作者简介：
林丽勉 佛山电视台工程部业务主管助理工程师
陈膺良 佛山电视台工程部技术员助理工程师
林伦先 佛山电视台工程部主任高级工程师

　　当今电视媒体面临着多重的挑战，除了要应对同类媒体其他电视节目的收视争夺，还要与互联网等新兴媒体抢占受众，客观环境和内在需求迫使电视媒体急需提升节目质量，吸引更多观众，在这样的背景下，引入各种新技术来丰富电视内容，提高电视媒体的反应速度，是较为有效的方法。佛山电视台在近年不断更新技术系统，积极引进新技术手段以更好辅助节目制作，2010年初，技术中心与某公司合作，成功将3G技术应用到佛山电视台新闻直播中，极大提高了对突发新闻的反应速度，获得了极好的评价。

 
　　直播系统设计
　　3G技术介绍
　　3G(即第三代移动通信技术)是无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，是能支持高速数据传输的移动通讯技术。3G的代表特征是提供高速数据业务，速率一般在几百kbps以上。目前3G存在以下几种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，我们选择了网络覆盖比较成熟的中国联通WCDMA网络来实时传输信号。

　　系统结构
　　佛山电视台构建的3G直播系统由现场端和总部端组成，现场端负责传送直播信号，总部端接收传回来的直播信号。系统框架图如下：
 

　　现场端指电视台外部直播点，主要功能是编码和上传到3G网络。现场端的主要设备有：
　　●摄像机：拍摄现场直播信号
　　●STB解码笔记本：摄像机输出的视音频信号在此编码后通过3G网卡上传到3G专网
　　●3G网卡：通过USB口插到笔记本电脑上使用
　　●SDI-AV-1394转换盒：摄像机输出是1394信号是，可以直接经1394口输入到笔记本电脑；当摄像机是输出AV信号时，可以用此转换盒先转换成1394信号再输入到编码笔记本。
　　现场端的设备组成如下：
 
　　总部端是指电视台演播中心的接收点，外部接收天线收到3G信号后，送到ACT-L3解码器。对视音频信息进行解码重组处理，输出SDI信号，直接参与演播中心节目制作。总部端主要设备有：
　　● ACT-L3解码器：接收数据流，解出视频和音频信号。
　　● 接收天线和路由器：接收3G信号并通过路由器将其送到编码器。
　　现场端设备组成如下：
 

　　系统特点：
　　该套系统采用独特的ACT-L3编解码方式，帧数可达到25帧每秒，符合一般电视播出水平，还有更高的压缩还原技术，更适合于无线传输，在3G的高带宽速率下，图像可达到高清效果。ACT-L3编解码技术是一种先进的专有视频压缩技术，应用于优化隔行扫描显示系统。在同等视频质量下，ACT-L3和MPEG-2相比，节省75％数据传输码率；而和MPEG-4相比，传输码率最高可节省达50%,。在恒定数据比特率和变化数据比特率模式下，ACT-L3都能适应不同的数据速率要求。

　　ACT-L3编码技术是采用UDP打散编码、动态捕捉编码及前项纠错原理进行编解码传输，其具有适合任意带宽，随时传输，高级加密等优势，特别适合于卫星、3G等无线设备带宽状态下的图像传输。

　　基本原理为先对每0.024秒的图像进行关键帧分析，得出蓝色不动状态的关键帧后，继续对动态画面进行分析，最终得出在0.048秒内动态大的像素，并进行追加编码，传输时关键帧可进行忽略传输，但动态帧则分配资源加强传输，这样的打散编码压缩传输的技术调控方便，可以任意选择带宽，误码率等等，特别适合于卫星传输与3G宽带传输，在全球众多电视台和各应急事务机构得到广泛的认可和应用，目前该技术处于世界顶尖水平。
 

　　实际使用
　　参数设置
 　　本系统是通过3G网络传输活动视频，接收到的信号直接参与电视直播，因此对接收信号的图像质量、实时性等都有较高要求。而优良的图像质量和流畅的视频画面，又较大程度取决于传输网络的带宽。本系统在编码端使用高效的ACT-L3编码方式，以获得较低的编码码率，在3G网络传输中运用VPN技术，保证传输的优先性，两者结合确保编码后信号能在较稳定带宽中传输。

