淺析2020東京奧運會轉播前方制作系統技術方案

王京津

（中央廣播電視總臺，北京 100859）

2020東京奧運會報道是中央廣播電視總臺（以下簡稱“總臺”）2021年重點宣傳報道項目。總臺從疫情防控大局出發，在保持原有節目規模、報道功能不變的基礎上，充分利用奧林匹克廣播服務公司（Olympic Broadcast Service，OBS）提供的各種新媒體技術服務和資源，豐富總臺新媒體報道形態和內容，為總臺奧運會的全媒體轉播報道提供全方位的技術支撐。

2021年7月23日至8月8日，中央廣播電視總臺作為官方持權轉播商對東京奧運賽事進行了全程轉播。在東京奧林匹克國際廣播中心（International Broadcast Center，IBC）租用1600m2工作區、外景演播室等場地，負責前方技術系統的搭建和運行工作。筆者作為技術運行團隊成員，全程參與東京奧運會的技術方案制定、技術預定、設備運輸、系統搭建以及與組委會、OBS的協調工作。以下就2020東京奧運會轉播前方制作系統技術方案進行解析。

1 前方轉播制作系統技術方案概述

根據總臺節目報道方案和技術需求，在東京IBC報道中心計劃設立3個演播室系統，分別為CCTV5演播室、新聞演播室、新媒體演播室；在東京港區的臺場附近設立外景演播室；在舉辦開閉幕式/田徑的奧林匹克主體育場和游泳/跳水/花樣游泳的東京水上中心（Tokgo Aquatics Centre）設立單邊綜合制作系統（TV Compound）；在開閉幕式/田徑、游泳/跳水/花樣游泳、體操、乒乓球、羽毛球等16個場館設立現場評論席、混合采訪區、單邊攝像機、直播出鏡平臺等單邊資源，通過現場多角度的報道模式全方位報道奧運會賽事。

IBC報道中心支持CCTV5在前方的完整包裝制作播出，支持各新媒體平臺的前場采集制作，支持4K信號的前場采集、收錄、制作、存儲、傳輸，并通過前方IBC的信號調度和媒資共享以及前后方的協同工作機制，滿足總臺后方CCTV1、CCTV2、CCTV5+、CCTV 4K頻道、新聞頻道、CGTN等及各新媒體平臺對本屆奧運會賽事、新聞及專題節目的報道需求。

前方制作系統架構如圖1所示，包括總控系統（含通話）、IBC演播室系統（視音頻）、網絡制播系統、近線包裝系統、在線包裝系統、基礎網絡系統、動力系統、制景和燈光系統、外場制作系統（含TV Compound、外景演播室、單邊和ENG），與后方協同配合，分工明確，形成對總臺奧運會全媒體轉播報道的全方位技術支持。

圖1 前方制作系統架構

東京奧運會前方轉播規模是總臺境外奧運轉播之最，同時實現了新技術的多個首次應用。

首次在境外奧運會中設置電視轉播綜合區包裝系統進行制作，是節目制作形式的一種創新，主要負責場館賽前現場連線，比賽中的賽事解說以及賽后運動員的采訪，賽事制作著重關注中國運動員參與的項目。搭建在東京新國立競技場的包裝系統配置一套高清EFP，在現場4個位置（混合區、出境平臺、Head On和L2）架設5臺攝像機，外來6路OBS提供的信號，系統在奧運期間共使用23節、130小時，直播38小時。搭建在東京水上中心的包裝系統配置一套高清EFP，在現場3個位置（混合區、出境平臺、Head On）架設4臺攝像機，外來5路OBS提供的信號，系統在奧運期間共使用26節、98小時，直播21小時。

網絡制播系統首次接入總臺中心云，“云、邊、端”的協同架構極大地延展了網絡制播系統提供節目制作的區域和范圍，在IBC外，實現了互聯網下公共信號素材訪問、節目制作、成品節目傳輸。賽事期間，移動云制作總計編輯、回傳成品節目時長超過20小時。同時，部署的移動外場網絡制播系統，是一套具備超清化節目采、編、播、存、傳能力的生產系統，制作能力同時覆蓋頻道與頻率、電視與新媒體，實現節目制作融合支撐。本次奧運會高清及4K超高清賽事收錄時長創歷史新高，總計超過10000小時。同時，總臺報道團攜帶了8K超高清攝像機，網絡制播系統也部署了8K超高清編輯工作站。在奧運轉播期間，進行了8K超高清節目拍攝和制作，8K拍攝素材時長達692分鐘。

