劉 崢
(新華通訊社通信技術(shù)局音視頻部,北京 100022)
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷創(chuàng)新,三網(wǎng)融合工作快速推進(jìn),我國(guó)媒體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)快速發(fā)展的重大機(jī)遇。為此,新華社以已經(jīng)建成的IP化信號(hào)采集調(diào)度平臺(tái)為基礎(chǔ),深入分析現(xiàn)代媒體技術(shù)和傳播規(guī)律,結(jié)合新華社的實(shí)際情況,提出了建設(shè)融合媒體直播信號(hào)匯聚調(diào)度平臺(tái)的構(gòu)想。
新華社視頻直播信號(hào)統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)平臺(tái)建設(shè),優(yōu)化直播服務(wù)平臺(tái)使之具備更強(qiáng)服務(wù)能力、提供更好用戶體驗(yàn),提升智能化水平;在工具與流程脫鉤的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)直播內(nèi)容通過(guò)流程關(guān)聯(lián)應(yīng)用;通過(guò)調(diào)度平臺(tái),實(shí)現(xiàn)跨多平臺(tái)的信號(hào)傳送與內(nèi)容分發(fā),提供基于直播內(nèi)容擴(kuò)展統(tǒng)一信號(hào)調(diào)度服務(wù);同時(shí)建設(shè)可服務(wù)于新華社各個(gè)業(yè)務(wù)部門、國(guó)內(nèi)外分社、以及國(guó)內(nèi)外新聞媒體用戶的具有分布式、移動(dòng)化能力的融合媒體視頻系統(tǒng),并完善信號(hào)調(diào)度系統(tǒng)和交互通道,并提升智能化服務(wù)能力。
構(gòu)建基于IP流的統(tǒng)一交互平臺(tái),提供IP流的匯聚、調(diào)度和分發(fā)功能,將社內(nèi)自有IP流、外來(lái)直播流和其他流資源進(jìn)行統(tǒng)一匯聚,并通過(guò)IP化切換矩陣和IP實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)碼技術(shù),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流的調(diào)度和多平臺(tái)分發(fā)功能。滿足社內(nèi)社外各業(yè)務(wù)平臺(tái)多樣化的內(nèi)容需求,為后期的IP運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支持。為此,要構(gòu)建IP實(shí)時(shí)流統(tǒng)一匯聚平臺(tái),構(gòu)建IP實(shí)時(shí)流統(tǒng)一調(diào)度平臺(tái),構(gòu)建IP實(shí)時(shí)流統(tǒng)一發(fā)布平臺(tái)。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖
重點(diǎn)強(qiáng)化針對(duì)視頻直播系統(tǒng)的在線管理、業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)流程監(jiān)控、信號(hào)資源運(yùn)營(yíng)的實(shí)時(shí)調(diào)配和運(yùn)行維護(hù)方面的全局性、專業(yè)化和智能化支持力度。實(shí)現(xiàn)信源可視化管理,降低業(yè)務(wù)管理的運(yùn)維門檻,形成獨(dú)有信號(hào)調(diào)度服務(wù)平臺(tái)技術(shù)體系。開(kāi)啟基于視頻信源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè),為后續(xù)智能化技術(shù)的植入預(yù)留好接口,為IP化系統(tǒng)的搭建和應(yīng)用起到示范和推動(dòng)作用。貫徹安全服務(wù)整合理念,滿足信息安全防護(hù)統(tǒng)籌管理需要;在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中充分考慮并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維需求,具備IT服務(wù)交付能力。
IP調(diào)度系統(tǒng)總體分為信號(hào)采集、信號(hào)調(diào)度和新媒體資源管理三個(gè)子系統(tǒng)組成。
信號(hào)類匯聚內(nèi)容類型包括(rtmp,SRT,HLS,UDP,Http等)實(shí)時(shí)流信號(hào)、各類外場(chǎng)或合作IP信號(hào)等多種類型。通過(guò)信號(hào)收錄、調(diào)度管理、流媒體服務(wù)等匯聚軟件所得到的IP實(shí)時(shí)信號(hào)可通過(guò)調(diào)用基礎(chǔ)支撐平臺(tái)的服務(wù),進(jìn)行智能處理引生成信號(hào)相關(guān)的元數(shù)據(jù)信息。架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖
實(shí)時(shí)信號(hào)采集,主要面向國(guó)內(nèi)外分社新華社記者自采信源、新聞采集信源、外場(chǎng)信源和互聯(lián)網(wǎng)合作信源四類,每一類業(yè)務(wù)線均可通過(guò)獨(dú)立的通道到社內(nèi)進(jìn)行資源匯聚。數(shù)據(jù)采集,主要分為社內(nèi)數(shù)據(jù)采集和外來(lái)數(shù)據(jù)采集兩類,社內(nèi)與社內(nèi)生產(chǎn)管理平臺(tái)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)視頻、音頻、圖片、文字等數(shù)據(jù)的采集錄入,也可通過(guò)社內(nèi)用戶數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)接口對(duì)接。
基于全I(xiàn)P化的管理模式,將網(wǎng)絡(luò)IP編碼流、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)IP流、現(xiàn)場(chǎng)直播信號(hào)流等實(shí)時(shí)源節(jié)目信號(hào)針對(duì)多個(gè)輸出通道進(jìn)行矩陣式切換與輸出管理,技術(shù)調(diào)度和節(jié)目調(diào)度人員可以根據(jù)需要即時(shí)或定時(shí)將已有的信號(hào)源調(diào)度至任意目標(biāo)通道。
相比傳統(tǒng)的IP調(diào)度系統(tǒng),采用全軟件管理方式,對(duì)通道的數(shù)量與管理可以進(jìn)行靈活的擴(kuò)展與增加,直接運(yùn)行于通用服務(wù)器等設(shè)備上,從投資成本上可大大降低,功能設(shè)計(jì)上采用B/S架構(gòu)管理,并同時(shí)具備統(tǒng)一平臺(tái)與統(tǒng)一管理界面,管理員可以在任何可以具有PC電腦與網(wǎng)絡(luò)的位置連接管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)節(jié)目調(diào)度管理。
3.1.1 4/5G背包
外場(chǎng)記者只需要將高清攝像機(jī)的視頻線纜接入背包式發(fā)射機(jī),即可快速的運(yùn)用4G/5G網(wǎng)絡(luò)完成高清最高4K超高清的視頻傳輸,提供多種采集傳輸方式,分為實(shí)時(shí)直播、大文件回傳、碎片文件回傳和數(shù)據(jù)網(wǎng)橋等。
實(shí)時(shí)直播:連接攝像機(jī)后點(diǎn)擊備播屏幕上的直播按鈕,即可將信號(hào)傳輸至社內(nèi)信號(hào)調(diào)度服務(wù)平臺(tái)。

