基于浙江衛(wèi)視2021跨年晚會轉播解決方案的技術探討

【摘要】 ? ?本文以浙江衛(wèi)視2021跨年晚會的轉播系統為實例背景，介紹了晚會中的轉播方案和其中運用的技術亮點。文中還結合大型演藝活動轉播中的共性技術需求，延伸探討了相關解決方案和實踐體會。

【關鍵字】 ? ?IP化技術節(jié)點 ? ?畫面選切 ? ?切換臺輸入口動態(tài)復用 ? ?特效上鍵

引言：

近年來，各大媒體平臺制作的定制晚會日益增多，規(guī)模也逐步擴大。晚會的轉播解決方案是節(jié)目內容制作中的重要環(huán)節(jié)。2020年12月31日晚，“美好有你“浙江衛(wèi)視2021跨年晚會在深圳灣體育中心體育場進行直播。晚會直播信號由浙江廣播電視集團4K/IP超高清轉播車和三維聲音頻車制作。下文將解析對晚會直播的視頻系統，并探討其中的技術要點。

一、實例背景

本場跨年晚會有兩個現場，第一現場為體育場，是主舞臺表演區(qū)域，第二現場為室內演播室，是主持人串場區(qū)域。晚會的主舞臺劃分為A舞臺、B舞臺、C舞臺三個區(qū)域。晚會現場直播的視頻系統圍繞4K/IP超高清轉播車搭建。第一現場共有27個機位，其中18個機位為系統內訊道攝像機SONY HDC4300，9個機位為外來信號，均為特種攝像機位，如斯坦尼康、飛貓、飛梭等。第二現場4個機位，其中3個機位為系統內訊道攝像機，1個機位為外來信號。

晚會訊道機中有5個AR虛擬合成機位，分別為CAM5、CAM8、CAM9、CAM16、CAM20。轉播車將這個5個機位的本機信號通過CCU板卡直出送給AR合成機房，AR合成機房在這5個機位畫面的參考基礎上，進行AR虛擬合成，產生5個AR合成后畫面信號，通過幀同步機回傳入轉播車系統。

晚會直播共使用3臺車載字幕機外加1臺外接包裝機進行直播的在線字幕與包裝。晚會控臺區(qū)及后臺區(qū)的各類工位監(jiān)看由現場節(jié)點進行分發(fā)。晚會的視頻連接示意圖如圖1所示。

二、技術要點

2.1 IP化技術節(jié)點

晚會的視頻技術節(jié)點設立在體育場內的控臺區(qū)。因為在控臺區(qū)離轉播車距離較遠，且控臺區(qū)及其周邊有大量的工位有視頻監(jiān)看需求、視頻回傳需求以及通話需求。

視頻技術節(jié)點的核心為IP技術節(jié)點箱，又可以稱作“EFP機箱“（以下均簡稱為”EFP機箱“）。該機箱承載了技術節(jié)點與轉播車系統的雙向高帶寬數據傳輸，其中包括視音頻信號向場內的分發(fā)、視音頻信號向轉播車的回傳、通話信號的互通、控制信號的互通等。

EFP機箱中集成了交換機、IPG視音頻網關、P64通話網關等設備。每個EFP機箱與轉播車之間由24芯集成光纖打通。EFP機箱的IPG視音頻網關上配備了6個SFP模塊，每個SFP模塊可傳輸雙向10Gb的數據流。IPG視音頻網關支持SMPTE 2022-7標準，每一對SFP模塊互為備份，當檢測到其中一個SFP模塊所傳輸的數據發(fā)生丟包時，IPG可無縫切換到另一個SFP模塊所傳輸的數據流。這個機制確保了視音頻傳輸的安全性。

EFP機箱的控制交換機與轉播車的控制交換機打通后，在轉播車上通過SDN軟件，可監(jiān)控技術節(jié)點的IPG視音頻網關的運行狀態(tài)，并控制該IPG視音頻網關調用車上的IP流視音頻信號。IPG視音頻網關支持18路SDI輸入或輸出。只要在帶寬支持范圍內，IPG可以配置每一路通路的SDI信號格式與傳輸方向。根據本次晚會的具體需求，現場節(jié)點的IPG視音頻網關的設置為12路HD SDI輸出，6路HD SDI輸入。

晚會的現場監(jiān)看點分布在體育場的各個區(qū)域，包括舞臺區(qū)、控臺區(qū)、藝人區(qū)等。轉播車上由畫面分割器制作的16分割畫面包含了PGM、全景、近景、第二現場等關鍵機位畫面，還有PGM音軌及時間碼信息，可滿足多數工位的共性監(jiān)看需求。

現場技術節(jié)點共布置了兩臺EFP機箱，第二臺EFP機箱鏡像復制第一臺EFP機箱的所有調用配置，作為其設備故障時的冷備份。

EFP機箱的使用，讓轉播車技術節(jié)點與轉播車之間的連接線材大量簡化。僅使用1根多芯光纜，便可雙向傳輸帶寬容納范圍的視音頻信號，同時打通了轉播車與技術節(jié)點的雙向控制，通話，使轉播車技術節(jié)點成為了轉播車延伸出的一個棧道。如果進一步展開，同時使用多個EFP機箱在多個技術節(jié)點，形成以轉播車主體為集中控制中心，多節(jié)點散布的轉播外圍集群。示意圖如圖2所示。這種集群可以實現任意節(jié)點之間的互聯互通，在多場館互動的大型融媒體直播中將為轉播系統外圍搭建帶來許多便利。

