浅谈远程制作技术

关晓亮

内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010050

远程制作是将远端节目现场的视音频等信号，以IP 技术为载体，利用无线网络和通用交换机，传输到数百公里外的制作中心，由制作中心的导控室控制制作。通过远程制作，制作团队能够在本地制作中心进行实时多机位的节目直播和制作，远端现场只需要少量的摄像人员和技术人员进行信号摄录采集，提供技术保障。远程制作具有运营成本低、不受地域限制、制作效率高等优点。

远程制作技术方案的分类：根据分辨率分为高清远程制作和超高清远程制作；根据传输方式分为无线传输和有线传输。本文对高清远程制作及超高清远程制作的两种传输方案进行详细说明。

1 高清远程制作技术方案

1.1 无线高清远程制作技术方案

1.1.1 厂商整体技术方案

现场采集团队使用多台ENG 摄像机连接TVU 或者LiveU背包，在背包内置多张手机卡，借助移动运营商的基站，将多路直播信号回传至远程制作中心（演播室）的接收服务器上，服务器连接演播室视音频系统，实现多级切换和节目直播，如图1 所示。

图1 无线远程制作示意图

1.1.2 结合内蒙古广播电视台实际改进后的方案

厂商整体技术受到移动运营商基站类型、密度、带宽、覆盖范围等多种因素的影响，特别是在基站带宽总量不变的情况下，运营商对基站进行设定，上行带宽远远低于下行带宽，种种因素影响直播活动。同时，远程制作是单向传输，无法实现现场与演播室的通话功能以及TALLY 显示功能。随着全媒体直播活动的常态化，为适应全区范围内不同的直播环境，特别是在4G 信号覆盖弱、5G 信号覆盖不足的农村牧区，根据IEEE 802.11ax 技术标准以及现有网络设备，设计以华为WiFi6 2.4G 和5G 版WLAN AC+AP 为网络构架，以厂商整体技术方案为基础， 融合Fordtek 远程制作调度系统，用于远程节目制作的制作系统。

WLAN AC+AP 网络模式使用的设备主要为AC（接入控制器）和POE（供电）交换机及AP(无线接入)设备，网络带宽的主要参数如表1 所示。

表1 网络设备型号和参数

根据实际需求选择AP，并配备相应的天线。以AirEngine 8760R- X1E 为例， AirEngine 8760R-X1E 支持2.4GHz 和5GHz双频同时提供业务，其中2.4G频段最大速率为1.15Gbps，5G频段最大速率为9.6Gbps，整机速率可达10.75Gbps，搭配表2中的3种天线，应用于不同场景。

表2 天线型号与性能

1.1.3 改进后的无线高清远程制作系统方案

前方现场采集团队传输模式示意图如图2 所示。摄像机的视音频信号通过TVU WiFi 接入AP 中，利用交换机将IP 信号送入公网中。TVU 内置多张手机卡用于聚合传输，保障传输信号稳定。TVU 背包在AP 间快速切换，使直播信号在多个AP 之间移动时保持稳定。WLAN AC+AP 的网络模式扩大了直播覆盖范围，可以根据前方现场的实际情况设置多种AP 蜂窝覆盖方式。AC 可以实现双路网络接入、双路供电，满足直播要求。在AC 统一管理下，可以划分网络级别，设置网络权限，实时监控用户状态，提高网络安全级别，保障网络安全。多台手机安装TallyAgent 软件后，配合Fordtek 远程制作和调度，使多台摄像机具备PGM 信号显示、TALLY 显示和内部通话功能。

图2 4G/5G AC+AP 聚合传输模式

将Fordtek 远程制作调度系统中的远程制作调度终端FTHUB 主机接入演播室的通话系统以及TALLY 系统中，如图3所示。

图3 TVU 接收及导播切换示意图

1.1.4 应用场景

WLAN AC+AP 网络结合TVU 背包和接收服务器的无线高清远程制作模式，可以替代EFP 箱载+卫星直播场景。这种制作模式将多机位信号回传至台内演播室，方便现场视频的选取和留存。在利用公网IP 的基础上，新的远程制作方案可以完成特殊情况下的直播任务，如无电力保障、无移动信号覆盖等情况。

1.2 有线高清远程制作技术方案

有线远程制作以多网聚合类设备为核心，聚合多路网络，实现速度叠加，多路并行传输，确保网络连接始终稳定，如图4 所示。有线高清远程制作利用CCU 将多讯道摄像机的信号统一发送到远程制作系统的发送器上，多路视音频信号经过发送器统一编码后，从网络进入云端，通过固定的IP地址发送到演播室的接收器上，接收器解码后，送入演播室视音频系统。