圖3 4/5G傳輸背包
3.1.2 手機(jī)APP
系統(tǒng)可提供社內(nèi)記者與社內(nèi)合作單位快捷視頻采集傳輸、快速報(bào)道新聞的手段,只需在手機(jī)或Pad上安裝相應(yīng)的應(yīng)用即可完成視頻采集、編輯和傳輸?shù)目焖僦辈スδ?。支持社?nèi)記者可通過(guò)自己的手機(jī),下載移動(dòng)端直播應(yīng)用。通過(guò)此應(yīng)用,記者可使用自己的手機(jī)隨時(shí)隨地發(fā)現(xiàn)新聞,快速到達(dá)新聞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)的采集回傳。

圖4 手機(jī)直播TVUAnywhere
3.1.3 公網(wǎng)編碼器
SRT(Secure Reliable Transport)公網(wǎng)傳輸:是開(kāi)源獨(dú)有的一種在公共互聯(lián)網(wǎng)中傳輸高品質(zhì)且安全穩(wěn)定可靠的視頻的傳輸技術(shù),全球已有150多個(gè)聯(lián)盟成員,具有廣泛的國(guó)內(nèi)外編解碼生產(chǎn)廠商支持。傳輸協(xié)議支持公網(wǎng)傳輸可以在網(wǎng)絡(luò)丟包率10%-15%時(shí)實(shí)現(xiàn)低時(shí)延視頻傳輸,優(yōu)于互聯(lián)網(wǎng)采用的RTMP協(xié)議。SRT是能夠優(yōu)化流媒體呈現(xiàn)性能的傳輸技術(shù),特別是在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不可靠的Internet,SRT在實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況下提供端到端的安全性、彈性以及動(dòng)態(tài)的終端調(diào)整,從而能夠時(shí)時(shí)刻刻地推送最佳的視頻質(zhì)量。SRT作為視頻流媒體工作流程的一部分,被應(yīng)用于內(nèi)容生成和分發(fā)終端之間。在編碼(或轉(zhuǎn)碼)之后,SRT運(yùn)用加密并且提供錯(cuò)誤補(bǔ)償。在解碼(或轉(zhuǎn)碼)之前,SRT解密視頻流并且從Internet連接的典型的丟包中啟用恢復(fù)機(jī)制。同時(shí),SRT檢測(cè)編碼/解碼/轉(zhuǎn)碼終端之間的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能;為最優(yōu)化的性能和質(zhì)量動(dòng)態(tài)的調(diào)整終端。相較于衛(wèi)星或?qū)S茫∕PLS)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,SRT提供了顯著的經(jīng)營(yíng)靈活性和成本節(jié)約。
3.1.4 4K編碼器
采用行業(yè)領(lǐng)先的4K編碼技術(shù),完成現(xiàn)場(chǎng)多機(jī)位和VR鏡頭的超高質(zhì)量直播。視頻編碼從5個(gè)維度著手,分別是分辨率、寬色域、高色深、高幀率以及高動(dòng)態(tài)范圍,并著眼于建立一個(gè)4K技術(shù)生態(tài)圈。信號(hào)調(diào)度平臺(tái)4K信號(hào)的采集,作為調(diào)度平臺(tái)新興業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)的平滑升級(jí),系統(tǒng)通過(guò)增加4K和VR的軟件和服務(wù),系統(tǒng)就可支持動(dòng)態(tài)HDR、3D音頻、ChinaDRM、4K終端播放等技術(shù)與平臺(tái)。推進(jìn)4K與5G技術(shù)在新華社的落地和發(fā)展,讓專業(yè)更簡(jiǎn)單。
3.1.5 便攜式一體機(jī)
它集三維無(wú)軌虛擬、多機(jī)位切換、錄制、播出、調(diào)音、延時(shí)、字幕、監(jiān)視為一體的便攜導(dǎo)播一體機(jī)。設(shè)備高度集成化,采用一體便攜化設(shè)計(jì),攜帶方便,只需要簡(jiǎn)單的設(shè)備和幾個(gè)工作人員就可以迅速搭建出專業(yè)的演播室,并制作出高質(zhì)量的視頻節(jié)目。完全可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)廣電系統(tǒng)的小型演播室的功能,并且具有流媒體現(xiàn)場(chǎng)推拉流服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)功能和能力,方便移動(dòng)直播使用。

