淺析湖南臺“鐵騎決戰(zhàn)萬佛山”戶外活動直播傳輸方案

【摘要】 作者通過介紹湖南臺“鐵騎決戰(zhàn)萬佛山” 戶外活動直播傳輸方案。對頻率特性、分集抗衰落接收技術(shù)，SDI病態(tài)碼（極度惡劣環(huán)境）測試等傳輸技術(shù)在立體移動傳輸面上的運(yùn)用進(jìn)行了分析。并將實(shí)際工作中得出的移動傳輸直播經(jīng)驗(yàn)用于設(shè)備創(chuàng)新改造。

【關(guān)鍵詞】 頻率特性、分集抗衰落接收技術(shù)，SDI病態(tài)碼（極度惡劣環(huán)境）測試

一. 引言

2013年4月24日湖南廣播電視臺都市頻道聯(lián)合央視新聞頻道、天津電視臺都市頻道、上海廣播電視臺、浙江教育科技頻道、江西電視臺都市頻道、河北經(jīng)視、黑龍江電視臺都市頻道、江蘇城市頻道、湖北經(jīng)視、海南新聞頻道等數(shù)十家媒體在湖南通道萬佛山同步直播了大型戶外競技類節(jié)目“鐵騎決戰(zhàn)萬佛山”。來自山東青島的中國車王耿杰與來自新西蘭的車王邁克爾·塔蘭特向崎嶇的山路發(fā)起挑戰(zhàn)，他們分別駕駛競技摩托車穿越危險重重的茂密原始叢林，攀爬上蜿蜒陡峭的尖錐狀萬佛山山頂。為了將此次驚心動魄，緊張刺激的戶外競技賽精彩真實(shí)地呈現(xiàn)給電視觀眾。湖南廣播電視臺總臺的傳輸技術(shù)人員通過反復(fù)測試，精心選型，開創(chuàng)性地使用新型裝備和靈活運(yùn)用以往傳輸經(jīng)驗(yàn)。最終以13路傳輸信號的傳輸方案圓滿完成了此次轉(zhuǎn)播工作。

二. 節(jié)目方案

萬佛山位于湘桂黔三省交界處的通道侗族自治區(qū)北部，面積10.8km2，主峰海拔635m，相對高度215m（見圖1）。

萬佛山地區(qū)以壯年期尖錐狀密集峰叢峰林型丹霞地貌為典型代表。在白堊紀(jì)早期，萬佛山地區(qū)形成了斷陷內(nèi)陸湖盆地，沉積了厚達(dá)800m的紅色沙礫巖、礫巖。白堊紀(jì)晚期，古近紀(jì)初，由于地殼抬升，內(nèi)流堆積盆地轉(zhuǎn)變?yōu)橥饬髑治g地區(qū)。受喜馬拉雅運(yùn)動的影響，紅層中產(chǎn)生大量的斷裂、節(jié)理和裂隙，丹霞地貌開始發(fā)育。新近紀(jì)晚期以來，地殼間歇抬升，氣候轉(zhuǎn)為濕熱，在流水、崩塌、風(fēng)華等外動力共同作用下，逐步形成了其景恰“色若渥丹，燦如明霞”，其勢似“萬佛朝圣”“十蓮臥佛”的丹霞奇觀。

為了在體現(xiàn)摩托競技賽挑戰(zhàn)性、刺激性的同時又能使電視觀眾身臨其境般的感受萬佛山神奇的峰叢、赤壁、峽谷的丹霞奇景。導(dǎo)演組精心設(shè)定了復(fù)雜的比賽規(guī)則。首先選手從風(fēng)雨橋出發(fā)，沿原始叢林中的蜿蜒小道，冒著隨時被參差錯亂的樹枝掛倒翻車的危險一路飛馳。并運(yùn)用摩托車特技連續(xù)地快速翻越設(shè)在月亮灣、楊柳坪、萬佛寺遺址的三大障礙關(guān)卡駛?cè)肷仙綏５馈Ｉ仙綏５朗莾H1m寬的狹窄盤山樓梯。進(jìn)入棧道后的摩托車得利用技巧和向上的沖力連續(xù)爬上40度傾角的不斷盤旋向上延伸的樓梯。此時的選手只能全神貫注地把持住方向，控制好油門，因?yàn)橹灰衅痰乃尚负婉R虎，摩托車將沖出棧道，墜入萬丈懸崖！到達(dá)萬佛山山頂后選手立即原路返回，抵達(dá)風(fēng)雨橋終點(diǎn)。用時最少者獲勝！

三. 傳輸方案

1、導(dǎo)演組首先要求我們提供比賽全程選手頭盔上的Gopro攝像頭實(shí)時主觀信號，從選手自身角度真實(shí)記錄競技者在緊張刺激的比賽中的每一次呼吸，每一個動作。這是全程電視直播中最重要和最出彩的一路信號，用導(dǎo)播的話說：只要直播全程保障這一路信號優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，我就能保證節(jié)目精彩成功！可見其在整場節(jié)目中舉足輕重的地位（見圖2）。

