自主開發一體機在廣電新媒體上的創新與應用

馮云

摘 要 在“互聯網+直播”產業格局下，各媒體的發展與新型媒體的融合已經成為了當今發展的主流方向。面對新媒體的融合與發展，視頻內容的實時性就有了較高的需求，內容的實時生產技術就成為了媒體融合的關鍵性指標。一體機是集演播室多通道信號導播切換、硬盤錄制、虛擬、字幕、調音、流媒體發布等多種功能于一體的廣電新媒體設備。一機多能的一體機在節省資金人力、簡化使用連接、方便移動錄播、適應多種場景表現出色。一體機能適用廣電、校園電視臺、網絡視頻直播、行業電教等。一體機使用的技術先進，視音頻技術與廣電技術相互參照，在外形、功能、穩定性、信號指標、性價比這幾個方面有很高的可靠性，能為廣大用戶帶來即時新聞直播體驗。

關鍵詞 廣電；演播室；特技切換臺；流媒體；視音頻一體機

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）194-0047-03

一體機的外形為長方體機箱，尺寸：寬×高×深（mm）：430×340×230，左右風道設計，可便攜和上車載；高度集成了特技切換臺、調音臺、多畫面監看、虛擬演播室、專業字幕文件制作、多通道硬盤錄像機、多通道放像機、流媒體推送（RTMP、RTSP）、臺標、畫中畫。

1 直播設計

完整的直播原理：把實時現場的視頻，推送到服務器，再由服務器分發給用戶觀看。

直播環節：推流端（采集、內容處理、編碼、推流）、服務端處理（轉碼、錄制、截圖、鑒黃）、播放器（拉流、解碼、渲染）、互動系統（聊天室、贊）。

完整的直播流程：1）采集；2）濾鏡處理；3）編碼；4）推流；5）CDN分發；6）拉流；7）解碼；8）播放；9）聊天互動。

2 直播實際需求

2.1 采編移動化

前方的全媒體記者使用隨身攜帶的手機“移動直播臺”App進行拍攝直播，使用4G/WiFi實現RTMP推流和文件同步，支持斷點續拍、斷點續傳。使用無人機直播、運動直播相機、戶外直播設備、網絡攝像機等移動拍攝設備進行推流直播，方便進入各種現場，靈活調整直播姿勢，第一時間直播各種突發新聞。

2.2 生產一體化

視頻新聞內容生產各環節的一體化，從現場采集、素材采集、高清錄像、包裝特效、云轉碼、云導播、云存儲、云推流、云分發到用戶直播/點播觀看，隨時隨地全方位、多視角、專業化的現場采編、導播制作、全網發布。

2.3 連線互動化

實現多現場記者和多區域專家與演播室主持人多畫面連線交流互動，用戶可實時觀看跨區域多現場的實時新聞采訪及專家點評，并參與互動，確保記者/攝像師、導播、主持人三方的內部直播調度。

2.4 包裝特效化

支持遠程多路切換、多種字幕特效、動態LOGO以及無限擴展的切換特效等，呈現效果媲美電視直播，快速導入文字，圖片，時鐘和通道，提前布置，實現專業視頻連線畫面，輕便靈活的進行新聞項目策劃，字幕編輯和文本文檔導入，本地和遠程CG發布，導播和字幕分離，主通道PGM監視實時顯示。

2.5 發布全網化

全面支持定向推/拉流，可同時轉推多條流至流媒體服務器、社交網站、第三方內容平臺、各大視頻直播網站，包括微博、新華社現場云、騰訊云、網易云信、戰旗直播、樂視云、熊貓TV等。全面支持多格式多碼流多終端，覆蓋RTMP、HLS、HTTP等流協議，支持高清/標清/流暢等多碼流同步輸出，滿足各種網絡和手機、Pad、PC、TV等終端設備的訪問互動。全運營商覆蓋，多鏈路CDN分發保障視頻穩定低延遲。

2.6 操作簡易

10分鐘即可使用廣電級直播，通過使用一體機及其視頻內容生產一體化，相比普通的傳統演播室，具備超高集成度，體積小，攜帶方便，并僅需少量設備及工作人員即快速搭建出功能齊全的專業演播室。

3 一體機功能模塊

3.1 導播切換

9路信號切換，其中4路攝像機信號、2路IP網絡信號、1路多媒體視音頻和圖片播放器，1 路 PPT、虛擬、圖文多視窗信號源的混合切換；實現在輸出畫面上疊加視頻、圖文信號。內置多路調音臺，支持混音，支持輸入/輸出增益調整，降噪處理，響度控制，VU表顯示，靜音，延時調整等。