圖5 便攜式導(dǎo)播一體機(jī)
信號(hào)收錄系統(tǒng)對(duì)信號(hào)調(diào)度系統(tǒng)中、信號(hào)輸入和信號(hào)輸出的信源進(jìn)行實(shí)時(shí)IP流收錄、存檔。在傳統(tǒng)意義上的SDI收錄中加入了IP收錄,采用UDP協(xié)議將需要收錄的信源進(jìn)行編碼處理,這樣在交換機(jī)所連網(wǎng)段都可一收到UDP的組播流,實(shí)現(xiàn)了收錄信號(hào)的IP分發(fā),極大的提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率和收錄的靈活性,經(jīng)常在高訪中使用收錄公共信號(hào)。
3.2.1 調(diào)度管理
基于全I(xiàn)P化的管理模式,將網(wǎng)絡(luò)IP編碼流、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)IP流、現(xiàn)場(chǎng)直播信號(hào)流等實(shí)時(shí)源節(jié)目信號(hào)針對(duì)多個(gè)輸出通道進(jìn)行矩陣式切換與輸出管理,節(jié)目調(diào)度人員可以根據(jù)需要即時(shí)或定時(shí)將已有的信號(hào)源調(diào)度至任意目標(biāo)通道。
相比傳統(tǒng)的IP調(diào)度系統(tǒng),采用全軟件管理方式,對(duì)通道的數(shù)量與管理可以進(jìn)行靈活的擴(kuò)展與增加,直接運(yùn)行于通用服務(wù)器等設(shè)備上,從投資成本上可大大降低設(shè)采購(gòu)費(fèi)用,功能設(shè)計(jì)上采用B/S架構(gòu)管理,并同時(shí)具備統(tǒng)一平臺(tái)與統(tǒng)一管理界面,管理員可以在任何可以具有PC電腦與網(wǎng)絡(luò)的位置連接管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)節(jié)目調(diào)度管理。
多畫(huà)面監(jiān)看:統(tǒng)一資源實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)輸入輸出信源進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)覽,多種信號(hào)格式監(jiān)控。對(duì)異常信號(hào)系統(tǒng)具備判斷和報(bào)警功能。完成對(duì)匯聚與分配的社內(nèi)所有IP流直播信號(hào)的統(tǒng)一監(jiān)控。
調(diào)度管理,基于全I(xiàn)P化的管理模式,將網(wǎng)絡(luò)IP編碼流、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)IP流、現(xiàn)場(chǎng)直播信號(hào)流等實(shí)時(shí)源節(jié)目信號(hào)針對(duì)多個(gè)輸出通道進(jìn)行矩陣式切換與輸出管理,節(jié)目調(diào)度人員可以根據(jù)需要即時(shí)或定時(shí)將已有的信號(hào)源調(diào)度至任意目標(biāo)通道。同一信源支持多個(gè)輸出通道調(diào)度;備播管理、墊片管理、自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)度狀態(tài)、日志報(bào)警、設(shè)備熱備、服務(wù)集群。
實(shí)現(xiàn)多格式適配,支持多種信號(hào)格式采集與輸出,如SDI、IP(RTMP、HLS、HTTP、UDP、RTP等),以各種IP直播方式向社內(nèi)播出平臺(tái)、合作互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行直播內(nèi)容的發(fā)布。

