流媒體技術在地鐵電視中的應用

鄭 翔，邱 黎

(武漢廣播電視臺 總工辦，湖北 武漢 430022)

流媒體技術在地鐵電視中的應用

鄭 翔，邱 黎

(武漢廣播電視臺 總工辦，湖北 武漢 430022)

以地鐵電視制播系統為研究對象，重點分析了使用傳統技術和流媒體技術實現地鐵電視制播系統系統的區別，并且針對基于流媒體技術的地鐵制播系統的缺點提出相應的彌補措施。在此基礎上介紹了全國首例基于流媒體播出框架設計的武漢地鐵電視制播系統的構成與工作原理。

流媒體；地鐵電視；制播系統

地鐵電視是地面數字電視傳輸技術應用業務之一，能夠為乘客提供動態視頻的列車運營信息、消費資訊及各種廣告信息，滿足廣大人民群眾乘坐地鐵時可以收看實時的電視節目，及時獲得重大的新聞信息的需求。

目前武漢地鐵已建成軌道交通1號線、2號線一期和4號線一期工程[1]，地鐵電視作為一種媒體服務平臺，除了具備提供基本地鐵系統實時客乘運行信息之外，還是面向城市流動人群的地域性信息告知門戶，其傳統商業價值體現在區域性信息的告知能力、廣告指向產品品牌及形象的“瞬間”強化能力等方面，是粘合產業價值鏈中消費者和生產者的重要一環，能最大程度地滿足觀眾對信息多樣化和及時性的需求，成為大眾生活形態鏈中重要組成部分。

目前，我國地鐵電視制播系統[2]主流仍然是基于傳統廣電播出技術，這種模式既具有傳統播出安全性等優點，也存在投資大、靈活度低等缺陷。隨著流媒體技術的廣泛應用，利用流媒體技術來建設地鐵電視制播系統的技術趨于成熟。本文重點研究了地鐵電視制播系統的兩種實現途徑，并在此基礎上介紹了全國首例基于流媒體播出框架的武漢地鐵電視制播系統的構成與工作原理。

1 地鐵電視制播系統的兩種實現途徑

1.1 基于傳統廣電播出技術的地鐵電視制播系統

傳統的地鐵電視播出系統主要采用編播軟件，首先制作乘客信息，然后傳輸到各個終端顯示設備并播放。傳統地鐵電視的多媒體資源編播系統主要利用傳統非編輯系統進行節目編輯。例如使用InfoTV等軟件[3]通過對屏幕分屏大小、位置、內容、播放時間進行編輯、制作成播表，中心媒體播放器將所獲得的播表與各個車站進行校對，發現不同則下發最新的播表，車站根據最新的播表進行播放。視頻信息下發則是在每天的閑時下發，從而實現了全自動、實時的多路資訊同屏播出，具有獨立完成信息頻道播出的能力。相應地，傳統的地鐵電視多媒體資源播出發布過程實際上就是在控制中心將多媒體信息和運營信息合成并發送給車站、車載終端設備，由客戶端進行播放的過程。將媒體服務器上的各類文件事先合成為完整的視頻文件傳輸到各個終端，終端播放器循環播放該視頻文件。

隨著我國軌道交通事業的蓬勃發展，軌道交通線路不斷增多，在一些較早開展軌道交通建設事業的城市，如北京、上海和廣州，軌道交通線網都已經初步成形，軌道交通的線網化發展使得基于傳統廣電播出技術的地鐵電視制播系統原有的架構變得不再合時宜。原因主要有以下5點：

