一場異地視頻互動演出：中加音樂連線

于航

【摘 要】 介紹2013年10月17日由中國國家大劇院與加拿大國家藝術中心共同舉辦的一場基于遠程視頻會議系統的視頻演 出項目。

【關鍵詞】 遠程通信技術；IPv6；遠程高清視頻會議系統；音視頻連接

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.03.014

Introduce an Interactive Performance Based on Video Conference System - ConneXXions 2013

YU Hang

（Audio & Video Production Department， National Centre for the Performing Arts， Beijing 100031， China）

【Abstract】Introduce an Interactive Performance Based on Video Conference System- ConneXXions 2013 project between China National Centre for the Performing Arts and Canada National Arts Centre on October 17th， 2013.

【Key Words】telematics； Internet Protocol version 6； HD video conference system； audio/video connection

2013年10月17日北京時間上午9：00，渥太華當地時間晚上21：00，一場中國與加拿大的藝術交流互動演出“中加音樂連線”（ConneXXions 2013）開始在中國國家大劇院藝術資料中心與加拿大國家藝術中心第四舞臺實時同步舉行。這是一個利用遠程高清視頻會議系統實現異地觀眾互動的視頻演出項目。

1 演出內容介紹

此次演出分為北京現場和渥太華現場，中央音樂學院作為演出的網絡技術中心提供遠程通信技術支持，負責協助搭建國家大劇院演出現場與加拿大國家藝術中心演出現場的高速網絡通道，使得雙方可以進行實時的音視頻雙向互動。演出時長約一個半小時。

國家大劇院的本地演出內容包括國家大劇院四重奏、加拿大國家藝術中心交響樂團五重奏及中央音樂學院學生二胡獨奏等；加拿大國家藝術中心演出的內容為加拿大斯泰拉·博里爾斯兒童弦樂團弦樂演奏。

演出過程中按演出曲目分為主場與客場：當國家大劇院作為演出主場進行表演時，加拿大國家藝術中心作為客場不進行表演，觀眾通過投影屏幕觀看北京現場的演出；同樣，當加拿大國家藝術中心作為主場進行表演時，國家大劇院演出現場的觀眾通過投影屏幕觀看演出。在每個節目結束后，雙方的現場主持人及嘉賓會通過投影屏幕引導兩方觀眾進行互動交流，并且，雙方邀請的學生表演者通過屏幕共同參與了藝術討論，見圖1、圖2。此次演出是中國國家大劇院首次利用高速互聯網環境（IPv6，Internet Protocol version 6，互聯網通訊協定第6版）進行的跨國遠程視頻演出項目。

加拿大國家藝術中心在利用遠程通信技術開展教育方面處于國際領先地位，每年在世界各地舉辦50場音視頻雙向互動演出；它位于渥太華的尖端多媒體工作室與全世界多個遠程站點保持著遠程通信網絡關系，其中與中國的香港演藝學院、中央音樂學院、上海音樂學院和廣州星海音樂學院等4個主要音樂學院及中國國家大劇院設立了聯通平臺。

2 高速網絡環境搭建

“中加音樂連線”遠程視頻演出基于高速網絡環境（IPv6），國家大劇院的高速寬帶網絡由中國聯通公司負責安裝。本次演出場地位于國家大劇院4層的藝術資料中心，然而劇院的網絡綜合機房位于地下B3層，所以從4層到B3層的局域網絡（Ethernet）連接利用了一對單模光纖線進行跳線，網絡速度為100 Mbit/s左右。在中央音樂學院與中國聯通公司的配合下，國家大劇院與中央音樂學院之間搭建了一條臨時高速網絡通道（CERNET-IPv6）。由于中央音樂學院本身具備高速網絡環境，將其作為網絡橋梁，從國家大劇院演出現場傳輸的網絡信號先通過中央音樂學院，然后途經美國洛杉磯HE機房，最后到達加拿大國家藝術中心，見圖3。不過，加拿大國家藝術中心的網絡環境為CERNET-IPv6 tunnel，速度相對慢于IPv6。

