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腾讯演播技术再探远程制作

2020-01-06 18:37

原创: Tracy  腾讯演播技术
在过去的一年里,国内一些转播机构已经开始逐步布局远程制作并不断有相关业务上线的报道。而腾讯演播技术中心继2018年在电影电视技术学会研讨会展示阶段的首次尝试之后也从未停下在远程制作的道路上探索的脚步。相较一年前的初探,腾讯使用不同品牌设备在不同环境下进行了一系列针对性测试,其中的某些方案还经过了实际转播的检验。现在我们对远程制作的实现手段、环境准备和实际操作上可能会遇到的问题都有了比较完整的实验数据和实操经验。一个真正属于远程制作的美好时代正加速朝我们走来。为“远程制作”的大课题贡献一点我们的力量,为有志参与其中的同仁提供一些数据参考,也许能帮大家少走一些弯路,早日体验到“远程”带来的福利。
“远程制作”换言之,还是以技术的进步带来相同制作效果的同时换取成本的降低,其好处不言而喻,节省开支、复用设备、还能大大缩短搭建撤场及调试时间。也由于技术进步给了制作更大的想象空间和工作流程的重构。

 1.jpg而说到技术进步,一是制作设备的进步,诸如摄像机的机头和基站间的传输方式有了更多选择,通过普通光纤就可以将包括视音频、通话、控制在内的所有信号一股脑地传送出来,也正是这一点,使得“远程制作”在简化前方制作设备的进程中又大大迈进了一步,而传统广电设备厂家GV升级后的Direct IP+还允许配合第三方厂家的压缩产品,将视频单独提取并压缩,可大大减少传输带宽。

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Originated from GV 图1
 
二是传输设备的进步和传输环境的发展,无论高压缩比的H.264还是HEVC,亦或低压缩比的J2K以及VC-2,无论专线或是公网,我们都可以借助相关产品来满足不同需求。有通过大容量裸纤配合交换机实现远程制作的,也有压缩信号配合以太专线实现远程制作的,更有直接在互联网上大展拳脚的。最近腾讯云还官宣集成了SRT,有此加持,给想试水远程制作的朋友们又多了一个除纯公网和纯专线之外不错的选择。
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Originated from Lawo 图2
 
NEP悉尼和墨尔本之间日常采用10Gbs的冗余IP专线连接,必要时可逐级扩展至300Gbs;两座Hub使用10Gbs到50Gbs的IP专线与全国29个大型体育场馆连接,所有连接均采用双链路冗余。iOBV内的交换机通过IP专线跨越千里连接制作中心的核心交换机,形成脊-叶构架IP网络,制作中心和iOBV内均可从交换机上获得所有信号,再根据人员分配,共同完成节目制作。
 
 

4.jpg Originated from NI AB 图3
SVT在今年的FIS世界滑雪锦标赛期间通过远程制作进行现场直播。赛事期间,该公司通过两条来自瑞典电信(Telia)的100 Gbps的光纤线路,向位于斯德哥尔摩的三个导控室传输80台草谷 (GrassValley) LDX86系列摄像机信号。它实现从奥勒向斯德哥尔摩通过J2K压缩后传输高清信号。返送信号也是如此,视频延迟约为75毫秒。Clear-Com的IP对讲系统也应用于这个IP光链路,以便确保内通系统实现尽可能接近实时的使用。总共约150人参加整个转播制作,包括技术人员、摄像人员和导演。
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Originated from Haivision 图4
 
S8总决赛中的24路多机位镜头从首尔传到洛杉矶,端到端(编解码+链路)800ms以内延迟,24路视频流同步偏差在一帧以内,H.264 1080P60,带宽需求从10Gbps降到1Gbps,无需部署转播车和卫星上行
 
当我们对远程制作采用的各种模式有了大致的了解之后,再来看看如何进一步考察各种细节和从节目的实际需求出发制定具体方案。体育类型的节目通常导切类型较为固定,现场灯光变化不大,因此对链路整体延时的容忍度也较高,我们可以对摄像机信号采取压缩的方式用相对较小的带宽进行远程制作;而对综艺节目来说,部分唱跳类型综艺现场灯光效果复杂多变,导播又经常使用需要机位间密切配合的特技效果,因此对PGM返送现场以及调像调光的即时性要求较高,此时我们应尽可能采用无压缩或浅压缩的方式结合大带宽进行远程制作。

