【摘要】 作者通過介紹湖南臺(tái)“鐵騎決戰(zhàn)萬佛山” 戶外活動(dòng)直播傳輸方案。對(duì)頻率特性、分集抗衰落接收技術(shù)，SDI病態(tài)碼（極度惡劣環(huán)境）測(cè)試等傳輸技術(shù)在立體移動(dòng)傳輸面上的運(yùn)用進(jìn)行了分析。并將實(shí)際工作中得出的移動(dòng)傳輸直播經(jīng)驗(yàn)用于設(shè)備創(chuàng)新改造。

【關(guān)鍵詞】 頻率特性、分集抗衰落接收技術(shù)，SDI病態(tài)碼（極度惡劣環(huán)境）測(cè)試

一. 引言

2013年4月24日湖南廣播電視臺(tái)都市頻道聯(lián)合央視新聞?lì)l道、天津電視臺(tái)都市頻道、上海廣播電視臺(tái)、浙江教育科技頻道、江西電視臺(tái)都市頻道、河北經(jīng)視、黑龍江電視臺(tái)都市頻道、江蘇城市頻道、湖北經(jīng)視、海南新聞?lì)l道等數(shù)十家媒體在湖南通道萬佛山同步直播了大型戶外競技類節(jié)目“鐵騎決戰(zhàn)萬佛山”。來自山東青島的中國車王耿杰與來自新西蘭的車王邁克爾·塔蘭特向崎嶇的山路發(fā)起挑戰(zhàn)，他們分別駕駛競技摩托車穿越危險(xiǎn)重重的茂密原始叢林，攀爬上蜿蜒陡峭的尖錐狀萬佛山山頂。為了將此次驚心動(dòng)魄，緊張刺激的戶外競技賽精彩真實(shí)地呈現(xiàn)給電視觀眾。湖南廣播電視臺(tái)總臺(tái)的傳輸技術(shù)人員通過反復(fù)測(cè)試，精心選型，開創(chuàng)性地使用新型裝備和靈活運(yùn)用以往傳輸經(jīng)驗(yàn)。最終以13路傳輸信號(hào)的傳輸方案圓滿完成了此次轉(zhuǎn)播工作。

二. 節(jié)目方案

萬佛山位于湘桂黔三省交界處的通道侗族自治區(qū)北部，面積10.8km2，主峰海拔635m，相對(duì)高度215m（見圖1）。

萬佛山地區(qū)以壯年期尖錐狀密集峰叢峰林型丹霞地貌為典型代表。在白堊紀(jì)早期，萬佛山地區(qū)形成了斷陷內(nèi)陸湖盆地，沉積了厚達(dá)800m的紅色沙礫巖、礫巖。白堊紀(jì)晚期，古近紀(jì)初，由于地殼抬升，內(nèi)流堆積盆地轉(zhuǎn)變?yōu)橥饬髑治g地區(qū)。受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的影響，紅層中產(chǎn)生大量的斷裂、節(jié)理和裂隙，丹霞地貌開始發(fā)育。新近紀(jì)晚期以來，地殼間歇抬升，氣候轉(zhuǎn)為濕熱，在流水、崩塌、風(fēng)華等外動(dòng)力共同作用下，逐步形成了其景恰“色若渥丹，燦如明霞”，其勢(shì)似“萬佛朝圣”“十蓮臥佛”的丹霞奇觀。

為了在體現(xiàn)摩托競技賽挑戰(zhàn)性、刺激性的同時(shí)又能使電視觀眾身臨其境般的感受萬佛山神奇的峰叢、赤壁、峽谷的丹霞奇景。導(dǎo)演組精心設(shè)定了復(fù)雜的比賽規(guī)則。首先選手從風(fēng)雨橋出發(fā)，沿原始叢林中的蜿蜒小道，冒著隨時(shí)被參差錯(cuò)亂的樹枝掛倒翻車的危險(xiǎn)一路飛馳。并運(yùn)用摩托車特技連續(xù)地快速翻越設(shè)在月亮灣、楊柳坪、萬佛寺遺址的三大障礙關(guān)卡駛?cè)肷仙綏５?。上山棧道是僅1m寬的狹窄盤山樓梯。進(jìn)入棧道后的摩托車得利用技巧和向上的沖力連續(xù)爬上40度傾角的不斷盤旋向上延伸的樓梯。此時(shí)的選手只能全神貫注地把持住方向，控制好油門，因?yàn)橹灰衅痰乃尚负婉R虎，摩托車將沖出棧道，墜入萬丈懸崖！到達(dá)萬佛山山頂后選手立即原路返回，抵達(dá)風(fēng)雨橋終點(diǎn)。用時(shí)最少者獲勝！

三. 傳輸方案

1、導(dǎo)演組首先要求我們提供比賽全程選手頭盔上的Gopro攝像頭實(shí)時(shí)主觀信號(hào)，從選手自身角度真實(shí)記錄競技者在緊張刺激的比賽中的每一次呼吸，每一個(gè)動(dòng)作。這是全程電視直播中最重要和最出彩的一路信號(hào)，用導(dǎo)播的話說：只要直播全程保障這一路信號(hào)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，我就能保證節(jié)目精彩成功！可見其在整場節(jié)目中舉足輕重的地位（見圖2）。