3 遠程高清視頻會議系統及音視頻互聯技術介紹

3.1 遠程高清視頻會議系統

負責“中加音樂連線”演出遠程音視頻互聯技術的是加拿大國家藝術中心新媒體制作人毛利修·奧托拉尼（Maurizio Ortolani）先生和中央音樂學院遠程計算機音樂教授肯尼斯·費爾茲（Kenneth Fields），兩位藝術家均長期致力于遠程通信網絡多媒體互動式演出項目，他們的項目涉及美國、加拿大、丹麥、中國等。此次演出的核心設備是由費爾茲教授提供的遠程高清視頻會議系統CISCO Tandberg Codec C90（以下簡稱C90系統），它的作用是：作為傳輸終端，將國家大劇院演出現場與加拿大國家藝術中心之間的音視頻信號進行互傳，實現異地實時視頻雙向互動的演出目的。國家大劇院與加拿大國家藝術中心的同步音視頻信號通過視頻會議系統傳輸到對方的演出現場。在正式演出前，兩位藝術家帶領國家大劇院影視節目制作部的音視頻技術人員進行了2次中加之間的實時同步音視頻信號測試與彩排，解決了復雜音視頻信號傳輸的問題，見圖4、圖5。

3.2 音頻連接

“中加音樂連線”的音頻連接涉及擴聲、錄音、同步接收和返送音頻信號等。音頻系統包括傳聲器、音源、調音臺、揚聲器、周邊音頻設備、監聽和編碼器等。演出前兩個月，國家大劇院影視節目制作部的音頻技術人員和奧托拉尼、費爾茲進行了多次音頻信號連接方案的探討及測試。為了避免與加拿大國家藝術中心音頻互聯過程中出現信號中斷、回授及嘯叫等情況，最終音頻連接由原計劃的4路軌道錄音（移動調音臺）改為利用模擬調音臺進行8路軌道混音、錄音、雙向傳輸音頻信號等。endprint

國家大劇院的演出現場共采用了7支傳聲器進行拾音。一對Sennheiser MKH 416電容傳聲器作為環境傳聲器來拾取舞臺及整個演出現場的聲音；兩支Schoeps MK41電容傳聲器分別作為拾取弦樂獨奏及鋼琴伴奏的聲音；另外三支Sennheiser無線傳聲器用來拾取主持人、嘉賓及采訪互動的聲音。YAMAHA模擬調音臺1～4路分別連接上述四支電容傳聲器，第5路為備用輸入通道，第6路接收由擴聲調音臺輔助（Aux）發送的1路混音信號（3支手持無線傳聲器的混音），第7～8路接收來自加拿大演出現場的一對總混合立體聲信號。

國家大劇院錄音師將YAMAHA調音臺現場混音的一對立體聲信號分別發送到C90系統及硬盤錄音機進行錄制保存，通過硬盤錄音機的總混合立體聲信號再被發送到視頻錄像機里。加拿大國家藝術中心的總混音信號通過其視頻會議系統及C90 系統發送到國家大劇院擴聲調音臺，國家大劇院錄音師將接收的音頻信號進行音量控制后發送到演出現場的揚聲器進行外放。此時，國家大劇院現場的觀眾不僅能聽到現場的演出聲音，同時還能實時聽到來自加拿大演出現場的聲音。

在彩排的測試音頻信號環節，國家大劇院演出現場的揚聲器里聽到持續的交流聲，經音頻技術人員推測可能是因為C90 系統電源未接地，最后利用隔離變壓器分離音頻信號解決了交流聲干擾問題。整個演出現場的擴聲及錄音分別通過2臺模擬調音臺進行并聯傳送音頻信號到視頻會議系統。音頻信號傳送及返送詳細系統搭建如圖6所示。

3.3 視頻連接

“中加音樂連線”的視頻系統搭建由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換臺、監視器、視頻錄像機和編碼器（C90 系統）組成。C90系統支持HDMI接口及1080p高清格式顯示，國家大劇院演出現場的視頻連接采用了視頻信號轉換器和Aja的 HDSDI轉HDMI轉換器，最終成功實現演出流程：將攝像機采集的視頻信號通過遠程視頻會議系統編碼后，傳送到加拿大的視頻會議系統進行解碼及播放。加拿大國家藝術中心的視頻信號通過視頻會議系統傳回到國家大劇院演出現場，通過C90 系統進行高清解碼后，使用投影儀實時播放。也就是說，視頻會議系統對攝像機獲取的視頻信號進行編碼傳輸，同時對接收到的數據進行解碼，并還原成視頻信號以便顯示，視頻會議系統具有對各種信號進行采集、編碼、傳輸、混合及儲存能力。國家大劇院的演出現場共架設了兩臺SONY EX1高清攝像機，分別用于攝取演出人員圖像和演出現場全景。視頻導播利用視頻切換臺將兩臺攝像機拍攝的圖像進行選擇切入，切換好的視頻畫面被錄制到視頻錄像機里保存。視頻系統搭建圖如圖7所示。