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图5
 
以下是我们在模拟远程制作时在真实链路环境下的一些测试数据:
[链路状况]:联通视频精品网北京-上海-北京环回链路,带宽双向1000Mbps,实测RTT延时39ms左右。
[测试项目]:在浅压缩环境下各讯道之间的同步性、编解码延时、各类通话及音频产品在各类音频协议下的传输质量和通过性、反向控制和Tally的延时情况、高速摄像机各通道之间的同步性、超高速摄像机远程操控及信号回传的效果。
测试结果中我们最关心的自然还是各讯道间的同步性,结果无论是哪家产品,亦或是不同品牌不同型号间混用,均能保证帧级同步(即使某些品牌机头传输方式与其它家有别,但仍能保持Δt不变)。

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不同讯道间同步比较 图6
 
而编解码延时上处理的最好的产品大约在120ms左右。加上链路延时以及反向编解码延时,摄像师看到的返送画面大约在7帧(280ms)左右。

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返送信号延时比较 图7
 
在比较高速信号从接收端进EVS后回放的效果以及各信号间时码对比来看,高速的各个通道之间也是完全同步的。

EVS回放3倍速信号
 
反向控制和Tally的触发因为只受链路延时影响,故基本是实时响应,尽管链路延时比初探远程制作时要长了将近一倍>_<

RCP调光响应
 
在进行通话和音频测试时阶段时我们反而遇到了一点小插曲,判断应该还是设备本身支持的缓冲区有限,比如在使用DDM之前的Dante,默认缓冲区仅有1ms,根本无法通过我们的测试链路进行传输,而采用了DDM之后,这一问题就立即得以解决。同样,AES67在一些通话设备上也有缓冲区限制,在换到Synton模式后,才可突破此缓冲区限制,如果实际应用中遭遇超远的距离,我们还可以采用VOIP的方式(没有什么能阻止远程制作)。除此之外,通话也基本与反向控制的效果一样,即说即听。
 
测试做到这里,可能有朋友会问,数据都做得这么全乎了,什么时候能拿到实际制作中一试身手呢,为此我们还专门找了一场中等规模的体育比赛实力上线!
这场制作涵盖12讯道(含1台3倍速、1台超高速)、20支话筒、及现场解说,现场讯道视频经过150~180Mbps的J2K浅压缩、音频通过Ravenna封装、通话通过AES67封装透过裸纤传递至数十公里外的后方导控室。导播、调像员、字幕员、调音师等全部集中在后方,对信号进行导切和制作。

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图8
 
由于线路质量优异,同时为了降低返送延时,我们将返送给前方的PGM信号通过无压缩的方式进行传送,这样返送信号就只经过一次压缩延时,最终导播和摄像操作员反馈,这次的远程制作体验堪比现场制作,几乎感觉不到距离的存在。

除了以上高质量低延迟的远程制作外,我们为了配合轻量化低成本的体育制作而搭建的简易版远程传输平台也在最近经过了WCBA赛场测试,在特定需求和场景下也可以作为一种选择。

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图9
 
在这次轻量化远程制作中,前方机位信号均采用4G回传的方式,导播利用4G接收机的CallBack通道实现对前方单向通话,由于前方各4G背包基本处于相同网络环境下,在统一设置各路延迟之后基本能实现多路信号之间同步,当然延迟仍较大。后续如在此基础上采用插卡较多的背包,或迭代到5G环境下,传输质量将大为改善。另外,如果想增加双向通话通道和TALLY功能可以采取与其它远程制作中使用的IP通话和IP TALLY相同的方法,也可以采用背包厂家的TALLY控制器套件通过4G通道即可反向触发,搭配ENG摄像机使用简单实用。
 
文章说到这里,大家不难发现,远程制作确实也要看清需求和分清场合,为什么国际上许多案例多以体育类型的制作为主,而且多依赖赛季类型的转播,如果仅仅是单次制作,成本节省有限,甚至由于选取了高质量的线路而增加成本的情况就不太适合。在条件和成本都适合远程制作的情况下,选取裸纤+摄像机基站后置+非压缩的方式自然是最便捷和保证传输质量的途径,而多数情况下,相信还是以太专线+摄像机控制单元前置后置均可+压缩的方式更实际,甚至结合云服务,让公网上的应用得以延伸,质量更有保障也不失为一种好选择。
远程制作的模式加入制作大家庭后,带来的制作架构层面的变化也会逐渐显现。现场的轻量化使制作现场团队的集结和搭建速度有了质的变化,而核心制作设备和制作团队的中心化,在减少人员奔波的同时,也使稀缺的核心设备资源和优质制作团队的运行效率大大提高,使上午一场下午一场的跨城跨国跨洲际的制作成为可能,而这恰恰是技术赋能制作带来的成果。


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