【論文轉載】成都大運會(huì )輕量化云制作應用

　　近日，成都市廣播電視臺向茚程在《廣播電視信息》雜志5月刊上發(fā)表的論文《成都大運會(huì )輕量化云制作應用》，為我們展現了體育賽事直播技術(shù)變革的前沿動(dòng)態(tài)。論文以第31屆世界大學(xué)生夏季運動(dòng)會(huì )排球等項目轉播為例，深入探討了TVU 輕量化云制播方案的實(shí)際應用與顯著(zhù)優(yōu)勢。該方案通過(guò)多機位信號同步采集、云端微服務(wù)制作及公共信號云交付，不僅大幅提升了制作效率，還顯著(zhù)降低了成本，展示了極佳的靈活性和可靠性，更為媒體制播技術(shù)發(fā)展指明了新方向，值得業(yè)界深入研究和借鑒。小編特此轉載，以饗讀者。

成都大運會(huì )輕量化云制作應用

文│成都市廣播電視臺 向茚程

　　摘要： 本文以第 31 屆世界大學(xué)生夏季運動(dòng)會(huì )排球轉播為例，探討了基于云的輕量化制作方案實(shí)施效果和優(yōu)勢。項目采用了輕量化云導播制作系統，通過(guò)多機位信號同步采集、云端微服務(wù)制作以及公共信號云交付，實(shí)現了遠程協(xié)同制作。結果表明，該方案在保證制作質(zhì)量的同時(shí)，顯著(zhù)降低了成本，提高了制作效率和靈活性。

　　關(guān)鍵詞： 體育賽事 輕量化云制作 遠程制作 直播傳輸

　　1 引言

　　2023 年 8 月 8 日，第 31 屆世界大學(xué)生夏季運動(dòng)會(huì )(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“成都大運會(huì )”)正式落幕。成都大運會(huì )期間，成都市廣播電視臺(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“成都臺”)首次將基于云的輕量化制作方案應用于國際大型體育賽事的轉播中，實(shí)現了多機位信號同步采集、云端微服務(wù)制作以及面向國際廣播中心的公共信號云交付，展示了該方案在輕量化、多功能、高品質(zhì)和高可靠性等方面的優(yōu)勢，為未來(lái)的媒體制作提供了新的思路和范例。

　　輕量化云制作是指利用云計算技術(shù)，將信號采集、處理、傳輸、交付等制作環(huán)節分布在云端，實(shí)現遠程協(xié)同制作的一種新型制作方式。本文以輕量化云制作在成都大運會(huì )排球轉播的應用為案例，從系統方案、項目特色、項目實(shí)施效果 3 個(gè)方面進(jìn)行了詳細的分析和評價(jià)，探析輕量化云制作應用對未來(lái)的媒體制作有哪些啟示和借鑒意義。

　　2 項目方案介紹

　　成都大運會(huì )在乒乓球、羽毛球、網(wǎng)球、籃球、排球5 個(gè)項目所涉及的 5 個(gè)場(chǎng)館部署了小組賽賽事公共信號輕量化制作系統。系統服務(wù)于賽事公共信號制作，采用融媒體和輕量化云制作 2 種制作方式，結合多途徑、真融合的賽事制作理念，以及輕量化直播手段覆蓋具備關(guān)注度的小組賽賽事項目，設置專(zhuān)業(yè)攝像機按照基礎規模拍攝實(shí)時(shí)賽場(chǎng)畫(huà)面。同時(shí)，還融入了新媒體制作和技術(shù)手段，配置新穎的新媒體視角進(jìn)行融媒體信號制作。系統通過(guò)前端不同工具、融媒體設備的信號采集，完成云端信號匯聚;通過(guò)云端導播系統進(jìn)行信號處理;通過(guò)字幕包裝合成，最終將信號交至國際廣播中心。

　　在成都大學(xué)體育館的排球副賽公共信號制作項目中，成都臺根據上述制作要求，采用以TVU  云導播制作系統為核心的輕量化云制作方案來(lái)承擔該場(chǎng)館的公共信號制作。輕量化制作系統架構如圖 1 所示。

圖1  輕量化制作系統架構

　　在場(chǎng)館內，制作團隊根據要求部署了 4 個(gè)攝像機機位，每臺攝像機捕獲的實(shí)時(shí)信號通過(guò)光纜傳輸到制作間，音頻部分使用攝像機嵌入的方式實(shí)現多機位的音頻采集，并通過(guò)嵌入式 SDI 信號傳輸至制作間進(jìn)行統一制作。

