3G直播系統在電視新媒體的應用

周雁智

山東電視臺 新媒體中心，山東 濟南 250062

0 引言

在國內的電視直播發展歷程中，電視臺的直播歷經了微波、衛星、3G網絡三個階段，到目前為止，電視臺直播節目廣泛采用的仍然是微波和衛星系統。作為技術成熟歷久的微波和衛星直播系統，具有視頻信號質量高、延遲小的優點，但同時也有諸多如系統造價昂貴、使用費用高、受使用環境影響大的缺點。

隨著新技術的進步，3G通信技術的飛快發展，無線通信帶寬已然能夠支持視音頻流的實時傳輸，使得通過3G網絡進行的直播成為電視臺可以選擇的新直播方式，3G直播系統具有設備重量輕、方便攜帶、操作簡便、使用費用低等特點，但由于3G傳輸帶寬的限制，視音頻編碼質量仍然受到較大的影響，尤其是回傳的視頻質量達不到廣播級的要求，所以在電視臺的應用中3G直播更適合用于突發事件、民生類新聞、網站直播等節目形態，對于高品質畫面要求的專題新聞、體育直播、音樂晚會等類型的節目，3G直播系統并不適用。

隨著新媒體熱潮的興起，各地電視臺都在加強自身網絡電視臺的建設，爭取以更多的節目播出形態來適應電視競爭的要求。網絡電視臺其技術本質決定了其播出不受時間、地點、頻道資源限制的特性。結合3G直播技術，節目可以非常方便地在網絡電視臺上實現面向網絡、手機的直播發布。

1 應用需求

考慮到電視臺在新媒體方面的實際需求，在3G傳輸的應用方面應該主要考慮幾個方面：

1）可通過“攝像機+直播終端”進行直播，直播終端應兼容多家運營商網絡并能混插使用。

2）可通過“手機+直播軟件”的方式進行直播，并可滿足大規模用戶并發直播。

3）可通過手機或其他終端即時回傳素材進行網站或電視錄播。

4）需要明確直播審核機制及完善的用戶權限管理，以保證傳輸視頻的政治可靠性。

5）手機直播操作系統應支持Win?dows Mobile，Symbian，iPhone，Android等主流的操作系統。

2 方案考慮

在系統調研階段，本臺與多個廠家進行了交流，并進行反復測試和比較，最終融合了各廠家的技術特點，形成了適合本臺的新媒體3G直播解決方案，系統拓撲圖如圖1所示。

通過上述的拓撲圖可以看到，不論是手機還是攝像機回傳的信號都會進入3G服務器中。

在網絡直播狀態，通信員在現場通過手機將視頻畫面回傳到3G服務器，3G服務器將直播信號通過RTP/RTCP協議直接發至網站來完成，平時3G服務器中自動錄制的素材發布到網站用于點播。

在視頻直播狀態下，現場記者通過“攝像機+3G客戶端”將視頻畫面傳輸至3G服務器中，通過人工選擇多路的回傳視音頻信號送到視頻選擇服務器中進行監看，從中選擇4路視音頻信號通過錄播工作站進行SDI輸出，用于實時直播。

3 流程設計

3G直播系統工作流程圖如圖2所示。

在這個流程中充分考慮了手機和攝像機3G直播中的統一及協調，手機和攝像機通過3G回傳的信號統一進入到3G服務器中，完成網站的直播和SDI直播的信號的預監和輸出挑選，對于不進行直播的信號自動錄制成文件，同時完成錄制文件的信號進行SDI輸出和網站的點播；考慮到在特殊應用場景下滿足攝像機多個直播的帶寬需求，允許服務端將手機傳輸及直播全部停止，只進行攝像機的直播，待直播完成后再恢復手機直播和錄制文件的傳輸。

4 設備要求

為了方便使用人員的工作，提高工作效率，對手機直播系統和3G客戶端直播系統提出了不同的要求，保證在使用3G直播系統時，所有的回傳的直播或錄播信號能及時進行SDI直播或者網絡直播，同時將已經錄制好的信號進行網絡點播。

4.1 手機直播系統要求（手機模式）

1）通信員通過3G手機客戶端軟件拍攝視音頻文件，通過3G網絡上傳，帶寬可達到400～600 kbit/s，傳輸的圖像質量高、流暢、無卡幀、無拖尾，在QVGA（320×240）格式下，可達15 f/s。