1)信息時效性不強

圖1 基于流媒體技術的地鐵電視制播系統端到端邏輯拓撲

多媒體視頻需要先通過非實時的非編輯系統進行節目制作，然后將多媒體文件整理并傳輸到傳輸的播放客戶端，缺乏信息的實效性。

2)信息維護復雜

所有的播放終端設備都是播放本地媒體文件，由于多媒體視頻文件較大，因此信息的更新時間慢，而且維護較復雜。

3)管理困難

不同的編播軟件對于多媒體資源的管理標準亦不相同，每條地鐵線網系統獨立管理會增大運營管理統一的難度，增加管理中出現的問題。

4)數據傳輸問題

傳統地鐵電視只有播出系統。節目生產需要利用原有的非編輯系統，解決地鐵電視節目生產問題和節目從生產網到播出網傳輸的問題。

5)資源浪費

線網內的每條線路都需要單獨配置一套獨立的媒體編輯設備和一批具有專業技能的媒體編輯技術人員，這樣使得硬件資源配置冗余和技術人員配備重復。

1.2 基于流媒體播出技術的地鐵電視制播系統

流媒體的概念起源于互聯網，流媒體是指在Internet/Intranet網絡中使用流式傳輸技術傳送的連續媒體數據，與傳統的播放方式相比，流式傳輸系統中對多媒體數據的處理是邊下載邊播放的。該方式的優點包括：

1)不需要將多媒體數據全部下載到本地后再播放，這樣節省了下載時間和存儲空間，使延時大大減少。

2)對系統緩存容量的需求大大降低。播放的流媒體文件不需要在客戶端保存，減少了對緩存容量的需求和對客戶端存儲空間的要求。

3)采用RTPS[4]等實時傳輸協議，更加適合音視頻在網上的流式實時傳輸。

隨著網絡和多媒體技術的發展，地鐵電視實時地展現乘客信息成為可能。在基于流媒體技術的地鐵電視制播系統中，視頻信息是通過流媒體服務器發送給終端播放設備的；而運營信息和普通資訊則是通過網絡從編播與發布系統傳輸給終端播放設備。在信息處理過程中，由服務器端通過網絡傳輸給終端播放設備，并通過編播與發布管理系統來管理各個時段播放的內容，這樣可以快速地更新信息并處理突發事件，從而有效地解決時效性和更新維護等問題。

系統端到端邏輯拓撲如圖1所示。

2 地鐵電視制播系統的兩種實現途徑技術對比

2.1 采用流媒體技術與采用傳統制播技術的對比

從運行維護成本與節目生產兩方面對地鐵電視制播系統的兩種實現途徑進行技術對比，見表1。

2.2 采用流媒體技術彌補措施

目前國內尚未見到地鐵電視播出采用流媒體技術。但因地鐵PIS系統的整體架構采用IP組網方式完成內容的傳輸，采用流媒體技術后系統結構、播控環節、管理方式、人員操作方式較有優勢。基于流媒體技術的播出相對于傳統基帶播出還存在一定的不足，主要表現在幀精確問題、延時問題、信號質量問題和可靠性和安全性問題等。結合實際情況，針對采用流媒體技術的制播方式提出了相應的解決建議：

1)針對幀精確問題，根據地鐵電視播出特點，該系統在多數情況下無需考慮幀精確問題。

2)針對延時問題，由于地鐵PIS系統傳輸技術特性，對延時問題不十分敏感，要求相對較低。

3)針對信號質量問題，采用先進的H.264編碼系統，提高壓縮編碼效率，在較低的帶寬實現質量的提升。

4)針對可靠性和安全性問題，采用重點系統全冗余方式，提高系統可靠性，并且采用安全一體設備。

表1 采用流媒體技術與采用傳統制播技術的對比

對比項流媒體技術傳統技術運行維護成本人力成本流媒體播出4個頻道需要6人1個電視頻道的監控需要3人次，監控4個頻道則需要12人次維修成本服務器為通用服務器，便于維修；同時服務器和周邊設備數量相對較少核心服務器為各廠家專用設備，后續維修成本較高；同時服務器和周邊設備數量較多，系統結構較為復雜用電負荷等成本由于設備較少，占用場地少，空調和制播系統等用電設備負荷相對較少用電設備較多，負荷相對比較大節目生產制播系統由節目非編制作和播出兩部分組成，便于解決地鐵電視節目生產問題和節目從生產網到播出網傳輸問題只有播出系統。節目生產需利用傳統廣電非編輯系統；同時需要解決節目從生產網到播出網傳輸問題