　　在制作間內，部署了1臺TVU RPS Link  5G編碼器，接入光端機輸出的現場(chǎng)4機位HD-SDI信號，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將信號同步送入云端的TVU Producer 導播制作系統中。TVU RPS Link  5G編碼器支持多網(wǎng)聚合傳輸技術(shù)，在這次的直播項目中，TVU RPS Link 聚合了6路5G/LTE 網(wǎng)絡(luò )、1 路場(chǎng)館公共 Wi-Fi，以及 1 路 200Mbps互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)，共計 8 條通信鏈路，以保障直播信號上云的安全與穩定性。

　　根據項目制作要求，系統同時(shí)配置了 1 路手機直播移動(dòng)機位，用以展示新媒體獨特視角。此外，在現場(chǎng)配置了 1 臺高性能手機，安裝了TVU Anywhere  直播客戶(hù)端，配合大疆手持云臺穩定器實(shí)現場(chǎng)館內觀(guān)眾席、球隊替補席等場(chǎng)景的精彩畫(huà)面移動(dòng)直播，直播信號通過(guò)手機的 5G網(wǎng)絡(luò ) + 場(chǎng)館 Wi-Fi 聚合的方式傳輸到云導播系統中，5G網(wǎng)絡(luò )和場(chǎng)館 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò )互為備份，保障直播信號傳輸的穩定性。

　　核心的云播制作系統，高質(zhì)量的云導播切換系統用于媒體制作，后臺應用以微服務(wù)的架構部署于 AWS 及阿里云。導播人員僅需要通過(guò)可訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的 PC 瀏覽器即可開(kāi)啟導播制作，云導播制作系統支持多通道信號預覽及切換、圖文疊加、多通道音頻混音、傳輸信號技術(shù)監控、直播推流等功能，制作完成的 PGM 信號后通過(guò) RTMP 流的方式交付國際廣播中心。

　　導播間內配置了 2 臺筆記本電腦，接入高速有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)，可通過(guò) Chrome 瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)TVU Producer  云導播的制作頁(yè)面，并投屏到大屏供導播切換監看。為了便于導播及音頻技術(shù)人員操作云導播系統的信號切換及音頻在線(xiàn)控制，配置了基于 USB 連接的外置信號切換面板及調音面板，可通過(guò)快捷鍵及 MIDI 協(xié)議實(shí)現信號及音頻的切換調整。導播間云制作實(shí)景如圖 2所示。

圖 2 導播間云制作實(shí)景

　　3 項目特點(diǎn)和優(yōu)勢

　　成都大運會(huì )采用的輕量化云制作系統圓滿(mǎn)完成了公共信號的制作，在節目質(zhì)量、信號傳輸穩定性及安全性方面達到了賽事制作要求，其特點(diǎn)和優(yōu)勢表現在以下 3 個(gè)方面。

　　3.1 超低延時(shí)的云預覽

　　相較于基于傳統 SDI 切換臺制作系統，基于云的導播制作系統多了信號編碼上云的環(huán)節，為了保障信號傳輸的穩定性和高質(zhì)量，需要在傳輸環(huán)節增加延時(shí)緩存以對抗互聯(lián)網(wǎng)波動(dòng)。在制作過(guò)程中，導播需要通過(guò)通話(huà)系統與攝像保持實(shí)時(shí)溝通及指揮，在云導播操作頁(yè)面，需要提供低延時(shí)的信號預覽來(lái)實(shí)現這種協(xié)同操作，以適應體育賽事的制作要求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本項目采用了TVU RPS Link  編碼器支持雙編碼的方式：編碼器可同時(shí)輸出低碼率低延時(shí)(200ms 延時(shí))代理碼率流信號以及 TVU  IS+高碼率流信號(2s 延時(shí));代理碼率流用于云導播操作頁(yè)面的超低延時(shí)預覽以實(shí)現導播與前方攝像的實(shí)時(shí)溝通協(xié)作，TVU  IS+ 流用于傳輸到云端服務(wù)器中，以實(shí)現高碼率、高質(zhì)量的云端節目制作及輸出。

　　為保障“所見(jiàn)即所切”，在采用代理碼率信號預覽時(shí)，云端高碼率 IS+ 流信號需要同步切換。在TVU  編碼傳輸設備采集直播信號時(shí)，設備輸出的 2 個(gè)直播流信號可實(shí)現每幀精確地對應，使云導播操作頁(yè)面上的所有交互和操作都可以精確地對應在高質(zhì)量的云端服務(wù)器的切換及制作上。

