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IP时代的视音频和控制一体化解决方案

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LAWO是一家在广电行业有近50年历史的家族公司,总部位于德国莱茵河谷,产品关注制播应用中的网络,控制,音频和视频技术,包括监看监听系统,数字调音台,路由器,视频处理工具和基于IPA/V构架、路由系统以及解决方案。在本文中提出一个新概念:播出3.0

 

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播出3.0指的是什么?首先可以对比播出1.0的概念,实际上就是指模拟时代采用模拟传输,模拟线缆和模拟切换台来进行工作的方式。播出2.0数字系统,可以理解为20世纪90年代以后,直播技术开始向数字跨越,使用现在的SDIAES传输方式,也是现在正在使用的转播系统。而在播出3.0的时代,广电系统将采用IP的构架,同时引入智能的功能。

播出3.0能够给我们带来什么?

第一个变化,是整个技术平台转向IP,用同样的IP网络实现音频、视频、控制信号、元数据,甚至同步信号的传输。

在播出3.0时代,音频工程师和视频工程师的工作不会再有巨大的鸿沟,因为工作中采用的全部是相同的网线、切换机。未来广电的工程师将不能仅仅只懂音频或者视频,各个部门彼此融合度很高,你中有我,我中有你。

第二个变化,是将采用统一的硬件平台加软件的系统构建方式。

因为现在的平台都是每一块板卡只执行一块板卡的任务,将来的系统将会和PC电脑一样,在同样的硬件上运行不同的软件,这样的平台分布能够使设备根据需求逐渐递增成为可能。LAWO在去年推出的一个产品,上面每一个模块是一个DSP的运算单位,用的是FPGA方式,在这个运算单位上运算不同的软件,就会实现不同的功能,所有软件连接到交换机上,进行信号的切换,通过这种方式就可以实现完全的分布式控制,以及随着需求增加设备。

第三个变化,是将采用统一的控制软件,用一台服务控制器,一台控制系统来控制演播室,甚至整个直播大楼里面的所有设备。

通过设备联动,我们的操作将变得更加方便、快捷。使用控制软件,可以在传统的系统和IP系统之间形成一个桥梁,将现有的系统融合到IP系统当中。另外一点是整个用户的操作界面完全可以定制,通过定制界面和实际操作流程的整合,可以极大地提高我们的使用效率。

第四点变化是人工智能,将人工智能引入电视转播。

2所示是在巴西世界杯已经应用的足球比赛混音系统,它是完全智能化的混音系统,通过画面捕捉可以获得球的位置和球员的位置,自动提升离足球近的声音,拉下离足球远的声音,实现完全智能的控制,解放调音师。

 

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以上这些概念都已经在欧洲付诸应用,下面以NEP为例,我们来分析两个成功案例,分别是NEP欧洲总部制作中心和NEP澳大利亚制作中心。

NEP欧洲总部制作中心

NEP是全世界最大的电视转播技术服务商,他们提供的不仅仅是设备,还提供制作以及播出。NEP拥有超过140辆转播车,超过50个演播室,员工2200人,其中800人是工程师,NEP在荷兰项目里面拥有自己的光纤网络,为IP发展提供蓝图。

NEP建立云制作中心,目标就是为了提升效率。

首先将设备集中到设备机箱,类似于演播室里面的设备间。传统演播室的处理设备和控制设备是分开的,现在把机房的处理设备集中到机箱后,演播室就只需要控制设备。然而,装有集装箱依然要来回运输,NEP公司觉得这样依然不够好,对于他们来讲最佳的方式不需要运输,而是把所有的设备安装在一个地方,通过IP网络实现网络的制作,最大效率提高设备使用率。

在云制作中心,NEP把所有的处理设备放在中心内,而只有话筒会接到前端去。在这个构架下所有的设备都必须接收视频流发送视频流,意味着所有设备都必须具备 IP的能力。首先是导控室可以直接通过IP与数据中心进行连接,云制作中心里有三个大型的演播室,都通过IP构架,不仅可以直接制作演播室里的电视节目,还可以制作其他演播室的电视节目。同样音频控制室也是完全通过IP连接所有的数据。比如MC 2 56调音台,所有信息都是通过IP来的,除了音响以外还会有AES线缆。CCU也是在制作中心里通过IP方式工作。总体上整个控制系统也是通过IP来进行连接的。每一个工位上都有控制面板,利用这个对于导播间进行转场的时候,只需调用出来就可以了,转场会变得非常迅速。因为所有的摄像机信号和话筒信号都是通过IP传到制作中心里,所以不用在乎录影棚和场馆是什么位置,工作人员都可以通过制作中心对它进行制作。信号既可以是来自于录影棚里的,也可以是外面的。在荷兰《好声音》的案例中,不仅仅是录影棚,导播间都可以设在外面,只要通过IP进行连接就可以了。制作人员既可以在本地,也可以在远端对节目进行制作。

接下来分析云制作中心内部的系统构架,前端永远是三大件:摄像机、话筒、接口箱,这里的接口箱比较特殊,是音视频一体的接口箱。它的连接就是绿色插口里四芯的光纤,通过IP,一根缆就可以实现连接。摄像机和接口箱直接连到本地的接入交换机,摄像机会直接输出2022的视频流,音频流是AES67。接入交换机通过光纤分别连入主交换机。本地通过接入交换机连接CCU,一台NOVA73来连接所有的IP音频,通过独立的音频矩阵可以对所有音频信号进行调度。最后由42168-168的视频矩阵,来连接旧的设备,同时可以接收音频的AoIP的数据流,整个机柜用来把2022SDI视频进行转换。视频导控室也是通过接入交换机连接到核心交换器上,最后整个系统通过VMS来进行总控。