3.4 演出中出現的技術問題

此次“中加音樂連線”遠程視頻演出，原計劃采用高清1080p信號格式直播，然而在演出前一天，奧托拉尼決定將視頻壓縮到標清720p。他認為這次演出是中國國家大劇院第一次嘗試采用遠程視頻會議系統進行異地雙向互動演出，為了保證演出順利及減少傳輸過程中的信號損失，國家大劇院演出現場的音視頻信號作為兩組數據分別通過C90系統進行編碼、數據壓縮、同步加嵌后，通過網絡通道傳輸到加拿大的視頻會議系統，再進行音視頻同步解碼及解壓縮。由于音視頻信號數字化后數據量很大，計算機很難對其保存和處理，需壓縮音視頻數據量在網絡中進行傳輸。音頻編碼器對從傳聲器輸入的音頻信息進行編碼傳輸，在接收端進行解碼以便輸出到揚聲器，音頻信號包含壓縮的數字化語音。視頻編解碼器在視頻源處將視頻信息進行編碼傳輸，在接收端進行解碼顯示。

由于國家大劇院及加拿大國家藝術中心均采用基于H.323協議的音視頻編解碼技術，音視頻信號的發送、接收、編解碼與網絡異常處理都能得到保證，所以中加雙方互傳的視頻畫面及音頻信號并不會有太多的質量損失，能夠實現唇音同步，延遲不明顯。

在演出開始大概15分鐘左右，國家大劇院演出現場的投影屏幕上突然出現視頻畫面跳幀現象，聲音也變得非常卡，幾分鐘后，加拿大國家藝術中心的音視頻信號徹底消失了。費爾茲立即檢查了所有設備的信號傳輸情況，最后將C90系統重啟得以恢復到正常信號。整個演出過程中，來自加拿大演出現場的音視頻信號共出現3次中斷，遠程視頻會議系統共重啟2次，不過，加拿大國家藝術中心一直能夠正常接收國家大劇院演出現場發出的音視頻信號。費爾茲認為，演出中的信號中斷是由網絡問題引起的，雖然這種基于高速網絡的視頻雙向互動演出中不應該出現網絡傳輸問題，但他猜測由于洛杉磯HE機房和加拿大國家藝術中心之間網絡環境為IPv6-Tunnel，網絡速度傳輸比IPv6慢，問題很可能出在這里。

雖然這次演出中有網絡問題發生，不過對于雙方的第一次遠程合作來講，還是非常成功的，畢竟這是國家級劇院間的第一次跨國遠程連接。筆者相信，今后通過更多的基于高清視頻會議系統的遠程視頻互動演出項目測試與演出，網絡技術會因為演出需求而得以改善，走向成熟。

4 對比基于不同媒介的視頻互動系統

網絡直播的演出目前主要采用兩種技術形式。“中加音樂連線”演出項目是基于高速網絡的利用遠程高清視頻會議系統進行的異地實時同步演出。與此不同，目前常用的演播室視頻互動系統是一個無需高速網絡專線的雙向無延遲視頻互動交流系統，可在較窄的帶寬下提供順暢的交互式視頻互動。網絡參與者可與演出現場的主持人及觀眾實現一對一或一對多雙向互動，同時，演出場外的網友能實時看到演出畫面。這兩種基于不同網絡環境的視頻互動系統皆采用SIP協議進行雙向視頻交互，基于高速網的遠程高清視頻演出相對更專業化、精致化，因為C90系統采用硬終端編碼，支持全編碼全解碼技術，每路視頻獨立解編碼，處理音視頻技術精尖，采用SPEEX壓縮技術，能夠保證在低帶寬下的高質量音頻傳輸，可實現1080p高清視頻格式顯示及無損音頻處理。演播室視頻互動系統利用RTP協議中的時間戳信息，結合SIP信令中的re-INVITE機制來保證同步性，網絡參與者可與演出現場的主持人及觀眾實現一對一或一對多雙向互動；同時，演出場外的網友能實時看到演出畫面，雙向延遲小于1秒。從長遠來講，演播室視頻互動系統比基于遠程通信網絡的視頻互動系統的應用面更廣，原因有如下幾點：