在線包裝系統是境外轉播中規模最大的一次，系統由E18 CCTV5演播室和E19新聞演播室圖文播控、2個演播室在線大屏幕應用、模板設計更新制作以及數據庫服務等四部分構成，共配置了10套各種設備。奧運會數據處理人員在后場對OBS提供的海量BDF數據進行解析、提取和處理，提供給在線包裝數據類模板、央視體育、央視網及其他部門使用，并將全部數據存留。

2 演播室的視音頻系統方案

2.1 CCTV5演播室

CCTV5演播室（見圖2）視音頻系統承擔奧運會期間總臺體育頻道賽事直播節目的報道和錄播制作。

圖2 CCTV5演播室

2.1.1 視頻系統

該演播室視頻系統所有視頻信號源均為高清信號，主要設備包括KORONA-3-25-3M-KV高清切換臺（接收BB信號鎖相，輸入輸出均為高清信號），6臺GrassValley LDX 86N 4K超高清攝像機（其中1臺為搖臂攝像機），3套包裝系統，1套（2臺）MSV 4211播出服務器，1套MSV 555收錄服務器，1套PGC手機直播服務器，2套6通道EVS服務器，1套為演播室內的4K大屏提供渲染的ORAD 4K大屏渲染服務器；周邊設備包括Imagine的模擬視分（提供同步信號的分配）、高清數字視分、幀同步器、加嵌器、解嵌器等。另外，除視頻主路切換KORONA-3-25-3M-KV外，應急切換由Imagine的16×16數字矩陣完成。包裝系統除完成傳統字幕功能外，還可對4路活動視頻進行包裝渲染；EVS服務器每套同時收錄4路信號可即時編輯精彩鏡頭，提供2路播出通道。

演播室外來信號來自主控的8路高清信號，包括2路TVT信號、賽事公共信號、混合區單邊信號等，均為嵌入音頻的高清數字信號。以上信號由主控提供的矩陣遙控面板選切。演播室系統主備PGM信號（其中由切換臺提供2路主PGM信號、由矩陣提供2路備路信號）經加嵌器、視分后分送主控系統[1]。

2.1.2 音頻系統

本次CCTV5為環繞聲制作，并為視頻系統提供國際聲及中文解說的分聲道收錄信號。音頻系統主備路由共輸出8聲道，采用5.1+2的環繞聲+下混立體聲方式排布。

視頻系統共有6通道外來信號、2路TVT信號、1路PGC信號和2通道網絡制播設備，經過解嵌后，音頻系統取該類信號源的1—6聲道（AES O/P1、AES O/P2、AES O/P3），分別接入立柜機房2臺Dallis接口箱。其中，1/2/5/6聲道為賽事的環繞聲公共信號，3聲道為解說評論或單邊采訪。

音頻系統配備的8套有線紐扣傳聲器和6套無線傳聲器分別接入位于演播室的2臺A_Mic8話放單元，并由A_Mic8以AoIP的方式將傳聲器信號經由演播室數據交換機匯聚至立柜機房主備核心交換機，供主、備調音臺分別取用。與此同時，無線傳聲器5/6通過接收機數字輸出口，接駁至MC256臺面Local I/O（本地I/O）。

音頻系統通過主、備調音臺本地的AES輸出口連接加嵌板卡，為后級的視頻系統提供8聲道節目信號，其中，1至6聲道為環繞聲信號，7、8聲道為DP590通過元數據下混的立體聲節目信號。該傳輸方式為基帶模式具有較高的穩定性。主調音臺核心機箱Dallis中Madi板卡的Port3端口通過光纖與備份調音臺Madi端口相連，使主要信號和主臺輸出的熱備份信號一并送至備份調音臺，實現Dallis信號在備臺上的基帶備份；備臺將熱備份信號直接環出至備加嵌卡，以實現主備路信號同源。此外，主調音臺再以額外的輸出端口提供一組PGM信號，并將音頻線空甩至備加嵌板卡處；備調音臺也以同樣的方式將額外的PGM和Clean收錄信號空甩音頻線至主加嵌板卡和Clean板卡處，以備應急狀態下使用。

