流媒体技术在地铁电视中的应用

郑 翔，邱 黎

(武汉广播电视台 总工办，湖北 武汉 430022)

流媒体技术在地铁电视中的应用

郑 翔，邱 黎

(武汉广播电视台 总工办，湖北 武汉 430022)

以地铁电视制播系统为研究对象，重点分析了使用传统技术和流媒体技术实现地铁电视制播系统系统的区别，并且针对基于流媒体技术的地铁制播系统的缺点提出相应的弥补措施。在此基础上介绍了全国首例基于流媒体播出框架设计的武汉地铁电视制播系统的构成与工作原理。

流媒体；地铁电视；制播系统

地铁电视是地面数字电视传输技术应用业务之一，能够为乘客提供动态视频的列车运营信息、消费资讯及各种广告信息，满足广大人民群众乘坐地铁时可以收看实时的电视节目，及时获得重大的新闻信息的需求。

目前武汉地铁已建成轨道交通1号线、2号线一期和4号线一期工程[1]，地铁电视作为一种媒体服务平台，除了具备提供基本地铁系统实时客乘运行信息之外，还是面向城市流动人群的地域性信息告知门户，其传统商业价值体现在区域性信息的告知能力、广告指向产品品牌及形象的“瞬间”强化能力等方面，是粘合产业价值链中消费者和生产者的重要一环，能最大程度地满足观众对信息多样化和及时性的需求，成为大众生活形态链中重要组成部分。

目前，我国地铁电视制播系统[2]主流仍然是基于传统广电播出技术，这种模式既具有传统播出安全性等优点，也存在投资大、灵活度低等缺陷。随着流媒体技术的广泛应用，利用流媒体技术来建设地铁电视制播系统的技术趋于成熟。本文重点研究了地铁电视制播系统的两种实现途径，并在此基础上介绍了全国首例基于流媒体播出框架的武汉地铁电视制播系统的构成与工作原理。

1 地铁电视制播系统的两种实现途径

1.1 基于传统广电播出技术的地铁电视制播系统

传统的地铁电视播出系统主要采用编播软件，首先制作乘客信息，然后传输到各个终端显示设备并播放。传统地铁电视的多媒体资源编播系统主要利用传统非编辑系统进行节目编辑。例如使用InfoTV等软件[3]通过对屏幕分屏大小、位置、内容、播放时间进行编辑、制作成播表，中心媒体播放器将所获得的播表与各个车站进行校对，发现不同则下发最新的播表，车站根据最新的播表进行播放。视频信息下发则是在每天的闲时下发，从而实现了全自动、实时的多路资讯同屏播出，具有独立完成信息频道播出的能力。相应地，传统的地铁电视多媒体资源播出发布过程实际上就是在控制中心将多媒体信息和运营信息合成并发送给车站、车载终端设备，由客户端进行播放的过程。将媒体服务器上的各类文件事先合成为完整的视频文件传输到各个终端，终端播放器循环播放该视频文件。

随着我国轨道交通事业的蓬勃发展，轨道交通线路不断增多，在一些较早开展轨道交通建设事业的城市，如北京、上海和广州，轨道交通线网都已经初步成形，轨道交通的线网化发展使得基于传统广电播出技术的地铁电视制播系统原有的架构变得不再合时宜。原因主要有以下5点：

1)信息时效性不强

图1 基于流媒体技术的地铁电视制播系统端到端逻辑拓扑

多媒体视频需要先通过非实时的非编辑系统进行节目制作，然后将多媒体文件整理并传输到传输的播放客户端，缺乏信息的实效性。

2)信息维护复杂

所有的播放终端设备都是播放本地媒体文件，由于多媒体视频文件较大，因此信息的更新时间慢，而且维护较复杂。

3)管理困难

不同的编播软件对于多媒体资源的管理标准亦不相同，每条地铁线网系统独立管理会增大运营管理统一的难度，增加管理中出现的问题。

4)数据传输问题

传统地铁电视只有播出系统。节目生产需要利用原有的非编辑系统，解决地铁电视节目生产问题和节目从生产网到播出网传输的问题。

5)资源浪费

线网内的每条线路都需要单独配置一套独立的媒体编辑设备和一批具有专业技能的媒体编辑技术人员，这样使得硬件资源配置冗余和技术人员配备重复。

1.2 基于流媒体播出技术的地铁电视制播系统

流媒体的概念起源于互联网，流媒体是指在Internet/Intranet网络中使用流式传输技术传送的连续媒体数据，与传统的播放方式相比，流式传输系统中对多媒体数据的处理是边下载边播放的。该方式的优点包括：

