3G直播系統(tǒng)在電視新媒體的應(yīng)用

周雁智

山東電視臺 新媒體中心，山東 濟(jì)南 250062

0 引言

在國內(nèi)的電視直播發(fā)展歷程中，電視臺的直播歷經(jīng)了微波、衛(wèi)星、3G網(wǎng)絡(luò)三個階段，到目前為止，電視臺直播節(jié)目廣泛采用的仍然是微波和衛(wèi)星系統(tǒng)。作為技術(shù)成熟歷久的微波和衛(wèi)星直播系統(tǒng)，具有視頻信號質(zhì)量高、延遲小的優(yōu)點(diǎn)，但同時也有諸多如系統(tǒng)造價昂貴、使用費(fèi)用高、受使用環(huán)境影響大的缺點(diǎn)。

隨著新技術(shù)的進(jìn)步，3G通信技術(shù)的飛快發(fā)展，無線通信帶寬已然能夠支持視音頻流的實(shí)時傳輸，使得通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的直播成為電視臺可以選擇的新直播方式，3G直播系統(tǒng)具有設(shè)備重量輕、方便攜帶、操作簡便、使用費(fèi)用低等特點(diǎn)，但由于3G傳輸帶寬的限制，視音頻編碼質(zhì)量仍然受到較大的影響，尤其是回傳的視頻質(zhì)量達(dá)不到廣播級的要求，所以在電視臺的應(yīng)用中3G直播更適合用于突發(fā)事件、民生類新聞、網(wǎng)站直播等節(jié)目形態(tài)，對于高品質(zhì)畫面要求的專題新聞、體育直播、音樂晚會等類型的節(jié)目，3G直播系統(tǒng)并不適用。

隨著新媒體熱潮的興起，各地電視臺都在加強(qiáng)自身網(wǎng)絡(luò)電視臺的建設(shè)，爭取以更多的節(jié)目播出形態(tài)來適應(yīng)電視競爭的要求。網(wǎng)絡(luò)電視臺其技術(shù)本質(zhì)決定了其播出不受時間、地點(diǎn)、頻道資源限制的特性。結(jié)合3G直播技術(shù)，節(jié)目可以非常方便地在網(wǎng)絡(luò)電視臺上實(shí)現(xiàn)面向網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)的直播發(fā)布。

1 應(yīng)用需求

考慮到電視臺在新媒體方面的實(shí)際需求，在3G傳輸?shù)膽?yīng)用方面應(yīng)該主要考慮幾個方面：

1）可通過“攝像機(jī)+直播終端”進(jìn)行直播，直播終端應(yīng)兼容多家運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)并能混插使用。

2）可通過“手機(jī)+直播軟件”的方式進(jìn)行直播，并可滿足大規(guī)模用戶并發(fā)直播。

3）可通過手機(jī)或其他終端即時回傳素材進(jìn)行網(wǎng)站或電視錄播。

4）需要明確直播審核機(jī)制及完善的用戶權(quán)限管理，以保證傳輸視頻的政治可靠性。

5）手機(jī)直播操作系統(tǒng)應(yīng)支持Win?dows Mobile，Symbian，iPhone，Android等主流的操作系統(tǒng)。

2 方案考慮

在系統(tǒng)調(diào)研階段，本臺與多個廠家進(jìn)行了交流，并進(jìn)行反復(fù)測試和比較，最終融合了各廠家的技術(shù)特點(diǎn)，形成了適合本臺的新媒體3G直播解決方案，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

通過上述的拓?fù)鋱D可以看到，不論是手機(jī)還是攝像機(jī)回傳的信號都會進(jìn)入3G服務(wù)器中。

在網(wǎng)絡(luò)直播狀態(tài)，通信員在現(xiàn)場通過手機(jī)將視頻畫面回傳到3G服務(wù)器，3G服務(wù)器將直播信號通過RTP/RTCP協(xié)議直接發(fā)至網(wǎng)站來完成，平時3G服務(wù)器中自動錄制的素材發(fā)布到網(wǎng)站用于點(diǎn)播。

在視頻直播狀態(tài)下，現(xiàn)場記者通過“攝像機(jī)+3G客戶端”將視頻畫面?zhèn)鬏斨?G服務(wù)器中，通過人工選擇多路的回傳視音頻信號送到視頻選擇服務(wù)器中進(jìn)行監(jiān)看，從中選擇4路視音頻信號通過錄播工作站進(jìn)行SDI輸出，用于實(shí)時直播。

3 流程設(shè)計

3G直播系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。

在這個流程中充分考慮了手機(jī)和攝像機(jī)3G直播中的統(tǒng)一及協(xié)調(diào)，手機(jī)和攝像機(jī)通過3G回傳的信號統(tǒng)一進(jìn)入到3G服務(wù)器中，完成網(wǎng)站的直播和SDI直播的信號的預(yù)監(jiān)和輸出挑選，對于不進(jìn)行直播的信號自動錄制成文件，同時完成錄制文件的信號進(jìn)行SDI輸出和網(wǎng)站的點(diǎn)播；考慮到在特殊應(yīng)用場景下滿足攝像機(jī)多個直播的帶寬需求，允許服務(wù)端將手機(jī)傳輸及直播全部停止，只進(jìn)行攝像機(jī)的直播，待直播完成后再恢復(fù)手機(jī)直播和錄制文件的傳輸。

4 設(shè)備要求

為了方便使用人員的工作，提高工作效率，對手機(jī)直播系統(tǒng)和3G客戶端直播系統(tǒng)提出了不同的要求，保證在使用3G直播系統(tǒng)時，所有的回傳的直播或錄播信號能及時進(jìn)行SDI直播或者網(wǎng)絡(luò)直播，同時將已經(jīng)錄制好的信號進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播。