2.2 新聞演播室

新聞演播室（見圖3）搭建在東京奧運會IBC，承擔奧運體育新聞、體育專題、運動員訪談等節目制作。

圖3 新聞演播室

2.2.1 視頻系統

新聞演播室視頻系統核心為全IP化架構，由主備域華為交換機作為數據核心，LSM與格非SDN提供系統管監控服務，本次直播與主控和音頻系統間均采用HD SDI和AES3進行數據交接。新聞演播室視頻系統為3訊道高清系統，進出系統的信號均為高清格式；采用3M/E XVS-8000切換臺，使用BB黑場鎖相；OCP光圈調整監視器采用1臺高清22英寸液晶監視器；技監采用高清17英寸HDR液晶監視器，信號源由格非SDN切換IGMP組播請求進行切換監看；系統內配備2套在線包裝系統，輸入源由切換臺4條輔助母線提供，每套在線包裝系統配1臺17英寸液晶監視器用于信號監看；系統內配備1套SOBEY播放服務器（主/備），素材文件由遷移服務器遷到本地服務器；SOBEY D5服務器為收錄服務器記錄PGM信號；系統內配備1套4K大屏渲染用于演播室大屏呈現。TALLY系統為IP TALLY，由切換臺GPI/O通過2700給格非系統轉換為IP TALLY，實現機頭、畫分等的TALLY顯示。4路外來信號進入該演播室視頻系統，音頻信號經解嵌后送音頻系統；1路主控信號經解嵌送17英寸液晶監視器給音頻預監看。

2.2.2 音頻系統

演播室制作環繞聲和下混立體聲節目信號，并為視頻系統提供國際聲及中文解說的分聲道收錄信號。音頻系統主備路由共輸出8聲道，采用5.1+2的環繞聲+下混立體聲方式排布。

視頻系統共有4通道外來信號、1路PGC信號和3通道網絡制播設備，經過解嵌后，音頻系統取該類信號源的1—6聲道（AES O/P1、AES O/P2、AES O/P3），分別接入立柜機房的D64數字接口箱。其中，1/2/5/6聲道為賽事的環繞公共信號，3聲道為解說評論或單邊采訪。

音頻系統配備的4套有線紐扣傳聲器和4套無線傳聲器，分別接入位于演播室的1臺SB32.24話放單元，并以AoIP的方式將傳聲器信號經由演播室數據交換機匯聚至立柜機房主備核心交換機，供主、備調音臺分別取用。

音頻系統通過位于立柜機房的A16D16和D64這2個接口箱的AES輸出口連接加嵌板卡，為后級的視頻系統提供8聲道節目信號。其中，1至6聲道為環繞聲信號，7、8聲道為DP590通過元數據下混的立體聲節目信號。

2.3 臺場外景演播室系統

外景演播室（見圖4）位于東京港區場館群臺場附近，演播室主要承擔東京奧運會期間每天各檔節目的串聯以及部分采訪工作。外景演播室可提供3迅道4K信號制作需求，信號通過主控送回CCTV5演播室，作為外來信號使用。

圖4 臺場外景演播室

2.3.1 視頻系統

外景演播室視頻系統為4K超高清EFP系統，基于ST 2110 IP無壓縮標準。系統以數據交換機作為核心，2臺CISCO 9336交換機采用2022-7模式下的主備冗余鏈路，對所有信號進行管控分發，以保證系統鏈路的安全性。信號切換采用GV kahuna 93003M/E 4K切換臺完成PGM的切換工作。輸出為4×3G信號，通過GV UHD1200視音頻信號處理器，將音頻信號嵌入后，送主路4×3GPGM信號給總控。備路使用GV IQUCP25網關卡讀取交換機中的切換臺IP輸出信號，轉換為4×3G信號后，通過另一臺UHD1200和音頻進行加嵌，作為備路信號送給總控。

