4G傳輸系統(tǒng)核心功能，因此時(shí)間是否準(zhǔn)確是十分重要的。利用GPS時(shí)鐘及NTP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步是不可或缺的功能。

GPS衛(wèi)星校時(shí)系統(tǒng)是通過接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步系統(tǒng)。地球上任何位置，只要具備接受三顆衛(wèi)星信息的能力，就可以提升本地時(shí)間的精度，其精度優(yōu)于1微秒。尤其是對(duì)于外出或移動(dòng)的情況。

3）VBR編碼技術(shù)

VBR也稱動(dòng)態(tài)比特率編碼，CBR對(duì)應(yīng)。由于CBR視頻壓縮碼率是固定的，但圖像內(nèi)容變化多樣，其結(jié)果是解碼后圖像也是變動(dòng)的。由于碼率不是依據(jù)實(shí)際情況而改變的，造成壓縮后視頻畫面清晰度受到影響，這種情況在色彩豐富畫面和運(yùn)動(dòng)畫面中更為常見。因此，這類固定碼率技術(shù)雖然較為簡(jiǎn)單，但是編碼效果較差，容易造成傳輸媒體和儲(chǔ)存媒體資源的浪費(fèi)。VBR編碼技術(shù)則不同，它可以根據(jù)圖像的內(nèi)容改變，保證圖像主觀質(zhì)量穩(wěn)定。提升傳輸和儲(chǔ)存媒體資源的利用率。并且對(duì)于主觀圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)，VBR編碼技術(shù)可以避免畫面出現(xiàn)鋸齒。

五、TVU設(shè)備在淮北廣播電視臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用

我臺(tái)在淮北當(dāng)?shù)囟啻涡聲r(shí)代傳習(xí)活動(dòng)等大型集體活動(dòng)、體育賽事中使用TVU 4G傳輸設(shè)備，取得了良好的使用效果和社會(huì)反響。尤其是在我市傳習(xí)活動(dòng)中，市區(qū)主會(huì)場(chǎng)與烈山區(qū)、濉溪縣兩個(gè)分會(huì)場(chǎng)之間實(shí)時(shí)傳輸、實(shí)時(shí)互動(dòng)，直播效果獲得大家一致好評(píng)。

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