淺析湖南臺“鐵騎決戰萬佛山”戶外活動直播傳輸方案

【摘要】 作者通過介紹湖南臺“鐵騎決戰萬佛山” 戶外活動直播傳輸方案。對頻率特性、分集抗衰落接收技術，SDI病態碼（極度惡劣環境）測試等傳輸技術在立體移動傳輸面上的運用進行了分析。并將實際工作中得出的移動傳輸直播經驗用于設備創新改造。

【關鍵詞】 頻率特性、分集抗衰落接收技術，SDI病態碼（極度惡劣環境）測試

一. 引言

2013年4月24日湖南廣播電視臺都市頻道聯合央視新聞頻道、天津電視臺都市頻道、上海廣播電視臺、浙江教育科技頻道、江西電視臺都市頻道、河北經視、黑龍江電視臺都市頻道、江蘇城市頻道、湖北經視、海南新聞頻道等數十家媒體在湖南通道萬佛山同步直播了大型戶外競技類節目“鐵騎決戰萬佛山”。來自山東青島的中國車王耿杰與來自新西蘭的車王邁克爾·塔蘭特向崎嶇的山路發起挑戰，他們分別駕駛競技摩托車穿越危險重重的茂密原始叢林，攀爬上蜿蜒陡峭的尖錐狀萬佛山山頂。為了將此次驚心動魄，緊張刺激的戶外競技賽精彩真實地呈現給電視觀眾。湖南廣播電視臺總臺的傳輸技術人員通過反復測試，精心選型，開創性地使用新型裝備和靈活運用以往傳輸經驗。最終以13路傳輸信號的傳輸方案圓滿完成了此次轉播工作。

二. 節目方案

萬佛山位于湘桂黔三省交界處的通道侗族自治區北部，面積10.8km2，主峰海拔635m，相對高度215m（見圖1）。

萬佛山地區以壯年期尖錐狀密集峰叢峰林型丹霞地貌為典型代表。在白堊紀早期，萬佛山地區形成了斷陷內陸湖盆地，沉積了厚達800m的紅色沙礫巖、礫巖。白堊紀晚期，古近紀初，由于地殼抬升，內流堆積盆地轉變為外流侵蝕地區。受喜馬拉雅運動的影響，紅層中產生大量的斷裂、節理和裂隙，丹霞地貌開始發育。新近紀晚期以來，地殼間歇抬升，氣候轉為濕熱，在流水、崩塌、風華等外動力共同作用下，逐步形成了其景恰“色若渥丹，燦如明霞”，其勢似“萬佛朝圣”“十蓮臥佛”的丹霞奇觀。

為了在體現摩托競技賽挑戰性、刺激性的同時又能使電視觀眾身臨其境般的感受萬佛山神奇的峰叢、赤壁、峽谷的丹霞奇景。導演組精心設定了復雜的比賽規則。首先選手從風雨橋出發，沿原始叢林中的蜿蜒小道，冒著隨時被參差錯亂的樹枝掛倒翻車的危險一路飛馳。并運用摩托車特技連續地快速翻越設在月亮灣、楊柳坪、萬佛寺遺址的三大障礙關卡駛入上山棧道。上山棧道是僅1m寬的狹窄盤山樓梯。進入棧道后的摩托車得利用技巧和向上的沖力連續爬上40度傾角的不斷盤旋向上延伸的樓梯。此時的選手只能全神貫注地把持住方向，控制好油門，因為只要有片刻的松懈和馬虎，摩托車將沖出棧道，墜入萬丈懸崖！到達萬佛山山頂后選手立即原路返回，抵達風雨橋終點。用時最少者獲勝！

三. 傳輸方案

1、導演組首先要求我們提供比賽全程選手頭盔上的Gopro攝像頭實時主觀信號，從選手自身角度真實記錄競技者在緊張刺激的比賽中的每一次呼吸，每一個動作。這是全程電視直播中最重要和最出彩的一路信號，用導播的話說：只要直播全程保障這一路信號優質穩定，我就能保證節目精彩成功！可見其在整場節目中舉足輕重的地位（見圖2）。