1)不需要将多媒体数据全部下载到本地后再播放，这样节省了下载时间和存储空间，使延时大大减少。

2)对系统缓存容量的需求大大降低。播放的流媒体文件不需要在客户端保存，减少了对缓存容量的需求和对客户端存储空间的要求。

3)采用RTPS[4]等实时传输协议，更加适合音视频在网上的流式实时传输。

随着网络和多媒体技术的发展，地铁电视实时地展现乘客信息成为可能。在基于流媒体技术的地铁电视制播系统中，视频信息是通过流媒体服务器发送给终端播放设备的；而运营信息和普通资讯则是通过网络从编播与发布系统传输给终端播放设备。在信息处理过程中，由服务器端通过网络传输给终端播放设备，并通过编播与发布管理系统来管理各个时段播放的内容，这样可以快速地更新信息并处理突发事件，从而有效地解决时效性和更新维护等问题。

系统端到端逻辑拓扑如图1所示。

2 地铁电视制播系统的两种实现途径技术对比

2.1 采用流媒体技术与采用传统制播技术的对比

从运行维护成本与节目生产两方面对地铁电视制播系统的两种实现途径进行技术对比，见表1。

2.2 采用流媒体技术弥补措施

目前国内尚未见到地铁电视播出采用流媒体技术。但因地铁PIS系统的整体架构采用IP组网方式完成内容的传输，采用流媒体技术后系统结构、播控环节、管理方式、人员操作方式较有优势。基于流媒体技术的播出相对于传统基带播出还存在一定的不足，主要表现在帧精确问题、延时问题、信号质量问题和可靠性和安全性问题等。结合实际情况，针对采用流媒体技术的制播方式提出了相应的解决建议：

1)针对帧精确问题，根据地铁电视播出特点，该系统在多数情况下无需考虑帧精确问题。

2)针对延时问题，由于地铁PIS系统传输技术特性，对延时问题不十分敏感，要求相对较低。

3)针对信号质量问题，采用先进的H.264编码系统，提高压缩编码效率，在较低的带宽实现质量的提升。

4)针对可靠性和安全性问题，采用重点系统全冗余方式，提高系统可靠性，并且采用安全一体设备。

表1 采用流媒体技术与采用传统制播技术的对比

对比项流媒体技术传统技术运行维护成本人力成本流媒体播出4个频道需要6人1个电视频道的监控需要3人次，监控4个频道则需要12人次维修成本服务器为通用服务器，便于维修；同时服务器和周边设备数量相对较少核心服务器为各厂家专用设备，后续维修成本较高；同时服务器和周边设备数量较多，系统结构较为复杂用电负荷等成本由于设备较少，占用场地少，空调和制播系统等用电设备负荷相对较少用电设备较多，负荷相对比较大节目生产制播系统由节目非编制作和播出两部分组成，便于解决地铁电视节目生产问题和节目从生产网到播出网传输问题只有播出系统。节目生产需利用传统广电非编辑系统；同时需要解决节目从生产网到播出网传输问题

3 武汉地铁电视流媒体制播系统的构成与工作原理

3.1 系统的构成

图2为武汉地铁电视流媒体制播系统的构成框架。

图2 武汉地铁电视流媒体制播系统的构成

武汉地铁电视流媒体制播系统是基于流媒体播出设计框架的集电视节目采集与编辑、多媒体数据广播和播出功能于一体的综合性电视前端服务系统。它由素材采集平台、节目编辑平台、内容管理平台、后台转码平台、发布系统平台、播控管理平台等主要功能模块组成，系统流程如图3所示。

1)素材采集平台

素材采集平台对磁带、光盘、U盘等介质通过简单编辑工作站上部署的采集导入软件进行数字化或文件导入；对于AV信号和IP流信号通过编码器进行统一编码后，由收录服务器进行定时收录采集。所有采集导入或收录的素材统一进入内容管理系统。

图3 武汉地铁电视制播系统平台流程图

2)节目编辑平台

节目编辑平台对入库的媒体文件进行自动技审，实现对视频的质量(例如音频文件的静音、破音、音量超标，视频的黑场、彩条、单色、静帧)的阈值设定和检查报告。节目编辑系统采用BS和CS两种架构方式，快编模块采用BS，精编模块采用CS。

3)内容管理平台

内容管理平台，主要是对内容的分类、检索、存储、全线、日志等方面进行管理，方便浏览查看，包括内容包管理、素材库管理、成品库管理等。

4)后台转码平台

基于转码功能构建的转码平台用来满足视频的播出需求，由于节目来源差异，要求所有节目统一分辨率、码率及视频编码格式等，系统提供转码服务器及软件完成转码功能。所有转码目标格式为：H.264编码，标清720×576，高清 1 920×1 080。

5)发布系统平台

针对地铁电视制播系统的需要，发布系统将编辑码率的成品节目转码为H.264的播出码率推送给播出系统，也可以直接将已经是播出码率的成品节目推送给播出系统，由播出系统进行节目编单后，按照轮播方式进行实时播出。

