曲棍球比赛电视转播慢动作回放系统的运用

阎 冬

（厦门广播电视集团，福建 厦门 361000）

0 引 言

中华人民共和国第十四届全国运动会于2021年9月在陕西西安举行。厦门广播电视集团转播技术团队有幸作为全运会曲棍球项目电视公共信号的制作团队，参与了项目男子组、女子组从小组赛至总决赛以及颁奖典礼的全程公共信号制作直播任务，并按组委会需求，为比赛视频裁判辅助判罚依据提供一份可视化视频服务方案。

1 赛事的需求情况与特点

曲棍球项目比赛形式类似于足球，场地大、转换节奏快，运动员在比赛中快速运球、击球射门力量大，非常容易造成受伤、犯规等中断比赛的场景[1]。为此，比赛制定了大量的规则作为判罚的依据，但是仅依靠场上主裁判用肉眼观察球的落角点、是否打脚、是否棍背等规则判罚争议时，难免出现误判或漏判情况，比赛进程不停中断，往往出现双方争议不下的尴尬场面，不仅影响比赛的公平与连续性，也极大地损害电视播出效果。因此，必须引入视频裁判，通过观测视频回放才能为主裁提供客观的判罚依据。由此，根据裁判组需求，视频回放大致有以下要求。

（1）所有现场拍摄的机位均能单独提供实时回放、慢放及逐帧播放效果，画面必须清晰稳定，拍摄的画面能够从多角度、多方位对短角球、点球、进球及拼抢运球等进行准确的争议过程展示。

（2）在视频裁判室内的监看大屏能同时显示所有拍摄机位画面，并用多画分拼接效果展示，在比赛出现争议时按视频裁判指令要求能实时选切所需画面进行独立回放显示，并在后续比赛进行时能快速地调取使用，进行多轮的重复回放[2]。

（3）在比赛出现平局进行罚球决胜时，需要提供的回放画面能证明在指定的时间内完成射门且能判断是否进球有效。

（4）争议镜头及画面需实时收录采集形成电子视频文件，在赛中或赛后由裁判组选定提取后提交组委会仲裁。

2 视频裁判回放系统方案实施

2.1 现场机位布置

为满足赛事直播需求，在比赛现场共架设了12台机位进行拍摄，扣除风景机位和观众拍摄等机位外，可提供9路比赛信号画面供视频裁判观测，其中包含2路超高速摄像机画面（负责抓拍近距离特写犯规镜头）以及2路抓拍中景与球路的高速摄像机画面。现场机位布置如图1所示。

图1 现场机位布置简图

2.2 系统结构

根据以上摄像机配置布局，其中CAM1～CAM9共9个机位拍摄的画面涉及比赛视频裁判需求，将这9路信号进行拼接画分输出。系统结构如图2所示。

图2 系统结构简图

2.3 拼接信号的设定及分配

切换台带有MV（画分）功能，可以将其输入的信号源拼接成多画分输出监看使用。在用户菜单MV功能选项中设置好模板种类和指定的信号源后，利用切换台的一路辅助AUX输出口定义为MV输出，设定拼接一个标准16∶9的9画分输出模板，选定裁判组所需的9路拍摄实时信号画面，并用TALLY服务器标记上对应显示机位的号码源名字符，以便视频裁判与回放系统的切换导播进行调度沟通[3]。

拼接好的9路实时信号画面经由切换台基带输出口输出后接入系统基带矩阵输入，再由矩阵的一路输出口调取该输入信号后通过IPG或SNP设备（基带SDI信号转换IP信号设备）作为系统的一路外来信号源，转换成IP流信号进入系统交换机。这样一来，在全车系统内就可任意调取该画分信号进行传输、分配、监看、切换等使用。

2.4 节目制作区域

4K高清转播车配备两个独立的节目制作区域，采用SONY公司最新旗舰版的MS-9000切换台。其中，主制作区作为正常曲棍球比赛项目的公共电视媒体直播信号制作区，利用副制作区的切换面板进行视频裁判回放系统信号的制作切换。这样，两个区域可以共享使用信号源，且分开制作互不干扰。主制作区如图3所示，副制作区如图4所示。

