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      淺談騰訊體育演播室燈光音響控制網絡系統設計與實現
      編輯:溫情 [ 2019-11-20 11:15:06 ] 稿件:唐正戈、孫健

      近年來,各大視頻網站、直播平臺對體育賽事轉播版權的爭奪越來越激烈,精彩的賽事也為其帶來巨大的點擊量和收益。騰訊體育為了高質量地完成各項賽事直播,為廣大觀眾呈現高清晰度、流暢、配有專業解說的精彩賽事,提高用戶體驗,樹立騰訊體育優質、專業的品牌形象,在首鋼園區建設了專用的賽事直播演播室。項目建成后,可以滿足騰訊體育全年每天24小時不停機直播賽事的使用需求。

      1 演播室概況

      本項目在首鋼園區內,利用原來的廢料存儲筒倉改造成演播室。筒倉為圓柱形,筒倉內直徑21 m,筒內地面高-4 m,筒頂高18 m。首鋼建設集團根據騰訊體育的規劃需求,將筒倉分割成B1層、1層、3層,共設計6個演播室和3個解說間,能夠同時進行9場賽事的直播。其中,B1層為技術用房,包括導播室、中心機房、總控室、3個解說間、配電室等;1層為1間242 ㎡演播室和1間205 ㎡演播室;3層為1間140 ㎡虛擬演播室及導播室、3間40 ㎡演播室及導播室。演播室配備IP化高清視音頻系統、全自動高清攝像機、全自動跟蹤和AR(Augmented Reality,增強現實)系統以及滿足未來4K標準的燈光系統。

      2 方案要求

      騰訊體育賽事直播任務繁重,幾乎每天不間斷地使用演播室。同時,賽事直播具有流程基本固定、鏡頭腳本固定、燈光變化簡單等特點。因此,在系統設計之初,騰訊體育提出盡量減少演播室運營工作人員數量、降低運營人員成本的要求。

      基于上述需求和使用特點,演播室技術團隊決定設計一套純IP的帶外設備控制網絡(即一套獨立于視頻流、音頻流傳輸網以外的設備控制網絡),將視頻、音頻、媒資(內容資產)、收錄、燈光控制進行整合,終端約1 300個。運營人員、導播或導播助理可以進行統一調度和集中控制,實現各系統按預先編好的程序聯動,使各個系統配合更加精確、緊密,滿足騰訊體育全年每天24小時不停機直播、降低運營成本的需求。

      3 帶外設備控制網絡與燈光網絡的鏈接

      帶外設備控制網絡布置到每個演播室及導播室,用于傳輸視頻、音頻、媒資、收錄及總控設備的控制信號。燈光設備也同樣被接入該控制網絡,這樣可以充分利用網絡資源,減少網絡設備相關成本。網絡整體結構采用二層接入、三層匯聚方案,做好相關熱備份路由,并進行主備冗余,防止因光纖問題或核心交換機問題,導致網絡不可用的情況。整體網絡內部規劃了幾十個VLAN(Virtual Local Area Network,虛擬局域網),針對不同種類設備不同VLAN,控制協議獨立劃分,并且設有嚴格的管理和安全監控。

      燈光網絡由于涉及到發現、注冊等相關問題,內部需要使用組播相關功能。根據之前廠家開發的結果來看,由于TTL(Time To Live,該字段指定IP包被路由器丟棄之前允許通過的最大網段數量)值僅為1,無法跨網訪問。因此,要求廠家對TTL值進行增加,應對跨網段使用,并且針對燈光控制網絡專門開啟組播功能,以保證燈光系統正常使用。

      IT工程師對Art-Net傳輸協議和傳播方式進行深入了解,將燈光控制臺設備接入實際網絡環境,并建立燈光專用的VLAN進行測試。

      測試結果顯示,雖然Art-Net信號在網絡里是廣播的方式傳輸,但數據量并不大,控制網帶寬滿足Art-Net信號傳輸要求。控制臺和DPU(Distributed Processing Unit,分散處理單元)等聯機在專用的VLAN里以組播方式發現,網絡傳輸壓力可控,與其他VLAN之間無相互影響。