2）在手機上安裝手機直播軟件。此軟件自帶編碼功能，在傳輸過程中發揮作用；同時，此軟件可設置連接到3G服務器的IP地址等信息，并且可設置視頻標題、內容等文字信息并進行回傳。

3）啟動該軟件，便可將現場的視頻回傳到電視臺3G服務器上。

4）實時采集手機拍攝的視音頻，編碼壓縮后通過3G網絡發送給3G服務器，傳輸可采用直播或錄播兩種模式。

5）支持手機用戶登錄、手機直播、手機爆料等功能。

6）后端導播系統可與手機端實時雙向通話，或發送文字信息。

7）地圖定位功能，手機3G直播時在后臺導播中可實時顯示拍攝者的位置，并可將位置信息傳輸給網絡電視臺直播系統。

8）實時視頻傳輸支持眾多型號手機（基于 Windows Mobile，Symbian，An?droid，iPhone）。

9）手機端瀏覽實時圖像的同時，后臺工作站可同步對圖像進行瀏覽。

10）采用H.264視頻壓縮算法，實現高清晰圖像的低網絡帶寬傳輸，手機實時查看視頻要實時、流暢。

11）支持網絡自適應技術，數據傳輸時可根據網絡帶寬自動調整視頻幀率。

12）網站視頻直播采用Flash格式，完全不需要安裝其他插件。

13）可支持登錄用戶數量最大10 000戶，在線同時手機直播數量300個以內。

4.2 3G客戶端直播系統要求（攝像機模式）

攝像機進行現場拍攝，將視音頻信號采集壓縮后通過3G網絡進行傳輸，多SIM數據傳輸卡可傳輸1～2 Mbit/s碼流以上的H.264格式的D1（720×576）視頻。

1）配置好與攝像機相連接的3G客戶端（固定IP地址、端口號）。

2）利用視音頻線將攝像機與3G客戶端連接好。

3）開啟攝像機和3G客戶端，便可直接將現場畫面回傳；也可通過外接In?ternet網絡將現場畫面回傳。

4）3G客戶端可以方便地使用攝像機電源口進行連接，并使用攝像機電池供電。

5）3G客戶端可支持無線數據傳輸SIM卡類型，包括3G（CDMA2000/WCD?MA/TD-SCDMA）和4G（LTE/WiMAX），可以支持多制式無線SIM卡混插。

6）3G客戶端提供復合/SDI自適應輸入接口，卡農音頻輸入接口，RJ-45標準網口。

7）支持無線路由，可利用WiFi熱點進行數據的回傳。

8）錄播工作站配備進口廣播級視音頻板卡，支持4路SDI信號的同時輸出，并可錄制成文件保存在本地硬盤，供后期制作使用。

4.3 3G服務器主要功能要求

1）接收前端手機回傳的視音頻。

2）接入（保持流始終連接和轉發），支持至少128路QVGA或64路D1的接入的穩定可靠連接；同時支持素材的自動收錄。

3）支持遠程配置、遠程啟動和遠程狀態診斷。

4）將傳送回來的直播視音頻信號錄制成文件。

4.4 3G視頻選擇服務器主要功能要求

監看3G服務器轉發的多路信號，可以根據導播需要選擇監看最多16路畫面數量，并選擇1～4路視頻流發送到視頻錄播工作站。

4.5 錄播工作站主要功能要求

1）對多路選擇服務器發送的視音頻進行SDI信號輸出或錄制。

2）支持已編輯的視頻片段的播出與實時輸出。

3）對于錄播的內容，可以回放，并輸出為標準視頻文件，通過播出軟件進行實時播出。

5 總結

3G直播是適合民生類、突發事件的集合了壓縮、傳輸、管理的綜合系統，適合于網站直播的低成本高效率的解決方案。3G直播應根據電視臺實際應用環境和具體需求，在手機和攝像機回傳信號的管理上采用統一的工作模式，其工作流程滿足了手機和攝像機直播和錄制文件的管理、回傳信號的監視和輸出。對于設備的具體功能提出了更合理的要求，是一個具體的、可實施的完整方案。