圖6 調(diào)度服務(wù)平臺(tái)登錄UI

圖7 調(diào)度服務(wù)平臺(tái)主頁(yè)

圖8 調(diào)度服務(wù)平臺(tái)傳輸頁(yè)面

圖9 調(diào)度矩陣式監(jiān)控界面
3.2.2 多格式IP信源適配

圖10 單調(diào)度節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
支持第三方標(biāo)準(zhǔn)SDI/IP傳輸數(shù)據(jù)本地采集,從而適配其他各種第三方信號(hào),如衛(wèi)星、有線、微波、網(wǎng)絡(luò),或其他第三方傳輸設(shè)備;支持本地輸出IP信號(hào),HD/SD-SDI信號(hào);支持經(jīng)由本地采集/匯聚的SDI/IP信號(hào),轉(zhuǎn)換為GRID信號(hào),到IP調(diào)度Cloud中,讓其他調(diào)度節(jié)點(diǎn)服務(wù)器進(jìn)行IP調(diào)度;支持接收IP調(diào)度Cloud中其他接收轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),并實(shí)現(xiàn)多信源無(wú)縫切換輸出;通過(guò)選件板卡,可支持模擬復(fù)合、模擬分量、S-Video等視頻格式及AES/EBU、模擬等音頻格式輸出;IP信源接收轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)設(shè)備支持對(duì)傳輸端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)察,可以遠(yuǎn)程調(diào)整傳輸端的編碼參數(shù)、監(jiān)看傳輸端所連接的3G/4G/Wi-Fi無(wú)線接入鏈路的數(shù)據(jù)傳輸情況;低延遲地編碼采集以及特有的優(yōu)化算法保證廣播級(jí)的圖像輸出質(zhì)量;轉(zhuǎn)發(fā)IP信源的同時(shí)具備一定的按需轉(zhuǎn)碼能力;最大可支持4路無(wú)縫切換或20路有縫切換能力。
3.2.3 雙切換模式

圖11 切換流程圖
支持“無(wú)縫切換”和“有縫切換”,可根據(jù)臺(tái)方業(yè)務(wù)需要,配置各調(diào)度節(jié)點(diǎn)。具體采用“有縫”還是“無(wú)縫”,且日后可以隨時(shí)更改各調(diào)度服務(wù)器,進(jìn)行“有縫”&“無(wú)縫”間業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)換。
“無(wú)縫切換”模式主要面向在線直播應(yīng)用。頻道節(jié)目間切換可無(wú)縫處理?!坝锌p切換”可主要面對(duì)收錄,或非頻繁切換的在線節(jié)目調(diào)度所使用。
兩種切換模式均具備自動(dòng)墊片功能,墊片素材可以是新華社提供的視頻和圖片。
3.2.4 分級(jí)部署
一是分組管理:新華社可根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求對(duì)輸入和輸出進(jìn)行分類管理,可自定義欄目組。二是分布式部署:新華社可采用去中心化部署,可有效減少中心節(jié)點(diǎn)的帶寬和資源壓力。但仍可保證統(tǒng)一管控。三是分權(quán)限管理:根據(jù)臺(tái)里需要,定制管理權(quán)限,可支持面向分布式節(jié)點(diǎn)架構(gòu)的統(tǒng)一網(wǎng)管管控,也可根據(jù)業(yè)務(wù)需要分配給不同業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)以響應(yīng)業(yè)務(wù)流的管理調(diào)度權(quán)限。
3.2.5 編排管理
自定義播出時(shí)間控制:自定義時(shí)間線,調(diào)整輸入輸出播出控制,自動(dòng)生成表單,按自定義時(shí)間編排播出,主要應(yīng)用于應(yīng)急活動(dòng),如外場(chǎng)信號(hào)接入,突發(fā)信源接入。操作靈活,應(yīng)急性高??芍苯油斗臝PTV、手機(jī)網(wǎng)頁(yè)和演播室等多平臺(tái)推送。
節(jié)目單播出控制:支持編單功能,可按照節(jié)目單進(jìn)行編單自動(dòng)切換調(diào)度處理。支持B/S的Web管理界面。主要用于IP播控管理,系統(tǒng)支持手動(dòng)編單管理,支持節(jié)目單自動(dòng)導(dǎo)入功能,如臺(tái)方需求,可與臺(tái)方播控系統(tǒng)對(duì)接。
開(kāi)放式接口:提供開(kāi)放API,可支持定制管理流程(根據(jù)時(shí)間線,編單調(diào)度),也可與第三方管理系統(tǒng)對(duì)接??芍С志巻蜗到y(tǒng),自動(dòng)切換、頻道節(jié)目置換。以下為編單調(diào)度界面:

