面向奧運(yùn)全4K制作的超大型轉(zhuǎn)播車設(shè)計(jì)

謝秦

眾所周知2020年東京奧運(yùn)會公共信號制作將采用全4K HDR的制作模式，無論對奧運(yùn)會制作要求，還是對OBS的轉(zhuǎn)播技術(shù)要求都是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。本文將介紹SMT上海東方傳媒技術(shù)有限公司從2018年平昌冬奧會轉(zhuǎn)播到2020年東京奧運(yùn)會4KHDR轉(zhuǎn)播技術(shù)的變化，著眼2022年北京冬奧會，介紹SMT在超大型4K HDR轉(zhuǎn)播車建設(shè)的最新理念。

一.平昌冬奧會轉(zhuǎn)播技術(shù)方案

1.項(xiàng)目介紹

平昌冬奧會期間，SMT-UHDS1轉(zhuǎn)播車完成冬奧開閉幕式備份系統(tǒng)轉(zhuǎn)播以及冬殘奧期間現(xiàn)代冬季兩項(xiàng)和越野滑雪兩個(gè)項(xiàng)目的公共信號制作任務(wù)，平昌期間所有公共信號制作以高清1080i 59.94標(biāo)準(zhǔn)制作，冬奧期間聲音制作以5.1環(huán)繞聲為主，殘奧期間以立體聲制作為主。

現(xiàn)代冬季兩項(xiàng)——雪上運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一。它是越野滑雪和射擊相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)。要求運(yùn)動(dòng)員身背專用小口徑步槍，每滑行一段距離進(jìn)行一次射擊，最先到達(dá)終點(diǎn)者即為優(yōu)勝。 它起源于挪威，與人們在冬季狩獵活動(dòng)有關(guān)，是一種滑雪加射擊的比賽。

越野滑雪——借助滑雪用具，運(yùn)用登山、滑降、轉(zhuǎn)彎、滑行等基本技術(shù)，滑行于山丘雪原的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。比賽線路是上坡 、下坡和平地各約占1/3。為有利于發(fā)揮速度，應(yīng)避免坡度過長、過陡和急轉(zhuǎn)彎地段。運(yùn)動(dòng)員按賽前抽簽決定的順序佩帶號碼布，著經(jīng)裁判檢查認(rèn)可并打有標(biāo)記的滑雪板。單項(xiàng)比賽采用間隔單人出發(fā)。除雪板前部和雪杖外，雙腳位置不得超過起點(diǎn)線。比賽名次根據(jù)運(yùn)動(dòng)員按規(guī)則滑完全程所用的時(shí)間確定。運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)時(shí)至少有一只腳穿帶有標(biāo)記的滑雪板，否則成績無效。

2.現(xiàn)場機(jī)位布局

整個(gè)場地根據(jù)不同的級別、組別會有不同的賽道，基本都是在此基礎(chǔ)上變化；整個(gè)賽道由2部分：stadium和course組成；大部分baithlon和cross country skiing的組別都是一個(gè)個(gè)選手先后出發(fā)計(jì)時(shí)，同時(shí)在baithlon比賽中射擊部分脫靶還有加罰時(shí)間，因此在整個(gè)制作過程中找出領(lǐng)先者是重中之重；對于baithlon來說主要的是start、course、shooting、finish，其中course的占比相對較少，對于cross country skiing來說主要的是srart、course、finish，course的成分比較重要，因?yàn)樵擁?xiàng)目會將賽道均分為上坡、平地、下坡，考驗(yàn)選手的滑雪能力。

3.轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)布局

DIRECTOR：整個(gè)節(jié)目制作的核心，把控賽事制作全流程，需要與所有轉(zhuǎn)播工種通話，負(fù)責(zé)叫機(jī)，所有其他工種向他匯報(bào)；賽前2小時(shí)到達(dá)現(xiàn)場，賽前2小時(shí)-1.5小時(shí)與攝像開會，賽前1.5小時(shí)上車檢查監(jiān)看、機(jī)位設(shè)置；賽前和賽后的制作流程相對簡單，難度最大的是選手全部在賽道時(shí)，尋找領(lǐng)先者的工作，需要headspotter和Asistent director不斷的分析數(shù)據(jù)向他匯報(bào)。

TD：負(fù)責(zé)設(shè)置切換臺，賽事期間聽從Director完成切像工作，幾乎不使用通話，只在緊急的情況下與攝像通話；賽前2小時(shí)到崗，檢查切換臺所有功能，與EIC接觸較多，是Director和轉(zhuǎn)播車聯(lián)系的樞紐。