　　3.2 多機位信號幀同步云傳輸及制作

　　云制作應用需要面對的第二個(gè)問(wèn)題是信號上云傳輸環(huán)節所帶來(lái)的信號同步問(wèn)題。不同于傳統制作系統在制作系統內部通過(guò)同步信號的鎖定實(shí)現信號的幀同步制作，云制作系統需要在現場(chǎng)編碼器和云端接收解碼服務(wù)的整個(gè)傳輸鏈路中實(shí)現多機位信號的傳輸同步。

　　在成都大運會(huì )前期的項目準備及測試期間，成都臺針對該問(wèn)題進(jìn)行了全方位的多輪測試，本次的TVU  產(chǎn)品系統采用 Timelock 技術(shù)，保持系統時(shí)鐘與時(shí)鐘服務(wù)器同步的時(shí)間更精確。通過(guò)交換時(shí)間服務(wù)器和客戶(hù)端的時(shí)間戳，計算出客戶(hù)端相對于時(shí)間服務(wù)器的時(shí)延和偏差，從而實(shí)現時(shí)間的同步。TVU Timelock  是指多個(gè)終端同步時(shí)間，利用時(shí)間戳校正保持多路信號的幀同步。通過(guò)同步測試的結果可以看出，輕量化云制作方案在同步方面有較好的表現。多機位信號幀同步傳輸測試如圖 3 所示。

圖3  多機位信號幀同步傳輸測試

　　3.3 多網(wǎng)聚合傳輸技術(shù)帶來(lái)的高穩定性

　　云制作應用需要解決網(wǎng)絡(luò )傳輸環(huán)節穩定性的問(wèn)題即便是現場(chǎng)部署的互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)，依然會(huì )有單鏈路故障的問(wèn)題出現。為保障本次項目應用中涉及的信號編碼上云、下云等環(huán)節信號傳輸的穩定性，編碼傳輸環(huán)節均采用了多網(wǎng)聚合的模式。

　　現場(chǎng)信號上云方案采用的 TVU RPS Link 編碼器聚合了現場(chǎng) 200Mbps 有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)及6個(gè)5G網(wǎng)絡(luò )、1路場(chǎng)館 Wi-Fi 來(lái)保障信號傳輸的穩定性，有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的中斷不會(huì )影響到現場(chǎng)信號傳輸云導播。5G網(wǎng)絡(luò )會(huì )實(shí)時(shí)提供網(wǎng)絡(luò )幾余，傳輸算法支持無(wú)縫切換，信號編碼傳輸環(huán)節不會(huì )造成畫(huà)面中斷，該方案極大地提高了信號傳輸的穩定性。

　　云導播制作信號的實(shí)時(shí)預覽下云環(huán)節依然采用 TVU Router  多網(wǎng)聚合路由器提供的聚合網(wǎng)絡(luò )，聚合了現場(chǎng)可用的互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)及 5G 網(wǎng)絡(luò )，任意網(wǎng)絡(luò )的中斷及波動(dòng)均不會(huì )影響導播預覽監看信號的畫(huà)面，提供了穩定的制作體驗。

　　4 結語(yǔ)

　　在項目實(shí)施過(guò)程中，前方制作團隊進(jìn)行了細致的規劃和準備，確保了轉播系統的穩定性和可靠性，保證了轉播工作的順利進(jìn)行，輕量化云制作方案在畫(huà)面品質(zhì)和制作效果方面都達到了高質(zhì)量水準。

　　通過(guò)成都大運會(huì )賽事的云轉播實(shí)踐及應用，成都臺展示了輕量化云制作系統在體育賽事的可行性和優(yōu)越性，驗證了使用輕量化的云導播系統、高效的編碼技術(shù)和穩定的網(wǎng)絡(luò )傳輸，為全球觀(guān)眾呈現出高品質(zhì)的體育賽事直播。輕量化云制作方案在成本、效率、靈活性和品質(zhì)等方面都具有明顯的優(yōu)勢，為未來(lái)的媒體制作提供了新的思路和范例，也為體育賽事的傳播和推廣帶來(lái)了新的機遇。通過(guò)這次項目，制作團隊積累了豐富的經(jīng)驗，為同類(lèi)賽事制作應用提供了寶貴的參考價(jià)值。