历届世界杯足球赛电视转播之新技术

毛有文

(安阳师范学院，河南 安阳 455000)

随着电视出现及媒体转播技术的提高，世界杯足球比赛已经由电视转播取代了以前的无线电转播，电视转播大大拉近了人们和足球的距离，使热爱足球的人越来越多，电视使越来越多的球迷可以足不出户，就可以清晰地看到比赛，节省了球迷去现场观看比赛的时间和费用，电视很好满足了亿万球迷对世界杯足球比赛的视觉需要。几乎每一届世界杯的转播技术都会出现一些新的革新，这使得屏幕前球迷的观感也一再提升，观众可以观看到更加接近于“游戏视角”的体验，从而大大提高了观赏效果。

1 历届世界杯足球赛电视转播技术发展

初期电视转播世界杯技术的创新主要体现在通讯卫星技术和电子技术的创新。卫星技术使世界杯转播仅限于欧洲地区的部分场次的一小部分人观看电视录像发展到跨洋过海全球范围内的人观看。电子技术的代表电脑和通讯设备在初期的世界杯转播上也得到很好应用。

世界杯转播的电视画面由1954年世界杯的模糊不清逐步发展到2010年世界杯的3D、2018年的SDR、HDR高清画面。电视是把运动画面与声音融合在一起的工具，所以电视转播技术的发展首先体现在画面的处理上，一场世界杯足球比赛电视转播的画面是由各种不同角度、不同景别、不同速度的镜头组合而成的，而这种镜头组合使得电视观众观看世界杯的感受与现场观看世界杯的感受不同。可以说世界杯足球比赛的转播，有刚开始全景单机来完成，发展到40 台多机完成，并通过导播精良的制作，让电视观众不仅能获得精彩的足球比赛信息，而且可以获得现场观众无法获知的与比赛相关的其他信息。如用不同角度的摄像机来抓取比赛中的一些细节、慢放某些精彩瞬间、从不同角度观看精彩的竞技场面、以及获取解说提供的信息及其观点。足球比赛转播中的多机位拍摄从某种意义上来说扩大了比赛信息的容量，多机拍摄获得的画面是多场景、多内容的。因此，电视转播技术主要创新之一就是历届世界杯转播增加摄像机的数量，从1954年世界杯的1台发展到2010年的29-32台、2014年35台、2018年的40台。观看电视的人次数也从1974年的10亿增加到2014年的550亿(如表1所示)。2018年由于观众在网络电视观看世界杯足球赛数量的增加，观看人次数仅2018年世界杯足球赛在中国国内观众人次数就超过300亿[1]。

表1 历届世界杯摄像机数量、观看电视的人次、电视转播国家和地区数

2002年、2006年、2010、2014年和2018年世界杯的摄像机布置基本上将足球场的各个部位都能做到无死角拍摄。如图1、2、3、4、5所示。

图1 2002年世界杯摄像机分布

图2 2006年世界杯摄像机分布

图3 2010年世界杯摄像机分布[2]

图4 2014年世界杯摄像机分布[3]

图5 2018年世界杯摄像机分布[4]

摄像机就是电视的眼睛，通过增加摄像机的数量遍布在赛场的各个角度，让观看电视的观众看到许多现场观众看不到的地方，而彩电可以让观众看到真实的画面，通过更多的摄像机和真实的画面让电视观众感觉到自己虽未身临其境，却有了“心”临其境的效果。为了使电视画面更清晰，摄像机也不断的创新，如从IVC黑白广播摄像机发展到IVC-500A彩色摄像机、可移动的带有高性能防震设施的摄像机、超广角镜头摄像机、数字式慢动作摄像系统、俗称“电兔子”的轨道遥控摄像机、长焦距的UM特种超高速摄像机、蜘蛛眼摄像机(飞猫)、可翻转边角高速摄像机、迷你摄像机、反角度超慢摄像机、吊臂摄像机、航拍摄像机、吊线摄像机、3D摄像机、4K摄像机以及2018年俄罗斯世界杯使用的高清HDR摄像机和高清SDR摄像机等。这些先进的摄像机和摄像技术手段所提供的足球比赛镜头也越来越奇观化。