      測試結果表明,燈光網絡不必單獨建設網絡,與視音頻設備控制共同使用帶外設備控制網絡方案可行,可以和總控軟件硬件無縫連通,節約燈光網絡硬件投入成本。

      4 音響燈光系統設計與實施

      燈光系統方案采用先進的全網絡化集中控制,可以通過總控系統支持遠程控制。燈光系統可以實現以下功能。

      設置燈光控制臺和擴展器各1臺,總控制通道達到8 192個,燈光師通過燈光控制臺控制6個演播室的燈光。
      設置編程翼兩套,配合PC端燈光控制臺軟件使用,可滿足兩個演播室同時編程使用,小演播室采用iPAD無線終端編程。

      設有實時備份onPC(指PC端軟件),與燈光控制臺時刻保持數據同步。假設燈光控制臺出現故障,可使用實時備份onPC繼續控制燈光完成直播。

      設置網絡解碼器6臺,燈光網絡信號采用國際通用的Art-Net/RDM協議,通過網絡傳輸給各個演播室,由放置在各個演播室的網絡解碼器將Art-Net網絡信號解碼成DMX512信號來控制燈具。網絡解碼器要求具有最后場景保持功能,

      在網絡信號中斷的情況下,依然可以輸出最后的場景,保證直播繼續。

      燈光師可通過RDM功能遠程檢查燈具狀態。

      總控系統通過專用接口連接到燈光控制臺,向燈光控制臺發送指令,燈光控制臺自動執行相應程序,實現燈光系統與音頻、多媒體、攝像機聯動。

      所有燈具采用LED光源燈具,燈具具有最后信號保持功能,在DMX512信號中斷的情況下,依然保持最后的亮度,保證直播進行下去。


      燈光網絡系統圖見圖1。

      以上多個安全措施旨在提高燈光系統的安全性,為賽事直播提供安全、穩定的燈光系統。

      5 燈光控制臺定制功能

      燈光控制臺應該具有豐富的燈具控制功能、安全可靠的網絡功能和開放的接口,可以與第三方播控軟件相連,具備多用戶權限管理功能。

      本項目對燈光控制臺的要求較高,選型至關重要。經過認真對比,選用廣州彩熠燈光股份有限公司生產的TEKMAND MINI型燈光控制臺(圖2)。該燈光控制臺具有自主知識產權,功能豐富,符合演播室的功能需求,且具有較高的性價比。


      圖2 燈光控制臺

      除具備燈光控制臺的常規功能外,廠家還提供了以下定制服務。

      多用戶權限管理功能。多個演播室共用一個燈光控制臺,需要在燈光控制臺建立各演播室對應的賬戶,在演播室編程時,采用相應賬戶登錄燈光控制臺進行編程,編好程后用管理員賬戶來控制所有演播室燈光。為了避免對其他演播室燈光的影響,需要將賬戶與對應演播室燈光進行綁定。例如,燈光師在1號演播室編程,以1號演播室賬戶登錄燈光控制臺時,不得控制其他演播室燈光,增強演播室運營的安全性。

      廠家開放了燈光控制臺Telnet端口訪問權限①。這里燈光控制臺相當于遠端服務器,第三方播控軟件為本地計算機,播控軟件按照燈光控制臺廠家提供的指令標準格式,通過Telnet端口發送給燈光控制臺,燈光控制臺可以完全識別并準確執行,與播控軟件連通測試順利完成。相較于采用Midi端口連接燈光控制臺,Telnet端口可發送更加豐富的指令,實現更多的遠程控制功能。

      6 結語

      本項目于2019年8月1日調試完畢,經過一個月的試運行,系統穩定、安全措施有效,達到預期設計目標。8月31日正式啟用,騰訊體育為廣大觀眾呈現精彩的籃球世界杯(圖3~圖4)。


      圖3 演播室實際燈光效果


      圖4 演播室實際播出畫面截圖

      本次燈光系統的設計方案,能夠滿足體育賽事全年每天24小時不停機直播需求,同時也在全網絡化燈光控制方面進行了積極探索。采用國產燈光控制臺、向廠家提出功能需求定制,并最終實現與第三方播控軟件連通、與視音頻設備控制共用網絡,大膽嘗試全網絡化燈光系統,用較高性價比的方案實現最初的設計目標。

      作者簡介:

      唐正戈,騰訊科技(北京)有限公司多媒體設計師(燈光師)。

      孫健,騰訊科技(北京)有限公司IT網絡工程師。

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