浅析2022年北京冬奥会前方制作系统技术方案

王京津

（中央广播电视总台，北京 100859）

第24届冬季奥林匹克运动会（以下简称“北京冬奥会”）于2022年2月4日至2月20日在北京举行，北京成为历史上第一座举办过夏季奥运会和冬季奥运会的城市。北京冬奥会报道是2022年中央广播电视总台（以下简称“总台”）重点宣传报道项目，总台以先进的赛事制播水平、融媒体传播理念和创新的技术手段，圆满完成了北京冬奥会的转播报道工作。

广播电视媒体的大本营国际广播中心（International Broadcasting Center，IBC）位于北京国家会议中心二期，对雪上项目的报道由设置在张家口古杨树山区的张家口（山区）广播中心（Zhangjiakou Broadcasting Center）承担。总台在IBC工作区面积为1 600 ㎡〔包含核心技术区（CTA）〕。同时，按照惯例在前方租用2个47 ㎡的广播模块化工作区。IBC/ZBC报道中心支持CCTV16在前方的完整包装制作播出，支持新媒体平台的前场采集制作，支持4K/8K信号的前场采集、收录、制作、存储、传输，并通过前方（比赛场馆）IBC的信号调度和媒资共享以及与后方（总台）的协同工作机制，满足CCTV1、CCTV5、CCTV5+等电视频道和中国之声等广播频率，以及央视频、央视新闻、央视体育等新媒体平台对北京冬奥会赛事、新闻及专题节目的报道需求，尤其将通过北京冬奥超会8K超高清数字转播技术，实现“科技冬奥·8K看奥运”的目标。

1 IBC制作系统技术方案概况

为加强现场制作，提高制作水平、增强观众的现场体验感，IBC区域制作系统，按照总台“5G+4K/8K+AI”战略精神全流程4K制作播出，使用全IP传输方式，通过OTN超大带宽传输平台，实现前方所有赛事和单边信号原质、无压缩、低时延回传总台，全力保障前后方各频道和所有新媒体平台对整个冬奥会开闭幕式和赛事的直播传输。

系统包括总控系统（含通话）、IBC演播室系统（视音频）、网络制播系统、近线包装系统、在线包装系统、基础网络系统、动力系统、制景和灯光系统、外场制作系统，如图1所示。其中，外场制作系统含国家体育场和首都体育馆设立单边综合制作系统（TV Compound）、北京外景演播室、张家口外景演播室和ENG、出镜平台（用于报道北京奥林匹克园区北京颁奖广场、太子城张家口颁奖广场的情况）、单边摄像机、评论席、混合采访区等。

图1 前方技术系统架构框图

2 主控系统

主控系统（图2）按照全4K进行全系统适配，可兼容8K和高清的制作和传输要求，满足前后方8K、4K、HD信号和IP信号的调度分发管理。IBC和总台光华路机房之间租用8芯光缆，建立主备专线传输链路，满足全台各频道对北京冬奥会赛事直播、单边传送、高低码率文件传输、基础网络、通话、新媒体直播等各项业务的传输需求。

图2 主控系统

IBC和ZBC之间租用2条10 Gb/s以太网传输链路，满足IBC和ZBC两个报道中心之间的信号、文件、基础网络、通话、新媒体等业务的传输需求。其可支持张家口区域4路混合区单边信号、2路外景演播室信号和3路4K信号通过总控回传IBC；支持IBC与国家体育场TV Compound、首都体育馆TV Compound、北京外景演播室系统之间的信号传输；支持ZBC与张家口外景演播室系统间信号传输任务。

另外，主控系统还具备公共信号（8K/4K/HD）和单边信号的分配调度及演播室信号监看，公共信号（8K/4K/HD）及单边信号的格式转换（包括制式、声道、光电转换等），评论声及通话线路的光电转换，公共信号（8K/4K/HD）评论声的嵌入（包括带摄像头评论席信号的声音嵌入），直配间评论声的嵌入，IBC和ZBC内各办公室及编辑区CCTV播出返送信号的监看，提供后方CCTV1、CCTV5、CCTV5+、新闻频道演播室主控矩阵远程切换等功能。还有，提供的基准信号用于传输线路的协调，如开闭幕式特别节目外场单边连线的相关预定和协调。

