3G新闻直播系统（共7篇）
3G新闻直播系统 篇1
2009年1月,工信部发放了3张3G经营牌照,标志着我国正式开始进入3G运营阶段。如今国内3G网络已然相当成熟,其面向移动数据和移动多媒体业务,能提供高速数据业务,为广播电视行业提供一种全新的信号传输手段。本文概述了3G新闻直播系统及其特点,并阐述了3G新闻直播系统的应用及发展前景。
1 3G新闻直播系统概述及其特点
系统通过3G技术平台提供的无线数据传输服务,构建适合电视新闻直播的传输平台,为直播连线提供了更为高效、便捷、经济的方式。本文以时代华睿的TVU3G系统为例,简单概述其系统结构及其特点。
1.1 系统整体结构
系统整体分为传输端和接收端两个部分,都采用TVU系统实现。其中传输端
通过连接摄像机,把其输入的视频信号编码后,基于TVU特有的Inverse StateMux技术通过3G网络传输一路视频信号。在接收端,通过接入专有的Internet网络,把数据合并解码后,输出到演播室系统及其他设备。图1为TVU-3G直播传输系统整体框架图。
1.2 系统关键技术
由于3G新闻移动直播系统传输路径的特殊性,其编码系统必须能有效地使用有限的带宽、能适应传输网络带宽大小波动的实际情况,将传输网络的扰动对信号传输的影响降至合理的范围。因此,该系统通过以下几个关键技术以尽量提高传输信号的质量和稳定性.
1.2.1 VBR编码技术
TVU利用VBR技术可以根据实时带宽自动地动态调节编码吗流,从而能够充分地利用带宽,保证实时传输最佳的稳定图像。
1.2.2 前向纠错技术
能够把一个不稳定的移动传输环境变成了一个稳定的高传真传输通道,保证图像信号的稳定,即使在快速移动的车厢里也能传回清晰稳定的画面。
1.2.3 Inverse StateMux技术
TVU专有的Inverse StateMux技术不同于一般同类型产品的普通多通道绑定技术。Inverse StateMux可以有效地把视频信号分成若干个小的数据包进行传送,经过最佳算法优化,使所有的无线网络带宽都能被充分利用。
1.3 系统特点
相比于SNG、微波及海事卫星,3G直播具备有以下的特点。
1.3.1 设备简易
传输端就是把传送背包连接摄像机,接收端服务器连接到INTERNET网络并安装在演播室机房。只需要一位摄像和一位记者就可以进行连线直播。能够随时深入到地形或环境复杂区域进行现场报道,如拥挤的街道、山区、灾难现场等。
1.3.2无需现场技术,使用方便快捷
设备一键式开机操作后即可自动连接进入信号实时传输状态,无需前期各项技术准备和技术保障工作。在应对突发事件报道中该优势尤其明显,3G设备随时待发,一旦有突发新闻事件,立马就可以传输实时画面。
1.3.3使用时间灵活,随时都可以进行直播
以往的卫星直播,一般都需要提前预订卫星的频道与频段,且无法在高速行进中无法传输实时信号。
1.3.4 直播费用极低
3G直播系统相较于传统的方式,其本身设备价格低廉,传输费用远远低于卫星传输,且其人力成本及维护成本也远远低于传统传输方式。
由于3G直播系统的信号传输是基于3G无线网络,也有其不足的地方。一是信号强度不稳定。由于基站覆盖面有限,会出现有些地方信号弱或者没有信号的情况,导致无法直播或画面卡壳。二是带宽不够,画面质量不够好。相对于卫星传输,其实际使用的速度较低,当镜头摇得太快或者图像的变化过快就会导致画面停滞或马赛克。
2 3G新闻直播系统在突发事件现场直播中的应用
2.1 系统实际应用情况
2012年2月,在不同类型的新闻现场成功进行了直播连线。两年来,利用3G新闻直播系统进行了各类新闻现场连线报道,包括上下高峰期的交通路况、节假日的出行、春节回家特别节目、长沙地铁元年直播报道、各类时政及社会活动等现场报道。特别是在突发事件中,如马航事件、长沙女孩掉下水道失踪等各类突发或自然灾害事件中,都能利用3G直播系统在火车上、汽车上、地铁上、活动现场甚至于在马来西亚、在洪水火灾地震第一线,第一时间把画面实时传送到新闻演播室,实现了演播室主播与现场记者的连线直播。在这些直播过程中,3G直播充分发挥其高效便捷的优势,受到新闻部门的一致好评。
2.2 系统使用过程中遇到的问题及建议
在3G直播系统的使用过程中,也不断发现问题、解决问题,并提出了以下几点建议:
第一,由于单位使用的共享光纤上网,网络用户多,网络时好时坏。因此,接收端服务器最好使用网络专线接入,保证INTERNET网关与接收机之间的网络畅通。
第二,3G直播系统严重依赖3G网络覆盖,而3G网络由于使用的工作频段频率较高,信号绕射能力较差,所以在直播现场要尽量选取更高、更空旷的地方传输信号。
第三,在大型活动或者突发事件现场,由于人多或地理环境复杂,导致现场3G网络可使用的带宽不足及稳定性差,需提前进行直播点选址,保证信号足够完成直播连线。
第四,由于目前3G带宽的限制,其对画面的数据量的传输也有限制,现场摄像不要大幅快速地推拉摇移镜头,以保证直播信号的稳定传输。
第五,为了保证图像信号质量传输的稳定性,在3G直播系统信号不够好的情况下,根据信号的强弱,适当调整其信号传输的延时,但同时要求新闻主播、导播及现场记者要默契配合。
3 结语
3 G移动通信技术已然成熟,其经济高效、便捷灵活等优势越来越受到电视台新闻报道的欢迎。随着4G时代的来临,新的直播技术将层出不穷,必须紧跟技术发展的步伐,探索新技术、新方法,将突发新闻的视频直播常态化,助力新闻工作者在第一时间和第一现场将新闻传递到受众眼前,在传统媒体和新媒体的竞争中占据有利位置。
摘要：目前,3G通信技术已经发展得相当成熟,通过其无线数据网络,给电视新闻现场报道特别是突发新闻事件的现场直播提供了一个更高效、便捷的技术平台。本文概述了3G新闻直播系统及其特点,并简单阐述了3G新闻直播系统的应用及发展前景。
关键词：3G突发事件,新闻直播,带宽传输
3G手机新闻直拍直播系统 篇2
1 主要技术特点和优势
3G，全称为第三代移动通信技术，是移动通信与互联网等多媒体通信结合的通信系统，能够满足高速数据传输的移动通信技术。3G信号可以同时传送音频视频或数据信息，凭借3G移动数据通信平台，采用H.264编码，利用3G网络构建新闻直播系统，相比较传统媒介播报新闻的模式、领域、理念都实现了跨越式的发展和创新。随着媒体和观众对突发新闻事件的报道时效性要求的提高，广电行业以往的卫星信号输送、地面微波传输有着区域性和及时性的限制越发明显，3G网络弥补了传统传输模式的先天不足。3G网络技术提供了全新的现场直播方式，成为传统信号输送的补充部分，可进行直播，也可存储拍摄录像并转发，更可远程控制，实时获取新闻消息。
3G网络技术具有以下几方面优势：
1)多渠道实时双向互动;
2)移动方便，操控简单;
3)低延时，高清画面;
4)多制式，多运营商;
5)安全性强。
2 直播解决方案
3G新闻直播系统由3G传输终端、3G媒体服务器和3G录/播服务器三大部分组成。
3G新闻直播系统的直播解决方案应用于重大新闻事件或社会话题、民生问题的直播报道，导播将最新消息的视频或者音频文件解码，转换为SDI信号进行新闻直播。
直播系统基本流程包括手机视频拍摄、压缩编码、RTP封装和数据传送;接收端接收数据、解封装、数据储存、视频信号以及电视和互联网的视频直播。
3G直播系统按功能划分为4个部分：
1)手机端视频采集和传输;
2)视频数据接收、保存和视频信号的生成;
3)视频直播;
4)系统管理。
系统关键因素：
1)网络选择;
2)编码格式;
3)视频直播协议。
3 3G直播系统设计
3.1 手机端设计
常用的操作系统有安卓、微软、苹果OS等，这些系统都提供了软件开发工具和开发包，但用不同的程序语言会有所区别。例如微软手机系统Windows Mobile，微软将视频开发称之为DireclShow的框架，其中包括Graph的对象管理器和Filter接口。视音频功能通过这些代码链路实现的。
手机端的功能是视频的生成和发送，主要包括：压缩封装、传输。
其中的视频采集模块提供视频数据信息，手机会采集视频信息;编码压缩模块利用H.264进行编码，实现压缩编码。RTP封装模块进行封装;传输模块进行数据传输和RTP控制。
