自主开发一体机在广电新媒体上的创新与应用

冯云

摘 要 在“互联网+直播”产业格局下，各媒体的发展与新型媒体的融合已经成为了当今发展的主流方向。面对新媒体的融合与发展，视频内容的实时性就有了较高的需求，内容的实时生产技术就成为了媒体融合的关键性指标。一体机是集演播室多通道信号导播切换、硬盘录制、虚拟、字幕、调音、流媒体发布等多种功能于一体的广电新媒体设备。一机多能的一体机在节省资金人力、简化使用连接、方便移动录播、适应多种场景表现出色。一体机能适用广电、校园电视台、网络视频直播、行业电教等。一体机使用的技術先进，视音频技术与广电技术相互参照，在外形、功能、稳定性、信号指标、性价比这几个方面有很高的可靠性，能为广大用户带来即时新闻直播体验。

关键词 广电；演播室；特技切换台；流媒体；视音频一体机

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）194-0047-03

一体机的外形为长方体机箱，尺寸：宽×高×深（mm）：430×340×230，左右风道设计，可便携和上车载；高度集成了特技切换台、调音台、多画面监看、虚拟演播室、专业字幕文件制作、多通道硬盘录像机、多通道放像机、流媒体推送（RTMP、RTSP）、台标、画中画。

1 直播设计

完整的直播原理：把实时现场的视频，推送到服务器，再由服务器分发给用户观看。

直播环节：推流端（采集、内容处理、编码、推流）、服务端处理（转码、录制、截图、鉴黄）、播放器（拉流、解码、渲染）、互动系统（聊天室、赞）。

完整的直播流程：1）采集；2）滤镜处理；3）编码；4）推流；5）CDN分发；6）拉流；7）解码；8）播放；9）聊天互动。

2 直播实际需求

2.1 采编移动化

前方的全媒体记者使用随身携带的手机“移动直播台”App进行拍摄直播，使用4G/WiFi实现RTMP推流和文件同步，支持断点续拍、断点续传。使用无人机直播、运动直播相机、户外直播设备、网络摄像机等移动拍摄设备进行推流直播，方便进入各种现场，灵活调整直播姿势，第一时间直播各种突发新闻。

2.2 生产一体化

视频新闻内容生产各环节的一体化，从现场采集、素材采集、高清录像、包装特效、云转码、云导播、云存储、云推流、云分发到用户直播/点播观看，随时随地全方位、多视角、专业化的现场采编、导播制作、全网发布。

2.3 连线互动化

实现多现场记者和多区域专家与演播室主持人多画面连线交流互动，用户可实时观看跨区域多现场的实时新闻采访及专家点评，并参与互动，确保记者/摄像师、导播、主持人三方的内部直播调度。

2.4 包装特效化

支持远程多路切换、多种字幕特效、动态LOGO以及无限扩展的切换特效等，呈现效果媲美电视直播，快速导入文字，图片，时钟和通道，提前布置，实现专业视频连线画面，轻便灵活的进行新闻项目策划，字幕编辑和文本文档导入，本地和远程CG发布，导播和字幕分离，主通道PGM监视实时显示。

2.5 发布全网化

全面支持定向推/拉流，可同时转推多条流至流媒体服务器、社交网站、第三方内容平台、各大视频直播网站，包括微博、新华社现场云、腾讯云、网易云信、战旗直播、乐视云、熊猫TV等。全面支持多格式多码流多终端，覆盖RTMP、HLS、HTTP等流协议，支持高清/标清/流畅等多码流同步输出，满足各种网络和手机、Pad、PC、TV等终端设备的访问互动。全运营商覆盖，多链路CDN分发保障视频稳定低延迟。

2.6 操作简易

10分钟即可使用广电级直播，通过使用一体机及其视频内容生产一体化，相比普通的传统演播室，具备超高集成度，体积小，携带方便，并仅需少量设备及工作人员即快速搭建出功能齐全的专业演播室。

3 一体机功能模块

3.1 导播切换

9路信号切换，其中4路摄像机信号、2路IP网络信号、1路多媒体视音频和图片播放器，1 路 PPT、虚拟、图文多视窗信号源的混合切换；实现在输出画面上叠加视频、图文信号。内置多路调音台，支持混音，支持输入/输出增益调整，降噪处理，响度控制，VU表显示，静音，延时调整等。

3.2 虚拟演播室

虚拟演播室实现一键快速高质量抠像、无限蓝箱、虚拟场景导入；支持反向、灯光控制和特技切换功能；采用最新的DirectX11图形渲染技术，系统支持8个虚拟机位，每个机位支持推拉、摇、俯仰和移动，支持多个虚拟大屏，信号源可以是摄像机、IP、PPT、图文等。