我們從之前介紹的比賽流程中就可以知道，摩托車手將穿越一片茂密的樹林再騎行上山。物體的運(yùn)動軌跡從剖面看是一個L型。在以往的戶外直播中，物體的運(yùn)動軌跡通常處于單一平面中，如“阿迪力走鋼絲”是處在水平面，“蜘蛛人爬高樓”是處于垂直面。信號傳輸難度相對較小。而這次物體的運(yùn)動軌跡處在立體空間中，既有水平面又存在垂直面。如何優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的傳輸Gopro攝像頭信號對我們是個新的挑戰(zhàn)！

我臺現(xiàn)有的便攜式移動數(shù)字微波包括LINK SD-HD（1.97GHz—2.7GHz）一套，Nucomm MicroLite HD（2.2GHz—2.4GHz）三套，華林視通HL-WLL 50HD（1.12GHz—1.6GHz）四套，以及租用華林視通公司兩套340MHz移動數(shù)字微波。這四種型號的微波其頻率，功率，發(fā)射機(jī)頭大小等各自有其獨(dú)有的特點(diǎn)。單從體積上說，最適合用于該場合的是Nucomm MicroLite HD微型微波。但我們都知道微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，微波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的微波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的微波，在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越小，折射率越小，速度越大；頻率越大，折射率越大，速度越小。且微波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，微波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過不同介質(zhì)時，會發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。所以在無線通信系統(tǒng)中，頻率較高的信號比頻率較低的信號容易穿透建筑物。而頻率越低，波長越長，繞射能力越強(qiáng)，穿透能力越差，信號損失衰減越小，傳輸距離越遠(yuǎn)。如廣播電視，短波電臺。頻率越高，波長越短，繞射能力越弱，穿透能力越強(qiáng)，信號損失衰減越大，傳輸距離越近。高頻信號確實(shí)衰耗大，頻率越高在傳播過程的損耗越大，所以短波若以地波形式傳播只能傳幾百米，距離很近，但長波卻以地波形式傳播就是這個道理。因此同等使用環(huán)境，340MHz與1GHz以上頻率信號對比的話，肯定是340MHz頻率折射率小，速度大，信號衰減少，繞射能力強(qiáng)。

并且華林HL-WLLG50HD 340M發(fā)射機(jī)采用COFDM調(diào)制方式以及NTT H.264的編碼芯片使延時能控制到60ms。這對實(shí)時畫面?zhèn)鬏斎缁⑻硪怼?/p>

除選用低頻段來提高繞射能力，增加傳輸距離外。華林HL-G55HD微波接收機(jī)還采用了雙分集接收技術(shù)。根據(jù)信號論原理，若有其他衰減程度的原發(fā)送信號副本提供給接收機(jī)，則有助于接收信號的正確判決。這種通過提供傳送信號多個副本來提高接收信號正確判決率的方法被稱為分集。分集技術(shù)包括兩個方面：一是分散傳輸，使接收機(jī)能夠獲得多個統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號；二是集中處理，即把接收機(jī)收到的多個統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號進(jìn)行合并以降低衰落的影響。因此，要獲得分集效果最重要的條件是各個信號之間應(yīng)該是“不相關(guān)”的。

HL-G55HD微波接收機(jī)就是通過多個信道接收到承載相同信息的多個副本，由于多個信道的傳輸特性不同，信號多個副本的衰落就不會相同。接收單元使用多個副本包含的信息能比較正確的恢復(fù)出原發(fā)送信號。

并且我們還利用全向天線與定向天線各自特點(diǎn)，將天線角度確定為在平面上主用全向天線，在垂直面上主用定向天線。其340M微波接收信號穩(wěn)定連續(xù)，畫面清晰可靠，獲得了導(dǎo)演組的肯定！圖3就是實(shí)時傳輸現(xiàn)場畫面截圖。

2、其次導(dǎo)演組在月亮灣、楊柳坪、萬佛寺遺址的三大障礙關(guān)卡點(diǎn)設(shè)機(jī)位，重點(diǎn)抓拍選手翻越障礙的特寫，展現(xiàn)選手精湛細(xì)膩的駕駛技巧。

由于包括這三大障礙關(guān)卡在內(nèi)的7—13號機(jī)位均處于密林山谷深處。山壁巖石的阻擋和樹葉對電磁波的吸收使微波很難在其間穩(wěn)定傳輸，而且我們手頭也無法提供數(shù)量眾多的低頻段微波設(shè)備。此時便攜穩(wěn)定的光傳輸設(shè)備就閃亮登場了！