2.2 切換臺輸入口的動態(tài)復用

在大型活動直播中，機位數量眾多，切換臺PP級面板往往需要容納所有的信號源。但是在部分環(huán)節(jié)中，需要切換的信號源可能相對少，PP級面板過多的資源對于導播而言，繁雜無序，容易混淆。如果可以根據節(jié)目進程動態(tài)調整切換臺的信號源，可以精簡PP級面板，讓導播更專注于內容制作。但是在節(jié)目進行過程中通過切換臺內部設置調配PP級面板容易引起誤操作，安全性低。更好的解決方案是在維持源名和tally正常顯示邏輯的前提下，通過直觀清晰的選切面板調整切換臺的輸入源內容，動態(tài)復用PP級輸入口。

本場晚會中就有相關的實例。在直播進行過程中，AR合成前的本機畫面和AR合成后的畫面都是可能被切換的信號源。在設計了AR效果的節(jié)目中，切換臺需要切出AR合成后的畫面。在直播中的其他時間，切換臺需要切出AR合成前的本機畫面。如果將AR合成前，AR合成后的信號均作為切換臺信號源賦予給切換臺PP級切換列表上，會造成PP級面板上的資源冗余，切換效率不高，影響導播操作。為了精簡PP級切換列表，復用切換臺鍵位，在技術導播區(qū)增加了一塊矩陣選切面板，用于統一切換CAM5、CAM8、CAM9、CAM16、CAM20的切換臺信號源。通過這塊面板的快速切換，可以實現讓切換臺在AR相關節(jié)目中切換AR合成后的畫面，在其他時間切換AR合成前的本機畫面。面板的布局如圖3所示。

該面板的邏輯功能由轉播車上的VSM管理軟件來實現。VSM通過協議可以調配管理轉播車中各端口之間的的信號路由，也可以制作面板用于實現系統與使用者之間的交互。為了實現以上功能，首先設立5個虛擬的信號單元，我們把它們視為信號的“空殼”，它們具有固定的源名，但是實際信號輸入由其鏈路的前端決定，并會將tally狀態(tài)傳遞給鏈路的前端。切換臺的入口調用這5個“空殼”，但其前端的真實信號輸入受選切面板控制。這就實現了節(jié)目過程中，切換臺輸入源畫面的批量切換。

2.3 多級特效上鍵

本次跨年晚會以歌舞類節(jié)目居多。為了更好地呈現節(jié)目效果，導播團隊結合具體的節(jié)目內容，在PGM切換中采用了大量畫面特效設計。其中包括特效包裝機輸出的特效，SONY 切換臺自帶的DME鍵特效，轉場特效，以及多種特效疊加使用的混合特效。特效的高頻使用，鍵屬性的高頻變化，轉場模式的高頻改變，畫面的高頻切換，使得人工實時操作切換具有很低的容錯率，所以跨年晚會的歌舞類節(jié)目均采用自動切換軟件進行程控切換。導播團隊在節(jié)目彩排中將事先設計好的特效與切換點均編入切換流程板。無論是切換臺自帶的特效還是包裝機輸出的特效，均由多層ME級上鍵與相互切換實現。

例如在某個片段中，導播團隊需要使ME1級的PGM畫面呈現單色特效。Sony切換臺為了防止母線信號自激，每級母線的table表中無法調用該級母線的PGM、PVW、CLN輸出信號。在這樣的原生限制之下，比較傳統的實現方式是ME1級上單色效果的DME鍵，鍵源選擇其他母線的PGM，在其他母線進行畫面切換;或者ME1級上單色效果的DME鍵，鍵源由ME1級的字幕母線進行切換?？蛇@兩種實現方式均有一定弊端：前者的實現方式會占用總共2條切換臺母線的資源，后者的實現方式無法對字幕母線的畫面進行監(jiān)看。

但在實際的技術設計中，ME母線并不會調用該級母線的CLN輸出作為本級的信號源，而是DME鍵將該級母線的CLN輸出作為鍵源，且使用的DME鍵均為全畫面覆蓋鍵，所以整個信號流程并不會產生信號自激。所以根據節(jié)目實際情況，將切換臺的ME1、ME2、ME3級的CLN輸出信號通過矩陣環(huán)路接入切換臺的輸入源，每條ME級母線特效鍵的鍵源均調用該母線的CLN輸出信號。這種方法提高了母線的使用效率，使操作者可直接在母線主面板上選擇該ME級將要做特效的信號源畫面。配合多級母線的多畫面監(jiān)看，在多級母線疊加使用的情境下對操作者更為直觀友好。

三、結束語

浙江衛(wèi)視2021跨年晚會在新年的凌晨順利完成直播。在如今的大型演藝活動的轉播制作中，IP化的轉播系統具有高帶寬、高穩(wěn)定性、低線材量等明顯優(yōu)勢，而且具有巨大的擴展?jié)撃?。面對越來越復雜的技術需求，轉播技術的精益求精，可以為內容制作產生助推作用。

馮宇瀟（1993—），男，漢族，浙江省杭州市，本科，助理工程師，研究方向：轉播視頻技術、衛(wèi)星傳輸技術