【摘要】 如果新聞節(jié)目的表現(xiàn)形式在現(xiàn)有基礎(chǔ)上能夠有所突破的話，一定是基于技術(shù)手段上的突破。隨著3G通訊網(wǎng)絡(luò)的普及與發(fā)展，利用其進(jìn)行快捷、低成本、可接受圖像質(zhì)量的視頻傳輸已成為可能，是新聞節(jié)目實現(xiàn)快速現(xiàn)場報道或直播的一種新選擇。本文對目前國內(nèi)外幾家廠商的相關(guān)系統(tǒng)解決方案進(jìn)行了介紹和比較。
【關(guān)鍵詞】 3G通訊網(wǎng)絡(luò) 3G傳輸/直播系統(tǒng) 手機(jī)直播 liveU30
新聞的主要特性之一就是突發(fā)，這就要求電視媒體在對新聞進(jìn)行報道時，必須能夠快速反應(yīng)，高效采錄，實時傳輸和及時播出。如何能將現(xiàn)場視頻以直播的方式（或在播出前半小時）傳回演播室或制作機(jī)房？以前的直播方法有很多，比如利用IP互聯(lián)網(wǎng)、專用光纜、數(shù)據(jù)微波或衛(wèi)星鏈路等方式，但問題是你必須在圖像質(zhì)量、實時性和成本之間做出選擇，同時傳送的時間、地點還要受到設(shè)備和上網(wǎng)終端的限制。如果新聞節(jié)目在現(xiàn)有基礎(chǔ)上能夠有所突破的話，一定是基于技術(shù)手段上的突破，而3G通訊網(wǎng)絡(luò)的成熟發(fā)展，恰好為新聞報道的技術(shù)實現(xiàn)提供了另一種可行的選擇。
一．我國的3G通信網(wǎng)絡(luò)
3G（3rd-generation）即第三代移動通信技術(shù)，是支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。我國有三家3G通信網(wǎng)絡(luò)運營，分別是中國聯(lián)通的W-CDMA網(wǎng)、中國電信的CDMA2000網(wǎng)和中國移動的TD-SCDMA網(wǎng)。關(guān)于這三種3G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)資料有很多，這里不再累述。就目前而言，中國聯(lián)通的W-CDMA技術(shù)優(yōu)勢明顯，發(fā)展的最快。
二.3G傳輸/直播系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)
基于3G數(shù)據(jù)運營平臺的3G傳輸/直播系統(tǒng)的基本原理如圖1。
手機(jī)或攝像機(jī)拍攝的視音頻信號通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給架設(shè)在電視臺的接收服務(wù)器，服務(wù)器將接收到的視音頻碼流解碼成視音頻信號輸出，或?qū)⒔邮盏降拇a流保存為文件。
在基本原理的基礎(chǔ)上，具體產(chǎn)品的實現(xiàn)卻有著很大的不同。我頻道從2009年的10月份起，接觸了一家以色列公司的設(shè)備（國內(nèi)代工），并在我頻道的直播新聞欄目《都市報道》中采用至今。在今年的CCBN（2010）上，筆者也特別留意了我國國內(nèi)幾家視頻技術(shù)公司的3G傳輸/直播系統(tǒng)，以作比較。
三、我國廠家推出的產(chǎn)品系統(tǒng)
目前國內(nèi)已實現(xiàn)產(chǎn)品化的廠家只有不多的幾家，比如大洋、新奧特、索貝、艾迪普等，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也都差不多，如下：
在發(fā)送端，可以有兩種方式（業(yè)務(wù)模式）。一種是手機(jī)方式，記者使用3G手機(jī)進(jìn)行拍攝，并使用安裝在手機(jī)上的客戶端軟件，經(jīng)3G網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）實時上傳至架設(shè)在電視臺的接收服務(wù)器。由于單張3G手機(jī)卡本身的上傳帶寬（400k左右）的限制，實時傳送的視頻質(zhì)量比較低，只適合在屏幕上開窗使用。另一種是攝像機(jī)方式，記者使用專業(yè)攝像機(jī)拍攝，信號通過模擬AV接口輸入3G接入設(shè)備編碼，再通過3G網(wǎng)絡(luò)上傳至接收服務(wù)器。攝像機(jī)模式下，上傳碼流的實時帶寬決定于3G接入設(shè)備的實時編碼效率，目前可以達(dá)到500k左右，略優(yōu)于手機(jī)上傳的方式。
