4K超高清轉(zhuǎn)播車的IP化發(fā)展研究

林 可

天津廣播電視臺(tái) 天津 300000

在先進(jìn)通信技術(shù)的支持下,轉(zhuǎn)播車的IP化發(fā)展已經(jīng)具備成熟的條件,開(kāi)始由高清向4K、8K、IP化的方向發(fā)展。以IT技術(shù)為基礎(chǔ)的IP化架構(gòu)能夠彌補(bǔ)SDI的不足,實(shí)現(xiàn)4K信號(hào)安全傳輸,從而保障4K轉(zhuǎn)播工作順利進(jìn)行。因此,推動(dòng)電視轉(zhuǎn)播車的IP化發(fā)展,是今后轉(zhuǎn)播技術(shù)發(fā)展的主流,更是滿足觀眾需求的重要舉措。

一、4K超高清轉(zhuǎn)播車IP化發(fā)展的必要性

4K超高清視頻是3840×2160像素,在色域上,4K格式的Rec.2020標(biāo)準(zhǔn)能呈現(xiàn)約2倍的色彩數(shù)量,與高清的8bit量化相比,4K的10bit量化使得圖像的明暗層次擴(kuò)大了三倍,同時(shí)碼率也大幅度提升。因此,4K超高清格式在傳輸更多圖像信息時(shí),其畫(huà)面更加優(yōu)質(zhì),圖像的拖影現(xiàn)象也得到明顯改善,畫(huà)面還原圖像細(xì)節(jié)的能力以及圖像的對(duì)比度提高,受眾在觀看時(shí),就會(huì)降低視覺(jué)疲勞度,獲得更加舒適的觀看體驗(yàn)。IP化轉(zhuǎn)換技術(shù)是目前行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)的一種先進(jìn)技術(shù),利用該技術(shù),用戶可以隨時(shí)隨地獲取信息數(shù)據(jù)。在目前電視傳播信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展中,4K超高清視頻的傳輸和制作會(huì)給信號(hào)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)帶來(lái)一定的問(wèn)題,網(wǎng)絡(luò)速度、帶寬、周圍環(huán)境等也會(huì)對(duì)數(shù)字電視節(jié)目的錄制和播放產(chǎn)生影響。

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)播車信號(hào)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)是以SDI基帶視頻接口和專用SDI數(shù)字視頻矩陣為主要技術(shù),其優(yōu)勢(shì)主要是能無(wú)損傳輸未壓縮的信號(hào),實(shí)時(shí)性優(yōu)良,一根電纜只能傳輸一路信號(hào),可以準(zhǔn)確地進(jìn)行信號(hào)定位。其不足之處是傳輸距離有限,長(zhǎng)距離傳輸會(huì)導(dǎo)致亂碼、誤碼、圖像失真等一系列問(wèn)題;如果要呈現(xiàn)豐富的節(jié)目效果,需要大量增加線纜和節(jié)目源信號(hào),不僅占用空間大,也使得轉(zhuǎn)播車安全事故隱患增加和布線與維護(hù)難度;SDI接口難以支持超高清信號(hào)的傳輸,線纜與處理設(shè)備價(jià)格較高,對(duì)國(guó)外技術(shù)依賴大等。鑒于上述原因,在超高清轉(zhuǎn)播體系中,SDI矩陣系統(tǒng)逐漸開(kāi)始被淘汰。IP化就是在統(tǒng)一的TCP/IP平臺(tái)上,采用IP數(shù)據(jù)包的形式對(duì)需要通過(guò)鏈路傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行傳輸,所有信號(hào)都進(jìn)入IP交換機(jī),串行數(shù)據(jù)也與此變成并行數(shù)據(jù)。如果實(shí)際中需要增加新的連接設(shè)備,只要將端口數(shù)量增加就可以。4K超高清轉(zhuǎn)播車實(shí)現(xiàn)IP化發(fā)展,就能支持長(zhǎng)距離傳輸,確保轉(zhuǎn)播車超高清信號(hào)安全、高分辨率傳輸,同時(shí),由于以太網(wǎng)帶寬比SDI帶寬更大,支持雙向傳輸,因而也更適合4K信號(hào)傳輸。IP設(shè)備體積小,線纜數(shù)量不用很多,布線構(gòu)造簡(jiǎn)單,建設(shè)成本相對(duì)經(jīng)濟(jì);信號(hào)傳輸更多,支持多信號(hào)混合,而且還方便排查,利于故障溯源和檢修維護(hù);IP線路擴(kuò)展性良好,支持更高的數(shù)據(jù)率,方便臨時(shí)組網(wǎng),能有效保證電視節(jié)目向著超高清平穩(wěn)切換。隨著超高清時(shí)代的到來(lái),4K超高清轉(zhuǎn)播車必須要實(shí)現(xiàn)IP化發(fā)展,以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高可靠、高共享制播。