2.3.2 音頻系統

音頻系統配備的6套有線紐扣傳聲器和4套無線傳聲器通過位于演播室纜盒，經由200 m模擬纜以基帶的方式將傳聲器信號從立柜機房取出，再經無源話分供主備調音臺。2套備用有線桌架傳聲器也以基帶方式接入系統，僅供應急狀態使用。音頻系統通過主、備調音臺接口箱的AES輸出口連接加嵌板卡，為后級的視頻系統提供分聲道直播信號。該傳輸方式為基帶模式，具有較高的穩定性。主調音臺輸出一路通話信號至演播室內的返送揚聲器作為返送信號使用；無線耳返接入遠端接口箱作為返送信號使用。

3 制播系統

3.1 奧林匹克主體育場T V Compound系統

設置在奧林匹克主體育場的單邊綜合制作（TV Compound）系統（見圖5）采用轉播部高清8訊道EFP系統，在東京奧林匹克運動會期間，承擔奧運會開幕式、田徑和奧運會閉幕式三大報道任務。

圖5 奧林匹克主體育場的TV Compound系統

該系統所有信號源均為60I高清視頻信號，系統內主要設備包括2M/E HD Kahuna高清切換臺，Harris 48×32高清矩陣（含畫面分割監看輸出），5臺AK-HC3500MC高清攝像機，2套6通道EVS慢動作控制器。周邊設備包括Harris的模擬視分及高清數字視分、幀同步器、加嵌器和解嵌器等。視頻主路切換由Kahuna高清切換臺完成，應急切換由Harris高清矩陣完成，EVS慢動作控制器可同時收錄8路信號，并可即時編輯精彩鏡頭[2]。

EFP系統外來信號主要為OBS送來的10路高清視頻信號，信號包括評論席攝像頭、HB PGM、4路HB攝像機信號和4個單項綜合信號（徑賽、鉛球、跳遠和標槍），以上信號由矩陣遙控面板選切。

3.2 東京水上中心TV Compound系統

設置在東京水上中心的單邊綜合制作系統（見圖6），以出鏡平臺、單邊攝像機、評論席、混合采訪區等現場單邊資源完成游泳、跳水等重點項目的報道。該系統采用環繞聲，承擔東京水上運動中心音頻信號的制作任務。

圖6 水上中心TV Compound 系統

4訊道EFP系統，4路攝像機信號通過光纜傳送到攝像機控制單元（CCU），6路外來信號則通過同軸電纜從TOC進入到系統內幀同步器，慢動作服務器（EVS）采用四入兩出的模式參與節目的制作；其次，從攝像機控制單元輸出4路視頻信號分別至切換臺、矩陣、畫面分割器（畫分）以及示波器，構成整個節目制作系統。其中，進入切換臺和矩陣的信號用于節目的播出和信號的調度，進入畫分和示波器的信號用于節目制作過程中技術區監看。從幀同步器輸出的2路信號分別去往切換臺和矩陣。EVS的4路輸入選擇用矩陣的輸出口接入，其對應的2路輸出分別去往切換臺和矩陣，參與節目的制作。最后，利用矩陣輸出口實現制作區監看。

3.3 網絡制播系統

網絡制播系統（見圖7）承擔CCTV5賽事和新聞演播室文件化播出任務，全方位支持面向多渠道的融合媒體生產和互動，包含提供賽事信號收錄、單邊信號采集、素材上載、節目編輯包裝、節目送播、素材存儲歸檔回遷、移動非編前方素材回傳制作、媒資素材遠程回調、前后場協同制作在內的網絡文件化節目制播等多功能。播出欄目涵蓋前方賽事信號直播、體育新聞和專題類欄目[3]。

圖7 網絡制播系統

高清節目制作包括收錄域、存儲域、在線包裝域、演播室播出域、制作域、歸檔域、后臺服務域等多個核心業務模塊。4K節目制作包括系統支持4K超高清素材的采集、收錄、編輯、存儲、傳輸等業務模塊，滿足前后方4K超高清節目協同制作的需求。系統可以實現4K TS、4K SDI信號收錄，管理及4K網絡化編輯，其中，超高清制作支持5軌4K視頻實時編輯、字幕制作、文件生成等功能，支持多格式、多制式混合編輯。同時，還支持4K與高清的素材交互功能，使高清域與4K域形成互通互聯的緊耦合關系。具備網絡化節目制播功能，強調制作節目的便捷性，高效性。