图3 主制作区图片

图4 副制作区图片

副制作区切换台PP级输出的PGM母线作为提供给视频裁判的最终信号源，由转播车导控人员按裁判指令进行切换。所有视频裁判根据实时比赛状况想变换观察的画面，均通过该级母线进行切换后提供。

在副制作区切换台ME1级上设置上键开窗功能，即开设两个16∶9的双视窗，其中一窗信号源为拼接好的9画面比赛信号，另一窗信号源为主制作区的电视直播比赛公共信号。ME1级的输出信号可在PP级母线的交叉点上进行选切。PP级母线交叉点包含有ME1级输出、各慢动作回放把位输出及主制作区PGM信号等需切换使用到的交叉点设置。

根据以上方案设置，视频裁判在裁判室内大屏观测的画面情形大致如下。

（1）比赛正常进行时，裁判室大屏显示为双视窗效果，一窗为电视直播画面，另一窗为9画面拼接显示。

（2）当比赛过程出现犯规或争议产生中断，双视窗其中一窗由直播电视画面改为显示全景机位拍摄的慢动作回放画面，另一窗继续显示9信号拼接画面。这样显示的目的是让视频裁判先通过9画面多角度的实时观测来预判最佳角度的拍摄机位，再来对比全景机位的慢动作回放，观测犯规或争议发生的全过程及球路路线，并寻找往回倒放的合适时间点[4]。最后，视频裁判会在9画面中选择合适的机位要求进行单独回放，并将机位号及回放顺序反馈给转播车进行切换。

（3）接收到视频裁判指定的回放机位需求后，双视窗显示切换为单画面的独立慢动作回放显示（即EVS慢动作回放设备操作面板控制的输出信号），慢动作系统操作员再把相应机位的回放画面按裁判需求调整到合适的时间点或出入点按50%～70%的速比进行慢速反复回放，并按需求进行收录存储。

2.5 慢动作回放设备配置

4K转播车配置了3套6通道EVS慢动作回放设备和2套超高速慢动作回放设备，具体配置及使用如下。

（1）6通道EVS慢动作回放设备设置为4进2出模式，3套设备共可实时挂载12路信号源，6个输出操作把位，各通道循环记录存储空间时长接近48 h，完全满足当日正常的节目制作外加视频裁判回放需求。

（2）EVS设备通过组网连接，任意一台输出把位均可调用其他把位主机挂载的信号源进行回放。

（3）副区切换台导控人员在接收到视频裁判指令后，可以方便灵活地选派各把位慢动作操作人员进行分工指派，制作好所需的回放画面进行选切。

（4）在获取裁判需要收录指定时，挂载对应机位的慢动作回放操作员会将素材打好出入点（CLIP）进行视频片段存储，在后续任意时间点如有需求仍可实时快速调用再次回放，利用比赛间隙将收录好的视频片段通过慢动作服务器生成所需格式的电子视频文件，按对应的场次及时间点进行命名，在赛后拷贝提供给裁判组或组委会进行保存，为后续的判罚仲裁提供资料依据。

（5）在比赛出现平局进行罚球阶段时，根据需求，利用现场一台合适机位，拍摄内容应包含现场大屏计时计分牌与罚球过程均在一个画面内的合理构图。此时利用EVS慢动作MARK标记点的静帧再回放功能来展示争议判罚依据（此项功能运用类似于田径跳远项目运动员是否踩线判罚）[5]。展示效果为：罚球方应在指定时间内完成运球并射门，当画面中拍摄的计时器倒计为0时，此时回放画面静帧，在同一画面中让视频裁判观测罚球是否在指定时间内完成，球是否越过门线及进球是否有效。

2.6 信号传输及通话系统

在比赛现场，转播车停靠位置为赛场外广场，视频裁判室设置在观众席主席台上方的嘉宾室内，与转播车距离较远，直接两点对接的布线信号传输方式过于复杂烦琐，如用对讲通话极易受干扰，不稳定，影响指令需求的及时传达。因此，根据现场实际情况，做以下方案调整。