3.2 接收端设计
接收端将RTP数据解包组装、储存、解码和视频信号生成。采用标准传输协议，接收来自手机端的3G数据信号，也可接收其他采用RTP协议的数据信号。
其中的数据接收模块接收网络UDP数据包;RTP解包组装模块拆封RTP包和视频数据;解码模块对视频数据进行解码。
4 3G直播系统实现和调试
以微软Windows Mobile操作系统为例，采用H.264视频压缩编码，采用DeckLink的视频卡，DeckLink支持SDI输出，采用Media Server视频服务器。传输速度为300kbit/s，传输帧率为20帧/s，能够应用于网络直播的配置要求。
5 3G直播系统主要设备
5.1 3G流媒体直播终端
索贝DEAWA4000-WO/GPS具有多卡绑定，4卡方式高带宽、高画质，2+2方式多卡互备，高质量H。264编码，码率可调;支持全球卫星定位，提供新闻报道的准确地理信息;支持SD卡录制，提供原始信号的素材文件。将现场获取的实时画面通过3G网络传输到演播室的流媒体直播设备。
5.2 3G流媒体直播服务器
戴尔Power Edge R170型号NVE2000，搭载基于45nm架构的Intel四核E5620,4M三级缓存，频率2.4GHz,4条1GB内存，最大支持584GB容量。
5.3 MSV555EX视频服务器
MSV555EX设备实现2路SDI入，1路SDI出，支持录音播放同步进行，录制的素材可立刻编辑;存储量90h，支持主备同步播出。
6 3G直播系统运行不足及应对办法
6.1 信道带宽不稳定影响传输信号
3G直播的实现，关键在于3G网络的覆盖，没有覆盖3G网络，一切都无从谈起。为了保证上行带宽的平稳运行，需租用专线接入，在节目播出的的过程中用4张卡的信道带宽。但在实际的操作中带宽没有达到预期的标准，这是因为3G信号会受到基站覆盖范围的影响。
寻找靠近3G基站的位置，避开基站周围影响接收信号的障碍物，信号会保持稳定。
6.2 3G传输图像对拍摄技巧有一定的要求
在使用3G信号直播时，固定画面传输信号质量相对稳定，但对于浮动的画面或快镜头会造成画质下降或者静帧。这也意味着拍摄的画面必须要稳定，镜头挪动要缓慢。3G直播对镜头的运动和照明条件要求比较高。
7 结论
使用3G直播技术增加了新闻节目的实效性，满足了节目播出的需求，节约了开支，简化了直播流程，提高了工作效率。但3G直播技术受到网络带宽和设备稳定性的制约，以及码率问题、数据延时等等这些问题，进而影响到信号质量，其广泛性和普及性会受到制约。随着3G直播技术的不断发展和完善，会有越来越多的应用到新闻节目当中，手机直播系统将在传统媒体和互联网上的使用率会越来越高。
摘要：直播,是最能体现电视特性的报道方式,也是当下电视媒体竞争最激烈的领域。传统的转播方式因维护和运营成本较高,跨地区、跨部门协调调度不便,已经无法适应快速发展的同步多点直播业务的需求。在电信网、广播电视网、互联网不断向三网融合的时代背景下,如何运用网络融合时代高速、双向的传输带宽节目信号,近年来一直是业内研讨的命题,稳定可靠的3G手机新闻直播系统为有效改善新闻转播过程当中出现的一些问题提供了常态化的解决方案。
关键词：网络融合,3G直播,解决方案
参考文献
[1]殷世红.3G直播技术在新闻直播节目中应用探讨[J].中国有线电视,2013(3).
[2]张振华.3G新闻直播系统实际运用概述[J].媒介与技术,2012(3).
3G新闻直播系统介绍及使用体会 篇3
正在起步和发展的3G网络具有足够的信道传输带宽, 成熟、可靠的网络技术, 如联通的WCDMA上行速率可达5.76 Mbit/s, 网络能确保2 Mbit/s速率正常传输, 随着现代视频压缩技术的进一步发展, 使得3G网络完全适合作为专业的视频实时传输平台, 从而为电视新闻直播提供一种全新的技术手段。下面就以福建新闻频道前段时间试用的几种3G新闻直播系统为基础, 谈谈试用体会, 供大家参考。文中提到的各厂家设备均在台里进行过测试和试用, 因篇幅关系仅挑选几家设备进行阐述。
1 3G直播系统的优势
第三代移动通信 (3G) 技术一般是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统, 它能够方便、快捷地处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为移动终端融入多媒体元素提供强大的支持。为了提供这种服务, 无线网络必须能够支持不同的数据传输速度, 也就是说在室内、室外和移动的环境中能够分别支持2 Mbit/s, 384 kbit/s以及144 kbit/s的传输速度[1]。在广播电视领域, 也可以利用3G网络平台提供的无线带宽来进行前方记者的现场画面回传, 实现以往需要转播车才能实现的现场直播。
随着3G技术的成熟, 福建新闻频道也已经测试和使用了多家设备厂家提供的3G新闻直播设备, 涉及3种不同的3G平台。相比大型转播设备, 3G有它自身的明显优势:
1) 灵活, 机动。新闻报道的现场遍及每一个角落, 很多现场的交通、配电和通信可能有问题。这样系统就要有很强的适应能力。比如, 有一次报道扑灭山林大火, 卫星车只能开到山脚下, 这样摄像机就只能在山脚附近拍摄无法深入现场, 就算是城市中的普通火灾, 现场一般也是有消防车等各种车辆, 媒体车辆不可能进入现场, 这样拍摄的画面就大大受到局限。还有不久以前福建海峡卫视落地澳门, 为了将相关画面传回福州, 即便有便携式卫星上行设备, 但要在高楼林立的都市中找到一片可以对上卫星的天空也是非常不容易的事情。这种3G直播系统自带电池, 体积小巧, 通过广泛覆盖的3G网络, 可以非常灵活机动地进行现场报道, 这是它最大的优点。
2) 配置简洁, 反应快捷。不管是卫星车还是数字微波车, 在进行直播报道前都需要技术人员进行踩点、准备等工作, 而3G系统几乎是一到现场就可投入使用。同时由于3G系统配置简单, 预制好后不需要技术人员参与, 现场报道人员可以减至1~2人。
3) 使用费用低廉。不管是卫星车还是数字微波车, 其造价都远超3G系统, 同时卫星链路的租用费也是不小的开支。而3G系统的人工费用较少。举个例子, 对于SNG报道, 包括领队、导播、出镜记者各1人, 摄像、摄助、技术人员各2人, 此外还有司机、保卫等人工费用以及卫星租用费用, 1次报道下来都得7~8万元, 因此对于较大规模的直播报道尚可, 对于日常民生新闻的常态化直播无疑投入过大, 而3G系统每次几百元的投入无疑优势明显。
综上可以得出, 与传统的电视直播相比, 3G直播系统有它自身的明显优势, 可以不受时间和地点的限制, 实现实时报道, 具有成本低、方便、灵活、机动、高效、现场使用维护便捷等优点, 是一种很好的民生新闻现场报道的手段, 是其他直播系统的有力补充。
2 3G直播设备举例与比较
2.1 前端设备部分
随着3G技术的不断成熟, 国内外的多家企业推出了基于3G网络的视频直播设备, 比如大洋的3G Live[2], 时代华睿的TVU Pack, 成都优联华胜的M-Live, 索贝、北京采立播和上海精视等公司也都有自己的3G设备提供试用。经过试用, 总的来说有两种形式的设备, 利用的3G网络路由也有两种形式, 下面分别加以介绍。
3G新闻直播时强调机动灵活, 因此, 这批测试的设备都是适合2人外采的形式 (1名摄像, 1名前方出镜记者) , 对于安装在车上的形式没有试用。3G系统总的可以分成前端采集发送部分和后端接收解码部分。对于前端采集发送部分, 机器形式大体可以分成两种形式, 一种是直接将编码发射单元做成可挂载在专业摄像机上的方式, 例如大洋的3G Live (如图1所示) 和成都优联华胜的M-Live (如图2所示) 。这种方式可直接挂载在专业摄像机后部使用并采用专业摄像机的电池进行供电, 但对于采用专业DV级别的外采设备时就需要另外的背包携带单元及电池, 同时采用连接线进行连接。
另一种方式是采用便携式PC的方式, 将编码传输放在便携式PC上完成, 通过3G上网卡接入3G网络。这种方式摄像机可以通过1394线跟便携式PC进行连接, 如图3所示。