我們從之前介紹的比賽流程中就可以知道，摩托車手將穿越一片茂密的樹林再騎行上山。物體的運動軌跡從剖面看是一個L型。在以往的戶外直播中，物體的運動軌跡通常處于單一平面中，如“阿迪力走鋼絲”是處在水平面，“蜘蛛人爬高樓”是處于垂直面。信號傳輸難度相對較小。而這次物體的運動軌跡處在立體空間中，既有水平面又存在垂直面。如何優質穩定的傳輸Gopro攝像頭信號對我們是個新的挑戰！

我臺現有的便攜式移動數字微波包括LINK SD-HD（1.97GHz—2.7GHz）一套，Nucomm MicroLite HD（2.2GHz—2.4GHz）三套，華林視通HL-WLL 50HD（1.12GHz—1.6GHz）四套，以及租用華林視通公司兩套340MHz移動數字微波。這四種型號的微波其頻率，功率，發射機頭大小等各自有其獨有的特點。單從體積上說，最適合用于該場合的是Nucomm MicroLite HD微型微波。但我們都知道微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，微波的傳播不需要介質，同頻率的微波，在不同介質中的速度不同。不同頻率的微波，在同一種介質中傳播時，頻率越小，折射率越小，速度越大；頻率越大，折射率越大，速度越小。且微波只有在同種均勻介質中才能沿直線傳播，若同一種介質是不均勻的，微波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質中是沿曲線傳播的。通過不同介質時，會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。所以在無線通信系統中，頻率較高的信號比頻率較低的信號容易穿透建筑物。而頻率越低，波長越長，繞射能力越強，穿透能力越差，信號損失衰減越小，傳輸距離越遠。如廣播電視，短波電臺。頻率越高，波長越短，繞射能力越弱，穿透能力越強，信號損失衰減越大，傳輸距離越近。高頻信號確實衰耗大，頻率越高在傳播過程的損耗越大，所以短波若以地波形式傳播只能傳幾百米，距離很近，但長波卻以地波形式傳播就是這個道理。因此同等使用環境，340MHz與1GHz以上頻率信號對比的話，肯定是340MHz頻率折射率小，速度大，信號衰減少，繞射能力強。

并且華林HL-WLLG50HD 340M發射機采用COFDM調制方式以及NTT H.264的編碼芯片使延時能控制到60ms。這對實時畫面傳輸如虎添翼。

除選用低頻段來提高繞射能力，增加傳輸距離外。華林HL-G55HD微波接收機還采用了雙分集接收技術。根據信號論原理，若有其他衰減程度的原發送信號副本提供給接收機，則有助于接收信號的正確判決。這種通過提供傳送信號多個副本來提高接收信號正確判決率的方法被稱為分集。分集技術包括兩個方面：一是分散傳輸，使接收機能夠獲得多個統計獨立的、攜帶同一信息的衰落信號；二是集中處理，即把接收機收到的多個統計獨立的衰落信號進行合并以降低衰落的影響。因此，要獲得分集效果最重要的條件是各個信號之間應該是“不相關”的。

HL-G55HD微波接收機就是通過多個信道接收到承載相同信息的多個副本，由于多個信道的傳輸特性不同，信號多個副本的衰落就不會相同。接收單元使用多個副本包含的信息能比較正確的恢復出原發送信號。

并且我們還利用全向天線與定向天線各自特點，將天線角度確定為在平面上主用全向天線，在垂直面上主用定向天線。其340M微波接收信號穩定連續，畫面清晰可靠，獲得了導演組的肯定！圖3就是實時傳輸現場畫面截圖。

2、其次導演組在月亮灣、楊柳坪、萬佛寺遺址的三大障礙關卡點設機位，重點抓拍選手翻越障礙的特寫，展現選手精湛細膩的駕駛技巧。

由于包括這三大障礙關卡在內的7—13號機位均處于密林山谷深處。山壁巖石的阻擋和樹葉對電磁波的吸收使微波很難在其間穩定傳輸，而且我們手頭也無法提供數量眾多的低頻段微波設備。此時便攜穩定的光傳輸設備就閃亮登場了！

