基于浙江卫视2021跨年晚会转播解决方案的技术探讨

【摘要】    本文以浙江卫视2021跨年晚会的转播系统为实例背景，介绍了晚会中的转播方案和其中运用的技术亮点。文中还结合大型演艺活动转播中的共性技术需求，延伸探讨了相关解决方案和实践体会。

【关键字】    IP化技术节点    画面选切    切换台输入口动态复用    特效上键

引言：

近年来，各大媒体平台制作的定制晚会日益增多，规模也逐步扩大。晚会的转播解决方案是节目内容制作中的重要环节。2020年12月31日晚，“美好有你“浙江卫视2021跨年晚会在深圳湾体育中心体育场进行直播。晚会直播信号由浙江广播电视集团4K/IP超高清转播车和三维声音频车制作。下文将解析对晚会直播的视频系统，并探讨其中的技术要点。

一、实例背景

本场跨年晚会有两个现场，第一现场为体育场，是主舞台表演区域，第二现场为室内演播室，是主持人串场区域。晚会的主舞台划分为A舞台、B舞台、C舞台三个区域。晚会现场直播的视频系统围绕4K/IP超高清转播车搭建。第一现场共有27个机位，其中18个机位为系统内讯道摄像机SONY HDC4300，9个机位为外来信号，均为特种摄像机位，如斯坦尼康、飞猫、飞梭等。第二现场4个机位，其中3个机位为系统内讯道摄像机，1个机位为外来信号。

晚会讯道机中有5个AR虚拟合成机位，分别为CAM5、CAM8、CAM9、CAM16、CAM20。转播车将这个5个机位的本机信号通过CCU板卡直出送给AR合成机房，AR合成机房在这5个机位画面的参考基础上，进行AR虚拟合成，产生5个AR合成后画面信号，通过帧同步机回传入转播车系统。

晚会直播共使用3台车载字幕机外加1台外接包装机进行直播的在线字幕与包装。晚会控台区及后台区的各类工位监看由现场节点进行分发。晚会的视频连接示意图如图1所示。

二、技术要点

2.1 IP化技术节点

晚会的视频技术节点设立在体育场内的控台区。因为在控台区离转播车距离较远，且控台区及其周边有大量的工位有视频监看需求、视频回传需求以及通话需求。

视频技术节点的核心为IP技术节点箱，又可以称作“EFP机箱“（以下均简称为”EFP机箱“）。该机箱承载了技术节点与转播车系统的双向高带宽数据传输，其中包括视音频信号向场内的分发、视音频信号向转播车的回传、通话信号的互通、控制信号的互通等。

EFP机箱中集成了交换机、IPG视音频网关、P64通话网关等设备。每个EFP机箱与转播车之间由24芯集成光纤打通。EFP机箱的IPG视音频网关上配备了6个SFP模块，每个SFP模块可传输双向10Gb的数据流。IPG视音频网关支持SMPTE 2022-7标准，每一对SFP模块互为备份，当检测到其中一个SFP模块所传输的数据发生丢包时，IPG可无缝切换到另一个SFP模块所传输的数据流。这个机制确保了视音頻传输的安全性。

EFP机箱的控制交换机与转播车的控制交换机打通后，在转播车上通过SDN软件，可监控技术节点的IPG视音频网关的运行状态，并控制该IPG视音频网关调用车上的IP流视音频信号。IPG视音频网关支持18路SDI输入或输出。只要在带宽支持范围内，IPG可以配置每一路通路的SDI信号格式与传输方向。根据本次晚会的具体需求，现场节点的IPG视音频网关的设置为12路HD SDI输出，6路HD SDI输入。

晚会的现场监看点分布在体育场的各个区域，包括舞台区、控台区、艺人区等。转播车上由画面分割器制作的16分割画面包含了PGM、全景、近景、第二现场等关键机位画面，还有PGM音轨及时间码信息，可满足多数工位的共性监看需求。

现场技术节点共布置了两台EFP机箱，第二台EFP机箱镜像复制第一台EFP机箱的所有调用配置，作为其设备故障时的冷备份。

EFP机箱的使用，让转播车技术节点与转播车之间的连接线材大量简化。仅使用1根多芯光缆，便可双向传输带宽容纳范围的视音频信号，同时打通了转播车与技术节点的双向控制，通话，使转播车技术节点成为了转播车延伸出的一个栈道。如果进一步展开，同时使用多个EFP机箱在多个技术节点，形成以转播车主体为集中控制中心，多节点散布的转播外围集群。示意图如图2所示。这种集群可以实现任意节点之间的互联互通，在多场馆互动的大型融媒体直播中将为转播系统外围搭建带来许多便利。

