台网融合探索高清节目直播新模式

潘杰 镇江文广集团

1. 项目背景

2018年我台的融媒体事业发展取得了长足的进步，节目与技术的转型获益良多，多个融创类节目蓬勃发展，采用新模式、新技术、新渠道，结合两微一端扩展节目的制作与宣传，取得了丰硕的成果。为适应融媒体发展，自主研发适合广电特色的APP客户端，融合民生、新闻、视频直播、政务服务等基本需求，根据用户的反馈进行不断完善。

目前，电视台作为公众媒体，无论是传统媒体还是新媒体，所承担的社会责任都是为社会和大众服务。但是，电视台只是节目的制作端，网络公司才是传输和用户使用端，这样就割裂了用户与内容快速有效的连接，用户对节目的喜恶无法及时反馈给制片人，更别提对于内容直接的互动及参与。电视台的节目如何通过网络提供更好的服务，以及如何实现交互，把节目推送到用户终端，已经是迫切需要解决的问题。

《法制进行时》栏目是我台法制类的主打节目，曾获得全国法制类的优秀节目。该栏目形式多样，内容精彩，收视率常年排在全市前列。但在互联网视频的冲击下，也是每况愈下，按照过去仅在电视端直播的方式已经无法适应时代发展和用户需要。为顺应融媒体发展的大潮，栏目打破传统边界，开拓思路，积极进取新的领域，开始探索互联网发展之路。从去年开始该栏目增加了庭审在线直播项目，可以在手机端、电脑端、电视端多渠道收看节目。从行业内走向全社会，关注外部效应，并通过边界的延伸尽量把外部效应内部化，通过台网协作模式开展“媒体+产业”“内容+渠道”促成新兴产业形态的核心趋势。

2.项目流程设计与关键性技术分析

此次的法院庭审网络直播项目，采用了多场景、多信号的联动直播方式。主场景设置在法院庭审现场，辅助场景包括三个地点：包括电视演播室的专家解读；户外公交车上的市民采访；公交公司内的远程收看司机专访。信号传输方式采用HD-SDI+网络专线+4G的方式，实现多信号的终端汇聚切换，最终推流到APP平台实现直播互动。

2.1 直播技术流程设计

直播采用的技术流程为：视音频信号采集 —＞视音频信号处理—＞编码和封装—＞推流到服务器—＞服务器流汇聚分发—＞客户端播放

图1 项目总体设计

2.2 项目主要设备选型

视频信号采集使用SONY PXW-X280高清摄像机，通过HD-SDI接口传输视频信号，基于SMPTE串行链路标准，通过75欧姆同轴电缆传输未压缩的数字视频，可输出1080/50i信号，采用三片 1/2 英寸Exmor CMOS 成像器，满足高灵敏度和低噪声性能，同步录制采用双 SxS 存储卡槽。

4G信号传输使用捷成优联M-live V820便携式传输设备、接入服务器、解码服务器及推流服务器。支持HDMI、HD/SD SDI和AV音视频输入接口。接入服务器支持双机热备，解码服务器和推流服务器支持集群部署，支持多路推流分发能力,可满足大规模应用场景下对多终端的同时接入、同时信号输出。通过实时IP流直播、高质量无损延时直播等工作模式，支持外场多种应用场景。在直播的同时，可以通过双码流功能在本地缓存高质量无损音视频文件，支持打点回传。

移动直播机使用红云Butel导播台，支持四路SDI、HDMI、DVI输入，两路SDI/HDMI视频输出，支持直播PGM信号输出，支持硬件SDI、HDMI、DVI采集视频环出。采用6路4G上网卡+WIFI+以太网络同时传输。支持两路独立音频信号的输入输出。该设备可实现12路信号源的预监与切换，多个信号源混屏输出。支持1080P高清编码与传输。支持字幕、台标、二维码、H5场景（节目预告、抽奖互动、赞助鸣谢、移动聊天等）。支持网络推/拉流技术。最多可实现4路同时推流，8路RTSP/RTP/RTMP协议的网络视频流接入。支持HTTP协议、HLS的Live直播式的视频传输流。支持双码率本地直播录制，高清/标清随需设置。智能纠错机制，在丢包率30%的情况内，能通过算法还原正常画面。