第一，演播室視頻互動系統有一整套業務流程來為演出環境及節目服務，同時不需額外的終端，不需接入特殊的高速網絡專線；第二，演播室互動系統成本比基于遠程通信網絡的視頻互動系統成本低；第三，各個網絡參與終端用戶僅需普通網絡，在任意地點的連線延遲小于1秒；第四，演播室互動系統的現場互動性更強，系統支持海量用戶終端同時呼入一個演出現場，進行互動及推送信息，遠程呼入者可以查看演播室實時畫面，導播可同時監控多個呼入信號。

目前，基于普通網絡環境的演播室視頻互動系統已在國內眾多電視臺廣泛使用，含10個同時呼入用戶系統，可與至多10個終端站點進行實時同步的多媒體視頻互動演出。

除網絡直播之外，衛星直播是常見的異地演出直播形式。目前，基于衛星發射的現場直播是一些電視臺采用的異地直播技術手段。SNG （Satellite News Gathering）是“衛星新聞采集”的英文簡稱，基于全套SNG設備的移動式發射站以衛星通信系統作為傳輸平臺，可以隨時將現場的音視頻信號壓縮處理后通過同步通信衛星傳送到其他接收站點進行信號播出，信號清晰穩定。然而，對比基于高速網絡的遠程視頻會議系統及演播室視頻會議系統作為傳輸平臺的直播方式來講，衛星傳輸通信資費標準高于常用的電纜通信及網絡，且衛星直播車車體龐大，需特殊的安全保障需求。

5 結語

本次利用遠程通信技術實現的演出，促進了兩國劇院間的藝術和教育交流，也增進了兩國藝術家和學生間的了解與友誼。這種基于高速網絡的視頻演出不僅僅是新型的演出形式，更重要的是它使得藝術交流打破了時間與空間的界限，使不同國家間的劇院或藝術機構開展文化藝術交流、跨國遠程教育培訓活動以及拓展自身的國際演出市場等更加便捷、有效。目前在中國，基于高速網絡的遠程視頻互動演出項目還處于探索階段，因為高速網絡環境（IPv6）并未在國內普及，隨著網絡技術的不斷發展及人類對視覺及聽覺審美需求的不斷提高，基于高速網絡的遠程視頻互動演出也會逐漸被人們所認識和關注。

（編輯 張冠華）endprint

國家大劇院的演出現場共采用了7支傳聲器進行拾音。一對Sennheiser MKH 416電容傳聲器作為環境傳聲器來拾取舞臺及整個演出現場的聲音；兩支Schoeps MK41電容傳聲器分別作為拾取弦樂獨奏及鋼琴伴奏的聲音；另外三支Sennheiser無線傳聲器用來拾取主持人、嘉賓及采訪互動的聲音。YAMAHA模擬調音臺1～4路分別連接上述四支電容傳聲器，第5路為備用輸入通道，第6路接收由擴聲調音臺輔助（Aux）發送的1路混音信號（3支手持無線傳聲器的混音），第7～8路接收來自加拿大演出現場的一對總混合立體聲信號。

國家大劇院錄音師將YAMAHA調音臺現場混音的一對立體聲信號分別發送到C90系統及硬盤錄音機進行錄制保存，通過硬盤錄音機的總混合立體聲信號再被發送到視頻錄像機里。加拿大國家藝術中心的總混音信號通過其視頻會議系統及C90 系統發送到國家大劇院擴聲調音臺，國家大劇院錄音師將接收的音頻信號進行音量控制后發送到演出現場的揚聲器進行外放。此時，國家大劇院現場的觀眾不僅能聽到現場的演出聲音，同時還能實時聽到來自加拿大演出現場的聲音。

在彩排的測試音頻信號環節，國家大劇院演出現場的揚聲器里聽到持續的交流聲，經音頻技術人員推測可能是因為C90 系統電源未接地，最后利用隔離變壓器分離音頻信號解決了交流聲干擾問題。整個演出現場的擴聲及錄音分別通過2臺模擬調音臺進行并聯傳送音頻信號到視頻會議系統。音頻信號傳送及返送詳細系統搭建如圖6所示。