我們從之前介紹的比賽流程中就可以知道，摩托車手將穿越一片茂密的樹林再騎行上山。物體的運(yùn)動(dòng)軌跡從剖面看是一個(gè)L型。在以往的戶外直播中，物體的運(yùn)動(dòng)軌跡通常處于單一平面中，如“阿迪力走鋼絲”是處在水平面，“蜘蛛人爬高樓”是處于垂直面。信號(hào)傳輸難度相對(duì)較小。而這次物體的運(yùn)動(dòng)軌跡處在立體空間中，既有水平面又存在垂直面。如何優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的傳輸Gopro攝像頭信號(hào)對(duì)我們是個(gè)新的挑戰(zhàn)！

我臺(tái)現(xiàn)有的便攜式移動(dòng)數(shù)字微波包括LINK SD-HD（1.97GHz—2.7GHz）一套，Nucomm MicroLite HD（2.2GHz—2.4GHz）三套，華林視通HL-WLL 50HD（1.12GHz—1.6GHz）四套，以及租用華林視通公司兩套340MHz移動(dòng)數(shù)字微波。這四種型號(hào)的微波其頻率，功率，發(fā)射機(jī)頭大小等各自有其獨(dú)有的特點(diǎn)。單從體積上說，最適合用于該場合的是Nucomm MicroLite HD微型微波。但我們都知道微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，微波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的微波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的微波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越小，折射率越小，速度越大；頻率越大，折射率越大，速度越小。且微波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，微波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。所以在無線通信系統(tǒng)中，頻率較高的信號(hào)比頻率較低的信號(hào)容易穿透建筑物。而頻率越低，波長越長，繞射能力越強(qiáng)，穿透能力越差，信號(hào)損失衰減越小，傳輸距離越遠(yuǎn)。如廣播電視，短波電臺(tái)。頻率越高，波長越短，繞射能力越弱，穿透能力越強(qiáng)，信號(hào)損失衰減越大，傳輸距離越近。高頻信號(hào)確實(shí)衰耗大，頻率越高在傳播過程的損耗越大，所以短波若以地波形式傳播只能傳幾百米，距離很近，但長波卻以地波形式傳播就是這個(gè)道理。因此同等使用環(huán)境，340MHz與1GHz以上頻率信號(hào)對(duì)比的話，肯定是340MHz頻率折射率小，速度大，信號(hào)衰減少，繞射能力強(qiáng)。

并且華林HL-WLLG50HD 340M發(fā)射機(jī)采用COFDM調(diào)制方式以及NTT H.264的編碼芯片使延時(shí)能控制到60ms。這對(duì)實(shí)時(shí)畫面?zhèn)鬏斎缁⑻硪怼?/p>

除選用低頻段來提高繞射能力，增加傳輸距離外。華林HL-G55HD微波接收機(jī)還采用了雙分集接收技術(shù)。根據(jù)信號(hào)論原理，若有其他衰減程度的原發(fā)送信號(hào)副本提供給接收機(jī)，則有助于接收信號(hào)的正確判決。這種通過提供傳送信號(hào)多個(gè)副本來提高接收信號(hào)正確判決率的方法被稱為分集。分集技術(shù)包括兩個(gè)方面：一是分散傳輸，使接收機(jī)能夠獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào)；二是集中處理，即把接收機(jī)收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并以降低衰落的影響。因此，要獲得分集效果最重要的條件是各個(gè)信號(hào)之間應(yīng)該是“不相關(guān)”的。

HL-G55HD微波接收機(jī)就是通過多個(gè)信道接收到承載相同信息的多個(gè)副本，由于多個(gè)信道的傳輸特性不同，信號(hào)多個(gè)副本的衰落就不會(huì)相同。接收單元使用多個(gè)副本包含的信息能比較正確的恢復(fù)出原發(fā)送信號(hào)。

并且我們還利用全向天線與定向天線各自特點(diǎn)，將天線角度確定為在平面上主用全向天線，在垂直面上主用定向天線。其340M微波接收信號(hào)穩(wěn)定連續(xù)，畫面清晰可靠，獲得了導(dǎo)演組的肯定！圖3就是實(shí)時(shí)傳輸現(xiàn)場畫面截圖。

2、其次導(dǎo)演組在月亮灣、楊柳坪、萬佛寺遺址的三大障礙關(guān)卡點(diǎn)設(shè)機(jī)位，重點(diǎn)抓拍選手翻越障礙的特寫，展現(xiàn)選手精湛細(xì)膩的駕駛技巧。