3 武漢地鐵電視流媒體制播系統的構成與工作原理

3.1 系統的構成

圖2為武漢地鐵電視流媒體制播系統的構成框架。

圖2 武漢地鐵電視流媒體制播系統的構成

武漢地鐵電視流媒體制播系統是基于流媒體播出設計框架的集電視節目采集與編輯、多媒體數據廣播和播出功能于一體的綜合性電視前端服務系統。它由素材采集平臺、節目編輯平臺、內容管理平臺、后臺轉碼平臺、發布系統平臺、播控管理平臺等主要功能模塊組成，系統流程如圖3所示。

1)素材采集平臺

素材采集平臺對磁帶、光盤、U盤等介質通過簡單編輯工作站上部署的采集導入軟件進行數字化或文件導入；對于AV信號和IP流信號通過編碼器進行統一編碼后，由收錄服務器進行定時收錄采集。所有采集導入或收錄的素材統一進入內容管理系統。

圖3 武漢地鐵電視制播系統平臺流程圖

2)節目編輯平臺

節目編輯平臺對入庫的媒體文件進行自動技審，實現對視頻的質量(例如音頻文件的靜音、破音、音量超標，視頻的黑場、彩條、單色、靜幀)的閾值設定和檢查報告。節目編輯系統采用BS和CS兩種架構方式，快編模塊采用BS，精編模塊采用CS。

3)內容管理平臺

內容管理平臺，主要是對內容的分類、檢索、存儲、全線、日志等方面進行管理，方便瀏覽查看，包括內容包管理、素材庫管理、成品庫管理等。

4)后臺轉碼平臺

基于轉碼功能構建的轉碼平臺用來滿足視頻的播出需求，由于節目來源差異，要求所有節目統一分辨率、碼率及視頻編碼格式等，系統提供轉碼服務器及軟件完成轉碼功能。所有轉碼目標格式為：H.264編碼，標清720×576，高清 1 920×1 080。

5)發布系統平臺

針對地鐵電視制播系統的需要，發布系統將編輯碼率的成品節目轉碼為H.264的播出碼率推送給播出系統，也可以直接將已經是播出碼率的成品節目推送給播出系統，由播出系統進行節目編單后，按照輪播方式進行實時播出。

6)播控管理平臺

播控管理平臺是對所有播出文件進行管理與監控，可以實時對播出內容進行控制操作，無縫地對直播信號進行切換、插入墊片等操作，嚴格控制，保證播出安全。

3.2 武漢地鐵電視制播系統實現的關鍵技術

1)不同媒體數據格式的轉化與交換技術

系統具有把各種常見視頻格式轉換成標準的流媒體格式的功能，同時支持同一文件轉換生成多種不同碼率的文件輸出。集群碎片化轉碼方式實現了基于B/S架構集群式自動轉碼，服務器可開啟多個轉碼線程和任務，大文件自動切成碎片化文件，同時分配到轉碼服務器進行統一的轉碼，轉碼完成自動合成全新的文件。

2)直播控制技術

系統直播控制包括傳統信號的接入、數字化以及流媒體發布，重點是穩定性以及可控性。系統直播控制支持多路直播信號和內容進行播出控制管理；支持流轉發和直播內容的無縫切換，直播業務服務的部署監控管理；現場直播軟件編碼器可以實現將多路攝像機信號、本地文件、遠程流進行切換和推流播出，播出的同時支持實時錄制；支持畫中畫、LOGO、字幕管理，支持高、低碼流輸出和場景切換特效等。

