以“鐵三”為例探討直播傳輸技術方案

曾曦陽

（作者單位：廈門廣播電視集團）

1 比賽路線說明

鐵人三項運動（Triathlon）是體育運動項目之一，屬于新興綜合性運動競賽項目。比賽由天然水域游泳、公路自行車、公路長跑三項目按順序組成，游泳1.5 km，自行車40 km，長跑10 km。運動員需要一鼓作氣賽完全程。2000年成為奧運會項目，2006年成為亞運會項目。比賽路線復雜，電視直播難度大。

2 技術方案分析

2.1 直播技術方案概況

本次直播的難點是移動跟拍信號的無線傳輸。高清總控系統為信號調度樞紐，將接收到的多路無線信號、有線信號匯集到高清總控的數字矩陣，經矩陣處理、放大后，由技術導演根據節目需要進行選切，送演播室合成。考慮到直播地理位置的復雜性和直播的不確定性，移動直播信號同時使用微波傳輸和4G傳輸，互為主備冗余。

2.2 無線傳輸方案比較

2.2.1 微波傳輸子系統

微波傳輸是電視直播中常用的傳輸方案，一般選擇干凈的微波頻率和合適的帶寬將移動中的直播信號通過微波的形式發送出去，再設若干個微波接收點通過光纖或微波中繼的方式將直播信號傳輸到目的地。微波傳輸系統由信號編碼發射、信號傳輸、信號接收與中繼部分組成。微波信號編碼發射部分連接移動拍攝設備，對前期信號采集壓縮編碼后通過載波發射。在傳輸過程中，會受到空氣、障礙物等環境影響造成信號的衰落，甚至中斷。

2.2.2 4G傳輸子系統

近年來，4G技術發展迅速，給廣電行業帶來了極大便利，移動通信技術與數字電視技術結合是電視直播的新手段和新趨勢。4G傳輸系統主要包括視音頻信號編碼發送、傳輸、接收解碼模塊。將攝像機傳輸來的HD-SDI信號按照H.264壓縮編碼，通過多張電信運營商SIM卡的不同路由上行到附近基站，接入有線網絡系統，再由接收端服務器把接收到的數據包解碼還原為HD-SDI信號，經幀同步設備后接入視音頻總控系統。

3 圖像質量評價

3.1 圖像質量評價系統的概括

無論是通過微波還是4G傳輸，制作信號最終進入電視播出系統播出，盡可能呈現出最佳的電視信號，而主觀評價是當下衡量播出圖像質量的最可靠、最有效的判斷方式。但是，鑒于主觀評價方式的復雜性和環境要求的苛刻性，引入了泰克公司的圖像質量分析儀PQA600作為此次鐵人三項電視直播信號路測的圖像質量主觀評價的客觀化測試依據工具。

3.2 基于PQA600的圖像質量分析系統

3.2.1 PQA600

PQA600是泰克公司模仿人眼視覺特性且基于此研發，并用于圖像編碼、解碼等過程中評估和測試的圖像質量分析設備。PQA600基本原理是通過輸入的測試圖像與參考圖像在時間與空間對齊之后，模仿人眼視覺特性建模分析、評估，輸出主觀評價的客觀化分析結果，供電視技術人員參考。選擇DMOS判決模型作為此次傳輸圖像質量評價的參數標準。

DMOS：基于傳統的MOS發展而來的差異平均主觀評分結果。DMOS在加入了人眼視覺模型基礎上進行PQR比較，DMOS取值0～100，同樣0為最好的分值，基于經驗DMOS＞40表示圖像質量較差。

3.2.2 圖像質量評價測試方案

圖像質量評價測試方案涉及傳輸系統的搭建，圖像質量評價系統搭建，時間地點同步等問題，具體如圖1所示。

圖1 鐵人三項直播圖像質量分析系統

（1）傳輸系統。傳輸系統主要包括信號源，微波通道，4G通道，接收通道等部分。信號源采用兩臺小型視頻服務器或者錄像播放機，均配備同樣的視頻素材，本次測試采用已錄制的帶TC的彩排隨車拍攝素材藍光盤為素材源通過隨車藍光播放器和總控機房的藍光播放器同時播放。微波信號通過設置好的4個接收點接收解碼并通過光纖實時回傳到總控機房，4G信號采用TVU背包傳輸到TVU云端服務器，再通過互聯網專線回傳到總控機房解碼為HD-SDI信號。總控機房一共接受到4路微波接收點信號和1路4G傳輸信號共5路回傳信號。

（2）圖像質量評價系統。圖像質量評價系統配備了5臺同等設置的PQA600,總控機房的藍光機信號經視頻分配器形成5路同等信號，分別接入5臺延時器后接入5臺PQA600作為此次質量評價的參考視頻源。同理，5路接收信號也分別接入5臺延時器后再接入PQA600作為此次質量評價的測試信號。

（3）同步。測試以GPS時鐘為基準時間，車和總控機房同時播放藍光視頻源，可以通過素材TC配合延時器粗調使輸入PQA600的參考信號與測試信號盡可能同步。此外，通過設置PQA60的自動時間對準和空間校準，使評價系統內兩路信號同步評價。同時，通過車載的GPS記錄系統，記錄車輛實時的時間與地點，作為微波接收點信號交叉點的確定依據，也可以查詢信號盲區等。

3.2.3 測試結果與分析

通過疊加微波信號DMOS和4G信號DMOS得出賽段DMOS圖。根據DMOS主觀評價客觀化測試結果，0～20的表示圖像質量效果優異，20～40表示圖像質量效果一般，大于40的表示圖像不能用于電視直播。通過這個比較，技術導播可以及時切換到圖像效果較好的那條鏈路。比如，在隧道內微波信號不好，圖像質量差，通過對比結果技術導播可以第一時間切換4G鏈路，確保比賽信號覆蓋。

4 結語

電視直播的衡量標準應該是播出安全，播出安全包括節目完整、信號安全和技術安全，而播出安全最終的衡量標準是群眾滿意。本次鐵人三項直播信號傳輸質量基于泰克PQA600的人眼視覺模型，引入了一整套可以客觀、量化的主觀評價方法，確保了電視信號覆蓋范圍更廣，信號質量更高。從測試結果來看，很多變量控制并不嚴謹。但是，通過這次測試，更好地了解了設備性能，以及在目前條件下最適合電視直播傳輸的制作方案，更重要的是，開辟了一條電視測量的新應用途徑，讓設備更好為電視直播服務。