总台光华路总控机房接收IP公共信号包，通过IPDM（IP Stream Delivery Management，IP传输分发及管理）系统送央视网及台内各新媒体分发平台。

3 IBC演播室视音频系统方案

3.1 奥林匹克频道演播室

CCTV16演播室位于北京冬奥会主媒体中心IBC内，承担北京冬奥会总台奥林匹克频道的赛事直播报道和访谈节目的录制，包括多项赛事的演播室直播包装和精彩赛事回放等。

3.1.1 视频系统

该视频系统为4K信号，主要设备包括SONY XVS-8000切换台（4K模式时满足40路输入，12路输出）；4台SONY HDC-5500 4K摄像机；3套ROSS在线包装系统；1套（主/备）SOBEY播出服务器；1套SOBEY收录服务器；1套6通道EVS精彩编辑服务器；一套新奥特4K大屏渲染服务器；2台华为8850交换机；1套（主/备）SONY LSM管控系统；1套格非管控系统。周边设备包括EVERTZ超高清数字视分、加嵌器、解嵌器、模拟视分（提供BB的分配）；SONY IPG-50Y、SONY IPG-51Y网关转换卡等。视频主路切换由SONY切换台完成，应急切换由SONY LSM系统辅助母线面板MKS-R1620完成，灾备应急系统由ROSS 16×16的12G视频切换矩阵完成。

系统的主备PGM信号（其中由切换台提供主PGM信号、由LSM选切面板提供备路信号）经加嵌器通过主备核心交换机送主控系统。主控系统提供的外来信号均为4K IP流信号。

3.1.2 音频系统

该音频系统具备三维声制作能力，承担CCTV16奥林匹克频道前方赛事节目5.1环绕声制作，以及新媒体端央视体育APP直播赛事节目的三维声制作。

奥林匹克频道演播室音频系统基于AoIP架设，由主调音台、备调音台、主核心交换机、备核心交换机、DSP核心机箱、本地接口箱、远端接口箱构成。主要信号源均通过接口箱或主备核心交换机，以AoIP方式传输。音频系统的输出信号，通过音频主备核心交换机传输至视频主备交换机。

音频系统通过视频主备交换机共接入6路外来信号、2台网络制播设备、2台 EVS服务器和1台切换面板。

主调音台系统收取全部视频信号的音频流，备调音台系统收取1、3、5三路外来信号主、网络制播设备主、EVS服务器主的音频流。同时，主调音台系统通过基带方式，将2台网络制播设备各4路AES信号接入本地接口箱。主备调音台系统通过音频主备核心交换机，分别将PGM信号音频流送往视频主备交换机，同时本地接口箱将PGM基带信号送往视频基带加嵌器。主调音台还将一组热备份信号送往备份调音台，实现主备路信号同源。

3.2 访谈演播室

E19访谈演播室（图3）位于北京冬奥会主媒体中心IBC内，用于体育频道演播室的访谈，并承担CGTN（中国国际广播电台）在IBC与台内演播室的直播连线及总台各新媒体平台节目的制作，信号送总控系统。

图3 访谈演播室

3.2.1 视频系统

E19访谈演播室为4K超高清系统，基于ST 2110 IP无压缩标准，视频信号制作遵循4K HDR标准，分辨率3 840×2 160/50P，动态范围符合HLG格式/1 000 nit，色域 BT.2020。音频信号以AES3为制作标准，可支持16声道制作。演播室系统以数据交换机作为核心，系统内所有信号通过数据交换机管控分发，2台CISCO 9336交换机采用2022-7模式下的主备冗余链路，以保证系统传输通路的安全性。

PGM信号切换采用GV kahuna 9600 3M/E 4K切换台完成。切换台PGM信号通过GV UHD1200视音频信号处理器，将音频信号嵌入后以4×3G形式给总控。备路使用GV IQUCP网关卡读取交换机中的切换台IP输出信号，通过另一台UHD1200进行音频加嵌，作为备路以4×3G形式送给总控。摄像机OCP（摇控面板）光圈的调整结合4K监视器HDR画面和高清监视器SDR画面进行，其中HDR画面信号源由GVC辅助切换提供，SDR为由总控提供的PGM下变换高清信号。同时配备LV 5381示波器。演播室配一套大屏渲染服务器，与系统采用基带连接，输出4路高清信号至演播室大屏。大屏渲染服务器可接收一路输入信号，信号通过网关卡选源。

