【论文转载】第十五届全国运动会排球(女子成年组)超高清转播系统探讨

该实践为大型体育赛事的超高清 IP 化制作与多源素材分发提供了可复用路径,TVU 5G 背包方案在机动采集、稳定回传与云端分发上的支撑尤其值得行业借鉴,特此推荐。

编者按:

江苏省广播电视总台陈伟在《现代电视技术》发表的论文《第十五届全国运动会排球(女子成年组)超高清转播系统探讨》,以第十五届全运会女排成年组公共信号制作为例,系统梳理了 4K 全 IP 架构转播车从采集到播出的完整工作流程。

值得关注的是,该项目在公共信号之外专门构建了独立的 MCF 多源素材系统,采用 TVU 5G 背包 + ENG 摄像机进行机动拍摄与回传,依托 TVU 背包的多链路聚合与 IP 化传输能力,灵活深入赛场各处,再经云平台统一分发,为后方媒体提供赛前赛后花絮及高速、超高速精彩镜头,成为大型赛事”主信号 + 多源素材”协同制播的关键一环。

该实践为大型体育赛事的超高清 IP 化制作与多源素材分发提供了可复用路径,TVU 5G 背包方案在机动采集、稳定回传与云端分发上的支撑尤其值得行业借鉴,特此推荐。

 

第十五届全国运动会排球(女子成年组)超高清转播系统探讨

作者:江苏省广播电视总台 陈伟

摘要

本文以第十五届全国运动会排球(女子成年组)项目公共信号制作系统为例,介绍了 4K 全 IP 架构转播车的工作流程,对机位排布、讯道摄像机配置、外来信号接入及转换、EVS 慢动作回放系统、末级播出链路、车内工位布局等公共信号制作关键节点进行了简要分析。

关键词:全运会;排球;超高清 IP;超高速拍摄;MCF 服务

中华人民共和国第十五届运动会于 2025 年 11 月在广东、香港、澳门三地同时开赛。本次全运会竞技体育赛事共设 34 个大项、419 个小项,赛会期间打破多项世界和亚洲纪录。作为国内大赛履历最为丰富的省级电视台之一,江苏省广播电视总台承接了女子排球成年组与三人篮球两个项目的公共信号制作任务。本次全运会是团队首次赴澳门执行国内高规格的体育赛事制作,历经 10 个比赛日、33 场比赛,高标准、高质量地完成了女子排球成年组项目赛事的公共信号制作任务。

一 转播系统概述

承担第十五届全国运动会排球(女子成年组)项目公共信号制作任务的是江苏省广播电视总台旗下的 5 号转播车(4K/IP 转播车),它也是江苏卫视年度直播大综艺《打歌 2025》以及江苏省城市足球联赛超高清制作的主力系统。11 月 1 日,完成苏超决赛的直播任务后,5 号转播车随即从南京启程,马不停蹄地赶赴澳门特别行政区威尼斯人综艺馆

5 号转播车系统采用无压缩的纯 IP 架构,视频、音频、通话等均使用 IP 方式实现互联互通。系统搭载了 16 讯道 Grass Valley LDX86N 以及 8 讯道 Grass Valley LDX98 超高清摄像机,配备了 Grass Valley K-Frame XP 4M/E 4K 切换台,该切换台以单流 12G 为内核,输入输出规模达到 80×40,能够从容应对各种制作需求。针对外来信号,系统拥有多达 14 路的具备帧同步功能的外来信号处理设备,通过单体式交叉变换器 UHD 1200 和 XIP-3901-UDC 板卡可以实现对外来视频信号(包括高清、4K 信号)的帧同步,并进行格式和色域的转换,最终转换为 IP 信号参与制作。音频系统配备了 Lawo mc²56 调音台,支持 256 路音频信号处理,具备 5.1.4 三维声制作能力。

1. 机位排布 & 讯道配置

参照主播机构的前期机位规划,第十五届全国运动会排球(女子成年组)项目转播系统共设置了 10 台摄像机,包括 9 套 4K 讯道摄像机和一套网口摄像机,配置了 3 支富士 107 倍 4K 箱式镜头、3 支富士 4K 标准镜头、2 支佳能 45 倍 4K 便携式长焦镜头以及 1 支佳能 4K 广角镜头,长枪短炮一应俱全。摄像机位排布合理,涵盖场地正向、反向、纵高视角、纵低视角,并配置了两台 3 倍速和一台 6 倍超高速摄像机。