2.3 关键核心技术分析

此次项目最关键的难题是高清信号如何通过网络达到广播级要求的高质量传输，实现直播优化、低延时、秒开等技术。涉及的主要指标参数有：网络传输协议、封装格式、视音频编码格式、终端优化等。

2.3.1 信号源分析

摄像机使用的HD-SDI接口是一种用于视频实时传输的串行数字接口，基于SMPTE292M串行链路标准，通过75欧姆同轴电缆传输的未压缩数字视频。信号用74.25MHz取样，Y信号、CB、CR信号各取样一次。一个样点包含两个分量数字信号（CB、Y）或（CR、Y），数据宽度为20比特。将此数据转换为串行数据，即构成串行传输信号，可以算出其传输速率为：74.25MHz × 20 = 1.485Gb/s。HDSDI信号除了有效视频信号之外，在视频信号消隐区间里还叠加有其他信息，如有效视频的起始点和终止点EAV/SAV、冗余校正码CRC、行数信息LN、辅助数据ANC等信息。

2.3.2 编码格式分析

目前广电领域大部分使用的还是传统摄像机，这种摄像机输出的视频并不是流媒体，数据庞大，传输码率高，不适合在网络长距离传输，也无法赋予IP地址。因此需要视频编码器来对这种摄像机输出的视频进行编码，降低传输速率以适合网络传输，同时可以设置IP地址，实现推流功能。

采用H.264编码方式，是高清时代最基本的选择。H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，输入的视频信号质量越高，编码后的品质也越高。在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。

H.264编码器的主要指标有：支持的分辨率和帧率、编码延时、编码码流兼容性、码流控制精度等。目前大部分编码器都支持分辨率1920×1080 50i，帧率为25帧（PAL），编码延时在200毫秒以上。

H264标准的主要特点如下：

（1）低码率（Low Bit Rate）：和MPEG2和MPEG4 ASP等压缩技术相比，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据量只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3。

（2）高质量的图像：H.264能提供连续、流畅的高质量图像（DVD质量）。

（3）容错能力强：H.264提供了解决在不稳定网络环境下容易发生的丢包等错误的必要工具。

（4）网络适应性强：H.264提供了网络抽象层（Network Abstraction Layer），使得H.264的文件能容易地在不同网络上传输（例如互联网、CDMA、GPRS、WCDMA、CDMA2000等）。

2.3.3 信号传输方式分析

HD-SDI使用原始视频数据进行传输，不对视频信号进行压缩处理，实现实时传输视频信号，不会造成图像延时，画质无损。速率在1.5Gb/s时，使用L-5CHD型号电缆，传输最大距离128米。

网络有线传输采用专线连接方式，带宽上行最高可达100Mbps，基本无延时，信号传输稳定。网络无线传输高清视音频信号采用4G技术，要实现可移动、低延时、高质量的要求，采用新一代TDLTE无线宽带通信标准，实现高带宽、高质量传输，最高上行可达15Mbps。具有高速度、低时延、国际化的特点。

2.3.4 传输协议分析

目前国内视音频直播使用的网络传输协议，主要是RTMP、RTSP和HTTP。其中RTMP基于TCP协议，可以保证视频质量，而RTSP基于UDP协议，可以保证传输速度，各有优缺点。其中RTMP主要特点如下：

（1）Adobe支持得很好

RTMP实际上是现在编码器输出的工业标准协议，基本上所有的编码器都支持RTMP输出。尤其是Windows浏览器基本上都支持Flash，而Flash又对RTMP支持得非常好。

（2）适合长时间播放

因为RTMP支持的很完善，所以能做到flash播放RTMP流长时间不断流。同时对于流媒体在客户端的应用稳定性也相对较好。

（3）延迟较低

比起使用UDP协议（延迟在1-3秒），RTMP延迟算大的，比起HTTP流的延时（一般在10秒以上），RTMP又可算是低延时的。一般的直播应用中，RTMP延迟是可以接受的。