3.3 多通道录制

单机支持4个HD＼SD SDI信号输入录制、1路PGM信号内部录制；录制的文件可以直接导入非编生成故事板上线编辑。

3.4 字幕、图文包装

内置字幕、图文包装功能，支持3D字、扫光、三维物件、三维光效、动态材质和动画效果；支持手动、自动、工程多种播出方式。

3.5 IP 化功能

在同一网路中支持3路实时网络信号源，包括视频、音频；网络视频源支持RTMP、RTSP、UDP标准IP协议，支持多路IP视频源切换。

4 关键技术参数

主板：INTEL Z170；CPU：Intel I7 6700 3.4GHZ；电源：550W冗余电源；数据硬盘：SATA3 4TB；内存；16G：显卡：GTX 950；系统硬盘：SSD128G；板卡：2块强氧卡4入板卡、1入1出板卡。软件设计方面，选用第三方软件，搭载Windows7系统，多路编码交给GPU完成，CPU 只负责任务调度和常规进程处理，在系统里的使用率不会太高，整个系统响应速度快、更稳定。

支持接收两路RTMP，RTSP，UDP等流媒体信号源，除了摄像机还支持手机、Pad等移动终端、各类网站传来的实时视频画面，支持RTMP流媒体发布，同时实现将推流的内容录制到本地。endprint

5 节目码流、视频大小、清晰度测算

视频节目的码流决定了视频节目的清晰程度，同时，也确定了在一定带宽下的能够提供的并发用户的数目。在实际使用中，可将流媒体文件的码流适当提高。MPEG-4技术由于压缩比大，在较小的带宽下就可以获得较好的视听效果，现在已经广泛应用于流媒体技术，成为网上视频应用的主流技术。

5.1 一体机视频码流采用MPEG-4技术

在视频节目的码流选择上既考虑了图像的清晰度，也考虑了让尽可能多的并发用户同时观看节目，因此，结合实际需求与经验，选择750kbps码流的视频节目为主的码流格式（接近DVD质量），部分節目可根据需要使用1Mbps的码流。

5.2 音视频节目本地存储设计

以1 000小时的750kpbs节目码流来计算存储容量：1000×3600×750/8/1000=337 500MB，约338GB的空间，也就是说平均每1 000小时的视频节目（750kbps码流）需要338G的存储空间，设计的4T存储完全能够满足直播视频节目的本地存储需求。

5.3 网络与并发用户数目

确定了视频码流的选择，就可根据带宽情况来确定并发用户数目，根据实际应用的经验，在750kbps码流的视频节目情况下，充分考虑对高带宽的需求，在对并发用户数目的选择上，不超过800人，考虑一定的冗余性，网络设计500并发流的视频为佳。可以根据未来的用户需求，进一步扩展系统的并发用户数目，软件系统在设计上支持CDN，可方便扩容。

5.4 流媒体服务器的配置

对于流媒体服务器的选择，需要综合考虑各方面的因素，对于视频流的传送而言，最为关键的是处理器的处理能力、内存的大小、硬盘I/O口的传输速度以及服务器的总线传送速度。同时，也要考虑选择的服务器的成本，将性能和成本作最优的选择。根据在项目中的实施经验，采用高档PCServer服务器，具体的配置如下：双Xeon 2.4G，16G内存，4×512G固态硬盘，千兆网卡。节目质量以750kbps码流的视频节目为主，提供500并发的用户流服务。

5.5 推流到服务器

一体机采用RTMP（Real Time Messaging Protocol）：实时消息传送协议；经过实际测试运行后，直播推流对直播链路的影响非常大，如果推流的网络不稳定，无论我们如何做优化，用户的体验都很糟糕。进一步对直播链路分析，直播链路分上行链路和下行链路，上行链路是给一体机推流用的，下行链路是给用户体验的，在多数时间都是下行链路出的问题。

6 结论

使用一体机直播设备方便灵活、机动性强，适用于新闻采访、现场直播、视频会议等。同时系统还支持接入4机位摄像机实现混合切换。移动导播、移动录课、转播车，真正实现一人便携一套设备就可以独立完整地在现场直播使用。在光纤带宽的保障下，活动现场的直播将越来越简单易用，给用户的直播体验也将越真实。

参考文献

[1]胡兵.移动式网络直播实训平台的构建与实践[J].现代教育技术，2013，23（10）：68-71.

[2]罗蕴军，刘祯，新媒体系统在广电媒体网站中的应用[J].数字通信世界，2014（3）：41-44.

[3]苏晓春.电视新闻现场直播的传播优势与特点[J].中国广播电视学刊，2003（9）：54-55.

[4]高剑.利用WindowsMedia流媒体技术构建网络直播系统[J].中国高新技术企业，2010（30）：62-64.

[5]王恩泉.移动增值业务现状和发展路径分析[J].移动通信，2005，29（8）：102-106.endprint