3)實時的音視頻在線編輯技術

實時的音視頻在線編輯能夠滿足對現有直播流的實時在線編輯，編輯精確度到幀。自動場景轉換捕捉和節目串聯單導入便于編輯人員對內容快速拆條，單段與多段輸出、多段合成輸出可實現直播節目在線拆條及多條合并等功能。系統采用B/S架構，所有操作基于瀏覽器實現，支持編輯發布一體的操作流程，處理完的音視頻可以直接進行發布，實現實時直播節目的3 min內編輯及實時發布。

4 結束語

武漢地鐵電視制播系統建設首次采用流媒體技術，在系統結構、播控環節、管理方式、人員操作方式等方面較傳統廣播電視播出機制具有很強的優勢。目前，武漢地鐵電視依托武漢廣電強大的節目內容生產能力，結合武漢地鐵運行特點，通過流媒體技術，將廣播電視節目內容集成優勢與軌道交通的渠道優勢靈活地結合起來，滾動播放新聞資訊、影視娛樂、生活休閑、地鐵運行提示、出行安全知識、城市形象宣傳、文明出行和應急信息等內容，起到視頻化廣播、大客流疏導等應急信息告知的作用，逐步打造一個集武漢市公共信息平臺、城市應急服務平臺、百姓生活資訊平臺為一體的綜合資訊服務平臺。

[1] 武漢交通院. 武漢市城市軌道交通近期建設規劃(2010—2017年)[EB/OL].[2014-11-20].http://www.wpl.gov.cn/pc-35170-253-0.html.

[2] 楊秀波. 數字電視播控系統中關鍵技術研究[J].西部廣播電視，2013(13)：135-136.

[3] 慧聰網廣電行業頻道. 高清晰度Info-TV電視資訊制播系統[EB/OL].[2014-11-20].http://info.broadcast.hc360.com/2005/10/08141783614.shtml.

[4] IEC PAS 62030，Real-time publish-subscribe (RTPS) wire protocol specification，version 1.0[S].2004.

蘋果將于秋季推電視流媒體服務

據《華盛頓郵報》網絡版消息稱，蘋果將會在今年秋季晚些時候推出全新的電視流媒體服務。據稱，蘋果與ABC、CBS、NBC和FOX等電視臺的談判正在順利進行。

談判的主要問題在于蘋果的三七分成方案。根據該公司一直以來的分成方案，蘋果將會分走服務營收的30%。不過報道稱，談判正在迅速取得進展，因為蘋果希望能在今年深秋推出該服務。

迪斯尼和CBS電視臺將會是首批簽約的公司，并將會與蘋果簽訂合作協議。同時蘋果希望能獲得迪斯尼旗下的ESPN和Discovery頻道的內容，還希望能將一些地區性在線電視臺納入協議中。據稱，蘋果正在尋求方法能夠快速與遍布全國的地區性電視臺達成協議，而不用其一家一家地去談判。

業內預計，蘋果的電視流媒體服務將會在今年秋季與全新的Apple TV硬件產品一起推出。據稱新的Apple TV將支持App Store應用商店，采用更強大的內部構件和改進的遙控技術。

Research on Application of Streaming Media Technology in Metro TV

ZHENG Xiang, QIU Li

(GeneralEngineer’sOffice，WuhanRadioandTelevisonStation，Wuhan430022，China)

Taking the production and broadcasting systems of metro television as research subject, the key technology used in the systemis discussed.Two kinds of the systems based on traditional technology and based on streaming media technology are compared,and some improving measures to the flaws of the system are put forward based on streaming media technology. In the end, the structure and working principle of the production and broadcasting system are presented, which is first used streaming media technology in Wuhan metro.

streaming media technology；metro television；production and broadcasting system

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.16.008

2014-12-18

【本文獻信息】鄭翔，邱黎.流媒體技術在地鐵電視中的應用[J].電視技術,2015，39(16).

鄭 翔，博士后，武漢廣播電視臺總工辦副主任；

邱 黎，助理工程師。

責任編輯：任健男