系统内配置2套大洋多功能机，用于新媒体的推流业务，使用网关卡从交换机读取演播室的PGM信号和EMG信号。

3.2.2 音频系统

访谈演播室具备立体声制作能力，承担与CGTN的连线制作以及前方访谈节目的制作。音频系统的主系统由主调音台、DSP核心机箱、本地接口箱、远端接口箱构成，备系统由备调音台构成。其中，主调音台使用32路物理推子的STUDER VISTA 5，备份调音台使用16 路物理推子的YAMAHA DM1000。主要信号源先经过无源话分、无源线分或无源数分一分为二，再分别送往主备系统。

视频系统共有2路外来信号和2台网络制播设备，经过解嵌后，音频系统从每路外来信号和网络制播设备取4路AES信号接入主备系统；其他视频信号接入主系统。外来信号主和网络制播设备主接入无源数字音分，分给主备系统。放音工作站、硬盘播放机和CD播放机互为备份，2台电话耦合器互为备份，分别接入主备系统。主备系统分别将主备PGM信号送往主备播出音分，再接入主备加嵌器。主系统同时送出CLEAN信号接入CLEAN加嵌器用作收录。另外，主调音台还将一组热备份信号送往备份调音台，实现主备路信号同源。

4 网络制播系统

总台移动外场网络制播系统位于北京冬奥会主媒体中心IBC内（图4），承担前方的节目制播任务，提供包含赛事信号收录、单边信号采集、素材上载、节目编辑包装、节目送播、移动非编前方素材回传制作、媒资素材远程回调、前后场协同制作在内的网络文件化节目的制播，提供一体化融合媒体生产，多功能全方位支持面向多渠道的融合生产和互动。播出栏目涵盖前方赛事信号直播、体育新闻和专题类栏目。

网络制播系统依托总台媒体云功能，构建了基于总台媒体云+IBC边缘云的一体化转播架构，由核心存储域、收录域、编辑制作域、演播室播出域、系统后台服务域等多个核心业务模块组成，充分利用边缘节点的就近计算能力以及总台媒体云的弹性计算支撑，实践8K/4K采、编、播、存一体化、全IP、前后场协同的制播体系。其主要功能如下。

北京冬奥会以超高清业务为主，超高清业务具有单体文件容量大、碎片文件数量多、并发吞吐量高、高带宽持续读写时间长等特点。该网络制播系统采用OceanStor 9000 IP存储、H3C UniStor X10536 G3 IP存储组合成多核心异构存储服务，满足赛事期间收录素材在线存储、高容量、灵活可靠的冗余机制等存储使用需求。前方4K超高清收录系统由收录监看工作站、4K超高清收录MSV服务器组成。4K超高清信号收录的编码格式为XAVC-Intra class300，码率为500 Mb/s，帧率为50，色域空间Rec.2020，量化深度10 bit。色彩位深的参数，高清信号为8bit（2的8次方），4K信号为10bit（2的10次方）。另外，前方高清收录系统由收录监看工作站、收录管理服务器、收录MSV服务器组成。本次赛事信号源规模为最大并发28路高清信号，共配置7台高清收录服务器，每台高清收录服务器支持4通道HD SDI收录，收录的编码格式为DNxHD 120M。

前方网络制播系统的系统设计和制播流程与光华路混合岛高度一致，便于前方编辑人员迅速熟悉节目制作流程，保持其在混合岛的节目制作方法和习惯，从而保证外场节目制作质量和效率。本次网络制播系统采用MSV 4211P播出服务器，用于4K文件播出，可同时输出主、备、预监、垫播4通道信号，并配备4通道MSV D5演播室记录服务器。

