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奥运会视频转播技术音频视频显示

2018-06-07 12:38:52

奥运会视频转播技术 - 音频/视频/显示

奥运会电视转播是传播奥林匹克精神的最佳和最有效的途径,也是承办奥运会的国家和城市向世界各国媒体和人民对外宣传的最好机会。2008年北京奥运会将是第一次全部使用高清技术拍摄和传输的奥运会转播,在奥运会转播历史上具有里程碑式的重大意义。而如何有效、稳定地转播奥运会现场实况是每届奥运会组织者面临的最关键和最复杂的问题之一。

转播视频时应充分考虑以下几点要求:

●络的稳定性:络的稳定性是视频传送的前提,因此在视频传送中应对重要信息进行路由双备份,对于重要设备(如:视频编解码设备)进行N+1备份。

●络的安全性:防止非法组织恶意篡改节目源或非法加载节目源,应对节目源信息进行加密处理,并通过严密的音视频监控系统和络管理系统对音视频信号进行监控和管理。

●络的灵活性:奥运会期间,经常会发生一些突发性的传送业务

奥运会视频转播技术音频视频显示

,音视频传送络应能完全满足突发性需求,需要有完善的管理系统。

●适应多样化的视频处理机制:随着视频技术的发展,对音视频格式的要求比较广泛,不再局限于简单地传送模拟信号、标准清晰度电视信号,还必须满足部分国家需求的高清晰度电视(HDTV,Hign Definition Television)信号。

●合理利用现有资源:建设视频传送络时应充分考虑利用现有资源及赛后再利用。

一、HDTV

HDTV与当前采用模拟信号传输的传统电视系统不同,HDTV采用数字信号传输,同时还具备比目前普遍使用的清晰度标准还要更加清晰的效果。 HDTV分辨率最高可达1920×1080,帧率高达60 fps,是目前所有模拟电视画面清晰度的3倍。此外,HDTV的视角也由原先的4:3变成了16:9,同时由于运用了数字技术,信号抗噪能力也大大加强,消除了传统电视中“鬼影”、“噪声”等影响画质的因素。在声音系统上,HDTV支持杜比5.1声道传送,带给人Hi-Fi级别的听觉享受。

HDTV的视频信号采用MPEG-2进行压缩,速率为60~80 Mbit/s,音频信号采用AC3压缩。根据场扫描方式的不同,目前HDTV可分为以下三种模式:

●720 p(1280×720,“p”代表逐行扫描);

●1080 i(1920×1080,“i”代表隔行扫描);

●1080 p(1920×1080,“p”代表逐行扫描)。

2000年国家广电总局确定1080/50 i(隔行50场)作为中国HDTV信号源标准,1080/24 p(逐行24帧)作为节目制作和交换标准。

按照北京奥组委对国际奥委会的承诺,2008年北京奥运会将采用高清电视技术转播,目前中国通已与世界其他一些国家展开高清电视传送演示实验。

二、音视频传送络建设方案

奥运会期间,场馆各摄像点的视频信号将通过北京奥林匹克转播公司(BOB,Beijing Olympic Broadcasting)敷设的视频电缆传送到场馆媒体主控机房,加入场馆现场声,共同组成公共信号,通过本地传输传送到国际广播中心(IBC, International Broadcast Center)各电视转播权持有者(RHB,Rights Holding Broad cast Organizations)的机房,经过后期合成(插入场馆评论员席音频信号)后,通过电信运营商丰富的国际海光缆及卫星资源,传送到各国电视台,由各国电视台传送到全球亿万观众的电视机前。

从络结构上,视频传送络分为三层:汇聚层、分发层、传送层。络结构如图1所示。

图1 视频传送络结构

汇聚层:将各场馆(包括北京、青岛等地场馆)的视音频信号通过光缆或电信运营商的传输络传送到国际广播中心,实现音视频流的汇聚。

一般奥运会场馆会根据比赛内容及规模大小设置几个到几十个视频摄像点,各摄像点的视频信号将通过BOB布放的视频电缆传送到场馆媒体主控机房。场馆采集到的视频信号为基带信号,带宽一般为270 Mbit/s~1.5 Gbit/s,因此对于北京场馆,可采用裸光纤直接传送至IBC,如图2所示。

图2 北京场馆音视频传送示意图

而对于北京以外城市的比赛场馆,如果直接通过电信运营商的传输络传送基带信号,对络压力很大,同时会导致一系列络安全问题。如:从青岛场馆至北京需要传送五路视频信号,至少需要1.5 Gbit/s×5=7.5 Gbit/s,从目前电信运营商的长途传输能力看,是远远不能满足的,因此需要对视频信号进行压缩,如图3所示。

图3 北京以外的城市场馆音视频传送示意图

分发层:主要将传送到IBC的音视频信号传送到BOB或RHB,以便BOB/RHB可以对信号进行。主要通过综合布线实现,络结构如图4所示。

图4 分发层络结构示意图

传送层:将各RHB成功的音视频流信号和公共信号经卫星和海底光缆、陆缆传送到国际,这也是视频传送系统最为复杂和获得收益的部分,其复杂性主要体现在以下几个方面:

(1)制式的多样化:世界各国对视频信号格式的要求不一,一些发达国家可能会要求传送HDTV信号,但同时存在某些落后国家仍对模拟信号有需求。这就要求传送方能提供多种传送方式。

(2)需求的突发性:从历届奥运会来看,在比赛期间经常会遇到临时对转播赛事的要求,尤其一些小国家。作为传送方应实时满足他们的需求,而且业务申请流程简单、业务管理方便。

(3)传送的安全性:音视频信号传送过程中,保证信号的安全性是络建设面临的较为复杂和关键性的问题,如防止信号源被篡改、防止非法加入信号源以及防止传送链路发生故障等情况。

卫星传送是较为传统的传送方式,如图5所示。

图5 卫星传送方式络结构示意图

如图5所示,音视频信号经编码,送到多路复用器(MPEG-2系统编码)、经复用后的位流,再调制成中频信号。通过光纤传送到卫星地面站。

同时,考虑到奥运会期间,部分媒体将会临时租用移动转播车传 送信号,通过转播车传送流程与图5的流程相似,区别在于转播车充当卫星地面站的功能,此外,移动转播车将作为应急通信备份,在奥运会期间起的作用非常重要,如图6所示。

图6 移动卫星转播车传送方式

海缆/陆缆传送方式(见图7):主要传送HDTV信号,如美国、日本、韩国、欧美部分国家等,这些国家可能要求传送HDTV信号。

图7

三、安全解决方案

(1)汇聚层

保证从各场馆到IBC传送的基带信号的安全性主要从链路安全性考虑,因此采用双链路传送方案,并且对传送的音视频信号进行实时视频监控,监控主要发生在两个环节:对场馆各路信号进行校正分配放大器后进行监控、对信号传送到IBC后经分配放大器后监控。

(2)传送层

传送层的络安全性主要考虑非法节目源加载或节目源被篡改。近两年,境外非法组织“法轮功”屡屡攻击中国卫星电视节目,目前国家有关部门已采取有效措施保障卫星广播电视节目的播出。而对于海缆传输电视信号,为保障信号的安全,可以对电视信号进行加密处理,在国际对端站对视频信号进行监控。

四、结语

奥运会视频转播系统的建设还包括业务管理系统、认证计费系统等建设,这些也是视频转播系统稳定有序运行的必要保障。随着北京2008年奥运会的临近,奥运会视频转播系统正处在紧张的建设中。

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