奥运电视转播系统简介

奥运电视转播系统简介王京中国人等待了百年的盛世——2008年北京奥运会即将在万众期待中举行。作为全球规模最大的体育赛事，整个电视转播的技术架构相当完整和复杂。承办这次奥运转播的东道主转播商BOB（北京奥林匹克转播有限公司），将负责所有公共信号的制作和整个转播系统的搭建。到奥运会举办时参与奥运转播的工作人员将达到4000人，使用约60辆转播车、1000架摄像机，制作4千小时的奥运直播信号，世界各地收看奥运会的电视观众将累计超过400亿人次。目前已经建造一个面积达8万平方米的国际电视广播中心并投入使用，而其他各项技术系统都已经进入了最后的调试阶段。本文试图对本次奥运电视转播的整个系统做一个简单的介绍和分析。一、信号格式本次奥运转播是第一次采用全高清、立体声转播，国际公共信号视频格式为1080i50（SMPTE292M），16:9，4:2:2取样，比特率为1.485Gbps。音频为24bit立体声和5.1环绕声（SMPTE299M）。音频嵌入视频中同步传输，采用4路立体声通道，具体为Channel1:StereoLeft，Channel2:StereoRight，Channel3:FrontLeft，Channel4:FrontRight，Channel5:Center，Channel6:LFE，Channel7:RearLeft，Channel8:RearRight。由于各转播商对于信号格式的要求不一样，因此也根据要求提供下变换支持。SD标清信号分为16:9和4:3两种宽高比，都采用625i50（SMPTE259M）格式，4:2:2取样。下变换为4:3时采取中心切割的方式，即将两边裁剪去一部分，留下中心主体。声音采用嵌入24bit立体声音频。二、电视技术框架图一国际公共信号流程图如图一所示，国际公共信号就是经过了这些系统后才到各个电视台播出的。接下来，将分开将各个子系统展开来说明。1、OBVan：OutsideBroadcastingVan电视转播车近两年来在中国内地，各大电视机构正以奥运为契机大力发展高清转播车，因此增长速度非常快，目前内地可以使用的符合奥运电视转播的高清转播车也超过了15辆，例如湖南，天津，内蒙古等电视台新完成的的高清转播车都将会在本次奥运会中使用，但远远满足不了整个奥运会60辆转播车的要求。出于对信号格式及电视制式的考虑，本次奥运会将大量使用来自欧洲的转播车。据统计，截止至2008年初，EMEA（Europe,MiddleEastandAfrica欧洲、中东和非洲）区域目前共有高清转播车180辆，占可以使用的转播车数量的39％，并且其发展速度估计在今年年底就可以超过200辆（资料来源杂志MEDIENBULLETIN2008，SpecialHDOBVansinEurope）。有一些专门的电视转播机构拥有大量的转播车，用来在世界各地出租使用，例如总部在比利时的Alfacam公司。Alfacam公司提供了符合本次奥运转播要求的高清转播车16辆，以OB33HD为例，该车的配置如下：视频系统：最多可支持30个摄像机讯道最多可支持6个高速摄像机讯道最多可支持18路信号的录制，使用HDCAM/HDCAMSR/D5最多可支持12路的EVS硬盘记录慢动作重放使用GVGKayak400的切换台，支持96in/48out，4ME使用Axon8288264in/372out矩阵音频系统：Lawomc266调音台，支持228x240AES数字音频Genelec8050全5.1声道监听使用LawoNova733200x3200音频矩阵转播车的主要功能是负责国际公共信号的制作。所谓国际公共信号，按照奥委会电视委员会的要求，就是被国际公认的，可供世界各国电视机构所使用的最基础、单一的信号源。因此，公共信号包括的内容为比赛现场的画面和声音，裁判声音，时间及数据信息等。同时，由于各个RHB（持权转播商）对电视信号的要求不同，因此，也有的转播商预定固定的某个摄像机的信号，例如篮球，NBC就预定了多路单独的摄像机信号，这个信号就属于单边信号。除了摄像机信号外，还有慢动作重放、比赛时间及虚拟效果信号的嵌入等也是在转播车内完成。转播车的信号输出端口数量也是评价一个车是否达到要求的方面。除了国际公共信号是一致的外，各个RHB根据自身节目的需要，也对信号端口提出了不同的要求，因此，转播车必须能够提供如下信号端口：PGM-D-M：嵌入音频的主节目信号PGM-D-P：嵌入音频的备份节目信号PGM-CL-CL：摄像机切换及慢动作重放信号PGM-CL：插入了比赛计时的摄像机切换及慢动作重放信号CAM(n)：单独的摄像机信号，可以是任意一个讯道的信号KEY&FILL：键及填充信号REF-BK：参考同步黑场信号，625i50，PAL制图二系统中各种信号的定义图2、TOC：TechnicalOperationCentre技术运行中心TOC是设置在每个场馆的最靠近OBVan的一个单独机房，OBVan制作出来的信号送到这里进行质量监控、传输和分配、单边信号服务以及对主信号进行场馆时码的插入等。每个TOC至少具有传输两个以上多边信号（1主1备），以及为专门持权转播商服务的10个以上的单边信号（Unilateral）、4个以上的返送信号（Return）的通道，各种信号经过TOC后传输到CDT或者指定地点。