为了给后方媒体单位提供更加丰富的新闻素材,转播团队在公共信号之外设置了一台 MCF(Multi Clips Feeds)摄像机,采用 TVU 背包 +ENG 摄像机的方式进行独立拍摄与制作。转播机位的详细配置,详见图 1 和表 1。

转播机位图

机位配置详情表

2 号机是赛时转播的主机位,景别为半场,是观众欣赏比赛的主要视角。

3、4 号机是有线游机,赛时主要搭配三脚架作为固定机位拍摄网前的攻防转换、拦网、扣杀等镜头,当发生暂停或者节间休息时则会上肩抵近拍摄双方球队战术布置等环节并定向拾音。

1 号机是主机位的特写补充。5 号机与 6 号机为左右纵向轴线机位,均为高倍速摄像机,搭配富士 107 倍 4K 箱式镜头,捕捉放大各种战术动作,将精彩的瞬间以超级慢放的形式流畅地呈现给观众。1 号机、5 号机为 3 倍速摄像机,6 号机为 6 倍超高速摄像机,负责在纵向拍摄半场发生的发球、扣杀、扑救、拦网等动作。这三台高速摄像机用途广泛,既以常速画面信号参与线上制作,又将慢速信号通过 Sony PWS-4500 慢动作服务器进行慢放。下面笔者以 6 号机为例对 4K/IP 制作系统中高速摄像机的工作模式进行说明,见图 2。

高倍速摄像机工作流程

我们通过工作在高清 6 倍速(1080i300)模式下的摄像机系统中获得 6 号摄像机的高清标速信号和多线 6 倍速信号。由于整个转播系统工作在 12G/IP 模式,需借助上变换器将上述信号上变换为 4K-HDR 基带信号,再通过网关卡将基带 4K-HDR 信号转换为 4K-HDR 的 IP 信号送入主备核心交换网络。这样系统中就获得了多倍速摄像机的 4K 标速和多倍速 IP 流,供切换系统、监看系统调用。

7 号机为纵高机位,位于场馆看台 L 层,很好地弥补了地面纵向机位景别过小的缺点,可以完整呈现一个进攻回合的所有画面信息。8 号机为反向机位,聚焦于双方球队教练员与替补席,在球员得分、失误、庆祝时及时提供情绪补充。

9 号机为球网视角摄像机,通过支架固定在球网杆上。我们使用了松下公司的模块化摄像机 Lumix DC-BGH1,该机型尺寸紧凑,外形神似一台民用相机,却配备了 SDI 输出接口和 SDI 同步输入接口,是一台偏向于广播级拍摄的专业摄像机。借助场馆预埋的摄像机复合光纤,我们使用 RIEDEL MICRON 光端机将网口摄像机的 SDI 输出回传至转播车,将其上变换并转换为 IP 流信号。详见图 3 和图 4。

网口摄像机信号处理流程图

网口摄像机安装图

2. 外来信号处理

第十五届全国运动会排球(女子成年组)项目转播系统中外来信号数量众多、来源多样。当前的 4K 制作系统最常见的外来信号为高清 SDR 信号,如本系统中的网口摄像机信号、视频裁判(鹰眼)信号、EVS 输出信号、Sony PWS-4500 慢动作回放信号以及多倍速摄像机常速信号等。对于不需要额外色彩等参数调整的信号(如讯道摄像机直接输出的信号),一般使用板卡式的变换器进行上变换;而对于一些来源于非广播级设备的信号,通常会将其接入调整能力更加强大的单机型变换器。

当外来信号是 4K 信号时则可以直接通过网关卡转换为 IP 流,无需进行上变换,例如本次全运会使用的 4K 字幕机,其输出的填充信号与键信号均为 12G-SDI。

本次全运会排球女子成年组转播系统中的外来信号情况,详见表 2。

表 2 外来信号使用情况一览表

3. EVS 慢动作系统

第十五届全国运动会排球(女子成年组)项目转播系统中使用了两台带多倍速选件的 EVS XT3 慢动作服务器(最高支持 16 倍速摄像机信号接入)以及一套 Sony PWS-4500 服务器,将所有的视频信号(包括 3 倍速摄像机、6 倍速摄像机)囊括其中。如此便可以在进攻回合间隙,以多角度、多速率的精彩慢放镜头复现比赛中的精彩瞬间,也可以对有争议的判罚或前期 PGM 画面交代不清的环节进行更加清晰的解释。每局比赛以及整场比赛后,也可以通过 EVS 制作的比赛集锦带领观众回顾比赛的精彩瞬间。