我們這次使用的是上海丞播CHM-S型HD-SDI高清數字視頻光端機，它由光發送機CHM-S-T和光接收機CHM-S-R構成，用來傳輸143、177、270、360、540、1483.5、1485Mb/s等速率的SD-SDI標清數字視頻信號或ASI數字視頻信號。他具有無以倫比的信號精度，還有減少信號抖動電路，可以很好地處理畸變信號，對1485Mb/s可提供超過100m自動均衡；對270Mb/s信號，可提供超過250m自動均衡。

我們在之前多次直播節目發現之前采購的SDI光傳輸設備并不能滿足HD直播信號傳輸，出現閃屏、黑屏等現象。我們通過與廠家溝通，聯合測試發現因為HD-SDI光傳輸設備在傳輸信號時出現了瞬間系統崩潰。我們知道模擬視頻傳輸系統信噪比好，圖像質量就好，當信噪比下降時會在圖像上出現噪點，信噪比越低噪點越多，非常直觀。SDI數據傳輸系統與以往模擬視頻傳輸系統不同，在正常的傳輸狀態下由于SDI系統的數字信號通過傳輸后進行判斷再生，信號可實現無任何損傷，隨著傳輸信道信噪比下降，在崩潰點之前，數字系統仍能正常運行，在圖像上無法發現有任何問題。但在崩潰點之后，數字系統完全無法運行。出現閃屏、黑屏等畫面質量問題。當傳輸設備再次捕捉鎖定信號后，系統又自動恢復。而這種光傳輸設備支持SDI病態碼（極度惡劣環境）測試。通過采用增強測試的方法即“病理碼”測試來預先測量系統的余量，從而確定系統的狀況。保證其設備即使在最惡劣的傳輸環境中工作，畫面質量始終處于設定的安全邊際中，保證萬無一失，絕不出現崩潰！

同時這種光傳輸設備發射機非常小巧（見圖4）， 體積同兩支五片裝口香糖疊在一起差不多。而且功耗僅2.5W。根據其自身特點結合以往戶外直播傳輸經驗，我們要求廠家將其電源從以往的AC220V改為DC5V。這樣使用普通攝像機電池為其提供電力，能持續工作一星期左右。非常符合戶外直播類傳輸設備“安全可靠。便攜輕巧，集成度高。功耗小，供電簡便”的要求！

3、最后導演組還在尖錐狀山上布設4個機位，捕捉選手騎爬棧道的細節，體現選手藝高膽大的膽識。為此我們使用頻譜儀對直播現場的頻率環境進行了仔細探查，發現除946M這個頻點被使用外，其它各頻段均很“干凈”，非常適合無線微波傳輸！

我們根據高度和傳輸距離由低到高，分別將華林視通HL-WLL 50HD四套微波分別布設在尖錐狀山頂附件。其具體分配是將頻率低的1160M微波設置在萬佛寺遺址與7號光纖相互配合，互為補充。因為此處是爬山的起點，是森林與山脈的交錯處。其它頻率微波設備順山勢一字向上排開，直達山頂。分別是14號機位的1390M、15號機位的1500M、16號機位的1600M微波。并取得了優質的接收效果。

四. 結論

在以往的直播傳輸中，一般工作面都是處于單一平面中，信號傳輸難度相對較小。而這次直播傳輸的工作面是既有水平面又存在垂直面的立體面，對傳輸設備的選型和布局很有講究。我們通過總結以往直播經驗，運用所學專業知識，發揮改造創新能力。在這次直播中大膽采用微波+光纖相互配合，互為補充的方法出色的完成了此次直播任務?！皶斄杞^頂，一覽眾山小”！電視傳輸技術也同爬上險峰一樣，只有通過不懈努力和不斷創新才能登上電視技術的高峰！BP

參考文獻

淺談 “病理碼”對數字高清光傳輸的影響 周義