两种方式各有优缺点, 第一种方式体积较小, 可挂载于大的专业摄像机背后并共用电池, 这样拍摄时移动比较方便。第二种方式采用便携式PC, 虽然体积较大, 携带较不方便, 同时摄像机与便携式PC通过1394线连接, 存在接触不良的风险, 也有定制I/O板后可采用BNC接头, 稍微影响移动拍摄, 但是PC运算能力强大, 调整灵活, 适用于小型带1394口的专业DV摄像机、目前各种网络环境、方案还需经常调整等情况。目前, 也有前端采用苹果手机的方式, 这种方式更加适应于突发事件, 可以实现全天候、全方位的直播, 但是经过试用发现, 手机摄像头的成像效果不理想, 目前只能应急使用。
这里要着重讲一下时代华睿的TVU Pack (如图4所示) , 类似于便携式PC方式, 厂家把整套设备做成一个背包的形式, 采用两块专业摄像机Gold-Mount标准接口的锂电池供电并采用热切换设计, 可以随时拿掉一个电池进行充电, 保证了电源的不间断交替有效使用。本机自带小液晶屏进行图像监看和信息显示。支持SDI、1394、HDMI、模拟分量 (复合) 等多种接口, 支持多张不同制式的3G卡及Wi Fi、以太网等各种通信链路自适应, 自带内嵌系统的方式, 一键开机即可使用, 同时具备了以上两种方式的优点。
2.2 后端接收及数据传输部分
在数据传输路由的使用上也存在两种不同的方案。第一种方案是设置3G接收网关, 自带3G上网卡, 如图5中标1的3G接收网关。这种方案的工作流程如图6所示。
高速数据信号接收处理平台由接收端3G外接天线式路由接收下行, 而后通过网线将接收到的IP数据传输至解码器端 (图5中标3的解码服务器) , 在接收端运用与发送端相反的速率同步合成技术, 解压解码还原出嵌入音频的SDI视频信号或独立的音视频信号, 最后送到编辑直播平台进行编辑播出。
这种形式采用3G网内的点对点绑定, 有效地减少了网络间的路由节点, 同时利用3G的信道编解码技术和HARQ差错控制方案来保证信号在传输过程中的正确性。利用RSVP协议实现绑定后的端到端带宽保护, 保证了视音频码流在通过3G网络传输过程中所需的最基本带宽。同时接收端3G外接天线式路由为天线与主机分离式3G路由设备, 内部支持3G加速功能和各种协议与设置, 为音视频传输提供保障。整个流程都在3G网络内完成, 同时避免了不同网络间传输可能出现的数据拥堵、延时差异、数据包丢失等造成的画面停顿或马赛克等现象。当然这种方式对接收端的3G网络覆盖有一定要求, 比如福建新闻频道目前在乌山山上和旁边都有电视发射塔、微波中继等强干扰源, 采用这种方式也容易出现3G信号不稳定的情况。对于接收机房内3G信号强度不足的问题, 也有厂家提出采用高增益的外置天线的方式来解决。
第二种方案是在接收端采用互联网接入的形式, 除了接收网关采用互联网接入外, 其他方面大同小异, 如图5中标2的接收网关, 第二种方案的网络接入示意如图7所示。这种方式采用互联网有线接入的方式避免了接收端无线信号的可能干扰问题, 但是存在3G无线网络与互联网之间数据转发的问题, 通过试用发现联通的3G网络到电信的互联网之间存在很大的瓶颈问题。活动视频对数据延时比较敏感, 由于直播信号一般要求尽可能短的延时, 不能进行大数据量的缓冲, 而且目前互联网的环境还不支持资源预留协议 (RSVP) , 所以最好采用专线接入, 保证8~10 Mbit/s的带宽, 并且不与其他设备共用, 尽量减少因为互联网不确定的因素导致的数据传输延迟。个人认为在发送端采用非电信3G卡接入并且接收机房可以采用3G接入的情况下, 以目前的互联网环境还是采用3G接入的方式效果较好, 或者前方采用联通3G卡时接收端就采用联通的宽带接入, 条件许可的话也可以在接收解码服务器上采用电信宽带、联通宽带双接入的方案, 可以有效避免这一问题。这可以在对时代华睿的TVU Pack进行试用时得到体现, 因为TVU Pack支持多路多制式3G上网卡自动绑定, 试用时同时使用了2张联通的卡、2张电信的卡、1张移动的卡, 接收端服务器上的实时流量显示如图8所示。
可以看出两张电信的上网卡承担了大部分的流量 (波形较高的2路对应的是2张电信3G卡) 。尽管联通的3G卡在3G网络上速度有优势, 但是由于在接收端采用的是电信互联网的接入方式, 使得电信的3G卡反而承担了大部分的流量。这说明了联通3G网络到电信宽带网络存在较大的瓶颈问题。
3 使用中存在的一些问题及体会
目前在使用中存在的一些问题及体会如下:
1) 尽管相对于电信和移动的3G网络, 联通的WCD-MA在传输速率上有优势, 成为3G直播系统首选的网络平台, 但是这种速率上的比较跟区域信号覆盖程度关系很大, 也就是说, 3G网络的数据传输速率的不稳定依然是3G视频直播系统的一大问题。同时, 传输速率还跟当时使用地点的3G网络繁忙情况有关, 经常发现在不同地区或者不同区域的使用效果也不一样。同时通过实际使用发现, 绑定2张以上的3G上网卡对图像传输的改善不是特别明显, 反而会在网络信号弱时导致图像质量下降 (这跟数据链路绑定算法有关, 后面还将提到) , 因此在采用单一制式3G网络时建议无须采用2张以上的上网卡进行绑定使用[3]。
2) 不管是挂载式的还是便携式PC式的前端, 通过AV线或者1394线跟摄像机进行连接的话, 在拍摄过程中比较不方便, 而且容易产生接触不良的问题。因此建议厂家做成SDI接口 (或者采用BNC接头的形式) 、无线方式或者直接将模块做到摄像机里面, 以摄像机选配件的方式提供。
3) 受到传输带宽的限制, 一般在编码的时候都采用了较大的压缩比, 尽管已提供了标清的分辨率, 但图像质量还不尽如人意。因此尽量选用支持多网络多制式3G卡自动绑定的机型, 可以较大程度地提高数据传输速度, 获得更好的图像质量和稳定性。这里提一下在多制式3G上网卡混用时碰到的一个特殊问题。上面提到的TVU Pack设备在进行这种混用时只是发现联通的上网卡速度较低, 并没有影响到最终的图像质量, 而对另一款3G设备进行类似的使用时却发现混用状态下, 图像运动部分马赛克严重, 后来将联通卡全部去除, 只用2张电信3G卡, 图像恢复了正常。分析认为出现这种短板现象是由于接收服务器端采用电信的有线宽带接入, 相比于电信的3G卡, 联通3G卡数据延时过大, 接收端将部分数据包丢弃, 从而产生图像运动部分马赛克的现象, 这反映出国产设备在底层数据链路绑定技术方面还有待加强。
4) 作为电视台的视频直播应用, 设备的安全性稳定性也很关键, 比如多电源热备份、多链路绑定、本地SSD硬盘收录缓冲等, 这方面TVU Pack也做得较好。
5) 在压缩算法上, 根据试用的主观评价, 在相近的传输码流下, H.264具有较好的图像质量和流畅度 (与VP6算法相比) 。VP6编码方式采用可变帧频技术, 最大的优点是画面不容易中断, 比较适合在网络环境较差的情况下使用, 但多数情况下不能保证帧率25 f/s, 画面有跳跃感[3]。
6) 在附加功能上, 目前有些厂家的前端可以做到语音通话、TALLY指示、笔记本参数配置、文件方式回传等, 只不过这些附加功能只能作为参考, 况且目前还不是很完善。
4 小结
随着通信技术日新月异的发展以及相关厂家的努力, 期待有更好的适用于3G网络的视频传输系统方案出现。在3G网络推广如火如荼的时候, 4G的酝酿也悄然进行, 届时多路、高清的视频传输将更加轻而易举。同时随着无线终端的发展, 使得每个人都可以在任何时间、任何地点通过视频传输平台向电视台传送节目, 电视台也可以通过这样一个平台向特定的人群进行广播。技术的发展将为电视新闻节目的采集传播提供越来越多的强有力的工具, 揭开电视新闻常态化直播的新篇章。
摘要：分类介绍目前市场上已开发的比较成熟的基于3G网络的移动视频直播系统, 通过使用与测试比较各厂家设备的使用环境以及优缺点。对设备使用及设备采购中会碰到的问题进行阐述, 并提出体会和建议。
关键词：3G,视频直播设备,视频无线传输
参考文献
[1]李艳.浅析3G网络技术[J].中国教育与社会科学, 2009 (7) :113-114.