　　 3G直播系统在现场端使用无线信道传输到3G专网，因此传输质量也受制于直播点的3G信号强度和当时的网络状况。现在我们在佛山本地一般的上行速率为1.3-1.5Mbps，根据直播点位置不同而有所差别。若3G信号强度不够，或网络状况不佳，可能会造成信号延时、抖动或丢帧，影响播出效果。因此，现场端传输位置和编码器设置尤为重要。
　　●选择传输位置：除了查看3G网卡显示的信号强度之外，也可以用以下的方式获得更准确的数据。在接入网络之后，将编码器的波特率设置到最高（网卡支持的最大上传速率），查看网卡实时的上传速率。由于3G网络覆盖的特点，一个直播点不同位置的信号可能相差较大，可以把编码器放到多个位置测试，寻找一个网速相对稳定的地方进行直播。这个速率的平均值将是后面选择编码器参数的重要依据。
　　●编、解码器设置
 　　现场端编码器有多项参数设置，根据上传速率，可参照使用手册选择一组参数作调整的基准。编码器需要调整的主要参数有：

 　　在实际使用中，一般设置为图像分辨率D1和帧频full，延时1s，信号码率1.5Mbps，这样能较好适应当时的3G网络状况，总部端能获得比较满意的视音频质量。另外，编码器还有两项较为重要的参数设置会影响到传输质量：
 (1)VBR缓冲时间
 VBR可以使编码数据在设定时间内获得缓冲，以得到更好的图像质量。   但较大的缓 冲数值会使接收端延时加大。
 (2)图像质量优先或帧率优先选项
 确定信号码率后，若选择图像质量优先，在传输情况不佳时，编码器会   自动降低帧 率以保证图像质量，反之亦然。
 为获得更好质量的视音频信号，总部端的解码器也需相应设置，其中Jitter1和Jitter2与现场端的VBR缓冲功能相似。解码器先将接收到的数据缓冲一部分到Jitter中，依据网络情况可设置适当数值。

　　使用经验和问题解决
　　在我们的实际使用中，总部端解码后出现的信号问题有以下几种：
　　(1)图像质量开始时正常，但逐步变差，然后又突然恢复正常
　　(2)图像流畅，但画面偶尔会出现严重的马赛克
　　(3)图像质量正常，但视音频信号不流畅
　　(4)现场端镜头画面变化太大时，接收的信号质量严重下降，甚至无法使用
　　(5)视音频信号延时过长

　　 出现这些问题的主要原因是传输过程中，受到传输速率限制，或者网络状况有较大的变化造成的。可以通过调整编、解码器的参数得到一定程度的改善。
　　如问题(1),可以通过加编码器解码器的jitter1和jitter2缓冲，使得解码器有更多的时间来等待和处理延时到达的数据，减少数据包丢失。
　　问题(2)和(3)是在带宽一定的情况下，帧率和图像质量之间的矛盾。这可以调整编码器帧率、分辨率，针对不同的拍摄对象选择一个平衡点。另外为应对网络状况突然变化，也可以让编码器根据图像质量优先和帧率优先的原则，自动作出临时的选择。
　　问题(4)和(5)通常会在带宽不足或者3G信号很不稳定的时候出现。一方面可以将传输的总码率降低，适当的降低图像质量，来换取一个可用的信号。另外，可以将编码器的VBR调大，在带宽不足的情况下获得更好的图像质量。当然，这样会带来另一个问题——视音频的延时。所以现场端需根据拍摄的内容，在两者间作一个折中的选择。

　　总结：
　　 相比传统的卫星传输或微波传输，利用3G技术作为电视台直播信号传输手段，有其自身独特的优势。
 　　(1)3G使用不受时间和空间的限制。只要有手机信号的地方，就可以随时随地传输信号，极大提高了直播的灵活性。
　　 (2)3G直播系统结构简单，操作方便。一般的卫星直播或微波直播，都需要大量的专业设备，并且需要配备技术人员。而3G直播系统，只需要摄像员在笔记本电脑上简单操作即可传送信号，快捷方便。
 　　当然，3G电视直播技术作为一项新技术，在实际使用中也出现了一些问题，有待以后技术进步加以解决。
 　　(1)影响因素较多。现场端的手机信号强弱会影响到传输效果，而且同一个基站下使用手机的人数越多，越会影响到上行带宽。总部端接收天线所在位置如果信号太弱，也会影响到最终的画面质量。
　　 (2)图像质量受带宽限制，无法达到最优。
 　　但是3G技术应用于电视直播，给电视新闻节目的直播模式、直播领域和传播理念都带来了变革式创新，促使直播常态化，加强了电视媒体与观众之间的沟通，是传统直播技术手段的有益补充。