3.3 視頻連接

“中加音樂連線”的視頻系統搭建由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換臺、監視器、視頻錄像機和編碼器（C90 系統）組成。C90系統支持HDMI接口及1080p高清格式顯示，國家大劇院演出現場的視頻連接采用了視頻信號轉換器和Aja的 HDSDI轉HDMI轉換器，最終成功實現演出流程：將攝像機采集的視頻信號通過遠程視頻會議系統編碼后，傳送到加拿大的視頻會議系統進行解碼及播放。加拿大國家藝術中心的視頻信號通過視頻會議系統傳回到國家大劇院演出現場，通過C90 系統進行高清解碼后，使用投影儀實時播放。也就是說，視頻會議系統對攝像機獲取的視頻信號進行編碼傳輸，同時對接收到的數據進行解碼，并還原成視頻信號以便顯示，視頻會議系統具有對各種信號進行采集、編碼、傳輸、混合及儲存能力。國家大劇院的演出現場共架設了兩臺SONY EX1高清攝像機，分別用于攝取演出人員圖像和演出現場全景。視頻導播利用視頻切換臺將兩臺攝像機拍攝的圖像進行選擇切入，切換好的視頻畫面被錄制到視頻錄像機里保存。視頻系統搭建圖如圖7所示。

3.4 演出中出現的技術問題

此次“中加音樂連線”遠程視頻演出，原計劃采用高清1080p信號格式直播，然而在演出前一天，奧托拉尼決定將視頻壓縮到標清720p。他認為這次演出是中國國家大劇院第一次嘗試采用遠程視頻會議系統進行異地雙向互動演出，為了保證演出順利及減少傳輸過程中的信號損失，國家大劇院演出現場的音視頻信號作為兩組數據分別通過C90系統進行編碼、數據壓縮、同步加嵌后，通過網絡通道傳輸到加拿大的視頻會議系統，再進行音視頻同步解碼及解壓縮。由于音視頻信號數字化后數據量很大，計算機很難對其保存和處理，需壓縮音視頻數據量在網絡中進行傳輸。音頻編碼器對從傳聲器輸入的音頻信息進行編碼傳輸，在接收端進行解碼以便輸出到揚聲器，音頻信號包含壓縮的數字化語音。視頻編解碼器在視頻源處將視頻信息進行編碼傳輸，在接收端進行解碼顯示。

由于國家大劇院及加拿大國家藝術中心均采用基于H.323協議的音視頻編解碼技術，音視頻信號的發送、接收、編解碼與網絡異常處理都能得到保證，所以中加雙方互傳的視頻畫面及音頻信號并不會有太多的質量損失，能夠實現唇音同步，延遲不明顯。

在演出開始大概15分鐘左右，國家大劇院演出現場的投影屏幕上突然出現視頻畫面跳幀現象，聲音也變得非常卡，幾分鐘后，加拿大國家藝術中心的音視頻信號徹底消失了。費爾茲立即檢查了所有設備的信號傳輸情況，最后將C90系統重啟得以恢復到正常信號。整個演出過程中，來自加拿大演出現場的音視頻信號共出現3次中斷，遠程視頻會議系統共重啟2次，不過，加拿大國家藝術中心一直能夠正常接收國家大劇院演出現場發出的音視頻信號。費爾茲認為，演出中的信號中斷是由網絡問題引起的，雖然這種基于高速網絡的視頻雙向互動演出中不應該出現網絡傳輸問題，但他猜測由于洛杉磯HE機房和加拿大國家藝術中心之間網絡環境為IPv6-Tunnel，網絡速度傳輸比IPv6慢，問題很可能出在這里。

雖然這次演出中有網絡問題發生，不過對于雙方的第一次遠程合作來講，還是非常成功的，畢竟這是國家級劇院間的第一次跨國遠程連接。筆者相信，今后通過更多的基于高清視頻會議系統的遠程視頻互動演出項目測試與演出，網絡技術會因為演出需求而得以改善，走向成熟。