6)播控管理平台

播控管理平台是对所有播出文件进行管理与监控，可以实时对播出内容进行控制操作，无缝地对直播信号进行切换、插入垫片等操作，严格控制，保证播出安全。

3.2 武汉地铁电视制播系统实现的关键技术

1)不同媒体数据格式的转化与交换技术

系统具有把各种常见视频格式转换成标准的流媒体格式的功能，同时支持同一文件转换生成多种不同码率的文件输出。集群碎片化转码方式实现了基于B/S架构集群式自动转码，服务器可开启多个转码线程和任务，大文件自动切成碎片化文件，同时分配到转码服务器进行统一的转码，转码完成自动合成全新的文件。

2)直播控制技术

系统直播控制包括传统信号的接入、数字化以及流媒体发布，重点是稳定性以及可控性。系统直播控制支持多路直播信号和内容进行播出控制管理；支持流转发和直播内容的无缝切换，直播业务服务的部署监控管理；现场直播软件编码器可以实现将多路摄像机信号、本地文件、远程流进行切换和推流播出，播出的同时支持实时录制；支持画中画、LOGO、字幕管理，支持高、低码流输出和场景切换特效等。

3)实时的音视频在线编辑技术

实时的音视频在线编辑能够满足对现有直播流的实时在线编辑，编辑精确度到帧。自动场景转换捕捉和节目串联单导入便于编辑人员对内容快速拆条，单段与多段输出、多段合成输出可实现直播节目在线拆条及多条合并等功能。系统采用B/S架构，所有操作基于浏览器实现，支持编辑发布一体的操作流程，处理完的音视频可以直接进行发布，实现实时直播节目的3 min内编辑及实时发布。

4 结束语

武汉地铁电视制播系统建设首次采用流媒体技术，在系统结构、播控环节、管理方式、人员操作方式等方面较传统广播电视播出机制具有很强的优势。目前，武汉地铁电视依托武汉广电强大的节目内容生产能力，结合武汉地铁运行特点，通过流媒体技术，将广播电视节目内容集成优势与轨道交通的渠道优势灵活地结合起来，滚动播放新闻资讯、影视娱乐、生活休闲、地铁运行提示、出行安全知识、城市形象宣传、文明出行和应急信息等内容，起到视频化广播、大客流疏导等应急信息告知的作用，逐步打造一个集武汉市公共信息平台、城市应急服务平台、百姓生活资讯平台为一体的综合资讯服务平台。

[1] 武汉交通院. 武汉市城市轨道交通近期建设规划(2010—2017年)[EB/OL].[2014-11-20].http://www.wpl.gov.cn/pc-35170-253-0.html.

[2] 杨秀波. 数字电视播控系统中关键技术研究[J].西部广播电视，2013(13)：135-136.

[3] 慧聪网广电行业频道. 高清晰度Info-TV电视资讯制播系统[EB/OL].[2014-11-20].http://info.broadcast.hc360.com/2005/10/08141783614.shtml.

[4] IEC PAS 62030，Real-time publish-subscribe (RTPS) wire protocol specification，version 1.0[S].2004.

苹果将于秋季推电视流媒体服务

据《华盛顿邮报》网络版消息称，苹果将会在今年秋季晚些时候推出全新的电视流媒体服务。据称，苹果与ABC、CBS、NBC和FOX等电视台的谈判正在顺利进行。

谈判的主要问题在于苹果的三七分成方案。根据该公司一直以来的分成方案，苹果将会分走服务营收的30%。不过报道称，谈判正在迅速取得进展，因为苹果希望能在今年深秋推出该服务。

迪斯尼和CBS电视台将会是首批签约的公司，并将会与苹果签订合作协议。同时苹果希望能获得迪斯尼旗下的ESPN和Discovery频道的内容，还希望能将一些地区性在线电视台纳入协议中。据称，苹果正在寻求方法能够快速与遍布全国的地区性电视台达成协议，而不用其一家一家地去谈判。

业内预计，苹果的电视流媒体服务将会在今年秋季与全新的Apple TV硬件产品一起推出。据称新的Apple TV将支持App Store应用商店，采用更强大的内部构件和改进的遥控技术。

Research on Application of Streaming Media Technology in Metro TV

ZHENG Xiang, QIU Li

(GeneralEngineer’sOffice，WuhanRadioandTelevisonStation，Wuhan430022，China)

Taking the production and broadcasting systems of metro television as research subject, the key technology used in the systemis discussed.Two kinds of the systems based on traditional technology and based on streaming media technology are compared,and some improving measures to the flaws of the system are put forward based on streaming media technology. In the end, the structure and working principle of the production and broadcasting system are presented, which is first used streaming media technology in Wuhan metro.

streaming media technology；metro television；production and broadcasting system

TN948

B

10.16280/j.videoe.2015.16.008

2014-12-18

【本文献信息】郑翔，邱黎.流媒体技术在地铁电视中的应用[J].电视技术,2015，39(16).

郑 翔，博士后，武汉广播电视台总工办副主任；

邱 黎，助理工程师。

责任编辑：任健男