[2]申剑.大洋新一代3G Live新闻直播系统应用介绍[J].电视技术, 2011, 35 (16) :6-7.
3G新闻直播系统 篇4
3G即the third generation (第三代移动通信技术) 的简称, 是一种支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息, 速率一般在几百kbps以上。目前国内3G存在三种标准:分别是中国电信的CDMA2000、中国联通的WC D M A和中国移动的T D-S C D M A。其中, 中国联通的W C D M A网络信道最宽, 上行带宽理论值为5.6Mbps, 下行带宽理论值达7.2Mbps, 并且在全球范围内拥有100多个国家的用户, 市场占有率超过70%, 这为新闻直播的应用和发展奠定了良好的网络基础。
和2G相比, 3G的主要优势在于拥有更高的信道带宽, 可以极大的提升视音频数据的传输速率, 能够在全球范围内更好地实现无线漫游, 处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务, 同时也和第二代通信系统有着良好的兼容性。
2 新闻直播制作的现状
新闻直播是指不经过预先录音或者录像将事件现场情况、演播室播讲或表演同步播出的广播电视传播形式, 从信息传播的角度而言, 它包括现场内容的展现和报道两部分, 在内容上涉及画面的回传和现场互动。
在新闻直播的制作设备上, 目前主要采用卫星转播车或者微波车来完成, 通过配备专业的设备和技术人员, 提供质量良好的现场画面。但是, 卫星转播车采购成本高昂, 即使大中型电视台拥有的数量也十分有限, 大多适用于大型室外活动的拍摄。此外, 卫星转播车的使用还受限于地理位置, 不能到达山区、小巷、海边等区域。每次出动都要动用大量人力物力, 并且还要进行设备申请, 这些都限制了其在中小电视台的应用, 从而影响了现场类新闻制作的发展;而微波车只能实现点对点的通信, 并且微波传输极易受现场环境的影响, 画面质量也刚刚达到广播级设备的要求。因此, 从业务发展的角度来看, 电视台急需一套成本可接受、环境适应性强、对技术人员要求较低的制播系统来满足新闻直播类节目的制作需要。
3 总体设计方案
随着3G技术的诞生, 利用其高带宽的特点, 我们可以轻松实现通过3G网络传输视频, 这为利用3G网络实现新闻直播提供了可能。鉴于直播类新闻业务的要求, 利用3G网络实现新闻直播的系统需要具备以下特点:
(1) 能清晰、稳定、流畅的传输视频画面和音频信号。
(2) 回传的视音频信号可以达到电视台播出的基本要求。
(3) 网络可以覆盖大多数新闻制作的场景。
(4) 直播设备具有一定的便携性, 可以第一时间赶赴现场。
通过上面的业务需求分析, 我们不难看出, 利用3G网络实现新闻直播的系统在组成上至少应包括视音频提供设备、视音频接收设备和输出设备三部分。
视音频提供设备负责在现场进行信号采集, 需要能提供相应的终端把视音频信号转换成数据包发送到3G网络, 并且这个设备需要支持模拟和数字的视音频输入。根据现有的3G网络带宽, 其传输的视音频码流不应该很高, 否则会给网络造成很大的压力, 并引发丢帧、画面延迟等问题;在产品设计上, 我们可以选择压缩比率很高的H.264编解码方式, 产品形态上除了支持专业摄像机的3G移动终端外, 最好还能支持3G手机的形式, 让应用变得更加灵活。
视频接收设备是3G媒体服务器, 用于接收3G移动终端通过3G网络实时回传的视频流, 转换成数据包的形式, 通过以太网发送给3G录/播服务器。3G移动终端静态接入 (保持流始终连接和转发) 时, 支持至少128路CIF或64路D1的稳定可靠连接, 如果采用动态连接方式, 可支持128路D1的连接管理和转发。
视频输出设备, 在产品构成上由3G录/播服务器承载, 用于接收3G媒体服务器的数据包, 然后直接输出供播出使用的SDI信号, 支持4路SDI信号同时输出, 并可以监看3G媒体服务器接收的3G传输终端回传的视频信号, 支持多达16路信号源, 还可直接把指定的监看信号回录成文件保存在本地硬盘, 供后期制作使用。
4 关键技术
(1) 优质的视频回传画面
配合专业摄像机和传输终端强大的编解码能力, 3G新闻直播系统可以确保画面在清晰度、饱和度、去交织、抗抖动性等性能指标上的优异性。
此外, 在国内现有的三家3G运营商中, 由于联通WC D M A网络的先天优势, 在构建3G新闻直播系统时更倾向于采用具有最高网络带宽的联通3G, 其7.2Mbps的下行带宽, 2.4Mbps的上行带宽, 足可以保证视频画面稳定可靠的传输。为了满足现场互动的要求, 对网络数据传输进行了优化, 使得利用3G网络回传视频时的系统延时不超过2秒钟, 完全可以胜任民生类新闻的直播任务。
(2) 轻巧便携的终端设备
除了现场大型活动的报道外, 街头小巷发生的民生新闻也构成了电视台新闻直播的主要内容。因此一款产品是否便携在很大程度上决定了其易用性。在设计3G传输终端时, 要充分考虑其外形的小巧性:以大洋3G移动终端为例, 其体积约为140x105x75 (m m3) , 可以直接放入配套的挎包中, 加上电源和天线等设备, 整个装备重量不超过1.5kg, 非常适合记者外出时随身携带。
未来, 3G手机将成为记者日常必备的直播设备, 只要在指定的3G手机上安装客户端软件, 它将立刻变成一款能够进行新闻直播的利器, 在成本、功能、时效性上可谓将新闻的价值最大化。
(3) 多链路捆绑技术
在现阶段, 即使采用带宽最高的联通3G网络, 其上行理论带宽值最高达5.6M bps。在实际使用过程中, 为了保持网络稳定, 我们一般单张上网卡传输800kbps的实时码流, 但是这距离电视台要求的播出码率还相差甚远, 为了尽可能提高回传画面质量, 业界提出了多张上网卡共同传输的设计思想, 即在每个3G移动终端上, 插接多张上网卡, 利用多链路绑定技术, 把每一帧画面数据包进行拆分, 由多张上网卡的链路共同传输数据, 然后在接收端再进行合成。这样充分扩展了信道带宽, 再通过不同信道之间的负载均衡, 保证了高码流传输实现的灵活性, 并增强了网络信号强度不够时高码流传输的可靠性。
5 给新闻直播业务带来的收益
与传统的采用卫星转播车来实现新闻直播的方式相比, 借助3G通信网络的新闻直播系统在成本、便携性、易用性等方面都要更具优势, 二者的比较可由下表清楚的看出。
新闻贵在其时效性, 3G新闻直播系统因其终端的便携性, 所以能够助力记者在面对突发事件发生时, 以最短的时间奔赴现场, 并且由于记者随身携带的3G手机也可以作为直播工具, 在应用上满足了暗访的需求;3G移动终端具有极强的环境适应性, 只要在3G网络覆盖的区域, 都可以开展直播工作, 这就意味着记者可以携带3G移动终端深入到山区、室内、街头小巷、海边等卫星转播车不能到达的区域, 进行现场直播;目前市面上基于3G的新闻直播系统大多售价不到100万, 这比传统的卫星转播车更容易被中小型电视台所接受, 将极大的推动中小型电视台新闻直播业务的发展。此外, 由于现场直播实现方式的简化, 使得一些节目具有了从录播变为直播可能性, 这将是一种节目形式的变革, 它符合电视节目创新、发展的方向, 并最终将为电视台发展带来更多的长远收益。
摘要：传统的新闻现场直播大多需要借助卫星转播车来完成, 但由于其高昂的成本、复杂的操作、受限于地理环境等因素, 限制了其在中小电视台的广泛应用。但随着3G通信技术在国内的兴起, 可以借助3G通信网络实时回传视频, 从而产生了一种全新的新闻现场直播的形式。
3G新闻直播系统 篇5
13G直播网络编解码技术
1.1视频编解码技术H.264
视频编解码采用H.264编解码标准, H.264是目前在低网络带宽上传输高质量视频的流行编码技术, 其最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。压缩技术的基本原理就是将视频文件中的非重要信息过滤, 以便让数据能够更快地在网络中传输。在同等的图像质量条件下, H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2～3倍, 比MPEG-4高1.5～2倍。正因为如此, 经过H.264压缩的视频数据, 在网络传输过程中所需要的带宽更少, 也更加经济。