4 對比基于不同媒介的視頻互動系統

網絡直播的演出目前主要采用兩種技術形式。“中加音樂連線”演出項目是基于高速網絡的利用遠程高清視頻會議系統進行的異地實時同步演出。與此不同，目前常用的演播室視頻互動系統是一個無需高速網絡專線的雙向無延遲視頻互動交流系統，可在較窄的帶寬下提供順暢的交互式視頻互動。網絡參與者可與演出現場的主持人及觀眾實現一對一或一對多雙向互動，同時，演出場外的網友能實時看到演出畫面。這兩種基于不同網絡環境的視頻互動系統皆采用SIP協議進行雙向視頻交互，基于高速網的遠程高清視頻演出相對更專業化、精致化，因為C90系統采用硬終端編碼，支持全編碼全解碼技術，每路視頻獨立解編碼，處理音視頻技術精尖，采用SPEEX壓縮技術，能夠保證在低帶寬下的高質量音頻傳輸，可實現1080p高清視頻格式顯示及無損音頻處理。演播室視頻互動系統利用RTP協議中的時間戳信息，結合SIP信令中的re-INVITE機制來保證同步性，網絡參與者可與演出現場的主持人及觀眾實現一對一或一對多雙向互動；同時，演出場外的網友能實時看到演出畫面，雙向延遲小于1秒。從長遠來講，演播室視頻互動系統比基于遠程通信網絡的視頻互動系統的應用面更廣，原因有如下幾點：

第一，演播室視頻互動系統有一整套業務流程來為演出環境及節目服務，同時不需額外的終端，不需接入特殊的高速網絡專線；第二，演播室互動系統成本比基于遠程通信網絡的視頻互動系統成本低；第三，各個網絡參與終端用戶僅需普通網絡，在任意地點的連線延遲小于1秒；第四，演播室互動系統的現場互動性更強，系統支持海量用戶終端同時呼入一個演出現場，進行互動及推送信息，遠程呼入者可以查看演播室實時畫面，導播可同時監控多個呼入信號。

目前，基于普通網絡環境的演播室視頻互動系統已在國內眾多電視臺廣泛使用，含10個同時呼入用戶系統，可與至多10個終端站點進行實時同步的多媒體視頻互動演出。

除網絡直播之外，衛星直播是常見的異地演出直播形式。目前，基于衛星發射的現場直播是一些電視臺采用的異地直播技術手段。SNG （Satellite News Gathering）是“衛星新聞采集”的英文簡稱，基于全套SNG設備的移動式發射站以衛星通信系統作為傳輸平臺，可以隨時將現場的音視頻信號壓縮處理后通過同步通信衛星傳送到其他接收站點進行信號播出，信號清晰穩定。然而，對比基于高速網絡的遠程視頻會議系統及演播室視頻會議系統作為傳輸平臺的直播方式來講，衛星傳輸通信資費標準高于常用的電纜通信及網絡，且衛星直播車車體龐大，需特殊的安全保障需求。

5 結語

本次利用遠程通信技術實現的演出，促進了兩國劇院間的藝術和教育交流，也增進了兩國藝術家和學生間的了解與友誼。這種基于高速網絡的視頻演出不僅僅是新型的演出形式，更重要的是它使得藝術交流打破了時間與空間的界限，使不同國家間的劇院或藝術機構開展文化藝術交流、跨國遠程教育培訓活動以及拓展自身的國際演出市場等更加便捷、有效。目前在中國，基于高速網絡的遠程視頻互動演出項目還處于探索階段，因為高速網絡環境（IPv6）并未在國內普及，隨著網絡技術的不斷發展及人類對視覺及聽覺審美需求的不斷提高，基于高速網絡的遠程視頻互動演出也會逐漸被人們所認識和關注。

（編輯 張冠華）endprint

國家大劇院的演出現場共采用了7支傳聲器進行拾音。一對Sennheiser MKH 416電容傳聲器作為環境傳聲器來拾取舞臺及整個演出現場的聲音；兩支Schoeps MK41電容傳聲器分別作為拾取弦樂獨奏及鋼琴伴奏的聲音；另外三支Sennheiser無線傳聲器用來拾取主持人、嘉賓及采訪互動的聲音。YAMAHA模擬調音臺1～4路分別連接上述四支電容傳聲器，第5路為備用輸入通道，第6路接收由擴聲調音臺輔助（Aux）發送的1路混音信號（3支手持無線傳聲器的混音），第7～8路接收來自加拿大演出現場的一對總混合立體聲信號。