以TVU 远程制作系统TVU RPS 为例，如图5 所示，系统由1 台发送器（编码器）和1 台接收器（解码器）组成，2 路公网IP 绑定连接，发送器可以对6 路同步SDI 信号进行编码，将高质量、低延时的IP 视频传输到演播室内的TVU RPS 接收器上，输出6 路同步SDI 信号。

图5 TVU 远程制作系统

LiveU 远程制作系统由4K 实时传输现场单元LU800e-PRO4和解码器LU4000 组成，在不借助光纤网络的情况下，1 台LU800e-PRO4 可以实现1 路4K或4 路完全帧同步高清视频流的点对点传输，支持返送TALLY，支持4K 10bit-HDR 采集编码器，支持2 路公网IP，保证网络安全连接。

1.3 有线无线高清远程制作优缺点

无线高清远程制作的优点：可以自定义直播场地覆盖范围，适应多种复杂直播场景，摄像机运动灵活，增减机位方便，通过增加设备实现通话功能和TALLY 显示功能，方便直播团队进行现场沟通和监看；无线高清远程制作的缺点：AP 间切换出现短暂中断（10ms 左右），需要借助TVU 背包对视音频信号进行纠错，多路视音频信号不能同步传输，无线网络有一定的误码率，网络延时相对较高，同时要求技术人员掌握一定的网络知识。

有线高清远程制作的优点：网络传输延时低，误码率低，网络传输设备简单，设备具备同步传输、返送信号等功能；有线高清远程制作的缺点：直播半径小，摄像机移动不灵活，无法同时具备TALLY显示、内部通话等功能。

2 超高清远程制作技术方案

2.1 无线超高清远程制作技术方案

现阶段，超高清视频编码采用深压缩编码方式和浅压缩编码方式。深压缩编码如H.265和AVS2，编解码时间接近3s，无法用于直播中，只能作为传输编码使用。浅压缩编码如TICO 和LLVC，编码压缩比为4∶1（编码延时较低），可将1 路12Gb/s 的4K 信号压缩到3Gb/s。现有设备最多只能保证1 路超高清视频的无线传输，无法满足多路超高清视频的无线传输要求。近期，广电厂商用JPEGXS 浅压缩编码实现4K 信号压缩比介于10∶1 到16∶1 之间，编解码时间低于0.3ms。不远的将来，无线超高清远程制作直播也将成为可能。

2.2 有线超高清远程制作技术方案

有线超高清远程制作将4K摄像机到基站专用复合光缆断开，利用专用的转换器，如GV公司的HDX-PLUS/SHED-BS，将浅压缩的信号传入万兆网中，如图6 所示。

图6 4K 有线远程制作系统

传输方式：

第一种， HDX- PLUS/SHED-BS 利用裸光纤直接传输，2 芯传输1 路3.5G/s4K 信号。HDX-PLUS/SHED-BS 对视频信号不做任何压缩及算法的处理，直接连接转发，因此传输距离由转换器的功率和传输衰减决定，传输距离在30 公里以内。一对裸光纤只能传输一路视频信号。如要实现远程制作，需要解决多芯裸光纤的铺设问题，如图7 所示。

图7 裸光纤直接传输

第二种，利用光波分复用（WDM） 技术通过光纤传输。WDM 是一项新技术，其行业标准还不规范，因此不同商家的WDM 产品互通性极差。有的转换器支持稀疏波分复用（CWDM），有的转换器支持密集波分复用（DWDM），需要根据现场的核心转换设备来选择波分复用的形式。从本质上来说，WDM 可以利用复用技术实现一个光纤传输多路视频信号。一般来说，CWDM 传输距离为80 公里，DWDM 传输距离为3000 公里。

第三种，基于IP 网络的4K远程制作，摄像机连接本地转换器，多个转换器连接本地一侧交换机，要求的带宽相对较高，同时摄像机、转换器以及IP 网络之间协议互通。GV 公司的Direct IP 传输系统和索尼的IP Live 制作系统，可利用交换机将信号送入光纤网络，再经转换器送入CCU，1000 公里延时10ms，完全满足超高清远程制作的要求，如图8 所示。

图8 基于IP 网络传输

有线超高清远程制作需要高速的光纤网络作为传输基础。超高清远程制作整体技术方案还有待进一步优化。超高清远程制作网络设备投入大，硬件设备兼容性较差，厂商之间设备通用性不强，设备造价较高，不利于大规模使用。