电视转播技术发展的另一个标志就是世界杯足球比赛声音的拾取。世界杯足球比赛需要拾取的声音信号有足球解说员的评论解说声、球场内的各种人声、球声和哨声、记者的采访声以及热情观众的现场声等，这些声音的提出需要不同位置的话筒来拾取，所以历届世界杯话筒的数量与质量也不断发展，由最初的单话筒向多话筒转变，话筒增加的数量与摄像机的数量差不多，因为许多话筒直接接入不同位置的摄像机上，并通过摄像机同轴电缆把各种不同的声音传输到转播车上，由摄像机CCU接入调音台。话筒的质量也不断发展，如出现超强指向性话筒、AT407laL四只鹅颈话筒、AT935四只微型全方向性电容话筒、MT830RX等二只近1米长的吊杆配上相应的话筒等。世界杯足球比赛的声音从1954年世界杯的单声道发展到后期的双声道、多声道环绕立体声等。通过摄像机和话筒的完美配合，使世界杯的画面与声音最终形成无压缩1080/50i、16:9的宽屏画面和每场使用18个麦克风形成的能和运动画面准确匹配的5.1环绕立体声的高清电视信号。后期电视世界杯转播技术则体现在信号制作创新、公共信号创新、转播服务平台创新、信号传输新技术等方面。

2 历届世界杯电视转播的创新点

1934年，第二届足球世界杯在意大利举办。为了扩大影响，意大利广播电台进行了直播，更多观众通过收音机了解了比赛实况，因此本届世界杯也成为首次实现实况转播的世界杯赛事[5]。

电视和世界杯的首次结合是1954年瑞典世界杯。电视转播将实况录像引入到千家万户，当时的转播仅限于欧洲地区的部分场次的一小部分人观看电视录像，电视对世界杯的转播仅限于瑞士世界杯开幕式和揭幕战，各国球迷所能看到的只是延后的录像。实时转播还没有全面展开，只是进入刚刚起步阶段，但已经具有划时代的意义[6]。1957年世界上出现第一颗人造卫星，1958年第6届世界杯才开始出现电视直播，电视通过卫星信号向球迷播放比赛实况，但还没有实现跨洋传送，当时的电视还是黑白电视。

国际通讯卫星是在1964年8月20日开始投入使用，1965年发射位于大西洋上空发射容量为240话路的第一代国际通讯卫星，建立了北美与西欧之间的点对点的越洋国际通讯，这使世界杯的电视转播实现跨洋转播成为可能，到了1966 年的英国世界杯，实况转播开始实现跨洋传送，由于摄像机数量少，加之技术落后，电视转播画面的质量还不是很好[7]。1967年发射位于大西洋和太平洋上空容量为240话路的第二代国际通讯卫星，1969-1970年发射位于大西洋和太平洋和印度洋上空容量为1500话路的第三代通讯卫星，三颗卫星覆盖了全球的卫星通讯系统，同步通信卫星的成功发射和电子录像技术研制成功，大大缩短了世界杯赛和电视观众见面的时间。1970年墨西哥世界杯第一次实行全球卫星转播，世界杯才有被世界范围内传播的可能性，但由于转播技术与收视终端等原因，世界上大部分国家和地区收看的依然是延期播放的实况。由于卫星转播技术还不十分成熟，为了使远在万里之外的欧洲球迷能在晚间黄金时间段观看世界杯足球赛，还出现了比赛迁就电视的情况，在电视媒体的要求下，世界杯组委会将一些比赛安排在墨西哥夏季炎热的12点进行，导致许多球员和教练表示强烈不满。

1971年—1974年发射通讯容量为4000话路的第四代国际通信卫星[8 ]。国际视频公司(Intern.Video Co.)已研制了一种可用于演播室和遥控、闭路以及电缆电视的广播彩色电视摄像机，它代替了过去的IVC黑白广播摄像机[9]。第四代国际通信卫星发射成功与广播彩色电视摄象机的研制，使世界杯实现全球范围内真实画面转播成为可能。1974年的德国世界杯就已经有了彩色电视替代黑白电视的转播，联邦德国首次将国际通讯卫星技术用于直播，并且每场使用5台摄像机进行转播，电视转播的画面开始变得比较清晰。当时全世界有10亿[5]人次通过电视收看了世界杯，创下了世界杯前10届的一个收视纪录。