我們這次使用的是上海丞播CHM-S型HD-SDI高清數(shù)字視頻光端機(jī)，它由光發(fā)送機(jī)CHM-S-T和光接收機(jī)CHM-S-R構(gòu)成，用來傳輸143、177、270、360、540、1483.5、1485Mb/s等速率的SD-SDI標(biāo)清數(shù)字視頻信號或ASI數(shù)字視頻信號。他具有無以倫比的信號精度，還有減少信號抖動電路，可以很好地處理畸變信號，對1485Mb/s可提供超過100m自動均衡；對270Mb/s信號，可提供超過250m自動均衡。

我們在之前多次直播節(jié)目發(fā)現(xiàn)之前采購的SDI光傳輸設(shè)備并不能滿足HD直播信號傳輸，出現(xiàn)閃屏、黑屏等現(xiàn)象。我們通過與廠家溝通，聯(lián)合測試發(fā)現(xiàn)因?yàn)镠D-SDI光傳輸設(shè)備在傳輸信號時出現(xiàn)了瞬間系統(tǒng)崩潰。我們知道模擬視頻傳輸系統(tǒng)信噪比好，圖像質(zhì)量就好，當(dāng)信噪比下降時會在圖像上出現(xiàn)噪點(diǎn)，信噪比越低噪點(diǎn)越多，非常直觀。SDI數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與以往模擬視頻傳輸系統(tǒng)不同，在正常的傳輸狀態(tài)下由于SDI系統(tǒng)的數(shù)字信號通過傳輸后進(jìn)行判斷再生，信號可實(shí)現(xiàn)無任何損傷，隨著傳輸信道信噪比下降，在崩潰點(diǎn)之前，數(shù)字系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，在圖像上無法發(fā)現(xiàn)有任何問題。但在崩潰點(diǎn)之后，數(shù)字系統(tǒng)完全無法運(yùn)行。出現(xiàn)閃屏、黑屏等畫面質(zhì)量問題。當(dāng)傳輸設(shè)備再次捕捉鎖定信號后，系統(tǒng)又自動恢復(fù)。而這種光傳輸設(shè)備支持SDI病態(tài)碼（極度惡劣環(huán)境）測試。通過采用增強(qiáng)測試的方法即“病理碼”測試來預(yù)先測量系統(tǒng)的余量，從而確定系統(tǒng)的狀況。保證其設(shè)備即使在最惡劣的傳輸環(huán)境中工作，畫面質(zhì)量始終處于設(shè)定的安全邊際中，保證萬無一失，絕不出現(xiàn)崩潰！

同時這種光傳輸設(shè)備發(fā)射機(jī)非常小巧（見圖4）， 體積同兩支五片裝口香糖疊在一起差不多。而且功耗僅2.5W。根據(jù)其自身特點(diǎn)結(jié)合以往戶外直播傳輸經(jīng)驗(yàn)，我們要求廠家將其電源從以往的AC220V改為DC5V。這樣使用普通攝像機(jī)電池為其提供電力，能持續(xù)工作一星期左右。非常符合戶外直播類傳輸設(shè)備“安全可靠。便攜輕巧，集成度高。功耗小，供電簡便”的要求！

3、最后導(dǎo)演組還在尖錐狀山上布設(shè)4個機(jī)位，捕捉選手騎爬棧道的細(xì)節(jié)，體現(xiàn)選手藝高膽大的膽識。為此我們使用頻譜儀對直播現(xiàn)場的頻率環(huán)境進(jìn)行了仔細(xì)探查，發(fā)現(xiàn)除946M這個頻點(diǎn)被使用外，其它各頻段均很“干凈”，非常適合無線微波傳輸！

我們根據(jù)高度和傳輸距離由低到高，分別將華林視通HL-WLL 50HD四套微波分別布設(shè)在尖錐狀山頂附件。其具體分配是將頻率低的1160M微波設(shè)置在萬佛寺遺址與7號光纖相互配合，互為補(bǔ)充。因?yàn)榇颂幨桥郎降钠瘘c(diǎn)，是森林與山脈的交錯處。其它頻率微波設(shè)備順山勢一字向上排開，直達(dá)山頂。分別是14號機(jī)位的1390M、15號機(jī)位的1500M、16號機(jī)位的1600M微波。并取得了優(yōu)質(zhì)的接收效果。

四. 結(jié)論

在以往的直播傳輸中，一般工作面都是處于單一平面中，信號傳輸難度相對較小。而這次直播傳輸?shù)墓ぷ髅媸羌扔兴矫嬗执嬖诖怪泵娴牧Ⅲw面，對傳輸設(shè)備的選型和布局很有講究。我們通過總結(jié)以往直播經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，發(fā)揮改造創(chuàng)新能力。在這次直播中大膽采用微波+光纖相互配合，互為補(bǔ)充的方法出色的完成了此次直播任務(wù)。“會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”！電視傳輸技術(shù)也同爬上險峰一樣，只有通過不懈努力和不斷創(chuàng)新才能登上電視技術(shù)的高峰！BP

參考文獻(xiàn)

淺談 “病理碼”對數(shù)字高清光傳輸?shù)挠绊?周義