4.1 手機(jī)直播系統(tǒng)要求（手機(jī)模式）

1）通信員通過3G手機(jī)客戶端軟件拍攝視音頻文件，通過3G網(wǎng)絡(luò)上傳，帶寬可達(dá)到400～600 kbit/s，傳輸?shù)膱D像質(zhì)量高、流暢、無卡幀、無拖尾，在QVGA（320×240）格式下，可達(dá)15 f/s。

2）在手機(jī)上安裝手機(jī)直播軟件。此軟件自帶編碼功能，在傳輸過程中發(fā)揮作用；同時，此軟件可設(shè)置連接到3G服務(wù)器的IP地址等信息，并且可設(shè)置視頻標(biāo)題、內(nèi)容等文字信息并進(jìn)行回傳。

3）啟動該軟件，便可將現(xiàn)場的視頻回傳到電視臺3G服務(wù)器上。

4）實(shí)時采集手機(jī)拍攝的視音頻，編碼壓縮后通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給3G服務(wù)器，傳輸可采用直播或錄播兩種模式。

5）支持手機(jī)用戶登錄、手機(jī)直播、手機(jī)爆料等功能。

6）后端導(dǎo)播系統(tǒng)可與手機(jī)端實(shí)時雙向通話，或發(fā)送文字信息。

7）地圖定位功能，手機(jī)3G直播時在后臺導(dǎo)播中可實(shí)時顯示拍攝者的位置，并可將位置信息傳輸給網(wǎng)絡(luò)電視臺直播系統(tǒng)。

8）實(shí)時視頻傳輸支持眾多型號手機(jī)（基于 Windows Mobile，Symbian，An?droid，iPhone）。

9）手機(jī)端瀏覽實(shí)時圖像的同時，后臺工作站可同步對圖像進(jìn)行瀏覽。

10）采用H.264視頻壓縮算法，實(shí)現(xiàn)高清晰圖像的低網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸，手機(jī)實(shí)時查看視頻要實(shí)時、流暢。

11）支持網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸時可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬自動調(diào)整視頻幀率。

12）網(wǎng)站視頻直播采用Flash格式，完全不需要安裝其他插件。

13）可支持登錄用戶數(shù)量最大10 000戶，在線同時手機(jī)直播數(shù)量300個以內(nèi)。

4.2 3G客戶端直播系統(tǒng)要求（攝像機(jī)模式）

攝像機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場拍攝，將視音頻信號采集壓縮后通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，多SIM數(shù)據(jù)傳輸卡可傳輸1～2 Mbit/s碼流以上的H.264格式的D1（720×576）視頻。

1）配置好與攝像機(jī)相連接的3G客戶端（固定IP地址、端口號）。

2）利用視音頻線將攝像機(jī)與3G客戶端連接好。

3）開啟攝像機(jī)和3G客戶端，便可直接將現(xiàn)場畫面回傳；也可通過外接In?ternet網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場畫面回傳。

4）3G客戶端可以方便地使用攝像機(jī)電源口進(jìn)行連接，并使用攝像機(jī)電池供電。

5）3G客戶端可支持無線數(shù)據(jù)傳輸SIM卡類型，包括3G（CDMA2000/WCD?MA/TD-SCDMA）和4G（LTE/WiMAX），可以支持多制式無線SIM卡混插。

6）3G客戶端提供復(fù)合/SDI自適應(yīng)輸入接口，卡農(nóng)音頻輸入接口，RJ-45標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口。

7）支持無線路由，可利用WiFi熱點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的回傳。

8）錄播工作站配備進(jìn)口廣播級視音頻板卡，支持4路SDI信號的同時輸出，并可錄制成文件保存在本地硬盤，供后期制作使用。

4.3 3G服務(wù)器主要功能要求

1）接收前端手機(jī)回傳的視音頻。

2）接入（保持流始終連接和轉(zhuǎn)發(fā)），支持至少128路QVGA或64路D1的接入的穩(wěn)定可靠連接；同時支持素材的自動收錄。

3）支持遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程啟動和遠(yuǎn)程狀態(tài)診斷。

4）將傳送回來的直播視音頻信號錄制成文件。

4.4 3G視頻選擇服務(wù)器主要功能要求

監(jiān)看3G服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的多路信號，可以根據(jù)導(dǎo)播需要選擇監(jiān)看最多16路畫面數(shù)量，并選擇1～4路視頻流發(fā)送到視頻錄播工作站。

4.5 錄播工作站主要功能要求

1）對多路選擇服務(wù)器發(fā)送的視音頻進(jìn)行SDI信號輸出或錄制。

2）支持已編輯的視頻片段的播出與實(shí)時輸出。

3）對于錄播的內(nèi)容，可以回放，并輸出為標(biāo)準(zhǔn)視頻文件，通過播出軟件進(jìn)行實(shí)時播出。

5 總結(jié)

3G直播是適合民生類、突發(fā)事件的集合了壓縮、傳輸、管理的綜合系統(tǒng)，適合于網(wǎng)站直播的低成本高效率的解決方案。3G直播應(yīng)根據(jù)電視臺實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和具體需求，在手機(jī)和攝像機(jī)回傳信號的管理上采用統(tǒng)一的工作模式，其工作流程滿足了手機(jī)和攝像機(jī)直播和錄制文件的管理、回傳信號的監(jiān)視和輸出。對于設(shè)備的具體功能提出了更合理的要求，是一個具體的、可實(shí)施的完整方案。