在三家3G網(wǎng)絡(luò)中，聯(lián)通的W-CDMA網(wǎng)絡(luò)的基站分布廣，站點多，信號帶寬穩(wěn)定，3G終端的用戶數(shù)也最多，故各家的3G傳輸/直播系統(tǒng)都選擇了W-CDMA網(wǎng)。3G傳輸/直播系統(tǒng)的客戶端在和服務(wù)器端建立了通訊后，上傳視音頻信號，經(jīng)W-CDMA基站無線接入至3G網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)網(wǎng)關(guān)路由器、互聯(lián)網(wǎng)，最終傳送至一個固定的公網(wǎng)IP。
位于公網(wǎng)IP上的接收服務(wù)器在接收到客戶端的碼流后，可實時解碼監(jiān)看或輸出SDI信號，或是將視音頻流錄制保存成文件，以便后期編輯制作。接收服務(wù)器（群）可處理多個3G客戶端的上傳請求，并可以多路實時輸出。服務(wù)器端具有一定的媒體管理功能。
四.以色列l(wèi)ive U30 3G傳輸/直播系統(tǒng)
攝像機(jī)拍攝的（或筆記本電腦播放的）視音頻通過1394接口接入live U30，經(jīng)過H.264編碼后傳輸?；蛘撸魏蜺SB移動設(shè)備上的任意格式文件，由live U30接入3G網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)，以FTP方式傳回服務(wù)器端。
live U30的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4：
live U30可以設(shè)置是否選擇使用3G網(wǎng)絡(luò)，或者使用Wi-Fi、WiMax無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)流。在3G模式下，live U30可以同時使用8張3G卡（最高可以擴(kuò)展到16張卡），可以是W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA或是三者的任意組合。live U30對三種網(wǎng)絡(luò)的各張卡的上行數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行測試，從中選擇信號帶寬較為穩(wěn)定的鏈路建立數(shù)據(jù)通訊鏈接。傳輸過程中l(wèi)ive U30可以實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)流量均衡。
數(shù)據(jù)流被發(fā)送至一個公網(wǎng)IP上的接收端，接收端需安裝接收軟件（需授權(quán)）進(jìn)行數(shù)據(jù)包的組裝和視音頻解碼重放。便攜的接收端可以是一臺筆記本電腦，實現(xiàn)實時監(jiān)看或保存文件。使用一臺帶有Decklink卡的工作站，安裝了接收軟件后即可實現(xiàn)實時的監(jiān)看、文件保存與節(jié)目輸出。
五.各有千秋
通過在今年的CCBN上和各個廠家的著重交流，再結(jié)合這半年來在實際使用live U30中的一些經(jīng)驗，筆者覺得：在編碼、信道這些方面live U30技術(shù)較為領(lǐng)先，而國內(nèi)幾個廠家則在接收、編輯和管理等方面有著先天的優(yōu)勢。
信源輸入
live U30有兩個1394輸入接口，標(biāo)配下支持DV格式的視音頻輸入，若選配專業(yè)板卡后可以支持SDI或是復(fù)合信號的輸入。live U30另有4個USB接口用于文件傳輸，1個以太網(wǎng)接口以及鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、耳麥等計算機(jī)接口，用于外接計算機(jī)進(jìn)行高級別的管理和設(shè)置。如圖6：