2.2 切换台输入口的动态复用

在大型活动直播中，机位数量众多，切换台PP级面板往往需要容纳所有的信号源。但是在部分环节中，需要切换的信号源可能相对少，PP级面板过多的资源对于导播而言，繁杂无序，容易混淆。如果可以根据节目进程动态调整切换台的信号源，可以精简PP级面板，让导播更专注于内容制作。但是在节目进行过程中通过切换台内部设置调配PP级面板容易引起误操作，安全性低。更好的解决方案是在维持源名和tally正常显示逻辑的前提下，通过直观清晰的选切面板调整切换台的输入源内容，动态复用PP级输入口。

本场晚会中就有相关的实例。在直播进行过程中，AR合成前的本机画面和AR合成后的画面都是可能被切换的信号源。在设计了AR效果的节目中，切换台需要切出AR合成后的画面。在直播中的其他时间，切换台需要切出AR合成前的本机画面。如果将AR合成前，AR合成后的信号均作为切换台信号源赋予给切换台PP级切换列表上，会造成PP级面板上的资源冗余，切换效率不高，影响导播操作。为了精简PP级切换列表，复用切换台键位，在技术导播区增加了一块矩阵选切面板，用于统一切换CAM5、CAM8、CAM9、CAM16、CAM20的切换台信号源。通过这块面板的快速切换，可以实现让切换台在AR相关节目中切换AR合成后的画面，在其他时间切换AR合成前的本机画面。面板的布局如图3所示。

该面板的逻辑功能由转播车上的VSM管理软件来实现。VSM通过协议可以调配管理转播车中各端口之间的的信号路由，也可以制作面板用于实现系统与使用者之间的交互。为了实现以上功能，首先设立5个虚拟的信号单元，我们把它们视为信号的“空壳”，它们具有固定的源名，但是实际信号输入由其链路的前端决定，并会将tally状态传递给链路的前端。切换台的入口调用这5个“空壳”，但其前端的真实信号输入受选切面板控制。这就实现了节目过程中，切换台输入源画面的批量切换。

2.3 多级特效上键

本次跨年晚会以歌舞类节目居多。为了更好地呈现节目效果，导播团队结合具体的节目内容，在PGM切换中采用了大量画面特效设计。其中包括特效包装机输出的特效，SONY 切换台自带的DME键特效，转场特效，以及多种特效叠加使用的混合特效。特效的高频使用，键属性的高频变化，转场模式的高频改变，画面的高频切换，使得人工实时操作切换具有很低的容错率，所以跨年晚会的歌舞类节目均采用自动切换软件进行程控切换。导播团队在节目彩排中将事先设计好的特效与切换点均编入切换流程板。无论是切换台自带的特效还是包装机输出的特效，均由多层ME级上键与相互切换实现。

例如在某个片段中，导播团队需要使ME1级的PGM画面呈现单色特效。Sony切换台为了防止母线信号自激，每级母线的table表中无法调用该级母线的PGM、PVW、CLN输出信号。在这样的原生限制之下，比较传统的实现方式是ME1级上单色效果的DME键，键源选择其他母线的PGM，在其他母线进行画面切换;或者ME1级上单色效果的DME键，键源由ME1级的字幕母线进行切换。可这两种实现方式均有一定弊端：前者的实现方式会占用总共2条切换台母线的资源，后者的实现方式无法对字幕母线的画面进行监看。

但在实际的技术设计中，ME母线并不会调用该级母线的CLN输出作为本级的信号源，而是DME键将该级母线的CLN输出作为键源，且使用的DME键均为全画面覆盖键，所以整个信号流程并不会产生信号自激。所以根据节目实际情况，将切换台的ME1、ME2、ME3级的CLN输出信号通过矩阵环路接入切换台的输入源，每条ME级母线特效键的键源均调用该母线的CLN输出信号。这种方法提高了母线的使用效率，使操作者可直接在母线主面板上选择该ME级将要做特效的信号源画面。配合多级母线的多画面监看，在多级母线叠加使用的情境下对操作者更为直观友好。

三、结束语

浙江卫视2021跨年晚会在新年的凌晨顺利完成直播。在如今的大型演藝活动的转播制作中，IP化的转播系统具有高带宽、高稳定性、低线材量等明显优势，而且具有巨大的扩展潜能。面对越来越复杂的技术需求，转播技术的精益求精，可以为内容制作产生助推作用。

冯宇潇（1993—），男，汉族，浙江省杭州市，本科，助理工程师，研究方向：转播视频技术、卫星传输技术