多会场异地互动直播技术方案设计与实现.pdf

1 引言自 2019 年至今，沈阳广播电视台每年都要对项目集中开工活动进行直播，共涉及 13 个区县（市），包括1 个主会场和 12 个分会场。12 个分会场的区县（市）要向主会场汇报集中签约情况，故要求在主会场能够同时看到 12 个分会场的画面，听到 12 个分会场的声音；而 12 个分会场也要能够看到主会场的画面，听到主会场的声音。这是典型的异地互动直播场景。沈阳广播电视台原先采取的是通过租赁直播设备，利用传统编解码设备对接的方式来实现，但是这种方式成本偏高。为了响应开源节流的倡议，沈阳广播电视台尝试使用新的解决方案，即“5G 背包+编解码器+视频会议”相结合的方式，完成集中开工的直播任务，并且通过解决直播中存在的技术难题，提高整体的技术水平，完善技术方案，形成一套既安全，又节约成本的解决方案。2 系统方案2.1 方案设计异地互动直播是指利用互联网或其他通信网络，将不同会场的视频、音频、图像等多媒体信息实时传输和同步播放的直播活动，在保证互动流畅连贯、实现系统全面高效等方面具有显著优势，可以应用于远程协作、教育、娱乐、活动宣传等多种场景，突破时间和空间的限制，提高效率和便利性，能够为各种活动的虚拟场景设计、多地演员互动等提供有力支持。异地互动直播技术的难点通常主要包括以下 3 个方面。（1）低时延和高稳定。异地互动直播技术对网络要求极高，需要高速、低时延、高可靠性的网络支持，否则会影响视频、音频的质量和同步性，甚至导致信号中断或丢失。（2）低成本和高安全。异地互动直播技术涉及多个地点的设备和人员部署以及协调等，如果没有高性价比的实施方案，会大幅提高活动的成本。虽然可以通过旁路备份方式提高一定的安全性，但在切换时还是会造成短暂中断，影响观众的收看体验。（3）专业技术团队支持。为了确保多会场异地互动直播的正常运行，需要一支专业的技术团队来进行维护和管理。技术团队需要拥有很强的学习能力，掌握最新的技术，并且能够即时对系统进行故障排查和维护。同时，技术团队还需要能够对参与者进行技术培训，使分会场能够更好地参与到直播中来。为应对以上问题，沈阳广播电视台设计的异地互动直播整体拓扑架构如图 1 所示，预计活动当日全市共有13 个区县（市）参与互动直播，包括1 个主会场和 12 个分会场。2.2 方案实现2.2.1 主会场方案主会场设有 1 台转播车、1 套二级切换台、5 台 5G 背包接收机、1 套解码器（同时可解 12 路 SDI 信号）、1 路 500M 中 国 联 通 专 线 以 及 1 路200M 中国移动专线。主会场通过 5 台5G 背包接收机将 5 个分会场的信号传送给二级切换台，在外场通过 H.264解码器将 7 个分会场的 7 路独立信号分别传送至二级切换台。二级切换台多会场异地互动直播技术方案设计与实现文/沈阳广播电视台 王世涛摘要：在项目集中开工活动中，需要主会场与各分会场通过视频连线的方式进行异地互动直播。本文主要介绍沈阳广播电视台采用既安全，又节约成本的“5G背包+编解码器+视频会议”相结合的方案进行活动直播。在直播活动中利用直播设备先进的功能，快速解决了一系列技术难题，通过总结经验，打造了一套完整的解决方案，为大型直播互动活动提供借鉴。关键词：5G背包 视频会议 时延 H.264编码器 Future Video&Audio2023年7月 月刊 总第375期大视听未来经过导播审核加工切换后再把信号传送给转播车，由转播车输出信号到现场大屏进行播出。主会场共设有 5 个机位，信号传送给转播车，转播车将PGM 信号同时传送给主会场大屏、分会场大屏以及 H.264 编码器。2.2.2 分会场方案在每个分会场安排 1 名摄像人员，信号通过摄像机与 5G 背包或 H.264 编码器连接，通过 5G、4G、宽带网络聚合，将分会场的视音频信号传回到主会场。12 个分会场的信号先传送到主会场的二级切换台，再由二级切换台将信号传送给转播车。在分会场现场设有1 台电脑，利用视频会议软件将主会场的视音频信号通过 HDMI 输出传送给分会场的大屏和调音台，这样即可实现主会场和分会场视音频信号的互通，具体如图 2 所示。