網絡制播系統采用MSV 4211P播出服務器，同時輸出主、備、預監、墊播4通道信號，配備4通道MSV D5演播室記錄服務器，滿足外場播出需求，為用戶提供前后場素材交互、預覽、挑選、推送，以及后場代理碼率編輯等功能。該系統作為獨立系統接入全臺節目生產管理系統，接受全臺統一的資源調度和管理。用戶通過部署在前場的OA辦公機可遠程瀏覽北京后方媒資系統內的視頻素材，挑選觸發媒資下載任務后，媒資系統通過EMB/ESB將編輯遠程挑選的素材，并推送至混合外島島間遷移服務器FTP中。媒資素材通過前后方高碼文件傳輸通道傳輸至前方該網絡制播系統的核心存儲中，并入前方素材庫。

在賽事期間，該網絡制播系統與新址體育融合媒體生產平臺內容制作子系統連通，為前方新媒體節目生產提供包括互聯網、賽事信息系統和混合島現有資源的內容匯聚，圖文稿件一體化生產發布，新媒體直播連線互動等功能，全面、及時支撐體育頻道“兩微一端”的內容制作、發布和前方演播室直播。

3.4 在線包裝系統

在線包裝系統（見圖8）是一個以圖文制播及在線大屏幕播控設備為主體，各個控制、制作端設備之間互聯互通的網絡化制播系統。可以保證體育賽事轉播中前方與后方在線模板設計、維護、制作和播出在功能上完整統一，實現系統資源整合、優勢互補。通過資源存儲管理、播出單編輯或模板文件調用、模板播前整備，使模板與信息和賽事數據自動連接，采用制作播出的流程管理，使節目圖文制作播出實現信息、資源共享，滿足大型體育賽事轉播期間海量的圖文制作處理需求，為體育轉播提供圖文內容和相關信息的支持。

圖8 在線包裝系統

圖文場景設計制作，由美術編輯在設計端通過圖形元素與事件的組合，以及相關渲染參數的調整與設定，實現圖文場景的制作。圖文模板上傳到網絡平臺上，通過管理員的確認和審查后將其發布到系統中，成為最終使用的模板。播前整備工作是將內容進行規范化處理、上載工作，保障直播系統的安全穩定和節目內容的整備效率。線包裝模板數據來自經過處理的BDF信息，數據維護在轉播系統數據處理中心統一進行，控制端通過數據服務器自動調用在線實時數據信息。在線包裝系統接入前場的網絡制播系統，并與新址包裝島互通，能夠訪問前場文稿系統及數據庫服務器。演播室內的每套在線包裝的播出渲染服務器提供模板的1個填充信號和1個鍵信號給切換臺，并且接收經選切的4路外來視頻信號作為視頻源。背景大屏幕系統可提供4路高清信號給大屏幕，并接收2路經選切的外來視頻信號作為視頻源，經模板包裝后送背景大屏幕顯示。

奧運會數據處理，通過奧組委提供內網的IP獲取賽事數據，由位于IBC的接收系統服務器接收，數據中心公共區的應用服務器從接收服務器獲取這些數據后進行解析入庫，并作為歷史數據永久保留。對于從組委會BDF Server接收過來的消息，進行解析后存放在數據庫中，供編輯記者查詢使用。數據查詢系統包括：比賽結果查詢瀏覽、運動員信息查詢、獎牌查詢及一鍵式查詢。在線包裝系統提供數據轉換服務，供在線包裝系統的模板和滾屏信息使用；提供手機APP數據轉換和數據推送服務，把數據推送到手機APP系統的服務器；提供央視網的數據轉換和數據推送服務，把數據推送到央視網的接收服務器。

4 新媒體演播室及節目制作系統

新媒體演播室如圖9所示，設置高清3機位，滿足新媒體節目部門訪談、新聞、專題類錄制、直播使用。其節目制作包括：手機連線信號接收、4G背包信號接收、新媒體視音頻切換和流媒體包裝、流媒體推送等任務。