1975年与1978年又分别在大西洋上空和印度洋上空发射了通讯容量为6000话路的第四代半国际通讯卫星，1979年又发射了容量为12500话路和两条彩色电视频道的第五代商用通讯卫星，标志着卫星电视转播技术走向成熟，使全球球迷能够非常流利地观看现场直播。1978年阿根廷世界杯，虽然阿根廷政府刚刚经历了时局的动荡，但还是坚持投入7亿美元兴建彩色电视转播中心，每场的摄像机增加到6台，从而保证全世界96个国家和地区12亿人能欣赏到世界杯[5]。

1982年西班牙世界杯，西班牙政府为了吸引不能到现场观看比赛的观众，为了使比赛画面能够迅速、高效地传送给电视机前不能去现场亲自观看的全世界电视观众，耗巨资建设电视转播设施，摄像机的数量每场增加到8台[10]，为了照顾黑白电视机观众，国际足联要求世界杯两个队在比赛时，不能同时穿深色系列或浅色系列的的球衣，从而让黑白电视机前的球迷，分得清是哪个队。当时全世界有140个国家和地区的100亿人次[10]通过电视收看了世界杯足球比赛。

1986年墨西哥世界杯转播机位已经达到11台[11]，本届世界杯的新闻中心在每场比赛后的十五至二十分钟内录像带就可以提供给记者使用，还专门为记者开放电脑控制的资料库，资料库内储存着每场足球比赛的统计数字及非常齐全的资料，这是以往世界杯和任何国际性运动会上都没有做到的[11]。墨西哥电视公司董事长阿斯卡拉卡购置新设备，向世界130个国家和地区转播世界杯比赛实况。收看1986年墨西哥世界杯的电视观众人次数为130.5亿[12]。

1990年意大利世界杯1/4决赛阶段开始用16-18台摄像机进行拍摄[13]。本届世界杯电脑设备首次为记者提供联络服务，时速200公里的新闻列车为记者提供电话、图文传真设备和电脑终端，方便记者发送稿件。其中每场比赛,把1 台摄像机设置在体育场的最佳位置，4台摄像机用来播放观众没有看清的慢镜头，为了追踪罚球区内的活动情况，还特意在在横栏之内设置两台摄像机，另外，在意大利，为了观众的点播，还专门设置了7到8个小型的闭路电视转播室。全世界有166个国家和地区转播了比赛，观看意大利世界杯的电视人次数为266.9亿[14]。

1994年美国世界杯每场比赛设置了13个摄像机[15]。以前各届世界杯各国电视台将摄像机固定在观众看台或场地上的某一固定位置，而在这届世界杯比赛中，EBU却设置了一台可移动的带有高性能防震设施的摄像机，这台摄像机是由摄像师扛在肩上来回移动，来拍摄每个足球运动员的大特写、以及在不同边线运动员的争抢球、过人等清晰的近景，以及球迷呐喊助威的画面，这种高性能防震设施的摄像机不管摄像师在移动中还是在跑动中拍出的近景或特写画面，都与固定在三角架上的摄像机拍摄出的画面没有什么区别。另外，这届世界杯上的音响集纳器也是移动的，有专门人员手举着，只要球到哪里，声音在哪里发生，音响集纳器指向哪里。这种音响集纳器一共有六个，分布在足球场地的两边，每边三个，完全能满足球到哪里画面就到哪里的切换，并且本届世界杯在两个球门后还分别放置了1个微型拾音器。不管是运动员抢球、顶球、铲断、运球、争吵、裁判的哨音和观众席上的嘈杂声，都是清晰、响亮而逼真的，从而让观看电视的观众有身临其境的感觉[15]。1994年美国世界杯全世界有188个国家和地区转播了比赛，观看美国世界杯的电视人数为321亿[15]。