live U30支持的工作方式有兩種，一是將來自1394接口的視音頻流進(jìn)行編碼、發(fā)送，二是發(fā)送USB設(shè)備上存儲的任何類型的文件。不支持手機(jī)拍攝方式，不支持與媒體文件相關(guān)的信息元數(shù)據(jù)上傳。（當(dāng)然你可以傳回一個TXT文檔，但是它和你上傳的視音頻文件沒有任何關(guān)聯(lián)）。優(yōu)點就是支持高畫質(zhì)的視頻文件格式的輸入，比如SDI格式（需選配）。另外，live U30支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸時的雙向通話功能，拍攝端可以通過耳麥與演播室保持實時溝通，而不會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。
國內(nèi)的3G傳輸/直播系統(tǒng)在手機(jī)拍攝模式時，由于受到3G手機(jī)鏡頭自身的局限，無法提供高分辨率的信源。其優(yōu)點是在3G手機(jī)上安裝了客戶端軟件，在拍攝、上傳素材的同時，一些簡單的文字信息可以同時傳回臺里，比如拍攝時間、地點、關(guān)鍵字、拍攝者（報料人）或是被采訪人等等。這些信息都會保存在媒體數(shù)據(jù)庫中?？蛻舳塑浖瑫r也支持記者的登錄認(rèn)證、身份識別等管理功能。
在采用攝像機(jī)+3G接入的方式時，對模擬AV信號輸入的支持，使信源圖像質(zhì)量有所提高。但3G接入終端無雙向通話功能，直播時需另采用其它通訊方式與演播室保持溝通。
編碼
live U30在編解碼方面非常的專業(yè)，支持多種視頻編碼傳輸格式，MPEG-4、FLV、WMV，或更高效的H.264。在信道條件允許的情況下，可提供QCIF、D1、HD(需選配)等高畫質(zhì)，支持25fps或30fps幀頻，多種音頻編碼格式，以應(yīng)用于現(xiàn)場直播、節(jié)目后期制作等不同需求。live U30的主要技術(shù)參數(shù)如表2。
但live U30的高畫質(zhì)編碼延時問題卻十分突出，實際測量的最大值竟達(dá)到了10秒以上，這在直播互動中是無法忍受的。最小值可以控制在4-5秒之間。live U30讓用戶自己在圖像質(zhì)量和低延時之間作出選擇，當(dāng)信道條件不足夠好時，是優(yōu)先保障高品質(zhì)的畫面，還是損失一點圖像質(zhì)量以保障較小的延時？用戶根據(jù)不同的應(yīng)用需求來預(yù)先設(shè)定，如表3。
國內(nèi)產(chǎn)品普遍支持MPEG-4和H.264兩種編碼格式。在手機(jī)拍攝上傳時可以達(dá)到CIF圖像分辨率（352×288），適用于在頻幕上開窗使用；攝像機(jī)+3G接入的方式時可達(dá)到DCIF圖像分辨率（528×384）的視頻質(zhì)量，可以滿屏使用。用戶可根據(jù)使用情況設(shè)置傳輸?shù)囊曇纛l的碼率、格式等基本參數(shù)。筆者在CCBN現(xiàn)場，嘗試選擇了不同的視頻編碼格式或不同的圖像分辨率進(jìn)行觀察，其整體延時區(qū)別不大，看來其編碼延時與信道的傳輸延時（4秒左右）相比起來，可以忽略不計。
信道傳輸與控制
在CCBN現(xiàn)場，普遍展示的是基于一張W-CDMA卡的3G傳輸系統(tǒng)，只有一家展示了基于兩張W-CDMA卡的系統(tǒng)，其圖像質(zhì)量提升不少，穩(wěn)定傳輸時不會出現(xiàn)明顯的馬賽克。雖然由于信道不穩(wěn)定的原因，在畫面變化較大時，會有局部馬賽克的現(xiàn)象發(fā)生，但成功的解決了單卡傳輸時的抽幀停頓現(xiàn)象。在筆者了解到，該系統(tǒng)并未在兩張卡的信道上實現(xiàn)信道監(jiān)測和流量均衡，只是簡單的進(jìn)行了信道綁定應(yīng)用。據(jù)該商家稱，今年上半年可能技術(shù)上實現(xiàn)4張卡的3G傳輸系統(tǒng)。
目前，W-CDMA單卡的實際最高可用帶寬為400Kb/s至500Kb/s之間。筆者認(rèn)為，
在新聞直播節(jié)目中，一個可接受的、穩(wěn)定的圖像質(zhì)量至少要并用2-3張卡的信道帶寬，而在多個非可靠信道環(huán)境下傳輸視音頻媒體數(shù)據(jù)流的IP包，較大的延時、丟包、馬賽克、畫面質(zhì)量下降等一系列問題就顯現(xiàn)出來，信道的實時監(jiān)測、信道選擇和流量均衡就顯得尤為重要。