二、4K超高清轉(zhuǎn)播車IP化發(fā)展實(shí)現(xiàn)路徑

4K超高清轉(zhuǎn)播車以基于IT技術(shù)的IP鏈路取代傳統(tǒng)的SDI鏈路,對(duì)整車基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行IP化,具體可通過(guò)兩種方案實(shí)現(xiàn)。一是采用IP+基帶雙核心方案。在具體實(shí)施中,IP核心主要是解決IP信號(hào)的交換,基帶的核心主要是解決基帶信號(hào)的交換,將IP交換機(jī)作為IP的核心,解決IP信號(hào)的交換,將基帶矩陣作為基帶核心,解決基帶信號(hào)的交換。IP與基帶的分工各有不同,結(jié)構(gòu)也都非常清楚,只要根據(jù)實(shí)際需求配置線路,就能實(shí)現(xiàn)SDI信號(hào)向IP信號(hào)轉(zhuǎn)換,能極大地減少IP設(shè)備與SDI設(shè)備的轉(zhuǎn)換裝置,節(jié)約成本。二是信號(hào)拓?fù)浞桨浮Ｔ诰唧w實(shí)施中,將交換機(jī)作為主要核心。因?yàn)榛鶐盘?hào)比較多,就會(huì)產(chǎn)生很多SDI與IP信號(hào)交換,但是隨著前期轉(zhuǎn)換工作的完成,后期需要轉(zhuǎn)換的情況就會(huì)越來(lái)越少,直到全部IP信號(hào)都連入交換機(jī)。為了保證SDI與IP信號(hào)的交換,建設(shè)前期需要投入大量資金,后期的轉(zhuǎn)換工作能一步到位,相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。上述兩種方面只需要一條光纖就可以完成信號(hào)傳輸,使得線纜的數(shù)量大大縮減,更支持長(zhǎng)距離的運(yùn)輸,也方便排查故障和后期維護(hù)。IP線路能夠支持多路線路的發(fā)展,可實(shí)現(xiàn)HD-SDI、3G-SDI、12G-SDI信號(hào)混合傳輸。在轉(zhuǎn)播車的運(yùn)行過(guò)程中,如果需要進(jìn)行臨時(shí)組網(wǎng),只要在線路中加入網(wǎng)管設(shè)備就可。

三、5G背景下4K超高清轉(zhuǎn)播車IP化發(fā)展展望

5G具有超高速率、超大容量、超低延時(shí)等優(yōu)勢(shì),能夠有效保證高清、4K等大數(shù)據(jù)的傳輸,低成本、反應(yīng)快捷、方便參與,實(shí)現(xiàn)5G+4K、5G+云直播、5G+VR全景制播等高質(zhì)量的視頻效果。以IP和云構(gòu)架作為的4K遠(yuǎn)程制播將成為可能,這就極大地簡(jiǎn)化了遠(yuǎn)程制作現(xiàn)場(chǎng)的工作,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備只需要攝像機(jī)、多機(jī)位視音頻信號(hào)就可連接臺(tái)內(nèi)機(jī)房設(shè)備,進(jìn)行遠(yuǎn)程節(jié)目制作。利用云數(shù)據(jù)中心、流媒體數(shù)據(jù)庫(kù)與虛擬化平臺(tái),還能打造輕量級(jí)的轉(zhuǎn)播車,實(shí)現(xiàn)制作平臺(tái)架構(gòu)云化發(fā)展,打破時(shí)空限制進(jìn)行節(jié)目轉(zhuǎn)播,無(wú)須親臨現(xiàn)場(chǎng)就能異地組建高精尖制作團(tuán)隊(duì)。雖然IP化在廣播電視領(lǐng)域中已經(jīng)有了一定的應(yīng)用,學(xué)界對(duì)此的研究也逐步增多,但是IT架構(gòu)中最典型的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)有應(yīng)用層、核心層、匯聚層,而真正發(fā)生關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)的是應(yīng)用層,選擇什么樣的架構(gòu)最為合適,是業(yè)內(nèi)學(xué)者需要重要研究的課題。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述,在融媒體背景及現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)步的情況下,4K超高清轉(zhuǎn)播車IP化發(fā)展已具備成熟的條件,在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中,應(yīng)進(jìn)一步將IP化的先進(jìn)發(fā)展理念和方案引入到電視臺(tái)建設(shè)之中,通過(guò)優(yōu)化轉(zhuǎn)播車來(lái)高效地制作出符合行業(yè)與大眾需求的電視節(jié)目,全力構(gòu)建融合媒體時(shí)代背景下的轉(zhuǎn)播平臺(tái),為廣大受眾呈現(xiàn)更精良的節(jié)目。