1.2音频编解码技术
由于电话网络正在向基于数据包的技术转变, 使得传统的POTS与ISDN编解码器已经无法满足当今的传输需要。而BIRC技术则为广播传输提供了一场根本性的变革, 通过宽频带的因特网络对音频进行传输, 并且保证高音质和低延时量。基于BIRC技术Comrex公司开发出了一系列通过互联网连接, 应用于广播传输的高稳定性编解码器:使用BIRC-ULB算法, 通过IP网络传输双向7kHz低延时音频信号;使用BIRC-ULB或BIRC-HQ1算法, 编码延时小于100ms;使用BIRC-HQ1算法, 通过标准网络 (或单路拨号电话线) 传输双向15kHz立体声或单声道音频; BIRC技术有效降低了音频传输中数据包的丢失及音频抖动;通过智能抖动缓存管理工具, 可动态调整缓存延时以适应网络状态;通过BRIC Traversal Server可与其他ACCESS编解码器轻松互连。
23G直播网络传输设备
2.1 Comrex LiveShotTM (无线传输编解码系统)
Comrex LiveShotTM是一套借助多种IP网络传输专业现场视频的设备。专业电视台可以用LiveShot在任何地点利用互联网传输高质量, 低延时的视频信号。LiveShot基于Comrex Access音频IP编解码器的成功技术, 并对此技术进行了拓展, 使其顺畅传输广播质量的现场视频数据流。LiveShot可以应用在任何IP网络环境, 包括:3G, 4G和卫星技术基础的网络连接。Comrex LiveShotTM具有如下特点:
低延时。LiveShot可以达到低于200ms 延时的音视频编解码传输。网络环境质量和编码时间会导致延时。LiveShot内部具备一个自动的解码缓存管理器以保证永远获得最小的延时。
全双工实时视音频传输。LiveShot在现场便携式设备Portable和机房内机架式安装设备之间建立了一套双方向的视频和立体声音频的通道。另外还提供一个用于 “通话”的双方向通道。在现场的Portable上具备机房方向返送来的音视频输出接口, 该信号还可以利用内置的Wi-Fi装置再传输到另一个移动设备上。利用耳麦和蓝牙音频可以与“通话”通道进行对话。
远程遥控功能。Liveshot可以以两种方式自如遥控:LiveShot可以通过一个称为 “LiveShot中心”的服务器由用户在电视台机房内遥控。LiveShot中心允许用户在任何地点利用任何一台联网计算机通过网页浏览器连接至现场的LiveShot, 无论计算机系统使用公网IP或私有IP连接。一旦注册, 机房内的用户即可建立和实施远程遥控, 包括”存储”和”传递”遥控操作方式。LiveShot也可以通过内置的Wi-Fi接入点提供的网页实现本地遥控。
便携性。LiveShot Portable是应用于现场的移动设备, 小巧便携。设备具备一套Anton Bauer摄像机电池的安装装置。Live Shot Portable可以被安装在电池和摄像机之间。设备可以通过电池供电或外部电源适配器供电, 功率为8W。重量为2.26kg。
存储和传输方式。LiveShot便携设备可以在内置的SD卡上存储音频和视频。一旦视频被记录, 就可以通过用户界面进行文件管理并上传文件至机房。LiveShot系统内在SD卡上提供一个固定长度的存储传输中的数据流的存储缓存器。根据需要, 缓存器信息可被获取并传输至机房的一个FTP服务器上, 信号质量优于现场方式传输。
无线连接方式。除了可以连接以太网络以外, LiveShot还可以通过两个USB端口连接一个无线调制解调器, 这两个端口可以被同时使用以增加无线连接的带宽。USB端口通过一对可折叠的0.20m鹅颈转换器连接至外置的无线调制解调器, 安装后该转换器高于设备和摄像人员的头顶以增强连接的效果, 转换器可折叠并使无线调制解调器之间保持合适的物理空间, 以克服狭窄门道和其他障碍物导致的连接困难。LiveShot具备一个高增益Wi-Fi USB转换器, 支持多种3G和4G USB调制解调器。通过内置的以太端口, 可与国际海事卫星终端连接。
2.2 Comrex LiveShotTM系统构成
直播现场便携编码器+网络+演播室解码器直播现场使用便携式编解码器 (LiveShot Portable) , 将音频信号编码并通过网络传送到演播室编解码器 (LiveShot Studio) , 同时接受演播室传回的返送信号并解码。便携式编解码器体积小巧便于携带且可以电池供电, 记者可以不受限制的随时随处进行现场直播。
33G直播模式
3.1单机直接连接演播室
针对突发性事件或直播车无法到达的现场, 利用单机直播可以充分发挥3G直播机动灵活、设备携带方便、安装快捷的优势, 几乎开机就能直播。
3.2现场无切换台, 多机位独立直接连接演播室
这种方式同样适合突发性事件直播, 分别在每台摄像机上直接安装LiveShot Portable, 将视音频信号传送到演播室切换台, 由演播室进行切换播出。优点是各机位都有很强的机动灵活性, 可以不受空间和传输距离影响独立开展多点报道, 使报道更广泛、更深入。
3.3现场使用切换台, 切换台通过编解码器连接演播室
这种方式更适合于非突发性事件且场地相对固定的直播, 现场导播比演播室导播更熟悉现场情况, 可以有效调度各机位。
4设备连接与调试
4.1单机直接连接演播室
摄像机连接现场编解码器 (LiveShot Portable) :根据摄像机最优视音频输入输出接口选择相匹配的连接方式。视频连接方式优先次序是HD-SDI、HDMI、复合视频 (COMPOSITE) ;音频连接方式优先次序是HD-SDI、HDMI、模拟音频 (XLR-5F) 。将摄像机视频输出和音频输出连接到编解码器视频输入和音频输入, 监听耳机接到监听接口 (MONITOR) , 监听本地音频和演播室传回音频, 将4段3.5mm耳麦或蓝牙设备插入通话接口, 供摄像员和镜前记者与演播室导播通话。
演播室编解码器 (LiveShot Studio) 连接视频切换台:编解码器HD-SDI输出接切换台HD-SDI输入, 编解码器复合视频 (COMPOSITE) 输出接该设备对应的监视器, 视频切换台PGM复合视频输出接编解码器复合视频 (COMPOSITE) 输入, 将演播室PGM视频传回现场, 编解码器内部通话 (CUE) 输出接演播室通话控制器输入, 编解码器内部通话 (CUE) 输入接演播室通话控制器输出。
演播室编解码器 (LiveShot Studio) 连接调音台:编解码器AES输出接调音台AES输入, 编解码器AES输入接调音台AES输出, 将演播室播出音频传回现场。
直播前测试:用通话耳麦与导播通话, 用监听耳机监听回传声音质量。
4.2现场无切换台, 多机位独立直接连接演播室
设备连接方法同上。
4.3现场使用切换台, 切换台通过编解码器连接演播室
摄像机连接现场切换台:摄像机或摄像机控制器 (CCU) 视音频输出连到切换台视音频输入, 切换台音频设置为跟随视频 (FOLLOW VIDEO) 即每路音频与视频同步切换, 分别将切换台同步信号、视频回馈信号串接到每台CCU, 连接内部通话线路。
现场切换台连接编解码器:切换台PGM连接到编解码器视音频输入, 编解码器复合视频 (COMPOSITE) 输出连接一路监视器, 将监听耳机或蓝牙设备接到监听接口 (MONITOR) , 监听本地音频和演播室传回音频, 将4段3.5mm耳麦或蓝牙设备插入通话接口, 供现场导播与演播室导播通话。
演播室编解码器 (LiveShot Studio) 连接演播室视频切换台方法同上。
直播前测试:检查各路视音频PVW、PGM信号是否正常;检查摄像员与现场导播通话及摄像员间通话是否正常;检查回馈视频及机头灯是否正常;检查演播室传回视音频信号及现场导播与演播室导播通话系统是否正常;检查镜前记者是否能正常收听演播室播出音频。
摘要：介绍了现场直播中利用3G网络实现直播现场与演播室实时视音频全双工信号互传的实际应用, 包括无线传输编解码系统的介绍、几种3G直播模式特点介绍及无线传输编解码系统 (Comrex LiveShotTM) 的安装与调试。