圖9 新媒體演播室

導控室部署的融合媒體切換導播臺，能夠實現流化傳輸、直播信號切換、流媒體在線包裝、直播配音信號錄制等新媒體直播功能。配合導控室部署的音頻設備及非編工作站，可以實現小片制作、比賽復盤、現場音效制作、伴隨發稿等全套融合媒體演播室制作流程。

3臺高清攝像機具備SDI高清信號輸出功能，主播臺放置的傳聲器用于采集主持人及嘉賓音頻。演播室音頻信號接入導控室調音臺，輸出一路音頻模擬信號接入融合媒體切換導播臺。演播室內3路視頻信號分別接入融合媒體切換導播臺，在導播臺內完成信號切換與音頻嵌入[4]。

4G背包采用廣播級視音頻壓縮技術和無線傳輸技術，實現視頻、音頻、數據的高速傳輸，適用于新聞媒體現場實時報道以及文件回傳。高清攝像機視音頻信號通過SDI線接入4G背包進行編碼后使用東京本地網絡發送到IBC。可向前方E18演播室群推送現場直播流信號，同時也可回傳至新媒體演播室參與新媒體節目的制播。

導控室部署有主控公共信號切換矩陣及信源，該信源也將接入融合媒體切換導播臺成為一路備選信號。融合媒體切換導播臺主要用于新媒體直播，支持對流媒體進行字幕及模板包裝，PGM畫面將以流媒體方式輸出推送至臺新媒體內容集成發布平臺，同時輸出一版SDI信號至演播室返送大屏，用于主持人及嘉賓直播返送監看。移動云采編是使用移動設備（手機或iPad）即可完成采、編、發的一體化新媒體編輯制作系統，該系統同時包含RTC云連線、推流直播、手機PGC拍攝及回傳、發稿等功能。RTC云連線可以實現演播室內的主持人與外場嘉賓的高質量、高流暢、低延時、低成本的視音頻直播連線。移動云采編的推流直播功能，最大程度地滿足新媒體面對突發新聞、高時效性資訊等快速直播的需求，記者只需要一部手機或iPad即可推流直播。移動云采編的拍攝回傳功能，便于記者在現場使用手機或iPad快速的拍攝有效素材，或將編輯好的半成品、成品素材回傳至IBC，IBC編輯第一時間進行節目制作、播出。移動云采編的編輯、發稿，可幫助編輯記者在手機端實時完成整個直播節目的視頻采集、編輯和發布全流程工作，讓觀眾能第一時間觀賞到精彩的視頻內容或集錦片段。同時，導控室的非編工作站接入現場網絡制播系統，可訪問收錄、上載等公共素材。用戶使用該工作站可進行小片制作及信號輸出功能。在直播過程中，該工作站輸出的SDI信號將同時接入導播臺及演播室復盤顯示器，用于比賽復盤講解類節目的直播使用[4]。同時，用戶可使用該臺工作站進行伴隨式直播稿件制作與發布，提高新媒體節目報道效果。

5 結語

在奧運賽事階段，CCTV5演播室每天進行15小時的直播，演播室總使用時長約300小時，直播時長約260小時；新聞演播室共制作了61期各類節目，進行了54小時的直播和錄制工作，其中體育頻道直播36小時，新聞頻道直播18小時；臺場外景演播室與主演播室進行連線直播，服務于總臺各節目部門，系統配置為4K HDR，并兼顧下變換HD SDR的效果，使用時長近100小時。新媒體演播室支撐央視頻、CCTV5 APP平臺直播20場次，直播時長22小時。

總臺前方轉播報道團隊在兼顧好防疫的同時間，以安全播出為前提，以高效的技術保障為準則，緊密服務節目報道需求，積極探索實踐新技術新工藝，充分發揮融媒體報道優勢，為奧運報道節目的融合發展和創新提供安全可靠的技術平臺支撐，為億萬觀眾呈現了一屆精彩紛呈的奧運會。隨著2022年的臨近，總臺技術團隊會以更加嚴格的標準，充分發揮東道主的優勢，整合總臺技術資源，全力完成好北京2022冬季奧運會的轉播報道工作。