系统内的 EVS 服务器通过 XNet 形成环网,可快速访问、调用已联网主机内的所有视频素材,同时我们还将慢动作服务器与 XFile 文件服务器相连,可更加便捷地导入片头、片尾素材和测试序列。同时,MCF 信号的制作也依赖于 EVS 服务器和 XFile 服务器。

MCF 系统,即 Multi Clips Feeds,独立于公共信号制作系统之外,为众多媒体单位提供赛前、赛后花絮素材和未在 PGM 中切出的高速、超高速镜头。MCF 系统配置了 Sony PDW-850 摄录一体机 +TVU 5G 背包。MCF 操作员接收到后方媒体内容需求后,即通过 EVS 服务器制作相应的 CLIP 和 PLAYLIST,使用 XFile 服务器将素材下载到本地,最后通过带有防火墙的专用服务器将素材上传到云平台。

三倍速以及六倍速摄像机信号直接由对应的摄像机基站 / 服务器的物理输出端口接入 EVS,讯道摄像机的常速信号和其他外来信号则通过 IPG 网关卡转换为基带 SDI 后接入 EVS。详见图 5

EVS 配置图

4. 末级播出链路

第十五届全国运动会排球(女子成年组)比赛项目为 4K 制作,按照主播机构要求,转播系统向 CDT 交付主 / 备 12G 4K-HDR PGM 和主 / 备 HD-SDR PGM 信号。我们通过系统末级链路的 IPG 网关卡将切换台或交换机(应急状态下 PGM 直接由核心交换机进行切换)输出的主备 IP 12G PGM 信号进行音频信号加嵌处理后,转换为基带 12G 信号。转换完成的基带 12G PGM 信号再经过下变换即可得到末级高清 PGM。同时在 4K 和高清播出链路信号处理的各个节点,都有专用的 IPG 将节点信号转换为 IP 回流至核心交换机以供工程师监看、调用。

本次全运会在威尼斯人综艺馆还需要满足央视频多角度直播需求,转播系统向央视频提供了高清 PGM、战术机位视角、网口视角、近景视角共计 8 路加嵌信号。视频信号的选取以及音频的加嵌均通过 IPG 网关卡完成。

5. 转播系统工位布局

第十五届全国运动会排球(女子成年组)项目转播车内工种众多,包括系统工程师、视觉总监、摄像机调整工程师、音频工程师、录制工程师、导播、导播助理、字幕导演、字幕操作员、慢动导演、慢动操作员、MCF 操作员,赛时会有超过 20 位制作人员在转播车内工作。

江苏省广播电视总台 5 号转播车采用内嵌式双侧拉设计,车体总长超过 13 米,内部各功能区域分布合理,可用面积大,能够提供超过 30 个标准宽度工位。在满足工位数量的同时,各工位均配备了 IP 通话面板,保证了制作团队各工种之间互不干扰,沟通高效,工作井然有序。

5号转播车工位布局

二 思考与总结

自 1959 年第一届全运会以来,中华人民共和国运动会首次落地香港、澳门特区,江苏省广播电视总台的技术团队和制作团队通力合作,高质量完成了特区全运会直播首秀。

近年来,国内广电产业超高清升级如火如荼,4K 制作系统数量如雨后春笋般快速增长,自成都大运会、杭州亚运会开始,国内高规格体育赛事也逐渐转向全 4K 制作,就连江苏省城市足球联赛这一民间文旅项目也大范围引入了 4K 制作。

目前各个 4K 制作系统的摄像机系统、切换台系统、字幕系统等已全面完成超高清迭代,但是制作系统内的部分特种设备,例如 EVS 慢动作服务器、排球的鹰眼系统、足球的 VAR 视频裁判系统,受制于单体设备的成本与外部制作团队的设备限制,只能以高清模式接入系统后再进行上变换,这无疑让我们的 4K 制作存在短板。超高清产业升级广度尚可,但深度仍不足,期待国内厂商迎难而上,加快研发可替代甚至超越国外关键设备的超高清产品。

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