live U30的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在對傳輸信道的監(jiān)測與控制上。為了實現(xiàn)實時移動的、廣播視頻質(zhì)量的、較為穩(wěn)定的視頻上行鏈路， 在信號傳輸前，live U30首先會與服務(wù)器建立通訊連接，然后對配置的8張卡的上行鏈路進(jìn)行帶寬測試，測試時間大約需要2-3分鐘。
在測試頁面中，用戶可以查看哪些信道可用，其信號強度、信道帶寬、延時是多少等信息，從而可以手動選擇信號帶寬較為穩(wěn)定的鏈路建立數(shù)據(jù)通訊鏈接。當(dāng)然，這些配置也可以在自動模式下由系統(tǒng)自動選擇完成。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，live U30也可實時監(jiān)測這些信道的帶寬。當(dāng)拍攝者移動或信道帶寬條件變化時，live U30可以啟用、或棄用某個信道，從而實現(xiàn)了多張3G卡之間的流量均衡控制。live U30還提供了音頻延時調(diào)整選項，以保證音畫同步。
接收與管理
國內(nèi)廠家在媒體數(shù)據(jù)的接收和管理上已經(jīng)積累了非常的經(jīng)驗，來自3G網(wǎng)絡(luò)的視音頻數(shù)據(jù)也沒什么不同，無縫的融入現(xiàn)有的節(jié)目制作技術(shù)環(huán)境也就是順手的事兒。接收端一般有接收解碼、錄制保存、播放控制和管理幾個部分，由多臺服務(wù)器和工作站組成。系統(tǒng)可以為幾十路甚至上百路接入請求提供穩(wěn)定服務(wù)（一個頻道只需一個服務(wù)系統(tǒng)即可），支持多路信號的實時監(jiān)看和錄制，2路至4路SDI信號的同時輸出。錄制保存下來的文件可以回放、審核、篩選、編輯或送播。也可以轉(zhuǎn)碼輸出多種視頻文件格式。
服務(wù)系統(tǒng)的管理功能尤為突出。隨著碼流傳回的采訪信息，如標(biāo)題或人名等，在服務(wù)器端被用來進(jìn)行媒體數(shù)據(jù)的分類和檢索。管理員還可以設(shè)置內(nèi)部人員對視頻存儲內(nèi)容的訪問范圍和查詢權(quán)限，針對手機(jī)終端設(shè)置黑名單、白名單，對視頻內(nèi)容的審核評分和報料人進(jìn)行統(tǒng)計。
相比之下live U30的接收服務(wù)就簡單的多。事實上，它只是一個需要授權(quán)安裝的接收軟件，簡單地實現(xiàn)了實時監(jiān)看和文件保存，就連最基本的重放輸出都沒有。用戶需要自己準(zhǔn)備用于接收服務(wù)的硬件設(shè)備，如果安裝了Decklink卡，也只支持1路實時的SDI輸出或文件重放輸出。live U30一次只能為一個用戶終端提供服務(wù)，其它用戶則只能等待。
其它
live U30體積大，比較笨重，配有背包，設(shè)計上考慮了接口接線和散熱問題。國內(nèi)廠家的盒子則要小、輕便的多，拍攝、活動時都比較方便。
六.3G傳輸/直播系統(tǒng)在實用中需要考慮的一些問題
1.編碼方式的選擇
筆者曾經(jīng)在2009年年底有幸參與了一國內(nèi)廠家的3G傳輸/直播系統(tǒng)的試用，當(dāng)時采用的視音頻編碼格式是MPEG-4。由于MPEG-4的音頻和視頻是分別編碼和傳輸?shù)?，音畫不同步問題比較明顯。目前比較推薦采用H.264編碼方式，不僅僅解決了音畫不同步問題，而且大大提高了碼率壓縮效率，延時問題也可以得到一定程度的緩解。
2.圖像質(zhì)量與延時的選擇
我頻道在實際使用live U30中總結(jié)出以下經(jīng)驗：新聞節(jié)目直播時使用CIF圖像質(zhì)量的畫面開窗，延時預(yù)設(shè)小于2秒，保證實際延時4秒左右，直播時觀眾基本可以接受。
新聞節(jié)目傳送時（播出前）可以使用Half-D1圖像質(zhì)量，延時預(yù)設(shè)大于2秒，圖像質(zhì)量滿足滿屏播出需要，亦可保證在較少時間內(nèi)傳送完成。