1998年法国世界杯在每个足球场周围布置了17部固定或便携式摄像机[16]。在10个比赛场上投入10辆数字转播车和80套慢动作重放系统，一些赛场还在球场上空的气球上安装一台附加摄像机，以便拍摄足球场区域内各种赛前的活动。法国电信公司、索尼和泰克公司史无前例地用全数字信号为每场足球比赛制作了电视节目，还为没有采用数字电视标准的广播机构提供PAL制式的模拟信号。EVS的广播系统和Philips的数字视频系统联合开发的一种数字式慢动作摄像系统也首次在本届世界杯赛场上使用，这套系统是用硬盘来储存各种信号，方便慢动作重放、即时调用、同时记录等。其中的慢动作重放不仅可以提供每秒25帧的超慢动作重放，还可以提供每秒75帧重放信号的功能。另外，为了满足导演和制作人在转播比赛时将操作失误降低到最低限度的需要，TVRS 98还研发了一个不需要从键盘输入数据或创建图文屏的图文插入系统。该系统提供实时视频插入、数字视频输入输出、字体控制和实时二维、三维动画[16]。1998年法国世界杯全世界有190[5]个国家和地区转播了比赛，观看法国世界杯的电视人次数为370亿[17]。

2002年日韩世界杯摄像机的数量增加到每场23台[7]，首次使用了多信号转播，部分场次使用高清信号转播，并首次在球门后的球网上使用了微型摄像机。球网上的微型摄像机最大的特点在于它会随球网的抖动而运动，当运动员射门时，观众可以真切地感受到足球的运行轨迹、球网的震动、倾覆以及慢慢复原的整个过程。这一切在超广角摄像机的镜头中，使进球的镜头效果自然和震撼。本届世界杯中，超高速摄像机和俗称“电兔子”的轨道遥控摄像机等先进技术都被第一次应用于比赛转播，韩日世界杯电视转播机位设置的创新主要表现在反轴线方向的机位上。本届世界杯电视转播每场有三个反轴机位。正面摄像机无法对两支比赛球队的替补席、教练的正面以及对面边线附近的球员受伤情况等进行拍摄，而反轴线机位可以清晰拍摄场上比赛的犯规、越位、进球等情况，很好地补充正面摄像机位的不足。导演对反轴线机位的处理也是果断而大胆的，在比赛中一旦有中断或视觉上的需要，导演立即将反轴线方向的画面切出[18]。

在韩日世界杯转播期间，SBS TV研发中心研制一种专用足球赛事特殊报道的字幕机，来满足当今高速、稳定、完美的足球比赛现场报道的需求。SBS TV字幕系统不仅支持2D效果、实时3D标题、变形、卷页等特效，还支持世界杯比赛显示比分的背景动画多媒体文件格式[19]。本届世界杯全世界有213个国家和地区转播了比赛，通过电视收看世界杯的人数达到了历史最高点，一共有400多亿人次[5]。

2006年德国世界杯摄像机的数量每场增加到29个机位，其中1台高空索道摄像机、1台场外遥控摄像机、2台球门内微型摄像机和25台现场设置的摄像机[2]。首次采用高清数字电视格式进行转播，无线耳麦首次进入世界杯，有着长焦距的UM特种超高速摄像机也首次使用，首次使用了一台固定于球场中心的大俯遥控摄像机来拍摄足球场的鸟瞰镜头。在德国世界杯赛期间，有9颗卫星为世界各地用户提供近40路世界杯电视转播信道，发送5条高清电视频道和34条标清电视频道[20]。总部设在瑞士Zug的HBS(Host Broadcast Service)转播公司联合德国的T-System公司经过3年对图像的采集、编辑、非压缩的HDTV图像的传输、转播、高清转播车的制造、新光缆的铺设以及安排卫星上行通道、应急卫星系统等方面进行了认真的研究，终于形成了每场使用25台摄像机来拍摄的无压缩1080/50i、16:9的宽屏画面和每场使用18个麦克风形成的能和运动画面准确匹配的5.1环绕立体声的高清电视信号[15]。购买2006世界杯转播权的电视台和电台有300多家，他们负责向全球200个国家和地区的电视观众转播世界杯。全世界一共有500多亿人次通过电视观看了这届世界杯。