前方网络制播系统与光华路体育融合媒体生产平台内容制作子系统进行了全面打通，为包括互联网、赛事信息系统和混合岛现有资源的内容汇聚、图文稿件一体化生产发布等功能，支撑总台各新媒体发布端的内容制作、发布和前方演播室直播互动。

5 在线包装系统

在线包装系统（图5）是一个全新的4K系统，是以图文制播及在线大屏幕播控设备为主体，各个控制、制作端设备之间互联互通的，实现制播全程的数字化、网络化，可以保证冬奥会转播中前方与后方在线模板设计、维护、制作和播出在功能上完整统一，实现全系统资源整合、优势互补。通过资源存储管理、播出单编辑或模板文件调用、模板播前整备，使模板与信息和赛事数据自动连接，完成在线图文模板及在线大屏幕的设计制作和应用播出，模板数据源可灵活配置，可实时调用刷新在线体育数据，实现多动态数据源受控自动图文生成和播出；采用制作播出的流程管理，实现与文稿系统、制播业务流程整合，能访问移动外场网络制播系统，进行图片、视频文件序列、文稿信息等素材资源共享，满足前方CCTV16 E18演播室4K在线图文制作播出需要； CCTV16 E18及访谈演播室背景大屏幕播控系统具备多路HD输出能力，满足大屏幕图形拼接播出功能；视窗系统可容纳2路外来4K视频信号，与后方CCTV5 E14演播室、E17新闻演播室的在线图文与大屏包装制作形成一个统一的整体，以适配全新的4K制作标准。该系统的图文模板及场景实现流程化的制作与播出以及集成化的管理、前后方协同的统一的模板及场景的制作与管理功能，满足了北京冬奥会赛事转播期间海量的图文制作处理需求。

图5 网络制播系统应用现场

奥组委为广播电视媒体提供了BDF（Broadcast Data Feed）服务，主要信息包括：成绩、日程、记录、奖牌、天气等。总台根据奥组委提出的要求，提供相应的硬件、软件和网络的环境；并且开发数据接收系统，提供数据解析功能，保存BDF的信息作为历史资料。

6 国家体育场的单边综合制作系统

使用4K EFP在国家体育场搭建一套单边综合制作系统，主要负责北京冬奥会开闭幕式评论席、出镜平台以及开闭幕式公共信号的整合包装制作，并配合总台各频道完成单边制作。

6.1 视频系统

在国家体育场南侧的TV Compound区，总台设有4间房间，分别是15㎡办公间、30㎡储藏间（改为音频间）、30㎡设备间（EFP系统机柜及动力主控机箱）、45㎡制作间（导演切换及制作）。

OBS（奥林匹克广播服务公司）提供9路12G光信号（包含1路PGM），通过单模光纤接入SNP的光收模块，然后变换为4K IP视频流和音频IP流进入系统用于制作。同时主路解嵌的音频通过MADI送给音频系统作为输入音频的链路备份。评论席提供一路高清摄像头信号经IPG上变后转为4K IP流进入系统。

主控提供2路返送信号，包括1路4K信号和1路高清信号，均进入系统进行监看，4K信号为4×3G-SDI基带信号。采用主备两套3入1出的EVS服务器，两个操作面板，EVS为基带系统，输入输出均使用系统IPG做IP和基带信号转换。提供4K图文包装系统，输出12G-SDI键信号和填充信号直接进入切换台12G-SDI输入板卡。

为出境平台和评论席各提供一个17英寸高清监视器，出境平台监视器由摄像机输出，评论席监视器由OBS提供传输通路。监看系统采用主备2台SNP全IP画面分割器，输出4K分辨率的SDR画面给两块55英寸4K监视器。同步系统主同步机8000A接收TOC（技术运行中心）提供的BB同步信号锁相，使整个系统的PTP和BB同步。

信号输出的主路：切换台输出4K 4×3G-SDI信号，使用加嵌卡嵌入音频，经TICO编码后送给主控；备路：交换机输出IP信号至IPG，IPG输出4K 4×3G-SDI信号至加嵌卡嵌入音频后送给主控。