國家大劇院錄音師將YAMAHA調音臺現場混音的一對立體聲信號分別發送到C90系統及硬盤錄音機進行錄制保存，通過硬盤錄音機的總混合立體聲信號再被發送到視頻錄像機里。加拿大國家藝術中心的總混音信號通過其視頻會議系統及C90 系統發送到國家大劇院擴聲調音臺，國家大劇院錄音師將接收的音頻信號進行音量控制后發送到演出現場的揚聲器進行外放。此時，國家大劇院現場的觀眾不僅能聽到現場的演出聲音，同時還能實時聽到來自加拿大演出現場的聲音。

在彩排的測試音頻信號環節，國家大劇院演出現場的揚聲器里聽到持續的交流聲，經音頻技術人員推測可能是因為C90 系統電源未接地，最后利用隔離變壓器分離音頻信號解決了交流聲干擾問題。整個演出現場的擴聲及錄音分別通過2臺模擬調音臺進行并聯傳送音頻信號到視頻會議系統。音頻信號傳送及返送詳細系統搭建如圖6所示。

3.3 視頻連接

“中加音樂連線”的視頻系統搭建由攝像機、信號源、屏幕顯示器、切換臺、監視器、視頻錄像機和編碼器（C90 系統）組成。C90系統支持HDMI接口及1080p高清格式顯示，國家大劇院演出現場的視頻連接采用了視頻信號轉換器和Aja的 HDSDI轉HDMI轉換器，最終成功實現演出流程：將攝像機采集的視頻信號通過遠程視頻會議系統編碼后，傳送到加拿大的視頻會議系統進行解碼及播放。加拿大國家藝術中心的視頻信號通過視頻會議系統傳回到國家大劇院演出現場，通過C90 系統進行高清解碼后，使用投影儀實時播放。也就是說，視頻會議系統對攝像機獲取的視頻信號進行編碼傳輸，同時對接收到的數據進行解碼，并還原成視頻信號以便顯示，視頻會議系統具有對各種信號進行采集、編碼、傳輸、混合及儲存能力。國家大劇院的演出現場共架設了兩臺SONY EX1高清攝像機，分別用于攝取演出人員圖像和演出現場全景。視頻導播利用視頻切換臺將兩臺攝像機拍攝的圖像進行選擇切入，切換好的視頻畫面被錄制到視頻錄像機里保存。視頻系統搭建圖如圖7所示。

3.4 演出中出現的技術問題

此次“中加音樂連線”遠程視頻演出，原計劃采用高清1080p信號格式直播，然而在演出前一天，奧托拉尼決定將視頻壓縮到標清720p。他認為這次演出是中國國家大劇院第一次嘗試采用遠程視頻會議系統進行異地雙向互動演出，為了保證演出順利及減少傳輸過程中的信號損失，國家大劇院演出現場的音視頻信號作為兩組數據分別通過C90系統進行編碼、數據壓縮、同步加嵌后，通過網絡通道傳輸到加拿大的視頻會議系統，再進行音視頻同步解碼及解壓縮。由于音視頻信號數字化后數據量很大，計算機很難對其保存和處理，需壓縮音視頻數據量在網絡中進行傳輸。音頻編碼器對從傳聲器輸入的音頻信息進行編碼傳輸，在接收端進行解碼以便輸出到揚聲器，音頻信號包含壓縮的數字化語音。視頻編解碼器在視頻源處將視頻信息進行編碼傳輸，在接收端進行解碼顯示。

由于國家大劇院及加拿大國家藝術中心均采用基于H.323協議的音視頻編解碼技術，音視頻信號的發送、接收、編解碼與網絡異常處理都能得到保證，所以中加雙方互傳的視頻畫面及音頻信號并不會有太多的質量損失，能夠實現唇音同步，延遲不明顯。

在演出開始大概15分鐘左右，國家大劇院演出現場的投影屏幕上突然出現視頻畫面跳幀現象，聲音也變得非常卡，幾分鐘后，加拿大國家藝術中心的音視頻信號徹底消失了。費爾茲立即檢查了所有設備的信號傳輸情況，最后將C90系統重啟得以恢復到正常信號。整個演出過程中，來自加拿大演出現場的音視頻信號共出現3次中斷，遠程視頻會議系統共重啟2次，不過，加拿大國家藝術中心一直能夠正常接收國家大劇院演出現場發出的音視頻信號。費爾茲認為，演出中的信號中斷是由網絡問題引起的，雖然這種基于高速網絡的視頻雙向互動演出中不應該出現網絡傳輸問題，但他猜測由于洛杉磯HE機房和加拿大國家藝術中心之間網絡環境為IPv6-Tunnel，網絡速度傳輸比IPv6慢，問題很可能出在這里。