圖12 根據(jù)時(shí)間線/節(jié)目單進(jìn)行編單自動(dòng)切換調(diào)度處理
3.2.6 流媒體服務(wù)
用于信號(hào)調(diào)度系統(tǒng)中,信號(hào)輸入拉流和信號(hào)輸出并發(fā)推流使用,社內(nèi)可通過(guò)該服務(wù)拉取合作信源,接收新聞采集信源和外場(chǎng)信源,也可將調(diào)度輸出的信號(hào)推送到該服務(wù)上完成對(duì)合作單位、社內(nèi)播出的IP流推送。
支持PC、手機(jī)、平板、互聯(lián)網(wǎng)電視等多終端的流媒體播出系統(tǒng),集多種視頻傳輸協(xié)議輸入、視流封裝、協(xié)議翻轉(zhuǎn)、切片技術(shù)等功能于一體,可為用戶提供同一信號(hào)源輸入后進(jìn)行多種協(xié)議、多種終端自適應(yīng)播出服務(wù)。系統(tǒng)不但具有可視化Web監(jiān)控管理界面同時(shí)還具備高效的緩存、切片技術(shù)支持多屏?xí)r移、播放預(yù)覽、快速響應(yīng)等應(yīng)用體驗(yàn)。通過(guò)規(guī)模化部署可支持多級(jí)節(jié)點(diǎn)級(jí)聯(lián)和流服務(wù)集群管理,支持百萬(wàn)級(jí)以上大規(guī)模并發(fā)擴(kuò)展需求。目前系統(tǒng)可達(dá)60Mb/s的4K信源分發(fā)。

圖13 流媒體源站系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2.7 多畫(huà)面監(jiān)測(cè)報(bào)警
完成碼流解碼視音頻內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警、多畫(huà)面組合和碼流監(jiān)測(cè)信息顯示等功能。支持色彩格式顯示、色彩格式異常報(bào)警、黑場(chǎng)、靜音、伴音靜幀、無(wú)伴音靜幀、音量過(guò)高、音量過(guò)低等故障、多畫(huà)面組合顯示、碼流監(jiān)測(cè)信息顯示、全程錄像和故障觸發(fā)錄像等功能。每臺(tái)主機(jī)支持雙屏顯示,支持VGA/DVI/HDMI輸出。所有監(jiān)測(cè)信號(hào)節(jié)目的多畫(huà)面顯示和視音頻監(jiān)測(cè),每臺(tái)主機(jī)支持雙屏顯示。

圖14 調(diào)度服務(wù)平臺(tái)多畫(huà)面界面
3.2.8 碼流監(jiān)測(cè)探針
系統(tǒng)提供對(duì)IP傳輸、媒體封包兩個(gè)層面的深入分析,可廣泛用于流媒體服務(wù)器壓力分析、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估及流媒體播放質(zhì)量檢測(cè)等場(chǎng)合。BHIP89既可以作為監(jiān)測(cè)儀器用于日常運(yùn)維的系統(tǒng)故障定位,也可以作為常規(guī)部署的監(jiān)測(cè)設(shè)備。支持UDP、RTP、HTTP、RTMP、RTSP、HLS等 傳 輸 協(xié) 議, 支 持FLV、MP4、3GP、TS、MP2T、MP2T+RTP等封裝格式的流媒體質(zhì)量監(jiān)測(cè)。支持流媒體自動(dòng)探測(cè),自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中所有正在發(fā)生的流媒體傳輸業(yè)務(wù),準(zhǔn)確識(shí)別各種協(xié)議類型,提取媒體URL、媒體響應(yīng)時(shí)間、媒體時(shí)長(zhǎng)等關(guān)鍵信息。