ASISTENT DIRECTOR WITH CIS：助理導(dǎo)播，輔助director按照賽事直播流程進(jìn)行各項(xiàng)切換，例如何時(shí)播放倒計(jì)時(shí)，何時(shí)播片頭，何時(shí)出時(shí)間成績等；CIS系統(tǒng)是賽事信息系統(tǒng)，包含選手信息和比賽成績。需要與director、headspotter、Graphic、evs、A1通話。

SPOTTER：相當(dāng)于現(xiàn)場導(dǎo)演，現(xiàn)場一共有4位spotter，負(fù)責(zé)不同區(qū)域的工作，包括體育場內(nèi)選手的出發(fā)順序、選手到達(dá)射擊區(qū)域的限售和賽道上選手的先后等即時(shí)信息，4個(gè)spotter只向First spotter匯報(bào)現(xiàn)場情況。

First spotter：是head spotter的助理，聯(lián)系現(xiàn)場4位spotter，將信息收集匯總后傳遞給head spotter；First spotter只與4位現(xiàn)場spotter和headspotter通話。

HEAD SPOTTER WITH CIS AND OMEGA：相當(dāng)于director的領(lǐng)航員，主要工作是跟蹤比賽期間各個(gè)選手的位置和成績，分析處于領(lǐng)先的選手，即時(shí)向director匯報(bào)選手位置和成績，使director在第一時(shí)間知道該找哪位選手；head spotter的工作相當(dāng)重要，他需要通過CIS系統(tǒng)和omega即時(shí)計(jì)分系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌控領(lǐng)先者。在比賽期間工作難度、強(qiáng)度非常大，因?yàn)閐irector完全根據(jù)head spotter的信息來跟蹤選手和切像。Headspotter只和director和asistent director通話。

PRODUCTION CONTROLL：由2個(gè)工位組成，1位是OBS production manager負(fù)責(zé)掌控制作全局，按照制作手冊的要求監(jiān)督提醒director；同時(shí)負(fù)責(zé)與IBC PQC聯(lián)系，PQC主要是針對制作流程的把控；另外一位是制作團(tuán)隊(duì)的team leader，主要配合OBS production manager工作，同時(shí)需要與體育展示進(jìn)行聯(lián)系和溝通，掌握現(xiàn)場頒獎(jiǎng)流程。

S U B D I R E C T O R F O R HIGHLIGHTS：evs導(dǎo)演，由2個(gè)人組成，主要指揮、指導(dǎo)highlights、session video montage、melt real、best athletsslomos的制作，同時(shí)兼顧賽前選手的熱身及制作部分選手畫面給字幕上人名條；該工位需要看到全部機(jī)位信號、需要看到所有4臺EVS的8個(gè)輸出，同時(shí)需要與director、evs op、部分?jǐn)z像師如無線機(jī)位、機(jī)器人機(jī)位。

SUB EVS-operator 1：單獨(dú)一臺evs，8進(jìn)2出，需要能聯(lián)網(wǎng)其他evs，專門用來做highlights，session montage、best athletsslomos、melt real、藍(lán)光單機(jī)素材傳送等。

EVS 1-A＼B-operator 2：EVS 1 8進(jìn)4出，DUAL LSM模式，負(fù)責(zé)shooting range cam6、cam16、oncorse cam12 、cam13、倒計(jì)時(shí)、Openning closing animation。

EVS 1-C＼D-operator 3：EVS 1 8進(jìn)4出，DUAL LSM模式，負(fù)責(zé)shooting range cam7、cam8、oncorse cam15、cam18。

EVS 2-E＼F-operator 4：evs 8進(jìn)2出設(shè)置，負(fù)責(zé)Start and finish cam4、cam5、cam 2、oncorse cam19、 cam 20、直升機(jī)、其他。

EVS 3-G＼H+SSLM -operator 5：evs 8進(jìn)2出設(shè)置，負(fù)責(zé)finish cam11、oncorse red cam14、cam 17、oncorse blue cam21、cam 22、SSLM、其他。

所有EVS工位需要evs monitor監(jiān)聽且希望在通話面板內(nèi)聽到evs monitor聲音；所有EVS都是2 PGM模式，都需要與director、audio、sub director、asistent director通話。

Audio：5人團(tuán)隊(duì)，雙A1調(diào)音師推臺子、3人A2負(fù)責(zé)現(xiàn)場話筒、通話由轉(zhuǎn)播車工程師完成。