（1）利用靠近裁判室距离最近的布置于主席台的摄像机机位进行信号传输。在转播车系统中，摄像机基站安装在转播车机柜内，摄像机机身放置于拍摄现场，设备之间通过复合光缆进行连接，用光缆实现摄像机供电、视音频信号及通话信号等的传输。方案实施时，在摄像机基站接入对外传输所需的信号，利用已铺设好连接摄像机机身的复合光缆，将信号传送到摄像机辅助输出口，再通过视频信号线接出显示使用。4K转播车配置的SONY摄像机机身具有多个PROMET辅助输出口可以作为信号传输使用，接口为BNC的SDI接口，在摄像机基站接入设置调用好的副制作区切换台PP级输出切换信号，这样一来，视频裁判室所需的信号源需求在传输上仅需2条30 m左右的SDI视频线即可解决并进行备份，不用再单独从转播车拉信号线至裁判室，大量减少了布线安装的工作量，现场由一名技术员就可完成接线调试。接入裁判室的SDI线信号再根据实际情况，采用外置格式接口转换器，把SDI接口转换成HDMI/DVI接口供屏幕显示使用。

（2）在主席台附近布置了一台高速摄像机位，机型为SONY5500系列。该机型有个特点，在摄像机机头有RJ-45的网口辅助输出口，因此利用该输出口作为通话系统的连线。运用时，从转播车拆下一个闲置工位的通话面板放置于视频裁判室，面板网口与摄像机网口相连，在转播车IP系统架构下通过设置，通话信号IP流进入车上系统交换机连接上通话矩阵，实现视频裁判与转播车上任一工位通话面板的实时双向对话，同时再把对讲通话作为应急备份方案。

2.7 方案补充及优化

比赛现场观众席对侧中间位置有一块展示大屏，除显示比赛信息、计时计分外，也进行广告宣传片的播放。在比赛过程中，按组委会要求，大屏需播放比赛直播画面，因此在给大屏展示送入一路直播信号的基础上，技术人员向裁判组建议，视频裁判所观测的独立画面回放镜头，也可以实现在大屏展示的同步播放。这样当比赛出现争议判罚时，比赛双方和场上主裁均可看见与视频裁判相同的慢动作回放画面，可以减少场上争执，也便于场上主裁快速做出准确判罚，减少比赛停顿时间，可以有效地提高比赛的连续性[6]。

在实现手段上，将给大屏展示固定的直播画面信号改为副制作区PP级PVW母线的输出信号，这样可以进行切换选择，实现与视频裁判观测的同步播放。

3 效果评价与总结

全运会曲棍球项目视频裁判所需的慢动作回放系统由电视直播媒体技术团队负责实施，在国内尚属首次。虽然从转播技术手段来看并没有什么特别与难点，但在提高比赛项目的转播质量方面起到了非常大的作用。同时也体现出，功能越来越灵活、强大的新一代大型转播车，除了传统的电视直播外，也可开发出许多功能与服务，为体育赛事周边提供优质的配套与支持。

本次赛事转播满足了视频裁判所需的信号需求，极大地超出了组委会的预期效果，获得了非常好的评价，对曲棍球项目的比赛方式起了非常大的推动和促进作用。可以预测，未来曲棍球赛事转播中视频裁判的信号需求将会依靠由转播媒体专业的拍摄及回放设备进行提供并写入赛事标准。

4 结 语

传统转播媒体使用的慢动作回放设备，以往主要的受众是电视机前的观众用户，在转播体育赛事时能插入精彩的回放和慢放镜头画面。慢动作回放系统经过调整和优化，也非常适合运用于视频裁判系统。许多体育赛事如足球等早已引入视频裁判来进行辅助判罚。传统转播媒体的优势在于设备专业化、系统稳定、拍摄画质高、服务好。相信越来越多的大型体育赛事转播在引入视频裁判的同时，会由转播媒体来同步设计方案和搭建系统，更好地保障赛事裁判工作的开展，推动赛事的公平竞争。