雖然這次演出中有網絡問題發生，不過對于雙方的第一次遠程合作來講，還是非常成功的，畢竟這是國家級劇院間的第一次跨國遠程連接。筆者相信，今后通過更多的基于高清視頻會議系統的遠程視頻互動演出項目測試與演出，網絡技術會因為演出需求而得以改善，走向成熟。

4 對比基于不同媒介的視頻互動系統

網絡直播的演出目前主要采用兩種技術形式。“中加音樂連線”演出項目是基于高速網絡的利用遠程高清視頻會議系統進行的異地實時同步演出。與此不同，目前常用的演播室視頻互動系統是一個無需高速網絡專線的雙向無延遲視頻互動交流系統，可在較窄的帶寬下提供順暢的交互式視頻互動。網絡參與者可與演出現場的主持人及觀眾實現一對一或一對多雙向互動，同時，演出場外的網友能實時看到演出畫面。這兩種基于不同網絡環境的視頻互動系統皆采用SIP協議進行雙向視頻交互，基于高速網的遠程高清視頻演出相對更專業化、精致化，因為C90系統采用硬終端編碼，支持全編碼全解碼技術，每路視頻獨立解編碼，處理音視頻技術精尖，采用SPEEX壓縮技術，能夠保證在低帶寬下的高質量音頻傳輸，可實現1080p高清視頻格式顯示及無損音頻處理。演播室視頻互動系統利用RTP協議中的時間戳信息，結合SIP信令中的re-INVITE機制來保證同步性，網絡參與者可與演出現場的主持人及觀眾實現一對一或一對多雙向互動；同時，演出場外的網友能實時看到演出畫面，雙向延遲小于1秒。從長遠來講，演播室視頻互動系統比基于遠程通信網絡的視頻互動系統的應用面更廣，原因有如下幾點：

第一，演播室視頻互動系統有一整套業務流程來為演出環境及節目服務，同時不需額外的終端，不需接入特殊的高速網絡專線；第二，演播室互動系統成本比基于遠程通信網絡的視頻互動系統成本低；第三，各個網絡參與終端用戶僅需普通網絡，在任意地點的連線延遲小于1秒；第四，演播室互動系統的現場互動性更強，系統支持海量用戶終端同時呼入一個演出現場，進行互動及推送信息，遠程呼入者可以查看演播室實時畫面，導播可同時監控多個呼入信號。

目前，基于普通網絡環境的演播室視頻互動系統已在國內眾多電視臺廣泛使用，含10個同時呼入用戶系統，可與至多10個終端站點進行實時同步的多媒體視頻互動演出。

除網絡直播之外，衛星直播是常見的異地演出直播形式。目前，基于衛星發射的現場直播是一些電視臺采用的異地直播技術手段。SNG （Satellite News Gathering）是“衛星新聞采集”的英文簡稱，基于全套SNG設備的移動式發射站以衛星通信系統作為傳輸平臺，可以隨時將現場的音視頻信號壓縮處理后通過同步通信衛星傳送到其他接收站點進行信號播出，信號清晰穩定。然而，對比基于高速網絡的遠程視頻會議系統及演播室視頻會議系統作為傳輸平臺的直播方式來講，衛星傳輸通信資費標準高于常用的電纜通信及網絡，且衛星直播車車體龐大，需特殊的安全保障需求。

5 結語

本次利用遠程通信技術實現的演出，促進了兩國劇院間的藝術和教育交流，也增進了兩國藝術家和學生間的了解與友誼。這種基于高速網絡的視頻演出不僅僅是新型的演出形式，更重要的是它使得藝術交流打破了時間與空間的界限，使不同國家間的劇院或藝術機構開展文化藝術交流、跨國遠程教育培訓活動以及拓展自身的國際演出市場等更加便捷、有效。目前在中國，基于高速網絡的遠程視頻互動演出項目還處于探索階段，因為高速網絡環境（IPv6）并未在國內普及，隨著網絡技術的不斷發展及人類對視覺及聽覺審美需求的不斷提高，基于高速網絡的遠程視頻互動演出也會逐漸被人們所認識和關注。

（編輯 張冠華）endprint