6.2 音频系统

音频系统具备5.1环绕声制作能力，主路备路分别输出8声道。主调音台通过核心机箱的数字输出将主播出PGM信号送至视频主加嵌器。备调音台通过本地数字输出将备播出PGM信号送入数字音分，再送至视频备加嵌器。主备系统各送一路立体声监听信号至导控室监听控制器，供选择监听。主调音台将一组热备份信号通过MADI接口送至备调音台，实现主备路信号同源。开闭幕式公共信号通过TOC回传TV Compound，经过解嵌后接入本地接口箱。

出镜平台使用头戴式耳机传声器作为主持人主传声器以及主耳返，传声器信号接入远端接口箱，超指向传声器接入摄像机MIC IN，信号回传经视频解嵌后接入本地接口箱。环绕声传声器信号接入远端接口箱，远端接口箱输出返送信号到主备耳返设备。

评论席2路传声器信号通过TOC回传接入本地接口箱。TOC的2路返送信号通过本地接口箱接入评论席。

7 首都体育馆的单边综合制作系统

首都体育馆用于短道速滑/花样滑冰项目，总台在此处设立的4K单边综合制作系统以UHD-B6转播车为核心，负责出镜平台、评论席和混合采访区的整合包装制作，并配合总台各频道连线包装。

7.1 视频系统

参与节目制作的信号源12路，包括5个有线讯道。其中，混合采访区1个标头，出镜平台1个标头和1个广角，单边报道点2个86倍大镜头；7个外来信号（包括TOC送来的6路信号）；另外有2路信号（4K和HD CCTV返送）进入监看系统，但不参与信号制作。

该系统外来信号主要为TOC送来的6路12G光信号，通过SNP光收模块进入系统，音频信号经解嵌后送音频域。外来可选切的信号包括比赛公共信号、30号蜘蛛顶机位、WARM UP ROOM机位、26AA训练馆机位、2个特定单边点，还有1路评论席的摄像头信号，以及2路总台的返送信号。

采用主备两套4入2出的EVS服务器，两个操作面板，EVS为基带系统，输入输出均使用系统IPG做IP和基带信号转换。4K图文包装系统输出IP信号和填充信号直接进入切换台。采用SNP全IP画面分割器，输出4K分辨率的SDR画面给6块55英寸4K监视器。系统主同步机8000A接收TOC提供的BB同步信号锁相，使整个系统的PTP和BB同步，保障系统的稳定。

输出链路的主路：切换台4K IP输出经IPG加嵌音频后,经TICO编码后输出；备路：LSM（linux安全模块）控制交换机输出4K视频和音频的IP信号至IPG，加嵌音频后输出4×3G-SDI基带信号。

7.2 音频系统

该4K TV Compound音频系统具备5.1环绕声制作能力，主备PGM分别输出8声道。

输入部分：评论席的声音信号通过TOC以基带传送的方式接入本地接口箱后送至主备调音台；出镜平台搭配了2支头戴式主传声器，接入A-Stage64#1远端接口箱后送至主备调音台，1支超指向传声器备份传声器，通过摄像机CCU回传接入本地接口箱后送至主备调音台；混合采访区的1支有线手持主持人传声器和1支超指向运动员传声器接入便携式调音台，通过摄像机CCU回传接入本地接口箱后送至主备调音台。

输出部分：评论席PGM-1返送信号与导播口令混合后通过TOC以基带的方式送至评论席；出镜平台PGM-1返送信号与导播口令混合后通过A-Stage64#1远端接口箱输出至出镜平台有线及无线耳返；混合采访区PGM-1返送信号与导播口令混合后通过TOC以基带的方式送至混合采访区；主调音台的热备份信号通过MADI方式送至备调音台；

主备调音台分别发送主备PGM音频流，通过音频主备交换机送至视频主备交换机。

8 北京外景演播室

北京外景演播室的转播系统为4K制作，承担与总台各频道的直播连线和访谈类节目录制。

8.1 视频系统

摄像机CCU输出的2路基带4K信号分别进入系统的切换台和矩阵；各摄像机的高清输出送给画面分割器带动大屏显示器（切换台自带的画分用作大屏监看的备份）。

系统主输出链路为TX1，由切换台切出4×3G-SDI信号加嵌主调音台输出信号后，使用Tico编码器对信号编码，作为主路输出送给主控系统；备输出链路为TX2，由矩阵切出4×3G-SDI信号加嵌备调音台输出信号后，直接送给主控。