CCU operator：5人調(diào)光、負(fù)責(zé)27個(gè)機(jī)位的調(diào)光，基本上是一人4-5個(gè)機(jī)位，1號位是總負(fù)責(zé)，調(diào)4個(gè)主機(jī)位加總體顏色把控；每個(gè)工位都需要有通話面板和矩陣面板，同時(shí)需要有顏色矯正設(shè)備對外來信號，如beauty、直升機(jī)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)校色。

4.信號分發(fā)

·該節(jié)目制作共采用24個(gè)有線機(jī)位、12路外來信號。冬季兩項(xiàng)和越野滑雪每天交替進(jìn)行，每天根據(jù)不同的比賽、組別，進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)位、系統(tǒng)、制作的調(diào)整。

·共使用4臺12通道EVS制作，6個(gè)制作面板。

·TV compound里除了轉(zhuǎn)播車外，最重要的由3個(gè)房間：TOC、OMEGA timing、RF&HELI；三個(gè)房間有大量信號與轉(zhuǎn)播互聯(lián)、同時(shí)都需要通話面板與轉(zhuǎn)播車級聯(lián)；其中轉(zhuǎn)播車視頻輸出大約在40路左右，輸入在10路左右；音頻輸出數(shù)字10對，數(shù)字輸入4對，模擬輸入10路，輸出4路。

二.東京奧運(yùn)會4K轉(zhuǎn)播需求

1.東京奧運(yùn)制作標(biāo)準(zhǔn)

采用全4KHDR核心制作，高清播出信號通過4KHDRPGM信號下變換獲得。前端轉(zhuǎn)播系統(tǒng)要全部采用4KHDR內(nèi)核制作，轉(zhuǎn)播系統(tǒng)將分別輸出4KHDR公共信號及其下變換獲得高清SDR公共信號，高清信號配合5.1環(huán)繞聲播出、4KHDR信號配合5.1.4全景聲播出。

2.東京奧運(yùn)4KHDR制作流程

全4KHDR制作的痛點(diǎn)在于對轉(zhuǎn)播設(shè)備的要求非常高，同時(shí)在實(shí)際的體育賽事制作中對特種設(shè)備的需求本身又很大?，F(xiàn)階段而言，大部分特種設(shè)備本身無法達(dá)到4KHDR的輸出，因此OBS定義了適用于東京奧運(yùn)會的4KHDR制作流程（如下圖）。

切換臺采用4KHDR內(nèi)核、EVS慢動(dòng)作系統(tǒng)采用1080PSDR內(nèi)核，輸出通過上變換為4KHDR格式進(jìn)入切換臺、所有特種設(shè)備（無線攝像機(jī)、超高速、mini攝像頭等）、字幕、包裝輸出格式至少為1080PSDR格式進(jìn)入EVS系統(tǒng)，同時(shí)采用上變換方式進(jìn)入切換臺；所有的監(jiān)看系統(tǒng)和調(diào)光系統(tǒng)采用基于高清SDR格式的監(jiān)看，4KHDR的畫面主要由Visionmanager來整體把控4K畫面和高清畫面的配。

3.4KHDR制作下的轉(zhuǎn)換需求

以SMTUHDS4所參與的攀巖公共信號制作需求為例，至少需要32路的SDR-HDR、HDR-SDR的轉(zhuǎn)換通道需求。

三.超大型4KHDR轉(zhuǎn)播車的設(shè)計(jì)理念

總結(jié)SMT參與的2屆奧運(yùn)會（平昌冬奧會和東京夏奧會）轉(zhuǎn)播制作需求，兼顧考慮未來幾年4KHDR的制作需求，我們在設(shè)計(jì)超大型4KHDR轉(zhuǎn)播車時(shí)評估了12GSDI系統(tǒng)和IP系統(tǒng)的可實(shí)施性，最后認(rèn)為超大型系統(tǒng)對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可拓展性上更有優(yōu)勢，因此我們選擇基于SMPTEST2110標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的32訊道超大規(guī)模4KHDR雙制作轉(zhuǎn)播系統(tǒng)。