3.2 虛擬演播室

虛擬演播室實現一鍵快速高質量摳像、無限藍箱、虛擬場景導入；支持反向、燈光控制和特技切換功能；采用最新的DirectX11圖形渲染技術，系統支持8個虛擬機位，每個機位支持推拉、搖、俯仰和移動，支持多個虛擬大屏，信號源可以是攝像機、IP、PPT、圖文等。

3.3 多通道錄制

單機支持4個HD＼SD SDI信號輸入錄制、1路PGM信號內部錄制；錄制的文件可以直接導入非編生成故事板上線編輯。

3.4 字幕、圖文包裝

內置字幕、圖文包裝功能，支持3D字、掃光、三維物件、三維光效、動態材質和動畫效果；支持手動、自動、工程多種播出方式。

3.5 IP 化功能

在同一網路中支持3路實時網絡信號源，包括視頻、音頻；網絡視頻源支持RTMP、RTSP、UDP標準IP協議，支持多路IP視頻源切換。

4 關鍵技術參數

主板：INTEL Z170；CPU：Intel I7 6700 3.4GHZ；電源：550W冗余電源；數據硬盤：SATA3 4TB；內存；16G：顯卡：GTX 950；系統硬盤：SSD128G；板卡：2塊強氧卡4入板卡、1入1出板卡。軟件設計方面，選用第三方軟件，搭載Windows7系統，多路編碼交給GPU完成，CPU 只負責任務調度和常規進程處理，在系統里的使用率不會太高，整個系統響應速度快、更穩定。

支持接收兩路RTMP，RTSP，UDP等流媒體信號源，除了攝像機還支持手機、Pad等移動終端、各類網站傳來的實時視頻畫面，支持RTMP流媒體發布，同時實現將推流的內容錄制到本地。endprint

5 節目碼流、視頻大小、清晰度測算

視頻節目的碼流決定了視頻節目的清晰程度，同時，也確定了在一定帶寬下的能夠提供的并發用戶的數目。在實際使用中，可將流媒體文件的碼流適當提高。MPEG-4技術由于壓縮比大，在較小的帶寬下就可以獲得較好的視聽效果，現在已經廣泛應用于流媒體技術，成為網上視頻應用的主流技術。

5.1 一體機視頻碼流采用MPEG-4技術

在視頻節目的碼流選擇上既考慮了圖像的清晰度，也考慮了讓盡可能多的并發用戶同時觀看節目，因此，結合實際需求與經驗，選擇750kbps碼流的視頻節目為主的碼流格式（接近DVD質量），部分節目可根據需要使用1Mbps的碼流。

5.2 音視頻節目本地存儲設計

以1 000小時的750kpbs節目碼流來計算存儲容量：1000×3600×750/8/1000=337 500MB，約338GB的空間，也就是說平均每1 000小時的視頻節目（750kbps碼流）需要338G的存儲空間，設計的4T存儲完全能夠滿足直播視頻節目的本地存儲需求。

5.3 網絡與并發用戶數目

確定了視頻碼流的選擇，就可根據帶寬情況來確定并發用戶數目，根據實際應用的經驗，在750kbps碼流的視頻節目情況下，充分考慮對高帶寬的需求，在對并發用戶數目的選擇上，不超過800人，考慮一定的冗余性，網絡設計500并發流的視頻為佳。可以根據未來的用戶需求，進一步擴展系統的并發用戶數目，軟件系統在設計上支持CDN，可方便擴容。

5.4 流媒體服務器的配置

對于流媒體服務器的選擇，需要綜合考慮各方面的因素，對于視頻流的傳送而言，最為關鍵的是處理器的處理能力、內存的大小、硬盤I/O口的傳輸速度以及服務器的總線傳送速度。同時，也要考慮選擇的服務器的成本，將性能和成本作最優的選擇。根據在項目中的實施經驗，采用高檔PCServer服務器，具體的配置如下：雙Xeon 2.4G，16G內存，4×512G固態硬盤，千兆網卡。節目質量以750kbps碼流的視頻節目為主，提供500并發的用戶流服務。

5.5 推流到服務器

一體機采用RTMP（Real Time Messaging Protocol）：實時消息傳送協議；經過實際測試運行后，直播推流對直播鏈路的影響非常大，如果推流的網絡不穩定，無論我們如何做優化，用戶的體驗都很糟糕。進一步對直播鏈路分析，直播鏈路分上行鏈路和下行鏈路，上行鏈路是給一體機推流用的，下行鏈路是給用戶體驗的，在多數時間都是下行鏈路出的問題。

6 結論

使用一體機直播設備方便靈活、機動性強，適用于新聞采訪、現場直播、視頻會議等。同時系統還支持接入4機位攝像機實現混合切換。移動導播、移動錄課、轉播車，真正實現一人便攜一套設備就可以獨立完整地在現場直播使用。在光纖帶寬的保障下，活動現場的直播將越來越簡單易用，給用戶的直播體驗也將越真實。

參考文獻

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