通过通话系统的4线端口实现与系统的3个有线讯道的摄像进行全双工通话，同时可以通过Announcement将导播语音送入主持人耳返。演播室导演间通话、演播室音频间通话、后方演播室PGM信号由主控通过4线送入前方演播室。

8.2 音频系统

音频系统选用2张16路物理推子的YAMAHA QL1数字调音台作为主备调音台，每张调音台各有24路母线编组、2组监听模块、16路模拟输入、8路数字输入、8路模拟输出和8路数字输出。所有重要的信号源，经音分后分别送往主备调音台。

音频系统取视频系统配备2台EVS（Exchange Virtual Server）服务器的CH1至CH4声道，主EVS服务器信号接入无源数字音分后分别接入主备调音台，备EVS服务器信号只接入主调音台。360硬盘放机作为备音源，只接入主调音台。

主调音台通过模拟输出将信号分别送往近场PFL（Pre-Fader Listen）监听扬声器、立体声监听扬声器，演播室返送扬声器和导演监听扬声器。主调音台还通过2路模拟输出将返听信号送往有线/无线耳返设备。

主调音台通过数字输出，将主PGM信号送至主加嵌器，备调音台通过数字输出，将备PGM信号送至备加嵌器。主调音台还通过数字输出将热备份信号送往备调音台，实现主备路信号同源。

9 张家口外景演播室

张家口外景演播室转播系统是转播一部高清EFPHD06系统，承担与总台各频道的直播连线和访谈类节目录制。

9.1 视频系统

视频系统制作格式为HD，主输出链路为TX1，由切换台切出HD信号与主调音台输出信号一并接入HMX6803主加嵌器构成，HMX6803可接入8路模拟音频信号。系统备输出链路为TX2，由矩阵切出HD信号与备调音台输出信号一并接入HMX6803备加嵌器构成。TX1、TX2送播出和录机。系统内的同步信号为模拟黑场BB锁相信号。

切换台有12路高清输入、10个直切键，支持2 路字幕。该系统切换台直切输入信号为：3路有线讯道信号（占用3个通道），1路小片播放信号（占用1个通道）。通过通话主站和IF4W4-1转换器实现与系统内3个有线讯道摄像的全双工通话，同时可以通过Announcement将导播语音送入主持人耳返，导演与演播室通话使用主控提供的通话面板。

9.2 音频系统

外景演播室音频系统选用2 张1 6 路物理推子的YAMAHA QL1数字调音台作为主备调音台，每张调音台各有24路母线编组、2组监听模块、16路模拟输入、8路数字输入、8路模拟输出和8路数字输出。所有重要的信号源过音分，分别送往主备调音台。

视频系统配备2台EVS服务器，音频系统取其CH1至CH4声道，主EVS信号经无源数字音分接入主备调音台，备EVS信号只接入主调音台。360硬盘放机作为备音源只接入主调音台。

主调音台通过模拟输出将信号送往监听扬声器，数字输出将信号过数模转换器分别送往近场PFL监听扬声器、演播室返送扬声器和导演监听扬声器。主调音台还通过2路模拟输出将返听信号送往有线/无线耳返设备。

主调音台通过模拟输出，经主输出音分将主PGM信号送至主加嵌器。备调音台通过模拟输出，经备输出音分将备PGM信号送至备加嵌器。主调音台还通过数字输出将热备份信号送往备份调音台，实现主备路信号同源。

10 结语

总台面对雪上和冰上项目的特点，根据OBS要求进行了精心的准备，制定了科学、先进的转播方案。前方技术人员明确岗位职责，认真筹备，针对极寒天气、疫情防控等问题提前制定好解决方案，同时也积累了极寒天气下超高清设备的使用经验，为4K、8K超高清制播打下了坚实的基础。运行期间，各专业系统高标准严要求，各司其职，积极配合节目部门，全力保障系统的稳定运行及直播安全，圆满完成了北京冬奥会的转播报道任务，为全球观众奉献了一场精彩的奥运体育盛宴。