3 核心设备3.1 直播背包直播背包如图 3 所示，可以通过多网聚合技术，动态地利用蜂窝、光纤、图 1 异地互动直播整体拓扑架构图 2 异地互动直播现场设备以及直播画面图 3 直播背包 卫星、Wi-Fi 以及以太网等不同网络连接的带宽，实现高速、稳定、低时延的视频传输。除此之外，直播背包的视频返送功能可以接收来自收发服务器的 SDI 输入信号，并通过 HDMI输出至大屏或其他设备，使现场工作人员可以实时观看电视台演播室的画面，实现双向视音频通信。此功能的优势是可以节省独立服务器的成本，提高传输效率和稳定性，方便多地互联的直播需求。3.2 解码器解码器可以从直播背包或功能相同的 IP 视频源接收多个视频流，通过SDI 和网络 IP 流的方式进行输出。利用智能可变码率技术（Smart VBR），能够快速高效地适应带宽波动，根据实际可用的带宽自动调整视频质量。当配合直播背包使用时，可以实现双向语音通话和视频返送功能，方便电视台、演播室以及不同现场的工作人员之间无时延沟通。3.3 中央管理系统 一套强大的基于云的中央管理系统适用于所有解决方案。借助中央管理系统，用户可以远程操控设备，包括直播背包和解码器；支持对 IP 视频源进行添加、删除以及传输，并输出到第三方网站或内容分发网络（CDN）；轻松下载和管理发送器上的视频片段。4 系统优势4.1 超低时延活动分会场接收主会场视音频，是主会场将 PGM 信号通过推流 H.264编码器，将基带信号转换成 IP 流，分会场通过 VLC 把主会场的 IP 流转换成 HDMI 信号输出给现场大屏和调音台。当需要通话时，信号从主会场通过 IP 推流到分会场的时延为 6s，从分会场通过 5G 背包传送到主会场的时延为 2s，无法进行实时的双向交流。由于信号从主会场 IP 推流到分会场的时延过高，所以采用备选方案，在 5 个使用 5G 背包的分会场，利用背包的返回功能来实现将主会场信号传输给各分会场。主会场转播车 PGM 信号通过 SDI 接入接收机，各分会场直播背包的 HDMI Video 设置为对应的接收机，HDMI OUT 接口通过 HDMI 线接入各分会场的大屏，解嵌后将音频接入现场调音台。经实测，通过背包返回功能将主会场信号传输到分会场的时延为 2s 左右，码率为 3MB，可以满足使用要求，同时不需要增加其他设备，有效地解决了时延问题。直播设备采用逆向多路复用（IS+）技术，同时支持实时视频返送，能够实现端到端超低时延和可靠稳定的高清画质视频实时传输，满足互动直播时超低时延的技术需要。4.2 调度灵活直播当天，由于受到设备数量的限制，临时将个别 5G 背包的信号推流到流媒体服务器，再用主会场的解码器转成 SDI，接入二级切换台。推流操作全部由中央管控系统完成，其将前后方设备整合，再通过网页进行统一管理访问，保证直播的顺利进行。中央管理系统基于云服务的解决方案，支持使用者从任何地点远程管控 系统设备以及服务，可以对产品实现整体管理，提供直播信号监看、检索、分类、接收、调度转发等多功能应用，是整体产品架构中的重要组成部分。在视频流传输时对码率时延等参数进行定制化设置，加密成 IP 格式，至多6 路同时推送，保证在直播活动中实现内容从灵活采集、超短时延传输、精确制播到多平台的同布分发，满足各类直播需求。4.3 播出安全活动主会场设有中国联通和中国移动 2 条专线。原有的处理方式是主线路都使用中国联通线路，当中国联通线路出现故障时，手动将设备改为使用中国移动线路。为了 2 条线路能够同时热备份，实现切换线路不影响使用，以达到最高的双链路冗余效果，解码器接收机 V7.7 以上的最新版本具有双网络线路功能，通过升级接收机版本、将接收机接入双线路、设置双IP 地址等一系列手段来实现热备份的效果。直播设备能够智能地根据网络条件和视频内容动态调整码率和分辨率，以提供最佳的视频质量和流畅度。多链路设置功能更是能够在网络拥塞或不稳定的情况下，实现稳定的视频传输。5 结语项目集中签约直播采用多点异地互动直播的方式，使全市各区县（市）分会场能够实时观看主会场的活动情况，同时也能够向主会场展示各自的项目签约和开工情况，新颖的直播方式为观众提供了更加丰富的信息和体验。通过观看直播，观众可以更加全面地了解项目的情况，包括项目的技术水平、投资金额等，更好地判断项目的可行性和投资价值，参与到项目的讨论和交流中。