关键词：广播电视技术,3G直播,无线传输编解码系统
参考文献
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3G新闻直播系统 篇6
对广大广播电视新闻工作者来说, 如果在新闻采访现场用上一款携带方便并可随处使用的直播设备将能极大提高新闻采播的及时性。3G移动互联网的出现使这种愿望变成了现实。
自2009年工信部批准中国移动、联通和电信三家企业经营第三代移动通信 (3G移动互联网) 业务以来, 中国移动互联网市场保持持续增长的繁荣状态, 截至2012年底, 移动互联网的接入数量已经超过了PC, 达到惊人的4.2亿[1], 3.7亿互联网视频用户中有49.4%通过移动互联网收看互联网视频[2]。
笔者依托所在的广电总局广播电视计量检测中心, 有幸参与了对国内主流的7款3G直播系统产品的比对测试, 结果发现其中虽不乏优秀产品, 但也有部分产品存在各种各样的问题, 离满足实际应用的要求尚有一段距离, 例如传输稳定性不高、图像质量偏低、音视频流畅度不好。不同于普通用户使用的互联网视频, 广播电视行业对3G直播系统的音视频技术指标、系统功能、系统安全可靠性均有特殊的要求。为了提高3G直播系统的研究和应用水平, 笔者认为非常有必要根据3G直播应用的需求建立一套科学的3G直播系统评价方法, 其评价结果既可为用户提供选型参考, 也可为产品研发厂家提供改进依据。
1 3G直播系统评价
3G直播系统通常由3G移动终端、3G无线传输信道、固定互联网接入专线、局域网和录播服务器等组成, 如图1所示, 其中, 3G移动终端完成音视频信号采集、编码、封装和上传, 录播服务器完成直播节目数据的接收、解码、呈现、收录存储、分发和输出等功能。
当3G直播系统用于新闻节目现场直播时, 通常从功能、性能和可靠性三个方面评价其优劣程度。
1.1功能评价
对于3G直播系统, 由于使用环境的特殊性, 电视台用户更关心系统的操作便利性和移动应用环境下的适应性。根据电视台用户的使用需求, 建立了3G直播系统功能评价主要内容。
1.2性能评价
对于3G直播系统, 其最重要的功能是在有限的移动通信网络传输带宽下传输满足电视台用户质量要求的节目。根据电视台用户的要求, 3G直播系统性能评价的内容通常包括以下内容。
1.2.1传输性能评价
1.终端固定时的传输性能
3G移动终端处于静止状态, 调整系统配置, 使图像画面处于流畅、声音不间断的最佳状态。统计系统此时的数据传输平均速率, 建议的统计周期为2分钟。更高的传输速率, 说明系统能传输更高质量的图像画面。
测试中, 可调整的配置包括编码方式, 是CBR编码还是VBR编码, 以及用于传输的3G卡数组合情况, 例如是纯粹的联通卡还是联通卡与电信卡的混插, 卡数是1+1还是2+2等情况。
2.终端移动时的传输性能
终端移动情况下的传输性能测试, 用于评价大数据量、实时性高的应用场景下, 3G移动通信网络对高码率视音频数据传输的效果。
本项测试中, 使3G移动终端以80km/h的速度移动 (城市快速路的最高限速) , 调整系统配置, 使图像画面处于流畅、声音不间断的最佳状态。统计系统此时的数据传输平均速率, 建议的统计周期为2分钟。测试中可调整的配置与终端固定测试项的相同。
3.直播时延
IP网络数据传输具有突发性, 为了使视频数据速率平滑到可用的程度, 大多数的3G直播系统都需要开设一个足够大的接收数据缓冲区, 这也是导致直播时延的主要原因。更大的缓冲区, 通常可以获得更好的直播效果, 但是引入的直播时延也更大, 两者需取得平衡。
通过本项测试, 可以评价3G直播系统在正常工作状态下的直播时延。在保证图像画面连续的条件下, 该值越小越好。
1.2.2音视频特性评价
3G移动终端处于静止状态, 调整系统配置, 使图像画面处于流畅、声音不间断的最佳状态。
1.音频特性
测试3G直播系统大通路 (3G移动终端信号源输入到录播服务器的信号输出链路) 的嵌入音频特性, 被测指标包括幅频特性、信噪比、谐波失真和最大输出电平等。
2视音频相对延时
测试经编解码后的视音频信号的同步性能。按GB/T 22150-2008, 该值要求音频超前小于22.5ms, 滞后小于30ms。
3.录播服务器SDI输出接口特性
测试录播服务器解码输出的SDI接口特性, 被测指标包括信号幅度、上升时间、下降时间、上冲、下冲、直流电平偏移、10Hz、1k Hz高通滤波器下的抖动, 以及SDI信号格式, 其值需符合GY/T 243-2010、GB/T17953-2000和GB/T14857-1993的要求。
4.标清通道视频特性
测试3G直播系统大通路标清通道视频特性, 被测指标包括介入增益、幅频特性、非线性失真、信噪比、K系数、色度和亮度信号时延差和彩条信号矢量相位误差, 其值需符合GY/T 243-2010的要求。
5.标清图像质量
测试无损的图像序列经3G直播系统大通路传输后的质量损伤情况。测试中采用的图像序列取自广播电视行业标准GY/T228-2007, 常用的图像包括花坛、京剧舞旗、转盘、女排、秋叶、水松、旋转鸟笼和演播室访谈。测试方式为客观化的主观评价, 技术指标通常包括PQR (Picture Qulity Rating) 、DMOS (Diff erence Mean Opinion Score) 和PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) 。
1.3可靠性评价
对于3G直播系统, 最有可能面临的可靠性问题是3G移动网络的接入稳定性和IP传输网络的损伤。根据电视台用户的要求, 3G直播系统可靠性评价的内容通常包括以下内容。
1.3G卡移除/插入对3G直播系统的影响
就目前而言, 单张联通3G上网卡的理论速率完全能满足标清视频实时传输的要求。但是, 在实际应用中, 情况并不这么简单, 3G基站与移动通信运营商数据中心之间采用专线连接, 且速率有限。例如, 联通公司部署在央视新址附近的某些3G基站的专线带宽为7个E1 (每个E1的标称速率为2.048Mbps) , 共约14Mbps。如果3G直播系统所连接的基站同时服务其它的数据用户, 按照IP网络尽力、公平处理数据包的原则 (这里假设普通用户的数据包没有优先级别) , 单张3G能够抢占到的网络资源往往无法满足视频直播的要求。在3G直播系统中采用多卡、多运营商并发连接/传输的方法, 可有效解决上述问题。由于3G直播系统中有多家运营商的多张上网卡在同时工作, 且移动通信网络的接入具有不稳定性, 常因信号盲区等原因造成上网卡出现随机掉线, 需要测试直播过程中出现上网卡移除 (掉线) 、插入 (上线) 等事件对3G直播系统的传输性能和系统稳定性的影响。
2.网络损伤对3G直播系统的影响
3G移动终端处于静止状态, 调整系统配置, 使图像画面处于流畅、声音不间断的最佳状态。使用网络损伤模拟器串接在互联网专线与录播服务器之间, 模拟网络出现数据包延迟、丢失和乱序的异常情况, 测试3G直播系统的图像和声音质量的变化。
测试内容包括:
1) 抗数据包延时及抖动的性能:测试中, 对每个IP数据包施加服从Internet分布、范围在[min, max]间的延时量, 记录图像和声音质量的变化, 其中, 延时量[min, max]的建议取值分别为[0, 2], [0, 50]和[0, 100], 单位为毫秒。
2) 抗数据包丢弃的性能:测试中, 将每n个IP数据包丢弃1个, 被丢弃的数据包在n个数据包中的位置服从Poisson分布, n的建议取值分别为100、1000和10000。
3) 抗数据包乱序的性能:测试中, 每n个IP数据包中产生1个数据包乱序, 乱序偏移范围为1至5个数据包, 偏移量服从Poisson分布, n的建议取值分别为100、1000和10000。
2基准测试与分析