欧洲最大的体育电视台ESPN整个播出系统都由NEP提供。播出设备都是放在云制作中心里,从荷兰其他的地方远程遥控云制作中心的设备。于是就有了六套播出控制室的设备。远程播出总控下面有小型的切换台和控制音频的触摸屏小型控制台。这里的播出控制主要是控制单位,所以需要的仅仅是监看信号,六台的区别就是可以提供压缩后的视频,所以整个带宽连接都是1GB的光纤,这个距离都是非常远的。这六台控制设备通过一个主备的接入交换机连接到网络里面,但是并不传输信息,会把信号压缩成2000的形式再通过1GB光纤送到总控室。

音频方面远程导播同时需要对音频进行监听和处理。于是在这里使用的就是调音台的主机,这些每一个U的设备就是一个调音台的主机,里面既有DSP又有接口,都可以通过一个软件进行远程的控制。这个软件是装在PC上面的,通过定制界面触摸屏可以来远程控制调音台的主机。

这就是整个的制作中心基本构架,所有的处理设备都放在制作中心内部,而其他的控制端以及前端采集端设置在外部。目前这个制作中心运行整整两年,运行得非常好,也是因为有它的经验,才有下一个完全IP化的NEP的澳大利亚总部,也是目前全球最大的完全基于IP构架电视转播机构。

NEP澳大利亚制作中心

澳大利亚是一个地广人稀的国家,城市非常分散,从东到西也是超过4000公里,从悉尼到珀斯转播车最少需要跑三天,成本高,效率低。所以,NEP同样采用IP传输的方案,通过IP光纤连接了超过29个场馆和制作中心。制作中心在这里是一个双子结构,一个在悉尼,一个在墨尔本。悉尼的制作中心里面包括提供三个演播室、三个音控室远程的评论席,以及调像等所有的制作中心设备,墨尔本的制作中心与悉尼基本上是一比一的结构。

 

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根据赛事的重要性以及场馆的位置不同,所有的29个场馆里采用50GB的连接,有的是采用10GB的连接。从悉尼到墨尔本这两个制作中心之间实时保持10GB连接,必要的时候可以把10GB扩展到300GB,除此之外还有一个4GLTE网络用作网络的总备份。

整个网络构架清晰,前端场馆三大件:摄像机、话筒、集装箱。特点就是所有的摄像机都可以直接输出原声2110的数据流。现场智慧转播车里面有可能有主备交换机,也有小型的制作设备,还有小型的设备切换台和调音台。第二个重要特点是同步,通过一台设备自动跟GPS 同步,来为整个系统提供PDP。从智慧转播车到转播中心通过电信公司提供的光纤网络连接,最高达到50G。最后一道关卡就是通过4GLTE 进行总备份,制作中心里面同样跟它的构架很类似,也是通过核心交换机以及使用WAN来进行切割转换。

除此之外还有音频的系统核心、视频的系统核心与视频矩阵的核心,控制室和导控室也是通过IP与设备间进行连接。音频间使用最新的调音台MC 2 96,最大的特色是在通道条上直接可以看到视频,当然一切都需要IP对它进行支持。最后是VSM控制系统,这是整个大系统里面最关键的部分。VSM系统甚至可以通过协议控制到每一个设备内部不同的参数。

关于制作方面的新创意,NEP还有许多,首先可以把智慧转播车当成大的转播箱,里面的设备全都不用。在这种情况下,前端的信号只是通过IP传送到这里,制作人全部在制作中心里面,用制作中心里面的设备进行节目的制作。小型的制作则可以现场完成。

转播车里面的EVS是非常贵的,所以只放了控制单位,主机位于制作中心,通过远程方式把信号传到中心,来进行运算,最后再把运算结果通过远程光纤送回转播车上,这样可以节约大量的成本,这些连接和控制都是通过VSM系统实现的。

此外,还可以通过现场的音频混音端口控制制作中心的处理核心,以MC 2 56为控制端,输出控制信号,所有的处理都在中心完成。或者,还可以考虑使用制作中心的调音台界面来进行混音,当然,为了避免延时,最好的解决方法还是将混音放在本地。再或者,可以用制作中心的调音台来控制备份调音台,混音师既可以在前端也可以在后方,既可以利用前方的混音设备也可以用制作中心的设备,处理方式非常灵活。节省大量的时空成本,也可以节省很多的EVS,无论是在制作中心进行大型制作,抑或是在转播车上开展小型制作,完全因地制宜。所有的控制,所有的连接都是通过VSM进行管理。

LAWO的全IP音视频控制系统解决方案NEP荷兰与澳大利亚的案例中,使用了4MC 2 96调音台,2MC 2 56调音台,4台蓝宝石调音台,150IP视频矩阵V-matrix,以及大量VSM控制系统,充分利用IP技术,通过遍布各大城市基础设施IP网络,实现了对体育赛事和大型活动的远程制作和转播。


来源:朗沃公司 Gregor Erlitz