1.設(shè)計(jì)原則

·安全性：根據(jù)技術(shù)需求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案具有高安全性。系統(tǒng)具備主備份安全冗余通路、應(yīng)急處理機(jī)制、系統(tǒng)功能完善，架構(gòu)及流程合理；應(yīng)急處理簡單有效、減少故障恢復(fù)時(shí)間；IP制作系統(tǒng)確保能夠高穩(wěn)定性地運(yùn)行；數(shù)據(jù)交換中心采用主備核心設(shè)計(jì)，所有IP設(shè)備都保證雙通道輸入輸出，系統(tǒng)具有故障自動(dòng)檢測，自動(dòng)恢復(fù)能力；應(yīng)用管理系統(tǒng)具備容錯(cuò)和應(yīng)變能力。

·先進(jìn)性：設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案具有先進(jìn)性。充分利用IP網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸、多數(shù)據(jù)流傳輸和多格式數(shù)據(jù)流兼容等特性優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；主要系統(tǒng)均使用IP交換機(jī)作為信號交換核心。

·可擴(kuò)展性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性，在保證基本配置的前提下，預(yù)留充分的擴(kuò)展空間，保證將來可以進(jìn)行訊道和相應(yīng)功能性設(shè)備的擴(kuò)展。

·實(shí)用性：根據(jù)奧運(yùn)會OBS的轉(zhuǎn)播技術(shù)要求，S1轉(zhuǎn)播系統(tǒng)可以滿足大型奧運(yùn)會賽事的轉(zhuǎn)播要求，并可滿足頂級賽事、高端電子競技類比賽及大型綜藝類節(jié)目的轉(zhuǎn)播。

2.系統(tǒng)目標(biāo)定位

實(shí)現(xiàn)4KHDR超高清節(jié)目制作，滿足SMPTE2110標(biāo)準(zhǔn)的4K全I(xiàn)P的系統(tǒng)架構(gòu)。

·能夠完成超大型節(jié)目的4K直播、錄制任務(wù)，滿足大型體育賽事、高端電子競技類比賽、大型綜藝節(jié)目的制作。

·雙制作空間布局，可以滿足30-40工位以上的布局；

·制作區(qū)域劃分，可根據(jù)節(jié)目形態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟季肿儞Q。

·環(huán)繞聲制作，包括多聲道錄制、立體聲制作、全景聲制作。

·平臺信號調(diào)度基于SDN服務(wù)器的管理，通過對SDN控制，簡單控制能實(shí)現(xiàn)整個(gè)信號的調(diào)度、分配、控制，操作簡單便捷安全，并能實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)流的走向，兼顧傳統(tǒng) SDI工程師的使用習(xí)慣。

·系統(tǒng)支持全新PTP同步方式，系統(tǒng)連線相比傳統(tǒng)的BB大為簡單。采用主備PTP的接入方式，實(shí)現(xiàn)無縫的主備切換，并能與傳統(tǒng)的 BB 同步方式相兼容。

·系統(tǒng)支持SMPTE 2110-30音頻IP流，完成通話系統(tǒng)與攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)自由靈活的雙向 IP音頻交互，通話內(nèi)容的調(diào)度、系統(tǒng)的架構(gòu)變得極為簡單。

·通用的、符合國家標(biāo)準(zhǔn)的SMPTE2110 IP、SMPTE2082 12G-SDI、SMPTE425-5 4*3G-SDI、SMPTE424M 3G-SDI、SMPTE 292M HD-SDI視頻、AES/EBU、模擬音頻、嵌入音頻、4線通話、TALLY等輸入及輸出端口。

3.總體技術(shù)方案

SMT UHD S1全系統(tǒng)基于IP SMPTE 2110的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，采用spine leaf組成的超大吞吐能力的數(shù)據(jù)中心，主備全冗余。基于目前IT架構(gòu)的發(fā)展，采用100G接口，在4K內(nèi)核下采用了無壓縮4K信號處理，確保系統(tǒng)內(nèi)所有傳統(tǒng)4線變成成熟的IP傳輸，大幅減少系統(tǒng)內(nèi)線纜，極大的提高了系統(tǒng)的靈活性。系統(tǒng)同步采用PTP與BB信號混合使用的方式，播出通道考慮以IP與傳統(tǒng)方式混合的架構(gòu) 。

系統(tǒng)總體框圖：

視頻系統(tǒng)總體架構(gòu)

·視頻系統(tǒng)采用主備spineLeaf數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，采用100G接口，最大信號處理能力6.4T。

