4K超高清转播车的IP化发展研究

林 可

天津广播电视台 天津 300000

在先进通信技术的支持下,转播车的IP化发展已经具备成熟的条件,开始由高清向4K、8K、IP化的方向发展。以IT技术为基础的IP化架构能够弥补SDI的不足,实现4K信号安全传输,从而保障4K转播工作顺利进行。因此,推动电视转播车的IP化发展,是今后转播技术发展的主流,更是满足观众需求的重要举措。

一、4K超高清转播车IP化发展的必要性

4K超高清视频是3840×2160像素,在色域上,4K格式的Rec.2020标准能呈现约2倍的色彩数量,与高清的8bit量化相比,4K的10bit量化使得图像的明暗层次扩大了三倍,同时码率也大幅度提升。因此,4K超高清格式在传输更多图像信息时,其画面更加优质,图像的拖影现象也得到明显改善,画面还原图像细节的能力以及图像的对比度提高,受众在观看时,就会降低视觉疲劳度,获得更加舒适的观看体验。IP化转换技术是目前行业内出现的一种先进技术,利用该技术,用户可以随时随地获取信息数据。在目前电视传播信号系统的发展中,4K超高清视频的传输和制作会给信号转播系统带来一定的问题,网络速度、带宽、周围环境等也会对数字电视节目的录制和播放产生影响。

传统的转播车信号转播系统的技术架构是以SDI基带视频接口和专用SDI数字视频矩阵为主要技术,其优势主要是能无损传输未压缩的信号,实时性优良,一根电缆只能传输一路信号,可以准确地进行信号定位。其不足之处是传输距离有限,长距离传输会导致乱码、误码、图像失真等一系列问题;如果要呈现丰富的节目效果,需要大量增加线缆和节目源信号,不仅占用空间大,也使得转播车安全事故隐患增加和布线与维护难度;SDI接口难以支持超高清信号的传输,线缆与处理设备价格较高,对国外技术依赖大等。鉴于上述原因,在超高清转播体系中,SDI矩阵系统逐渐开始被淘汰。IP化就是在统一的TCP/IP平台上,采用IP数据包的形式对需要通过链路传输的信息进行传输,所有信号都进入IP交换机,串行数据也与此变成并行数据。如果实际中需要增加新的连接设备,只要将端口数量增加就可以。4K超高清转播车实现IP化发展,就能支持长距离传输,确保转播车超高清信号安全、高分辨率传输,同时,由于以太网带宽比SDI带宽更大,支持双向传输,因而也更适合4K信号传输。IP设备体积小,线缆数量不用很多,布线构造简单,建设成本相对经济;信号传输更多,支持多信号混合,而且还方便排查,利于故障溯源和检修维护;IP线路扩展性良好,支持更高的数据率,方便临时组网,能有效保证电视节目向着超高清平稳切换。随着超高清时代的到来,4K超高清转播车必须要实现IP化发展,以实现高质量、高可靠、高共享制播。

二、4K超高清转播车IP化发展实现路径

4K超高清转播车以基于IT技术的IP链路取代传统的SDI链路,对整车基础架构进行IP化,具体可通过两种方案实现。一是采用IP+基带双核心方案。在具体实施中,IP核心主要是解决IP信号的交换,基带的核心主要是解决基带信号的交换,将IP交换机作为IP的核心,解决IP信号的交换,将基带矩阵作为基带核心,解决基带信号的交换。IP与基带的分工各有不同,结构也都非常清楚,只要根据实际需求配置线路,就能实现SDI信号向IP信号转换,能极大地减少IP设备与SDI设备的转换装置,节约成本。二是信号拓扑方案。在具体实施中,将交换机作为主要核心。因为基带信号比较多,就会产生很多SDI与IP信号交换,但是随着前期转换工作的完成,后期需要转换的情况就会越来越少,直到全部IP信号都连入交换机。为了保证SDI与IP信号的交换,建设前期需要投入大量资金,后期的转换工作能一步到位,相对来说比较简单。上述两种方面只需要一条光纤就可以完成信号传输,使得线缆的数量大大缩减,更支持长距离的运输,也方便排查故障和后期维护。IP线路能够支持多路线路的发展,可实现HD-SDI、3G-SDI、12G-SDI信号混合传输。在转播车的运行过程中,如果需要进行临时组网,只要在线路中加入网管设备就可。

三、5G背景下4K超高清转播车IP化发展展望

5G具有超高速率、超大容量、超低延时等优势,能够有效保证高清、4K等大数据的传输,低成本、反应快捷、方便参与,实现5G+4K、5G+云直播、5G+VR全景制播等高质量的视频效果。以IP和云构架作为的4K远程制播将成为可能,这就极大地简化了远程制作现场的工作,现场设备只需要摄像机、多机位视音频信号就可连接台内机房设备,进行远程节目制作。利用云数据中心、流媒体数据库与虚拟化平台,还能打造轻量级的转播车,实现制作平台架构云化发展,打破时空限制进行节目转播,无须亲临现场就能异地组建高精尖制作团队。虽然IP化在广播电视领域中已经有了一定的应用,学界对此的研究也逐步增多,但是IT架构中最典型的数据中心架构有应用层、核心层、汇聚层,而真正发生关联业务的是应用层,选择什么样的架构最为合适,是业内学者需要重要研究的课题。

四、结语

综上所述,在融媒体背景及现代通信技术发展不断进步的情况下,4K超高清转播车IP化发展已具备成熟的条件,在未来发展过程中,应进一步将IP化的先进发展理念和方案引入到电视台建设之中,通过优化转播车来高效地制作出符合行业与大众需求的电视节目,全力构建融合媒体时代背景下的转播平台,为广大受众呈现更精良的节目。