转播车提供两路PGM信号（一主一备）以及4路立体声AES数字音频信号到TOC（见图二）。实际上传输过来的PGM信号中就已经嵌入了该4路立体声的，再次传输一是为了冗余备份，二是为了方便音频信号的分配处理。信号经过分配和再次加嵌后，经过Alpermann+Velte进行TC（Timecode）和SID（SourceID）的插入（符合SMPTE291M-1998标准）后，这时候我们称该信号为多边信号（Multilateral）。TC和SID即GPS时钟产生的标准时钟和场馆的编码信息，将该信息插入到HD-SDI信号的辅助数据区，这样在下游测试仪或者监视器上，就可以方便的读出该信息，从而知道信号是从哪个场馆过来、主信号还是备份信号等情况。在信号源太多的大系统中，进行系统测试及信号调度的时候，是非常有用的。而预定的单边信号是没有这些数据插入的。单边信号有很多种，完全根据RHB的预定要求来，例如单独的摄像机信号，MIC信号，超级慢动作信号，单独的键和填充信号等。系统的同步来自于被GPS时钟锁定的同步信号发生器，该同步信号发生器能同时产生多种测试及参考信号，例如用于高清系统的TRI-LEVEL信号，625/50的黑场/彩条信号等。质量监控也是TOC的一个主要功能，该系统主要由高精度的测试信号发生器、矩阵、示波器及高清监视器、多信号监听等组成。测试信号由PRO-BEL的Valid8产生，可以同时产生嵌入音频的高清视频测试信号以及带音频ID的音频测试信号等。高清监视器具有HD/SD以及模拟兼容的特点，音频监听也支持模拟、AES音频以及HD/SD嵌入音频。3、BT：BroadcastTelecom通信传输中心BT组的主要功能是：传输信号。几乎所有的信号传输都由他们来负责：包括无线摄像机或者微波中继摄像机的信号传输，卫星上行中心，DSNG等。而在本处主要讨论的是场馆的多边信号，各种单边信号与IBC之间的传输问题。在场馆和IBC之间，BT提供多种视音频信号格式的传输服务，如下所示：图三BT传输信号格式及定义主备信号进入光端机后，经过CNC（中国网通）的光纤网络直接到达设置在IBC的CDT机房。在北京市内的所有场地和IBC之间的光纤都是直接连通的，不会经过CNC的服务器，只有在外地的场馆信号，才经过网通的交换链路，到达IBC。在接收端，有一个2x2的可自动倒换的开关，当其中的一路信号中断时，会自动的切换到另外一路上，保证信号的安全性。如图四图四公共多边信号传输示意图4、CDT：Contribution,Distribution,andTransmission传输分配和发布中心CDT建立在IBC大楼内，所有场馆的国际电视广播信号，单边信号最后都传输到这里，经过质量监控和分配后，再传送给各RHB，相当与电视台的总控机房。如图五。一个超级大的高清电视墙可以监看到全部场馆的比赛信号，同时每个场馆插入的辅助数据信号SID，以及嵌入音频电平指示，都会跟随视频在屏幕上显示出来。赛事期间，这里是一个24小时工作的部门，除了提供各种格式和内容的信号外，还提供卫星传输和接收，同时为RHB提供备份的录制，备份字幕以及格式转换器，编辑及制作机房等。图五CDT系统示意图在上图中我们还可以看到一个BeautyCams的信号。这个就是奥运期间特别设置在某些地点的摄像机，这些摄像机全天24小时工作，把周围的景物实时的经过BT传送到CDT，然后再分配给各个RHB。有些摄像机是用来介绍中国的美丽景色，例如摄制在长城和故宫的摄像机；有些是用来介绍一些特定事物，例如摄制在国家体育场火炬台的摄像机。这样的摄像机一共有八台，使用HitachiDK-H31/DK-H32的摄像机和Fujinon13x4.5/18x7.6镜头，按照北京奥组委的统一规定设置的，信号也是无偿的提供各个转播商使用的。相对与公共信号制作系统而言，RHB就是我们的用户，因此将完整的信号传输给转播商后，就算完成了任务。一般转播商都会将信号重新处理后，例如插入演播室评论等，在进行播出。三、安全与质量监控对于任何电视转播系统而言，保证信号的安全都是第一位的，而对于全球观众收看的奥运会更加如此。因此，不管在哪个环节，必要的冗余和备份都是相当必要的。物理链路上的备份。主备节目信号从转播车出来后，便进入了完全独立的物理链路，主备信号不会进入同一个机箱进行处理和分配，不会经过同一个电缆进行传输，不会经过相同的地方达到CDT。电源上的安全。发电机提供的电源进入机房后，其中一路直接提供给设备，另外一路经过UPS在提供给设备。所有的主要设备都是双电源供电，最大限度的保证电源的稳定和安全。信号质量的掌控。转播车本身就对信号质量进行控制，进入TOC系统后会再次对信号质量进行查看和控制，信号进BT传输到CDT后，会再次有专人负责查看信号质量，发现问题可以通过内部通话系统，及时的和转播车、TOC联络。录制的备份。除了转播车会对主备信号进行录制外，TOC及CDT都安排了录像机，采用松下提供的HDCPROHD格式对公共信号进行备份录制。四、结语奥运电视转播对于中国电视人来说，是一次学习和了解国外电视技术和制作经验的绝好机会。在整个系统的架设和调试过程中，会不断的发现很多新的设备和细节。本文参考了北京2008奥运会技术手册，以及一些相关的技术资料，再此也一并感谢。