（4）累积延迟

RTMP有个弱点就是累积误差，原因是RTMP基于TCP不会丢包。所以当网络状态差时，服务器会将包缓存起来，导致累积的延迟。待网络状况改善，再一起发给客户端，造成客户端的缓冲区很大。而目前采用的解决方法是断开后重新连接。经过测量发现，在网络状况良好时：RTMP延时可以做到0.8秒左右。

2.3.5 其他功能参数测试

（1）资源质量参数预估器

这里提到的预估器主要是提供带宽、CPU和帧率等信息，它可以从各种不同的维度获取数据。并且可以将数据汇总起来用于估算用户的可用带宽值和CPU计算能力，输出时采用ABR做出判断。

（2）ABR 切换控制器

它是多媒体引擎中最为关键的部分，也是最容易被人忽视的一部分。控制器在读取预估器输出的带宽和跳帧数等数据之后，使用自定义算法根据这些数据做出相应的判断。从而告知流播放引擎是否需要切换视频或者是音频的质量。

图2 网络直播技术分析

对于视频直播网络传输系统而言，带宽、跳帧数、延时和卡顿等问题都是影响用户体验非常重要的指标。要想在互联网领域获得长久发展，就要从研发过程开始，避免和解决影响用户体验的问题，只有这样才能真正满足用户需求，从而建立起优质的视频直播网络传输系统。

3.项目实施情况反馈

此次庭审直播由于多个地点、多种传输方式，使得直播流程的指挥协调显得尤为重要。根据节目台本，由总导演指挥各现场的进行情况，视音频信号传输基本稳定。庭审现场和公交公司的网络采用专线连接，上行带宽可达100Mb左右，基本满足在H.264编码压缩后视频的高质量传输。

节目进行中的主要问题是户外4G信号的传输，由于公交车是一个移动场景，行驶过程中接收基站会不断自动切换，造成信号传输出现静帧、花屏的问题，所以在直播中要求车辆的行驶速度不能过快，尽量缓解信号切换时的连接问题。

由于直播流程复杂，多机位、多场景的切换频繁，采用内外两级双导播方式，一个负责庭审现场的切换，一个负责终端信号的切换。由于信息传输有延时的问题，在场景切换的时间把控上较难准确把握，例如庭审现场的延时大概在2-3秒左右，公交公司的延时大概4-5秒左右，而公交车上的延时接近7-8秒，这些在直播的衔接中就显得尤为明显。

从终端显示画面可以看出，各现场的视频传输质量略有差异，基本上固定场景传输的信号较好，达到高清直播的视音频要求。唯一缺陷的就是移动场景的4G信号，视频质量较难保障，主要受制于目前技术水平。相信不久的5G网络能较好解决该问题，实现全高清化实时直播。

4.项目前景展望

图3 直播中信号传输情况汇总

当下可能是电视台向网络发展的最佳机遇期和最后窗口期。一方面，电视台传统媒体内容的影响力和收视份额不断下降，对下游渠道的吸引力和引流价值慢慢减弱，处于由线性向非线性转型的最后窗口期，急需离开现有平台建立新的业态模式。同时，在电视台频道还具备一定入口价值和引流价值的背景下，必须把握最后的机会，关注IPTV、5G、AI、VR、OTT等影响未来发展的趋势，不断更新和转移内容平台价值和吸引力，提高内容与服务的本地化和差异化。

未来UHD+HDR摄像机，搭配H．265编解码技术和AI、VR技术，再通过5G网络的高质量传输，网络直播市场规模将迅速扩大，业务模式更加多元化，内容更加丰富、更加精彩。另外，台网直播互动平台还可以为精准广告、电视电商、“媒体+产业”提供可能性，增强用户粘性，提升电视收视率和影响力。

从长远看，广电行业的根本出路在实现高效连接和平台化重聚，向智慧媒体演进。只有用户深度参与的媒体才是真正的融媒体，无论是“引导群众”还是“服务群众”，最终的核心都是用户运营。