·雙SDN控制，實(shí)現(xiàn)對IP信號的路徑走向、分發(fā)路由的控制。

·支持32個(gè)4K IP攝像機(jī)的接入能力，可實(shí)現(xiàn)32訊道4K HDR轉(zhuǎn)播。

·切花臺滿足56路IP 4K及16路12G SDI輸入，輸出24路IP 4K 及16路12G SDI的處理能力。

·滿足24個(gè)通道的輸入、4個(gè)通道輸出的色域轉(zhuǎn)換能力。

·監(jiān)看系統(tǒng)采用全I(xiàn)P畫分，采用100G接口接入核心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

音頻系統(tǒng)總體架構(gòu)

·音頻系統(tǒng)采用SMPTE 2110-30架構(gòu)，具備SMPTE 2022-7冗余倒換能力。

·調(diào)音臺主機(jī)、舞臺接口箱等接入2110網(wǎng)絡(luò)。

·備份調(diào)音臺通過AES-IP轉(zhuǎn)換設(shè)備接入2110網(wǎng)絡(luò)。

·通話系統(tǒng)中與攝像機(jī)、調(diào)音臺交互的部分接入2110網(wǎng)絡(luò)。

·音頻播出采用傳統(tǒng)加嵌方式，保證播出的安全性。

通話系統(tǒng)框圖：

通話系統(tǒng)總體架構(gòu)

·通話系統(tǒng)設(shè)計(jì)192*192矩陣規(guī)模，支持SMPTE 2110-30標(biāo)準(zhǔn)，支持與攝像機(jī)、調(diào)音臺之間通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。

·系統(tǒng)支持與32個(gè)攝像機(jī)基站之間實(shí)現(xiàn)IP雙通道（PROD，ENG）通話，支持與調(diào)音臺之間實(shí)現(xiàn)24路IP雙向傳輸，支持24個(gè)IP無線通話腰包接入，支持40對模擬四線輸入輸出，支持至少 8路GPIO，系統(tǒng)配備至少36塊通話面板，通話面板采用IP方式與通話矩陣之間連接。

·通話系統(tǒng)支持冗余備份，主要工位通話面板采用IP與模擬雙路由連接方式，攝像機(jī)與通話系統(tǒng)之間采用單通道模擬4線連接方式作為備份。

通話系統(tǒng)框圖：

同步系統(tǒng)總體架構(gòu)

·同步系統(tǒng)采用PTP精準(zhǔn)時(shí)鐘協(xié)議作為同步信號，部分傳統(tǒng)基帶設(shè)備采用BB信號作為同步源。

·主備數(shù)據(jù)中心之間采用千兆網(wǎng)相連，使得PTP信號能進(jìn)行倒換。

同步系統(tǒng)框圖：

對外分發(fā)能力：

根據(jù)過去2屆奧運(yùn)會信號分發(fā)的統(tǒng)計(jì)，在4KHDR制作模式下對于前端轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的信號分發(fā)能力要求越來越高，多版本信號分發(fā)，不同格式、不同制式的信號需求量比以往幾屆奧運(yùn)會的需求更加大。因此，我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候仍然保留了較多的SDI信號分發(fā)能力。

總計(jì)：340路3G-SDI輸入，291路3G-SDI輸出；5路12G-SDI輸入，6路12G-SDI輸出。

基于4KHDR調(diào)整的調(diào)像工位：

在全新的4KHDR工作流程下，傳統(tǒng)的調(diào)像工位已經(jīng)無法滿足4KHDR與高清SDR畫面之間的兼顧，基于SMT 4K制作的工作經(jīng)驗(yàn)，我們特意在新建的大型4KHDR轉(zhuǎn)播系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了這一全新工位。該工位是全車視覺質(zhì)量的總控，即能監(jiān)看高清畫面又能監(jiān)看4KHDR畫面，即有4KHDR示波器又有高清SDR示波器，同時(shí)還能調(diào)整所有高清、4K和色域轉(zhuǎn)換設(shè)備的所有參數(shù)。

SMTUHDS1轉(zhuǎn)播車4KHDR工位設(shè)計(jì)：

SMTUHDS4轉(zhuǎn)播車4KHDR工位設(shè)計(jì)：

四.總結(jié)

全4K HDR制作將東京奧運(yùn)會上開始全面展開，相信必將給全世界觀眾帶來一場前所未有的視覺盛宴。今年的4K HDR奧運(yùn)轉(zhuǎn)播是一個(gè)全新的起點(diǎn)，4K HDR的發(fā)展也將步入一個(gè)全面的、高速的發(fā)展階段，相信在2022年的北京冬奧會將迎來全面的大考，屆時(shí)4K HDR的制作流程也將不斷完善，給世界帶來更加震撼、更加富有沖擊力的畫面。