当下, 国内不少企业在向广播电视台推广3G直播系统, 但产品性能良莠不齐。为了摸清当前行业发展情况, 在2011年~2013年, 我们抽取了其中的7款产品, 按照本文评价方法进行结果可比对的基准测试, 即测试内容一致、测试地点一致、测试的技术环境一致——指测试仪器、互联网接入能力等技术环境一致。为保护厂家隐私, 本文隐去被测产品的生产厂家和型号, 部分数据的精度也做了技术处理, 但取值不影响用于对当前产品技术发展水平的说明。
2.1功能分析
测试后, 我们分别对终端、录播服务器及网络传输的功能进行了统计, 如表1、表2和表3。
从移动终端的测试情况来看, 开机时间在1分钟的2台, 1至2分钟的3台, 2分钟以上的2台, 分别占28.5%、43.0%和28.5%, 可见部分产品的开机时间还有提升的空间。在重要的信号接口方面, 有5款产品除了提供专业的SDI接口, 还提供了CVBS等常见视音频接口, 但仍有2款产品仅支持单一的复合视频输入。提供电池热插拔功能的产品3台, 占42.8%, 是通过在移动终端上设计专用的摄像机电池插口来实现的。在帧率和码率调整方面, 除1款产品采用固定帧率设计外, 其余的帧率均可调, 而全部被测产品具备码率预置和VBR/CBR选择功能。所有被测产品都具备网络接口, 具备工作状态监视和自适应动态编码功能, 其中的3款产品还实现了HD-SDI接口, 但在比较实用的本地保存和前后端通信功能上, 分别有2款产品未实现。
从录播服务器的测试情况来看, 虽然数量不尽相同, 但每台服务器可以管理的终端数量都比较可观, 直播画面的预览功能也比较人性化, 都具备SDI输出接口, 但也有遗憾, 实用的延时播功能仅在1款产品上得到了实现。
网络传输方面, 各产品虽然支持的3G网络数量不同和可插卡数量不同, 但都具备多网混合传输功能, 可见多网混合传输是增强传输性能和安全可靠性的一个有效方案。
2.2传输性能分析
在数据传输性能测试过程中, 我们对每款产品的插卡进行了组合, 例如3张联通卡同时工作、2张联通卡加1张电信卡混插等多种组合, 系统状态也通过参数调优被调整到最佳, 因此, 表4中的数值的是测得的产品最优性能。在该测试结果下, 直播图像画面流畅、声音不间断。
通过测试我们发现多卡多网混合使用对提高系统的传输性能有重要作用, 但如果系统中插入同一3G网络上网卡的数量过多 (例如3个以上) , 则其中的单卡信道利用率反而有较大的降低。测试结果表明, 多卡多网混合使用不但可以提高系统的传输性能, 还可以在其中某个3G网络覆盖不良的情况下完成直播, 提高了直播安全可靠性。按常规的思维理解, 系统中并行工作的3G上网卡数量越多, 则传输性能越高, 但多款产品的测试结果并未验证这个道理, 甚至有些厂家的产品在测试中出现了多卡混合传输时系统不能稳定工作的现象, 3G上网卡无故掉线, 严重的竟然无法完成测试。实际上, 每张上网卡相当于一个物理信道, 在发送端, 待传的音视频数据需要按照一定的算法均衡到各信道上, 但是3G信道极易受外界环境干扰, 每个信道的可用传输带宽不仅不稳定, 而且大小也不一致, 因此对均衡算法和数据可靠传输提出了极高的要求。插卡数越多, 信道数量越多, 挑战越大。
2.3直播延时
信号传输延时取值对视音频数据传输的稳定性有影响, 两者间需取得平衡。从表5可见目前的延时值基本在数秒的量级范围内, 但要保证图像画面的连续性, 延时3s以上效果较好。除I、III号可直接从软件界面调整延时值外, 其余产品亦可通过修改软件内部的接收缓存来达到调整延时值的目的。
注:√表示支持, ×表示不支持, ——表示未知。
注:√表示支持但无数值, ×表示不支持。
2.4图像质量与音视频特性
我们还分别对音频特性、视音频相对延时、SDI输出接口特性、标清通道视频特性和标清图像质量进行了测试, 结果在表6至表10中。
从音频测试结果来看, 仅1款产品的频响达到了16k Hz, 其余的均在10k Hz以下, 甚至有3款产品在3k Hz以下, 有4款产品的失真大于1%, 总体表现欠佳, 原因除了音频码率过低以外, 还有数据传输不稳定的原因。从视音频相对延时测试结果来看, 大部分产品的相对延时偏大, 达到了观众可明显觉察声画不同步的地步, 需要改进。从SDI输出接口特性测试结果来看, 超过3款产品的低频抖动超标 (10Hz高通滤波) , 其中包括了2款整体表现最好的产品, 可见产品设计中除了要提高系统的传输性能和稳定性, 还要做好电磁兼容设计, 减少对基带数字信号的扰动。从最能代表系统视频处理能力的通道视频特性测试结果来看, 只有5款产品合格, 有2款产品出现了亮度信号幅度降低、高亮部分压缩、高频衰减过大、视频通道带宽不足等现象, 影响到了图像的亮度和清晰度。受限于3G网络的传输带宽, 测得的几款产品稳定的视频码率都不高, 反映到图像质量上则表现为大多数情况图像平滑连续, 但图像质量总体表现都不佳, 测得的PQR值在11.9~20.3之间, DMOS值在47.2~70.5之间, PSNR值在20.2~28.1之间, 图像质量有很大的提升空间。
3可靠性分析
经过测试, 具备多卡或混合插卡的产品基本实现了动态拔卡和插卡的功能, 动态插拔卡不会造成传输中断, 但插拔过程会对系统的传输性能产生影响。插拔测试过程中, 我们对传输速率进行了实时监测, 可观察到插拔动作发生后, 系统的传输速率发生了改变, 通常需要数10s才趋于稳定。
此外在网络损伤测试中, 我们将网络损伤模拟器串接到录播服务器与互联网专线之间, 按1.3小节的规则人为地对IP数据包施加了丢弃、误码、乱序和抖动等损伤行为。除在极端损伤 (如按1/100随机丢弃数据包) 条件下, 被测产品对网络损伤的容忍性总体表现良好, 施加轻微网络损伤时, 视音频传输状态未见明显变化。
注:-号表示音频滞后于视频。
注:不合格原因均为10Hz高通滤波下抖动超标。
注:不合格原因:IV号为亮度幅度降低, 信号带宽约2MHz, VII号为亮度幅度降低, 带宽2MHz, 高亮部分出现压缩。
4思考和建议
从测试的总体情况来看, 部分产品表现良好, 音视频指标基本满足标清行业标准的要求, 说明基于3G移动网络进行电视新闻直播完全可行, 但也有表现不佳的产品, 主要表现为3G上网卡无故掉线、数据传输速率偏低、音视频指标劣化严重等问题, 尚未达到实用水平。
然而, 即便是表现良好的产品, 其图像质量、声画同步、声音质量仍不能满足观众的收视需要, 这一方面说明现实中的3G移动互联网的传输性能与其理论性能还有很大的差距, 另一方面说明基于3G移动互联网实现的电视直播系统中仍存在很多待解的技术问题。
要提高3G直播系统的视音频传输质量, 改善视听主观感受, 可以有以下几种途径:
1.改进编码算法, 如对目前普遍采用的H.264编码进行参数调优, 使之更适合于移动网络环境, 或采用自适应于传输链路带宽的动态编码, 甚至可以考虑采用更先进、效率更高的其它编码算法, 如H.265。
2.优化传输算法, 如通过附加的冗余数据包提高数据传输的可靠性, 牺牲带宽换取音视频质量, 或在传输环节中引入网络链路的动态检测技术, 通过在链路的两端植入网络探针的方式, 动态探测链路的可用带宽, 系统可以根据探测到的实时值来优化数据传输。
无论采取什么方式, 提高编码效率、提高音视频码率、提高数据传输稳定性都是改善3G直播系统性能的必经之路, 也许在不久的将来, 4G移动互联网辅以接入移动基站的更高速互联网专线将会彻底解决目前3G移动互联网电视直播系统所面临的难题。
5结束语
笔者有幸作为第三方检测机构的工程技术人员对国内外生产的多款3G直播系统进行了测试, 较全面地掌握了当前3G直播系统的技术发展水平。在此过程中, 深刻地体会到了广大技术人员对深入掌握3G直播系统测量评价方法相关知识的迫切需要。本文在讨论3G直播系统的音视频特性、功能和可靠性的技术要求的基础上, 给出了3G直播系统的测量和评价方法, 分析对比了7种产品的检测结果, 讨论了性能劣化的可能原因, 并提出优化系统设计的合理化建议。
摘要：本文通过讨论3G直播系统的音视频特性、功能和可靠性的技术要求, 提出了3G直播系统的测评方法, 分析了7款产品的检测结果, 研究了系统性能劣化的可能原因, 给出了优化设计的建议。
关键词：3G,直播,电视,测量
参考文献
[1]中国互联网络信息中心 (CNNIC) , 中国移动互联网发展状况报告[R].2013年4月.