娛樂類、晚會類節(jié)目最好是傳送，采用D1圖像質(zhì)量，延時預(yù)設(shè)大于2秒。因為此類節(jié)目不僅畫面變化大，而且燈光閃爍，色彩豐富，明暗對比強烈，對音質(zhì)的要求也較高，編碼的數(shù)據(jù)量相對較大。如下圖，在于圖13相同的信道條件下，圖像質(zhì)量馬賽克很明顯。
3.保障信道帶寬
一個是要與當(dāng)?shù)氐碾娦挪块T聯(lián)系，鎖定3G手機(jī)卡，設(shè)定帶寬優(yōu)先，以保證穩(wěn)定的上行鏈路帶寬。在實際的使用過程中我們發(fā)現(xiàn)，live U30設(shè)備在未設(shè)定帶寬優(yōu)先的情況下，相同的設(shè)置，實測數(shù)據(jù)流最高可達(dá)2Mbps以上，但也可能在短時間內(nèi)降為400-500kb/s，波動范圍非常大，公用通訊網(wǎng)絡(luò)的實際帶寬無法保障。這種情況在我頻道的一次突發(fā)新聞報道中進(jìn)行異地連線時遇到過，當(dāng)時事先試傳時圖像質(zhì)量很好，但當(dāng)信號切入導(dǎo)播間后，由于現(xiàn)場通訊繁忙，信道出現(xiàn)瞬間擁堵現(xiàn)象，結(jié)果傳回臺里的信號質(zhì)量非常不穩(wěn)定。離開新聞現(xiàn)場，僅僅隔了一個街區(qū)，圖像信號質(zhì)量就恢復(fù)正常。
再一個就是需要申請一個公網(wǎng)IP，并租用專線接入（比如10M），以保障多終端接入的并發(fā)需求。
4.傳輸還是直播
在目前現(xiàn)有的條件下，如果臺內(nèi)對直播播出安全的要求不是那么苛刻，利用3G傳輸/直播系統(tǒng)進(jìn)行直播作為一種便捷、快速的新聞現(xiàn)場連線的技術(shù)手段，不失為一種低成本的好選擇。即便是因為網(wǎng)絡(luò)原因或其它原因?qū)е卵舆t大、視頻質(zhì)量下降、甚至是失去信號，在演播室主持人的簡單解釋后播出備用節(jié)目方案也是可以接受的。如果臺內(nèi)對直播播出安全的要求較高，亦可利用3G傳輸/直播系統(tǒng)進(jìn)行新聞現(xiàn)場的“偽直播”，在直播播出前幾分鐘將現(xiàn)場情況傳回臺內(nèi)待播，播出時通過事先約定好的主持人導(dǎo)語和現(xiàn)場記者結(jié)束語來營造出“對話”感即可，避免真正的互動交流。
5.拍攝技巧
低畫質(zhì)傳送時，拍攝應(yīng)盡量保證鏡頭相對穩(wěn)定，畫面變化不要太大，過于運動的畫面會導(dǎo)致清晰度的下降和馬賽克的出現(xiàn)。娛樂類、晚會類節(jié)目建議采用高畫質(zhì)、大延時的設(shè)置并采用文件傳輸。室內(nèi)的信號要比室外的弱，必要時事先測試。
6.電池續(xù)航能力
在現(xiàn)場，電池的續(xù)航能力非常重要。當(dāng)記者可以利用3G技術(shù)隨時隨地的傳回新聞鏡頭時，他會發(fā)現(xiàn)電源線常常無用武之地，而電池根本就沒有時間去充電。live U30配備的電池只有一塊，可以使用2個小時左右，顯得有些不夠用。后來，在我們的要求下，又增配了電池，基本可以滿足一次新聞拍攝中的使用。
結(jié)尾
3G傳輸/直播系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的衛(wèi)星或微波鏈路的直播，其價格和機(jī)動的優(yōu)勢不言而喻。而與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一些視音頻傳輸方式（比如移動非編的遠(yuǎn)程傳輸）相比，亦在機(jī)動性、便攜性和實時性上有明顯的突破。不僅僅在電視制作領(lǐng)域，在監(jiān)控、取證、公共安全方面，3G視頻傳輸/直播技術(shù)也有較廣闊的應(yīng)用需求和較大的發(fā)展應(yīng)用空間，比如高速交通監(jiān)控執(zhí)法、機(jī)場港口公共安全等等。隨著我國3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及，和各個廠家的深度研發(fā)，3G傳輸/直播系統(tǒng)在未來的1-2年內(nèi)即可實現(xiàn)在技術(shù)和產(chǎn)品上的成熟，讓我們拭目以待。B&P