2010年南非世界杯每场比赛摄像机的数量增加到29-32[2]，比上一届增加的4台摄像机分别为两台箱式摄像机和两台超高速摄像机。“飞猫”被首次应用来拍摄足球场的鸟瞰镜头，并首次搭载无人机的航拍移动摄像机，测试测量集群更加先进，使转播的画面品质更加稳定可靠，尤其使用多个并行的图像处理器来处理由两台摄像机拍摄的现场画面，并对图像出现的一些差异进行及时有效补偿，从而获得高品质的3D影像，将世界杯的画面实时传递到26个国家配备3D电视的家庭观众，这是世界杯转播历史上的又一次革命。本届世界杯制作最大的变化就是对超级慢动作系统和超高速摄像机系统的使用。本届南非世界杯3D影像通过卫星向国际间传送是有史以来规模最大的一次。本届南非世界杯的扩展赛场公共信号ESF都是高清制作，配有国际声音轨和字幕信息，信号从开球前60分钟开始传送，一直持续到终场大约15分钟左右。扩展的基本国际公共信号EBIF Show开始于每场比赛开球前的30分钟，一直持续到终场30分钟。现场布置12只猎枪式麦克风、ORTF立体声拾音麦克和特殊的环绕声拾音[21]。这届比赛全世界有209个国家和地区转播了比赛，通过电视收看世界杯的人数一共有540亿人次[22]。

2014年巴西世界杯每场的转播机位达到35个[3]。在转播中，可以满场运动的蜘蛛眼摄像机被首次使用，蜘蛛眼摄像机低机位时可以贴近足球场的草皮运动，高机位时可以拍摄足球场鸟瞰全景，而且移动速度和爬升速度都很快。有“鹰眼”之称的门线监控技术在本届世界杯中也首次应用，设备是采用德国的“GoalControl"，它一共有28台摄像机组成来监控是否进球，在每座球场的上空安装了14台高速摄像机，每个球门安装了7台高速摄像机，当足球进门时，这几台摄像机将以最快的速度回传进球信息，经过数据分析后的信息将快速传送到裁判特殊的手表上，如果足球完全越过球门线，裁判的手表就会显示进球的信息，反之，将不显示。

此次世界杯转播技术最大的创新点是后高清时代转播技术的突破—4K技术，4K技术即四倍全高清技术，像素可达800万以上，可以在超大尺寸电视上呈现完美的视觉效果。通过分布在球场周围12台F55 4K摄像机和一台F654K HFR摄像机来寻找构图感觉，并将4K信号通过光缆传送到转播车上供车上技术人员来处理。处理好的4K信号源被现场的卫星车拆分成4路59.94P的高清信号，每路视音频编码共21M，一共为84M，再通过卫星将信号传送到里约的7BC，再经过FIFA TV将4K信号送至各个授权播出点，这是世界杯转播历史上的又一次革命[3，20]。

2018年俄罗斯世界杯每场的转播机位达到40个[4]。8套4K HDR摄像机(输出2160P HDR和1080P/SDR)、11套高清HDR摄像机(输出1080P/HDR和1080P/SDR)、21套高清SDR摄像机(输出1080P/SDR)。这40台摄像机对比赛的双方队员比赛情况、替补席位的教练队员，以及重点球员进行近乎无死角清晰、准确、酷炫的拍摄。

2018年对裁判方面采用了视频助理裁判(VAR)。如进球、点球和红牌，裁判可以提出交给视频裁判处理，让视频裁判提供帮助，做出相对公正的判罚。这届比赛全世界有230个国家和地区转播了比赛。

3 结论

回顾世界杯足球比赛电视转播技术的发展历史，电视转播技术的创新发展对于世界杯足球比赛影响力的不断扩大起到了至关重要的作用，初期电视转播世界杯技术的创新主要体现在通讯卫星技术和电子技术的创新，以及摄像机和话筒数量的增加，后期电视转播世界杯足球比赛的创新技术主要体现在信号制作创新、公共信号创新、转播服务平台创新、信号传输新技术等方面，这也必将促进电视媒体和新媒体的不断创新和变革。