新闻直播卫星车通话系统 篇7
温州广播电视传媒集团于2011年通过六个多月努力建成并投入使用第一辆新闻卫星车。温州市位于浙江省东南部, 东濒东海。温州属中亚热带季风气候, 湿度大, 夏季台风多, 为能在恶劣天气条件下正常使用新闻卫星车车体选用丰田VX.R V8越野车, 电力方面配有外部电源接入端、美国水牛6k W取力发电机和5k V三类不间断电源。
新闻卫星车传输数据主要部分采用德国诺达卫星通信公司传输系统, 卫星新闻车群由固定主站、车载站组成, 形成一个覆盖所辖区的DSNG媒体网络。该网络通过卫星通信方式, 实现卫星车与电视台中心主站的双向通信功能, 双向视频监看, 实现采集新闻的快速回传, 能满足新闻录播、直播, 并能作为电视转播车的扩展通道和信号传输车。
该网络采用德国诺达公司的Sky WAN¨VSAT技术组建卫星通信网络, Sky WAN¨是一种多频MF-TDMA VSAT系统, 其中每路信道速率均可高达10Mbps, 且各信道可具有不同的速率并可选用不同的前向纠错编码率 (FEC) 。经过数据速率复用的通用信道能够传输所有类型信息, 包括数据、话音、传真, 以及桌面视频和多媒体等。根据应用需求, 各个信道的速率可从100K波特到6000K波特不等, 而且在这些速率各不相同的信道之间还可进行跳频操作。每个信道均被划分成若干TDMA时隙, 这样一路信道就能够同时支持多个站点之间的多路话音和数据连接。支持全网状网、部分网状网、星状网、混合状网等各种拓扑结构网络。其中在全网状网中, 所有站点之间均可通过卫星单跳同时开展全面的、直接的、双向的通信连接。具有完全动态的带宽分配机制, 能够提供瞬时的带宽按需分配 (BOD) 。当且仅当地面站需要传输容量时, 宝贵的空间带宽资源才会被自动地予以分配;而用过之后这些资源又可被自动释放, 按需分配给网络中的其他地面站使用。
本文将对该车通话系统及返送信号传输进行介绍。
新闻卫星直播车的通话系统在直播中起着非常重要的作用。通话系统是演播室、转播车和现场等的联系桥梁, 是转播车设计过程中一个应着重考虑的重要环节, 一个设计良好的通话系统将对直播报道起到极大的帮助作用。其主要实现车内导演与摄像员、记者和指挥现场之间的连线通讯;演播室主持人与现场记者之间的连线通讯以及卫星车导演与演播室导播的通讯。
图1所示新闻卫星直播车通话系统有七部分组成:通话主机、有线电话单元、GSM无线电话单元、无线对讲单元、卫星数据网络通话单元、2线通话线路和4线通话线路组成。通话主机采用美国Clear-Com公司的内部通话产品MS702双通道主机。
GSM无线通话单元选用美国TELULAR公司的SX5E移动固定无线终端, 最大限度地发挥了无线通信的优势。SX5E无线终端器输出电话线路信号经Clear-Com MS702电话耦合器信号处理后接入MS702主机, 实现了卫星车和地面站 (演播室) 或现场指挥人员的实时通话联系, 也可通过无线终端器监听地面站或演播室音频播出信号, 使用非常方便, 无线信号基本上都有覆盖。可靠性与通话质量都比较强, 目前是我们主要通话连接方式。
有线电话单元实现的功能与移动固定无线终端相同, 受现场线路影响局限性大, 但可靠性较强。
卫星数据网络通话单元:由SKYWAN网络数据经交换机连接IP电话机就可直接拨号通话, 同时网络数据信号通过IP转换器输出电话线路信号, 经电话耦合器AC-701主机信号处理后连接Clear-Com MS702主站, 就能把卫星车通话系统与地面站 (演播室) 通话系统对接, 实现双通话系统实时通话联系。
2线通话线路单元于通话腰包连接, 一般给现场主持人或现场指挥人员通话使用;4线通话线路主要于其他通话系统级联使用。两线制与四线制的区别:两线制是信号线与电源线共用, 信号线与电源线构成一个回路;四线制是信号线与电源线分开, 应该接四根线。
卫星转播车配备两台LINK无线摄像机, 无线对讲单元是导播与摄像主要的通话设备, 我们采用质量和可靠性较好的建伍NXR-810中继台VHF/UHF数字模拟双模中断台和建伍NX-320数字模拟双模对讲机组成。利用中继台DB25接口提供的音频输出、输入与AC-701主机相连, 同时把中继台设为双工、低功率发射, 利用DB25接口上外部控制端进行发射。
地面站 (演播室) 回传监示视音频信号, 卫星信号通过Sky WAN¨系统, 数据信号由Bosch解码出来模拟视、音频信号, 视频信号送入监示系统, 音频信号送入卫星车Clear-Com MS-702通话主机的PGM接口, 实现卫星车整个通话系统都能监听到地面站 (演播室) 的声音, 卫星连线直播中能实时监看、监听到播出信号, 对直播中的信号切换及现场连接非常有用。
新闻直播卫星车的便捷性、稳定性在每年台风期间直播中发挥重要作用, 特别在2013年第23号台风“菲特”直播中过程中, 下午在台风外围直播时移动信号正常, 现场主持人和演播室主持人直接使用手机连线, 导播监示演播室低码流回传视、音信号, 切换主持人与现场环境画面。晚上随着台风临近, 直播报道现场逐渐进入10级风圈, 周边乡村电力中断, 移动信号也变得很差。在卫星连线新闻直播中, 演播室视、音频信号使用低码流回传, 演播室音频信号经Clear-Com主机送到对讲机, 现场主持人配戴对讲机耳机与演播室主持人交流报道, 圆满完成台风中的直播报道。
摘要：本文介绍了温州台新闻直播卫星车的具体情况, 对通话系统及返送信号传输进行了说明。