由于包括這三大障礙關(guān)卡在內(nèi)的7—13號(hào)機(jī)位均處于密林山谷深處。山壁巖石的阻擋和樹葉對(duì)電磁波的吸收使微波很難在其間穩(wěn)定傳輸，而且我們手頭也無法提供數(shù)量眾多的低頻段微波設(shè)備。此時(shí)便攜穩(wěn)定的光傳輸設(shè)備就閃亮登場了！

我們這次使用的是上海丞播CHM-S型HD-SDI高清數(shù)字視頻光端機(jī)，它由光發(fā)送機(jī)CHM-S-T和光接收機(jī)CHM-S-R構(gòu)成，用來傳輸143、177、270、360、540、1483.5、1485Mb/s等速率的SD-SDI標(biāo)清數(shù)字視頻信號(hào)或ASI數(shù)字視頻信號(hào)。他具有無以倫比的信號(hào)精度，還有減少信號(hào)抖動(dòng)電路，可以很好地處理畸變信號(hào)，對(duì)1485Mb/s可提供超過100m自動(dòng)均衡；對(duì)270Mb/s信號(hào)，可提供超過250m自動(dòng)均衡。

我們?cè)谥岸啻沃辈ス?jié)目發(fā)現(xiàn)之前采購的SDI光傳輸設(shè)備并不能滿足HD直播信號(hào)傳輸，出現(xiàn)閃屏、黑屏等現(xiàn)象。我們通過與廠家溝通，聯(lián)合測(cè)試發(fā)現(xiàn)因?yàn)镠D-SDI光傳輸設(shè)備在傳輸信號(hào)時(shí)出現(xiàn)了瞬間系統(tǒng)崩潰。我們知道模擬視頻傳輸系統(tǒng)信噪比好，圖像質(zhì)量就好，當(dāng)信噪比下降時(shí)會(huì)在圖像上出現(xiàn)噪點(diǎn)，信噪比越低噪點(diǎn)越多，非常直觀。SDI數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與以往模擬視頻傳輸系統(tǒng)不同，在正常的傳輸狀態(tài)下由于SDI系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)通過傳輸后進(jìn)行判斷再生，信號(hào)可實(shí)現(xiàn)無任何損傷，隨著傳輸信道信噪比下降，在崩潰點(diǎn)之前，數(shù)字系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，在圖像上無法發(fā)現(xiàn)有任何問題。但在崩潰點(diǎn)之后，數(shù)字系統(tǒng)完全無法運(yùn)行。出現(xiàn)閃屏、黑屏等畫面質(zhì)量問題。當(dāng)傳輸設(shè)備再次捕捉鎖定信號(hào)后，系統(tǒng)又自動(dòng)恢復(fù)。而這種光傳輸設(shè)備支持SDI病態(tài)碼（極度惡劣環(huán)境）測(cè)試。通過采用增強(qiáng)測(cè)試的方法即“病理碼”測(cè)試來預(yù)先測(cè)量系統(tǒng)的余量，從而確定系統(tǒng)的狀況。保證其設(shè)備即使在最惡劣的傳輸環(huán)境中工作，畫面質(zhì)量始終處于設(shè)定的安全邊際中，保證萬無一失，絕不出現(xiàn)崩潰！

同時(shí)這種光傳輸設(shè)備發(fā)射機(jī)非常小巧（見圖4）， 體積同兩支五片裝口香糖疊在一起差不多。而且功耗僅2.5W。根據(jù)其自身特點(diǎn)結(jié)合以往戶外直播傳輸經(jīng)驗(yàn)，我們要求廠家將其電源從以往的AC220V改為DC5V。這樣使用普通攝像機(jī)電池為其提供電力，能持續(xù)工作一星期左右。非常符合戶外直播類傳輸設(shè)備“安全可靠。便攜輕巧，集成度高。功耗小，供電簡便”的要求！

3、最后導(dǎo)演組還在尖錐狀山上布設(shè)4個(gè)機(jī)位，捕捉選手騎爬棧道的細(xì)節(jié)，體現(xiàn)選手藝高膽大的膽識(shí)。為此我們使用頻譜儀對(duì)直播現(xiàn)場的頻率環(huán)境進(jìn)行了仔細(xì)探查，發(fā)現(xiàn)除946M這個(gè)頻點(diǎn)被使用外，其它各頻段均很“干凈”，非常適合無線微波傳輸！

我們根據(jù)高度和傳輸距離由低到高，分別將華林視通HL-WLL 50HD四套微波分別布設(shè)在尖錐狀山頂附件。其具體分配是將頻率低的1160M微波設(shè)置在萬佛寺遺址與7號(hào)光纖相互配合，互為補(bǔ)充。因?yàn)榇颂幨桥郎降钠瘘c(diǎn)，是森林與山脈的交錯(cuò)處。其它頻率微波設(shè)備順山勢(shì)一字向上排開，直達(dá)山頂。分別是14號(hào)機(jī)位的1390M、15號(hào)機(jī)位的1500M、16號(hào)機(jī)位的1600M微波。并取得了優(yōu)質(zhì)的接收效果。

四. 結(jié)論

在以往的直播傳輸中，一般工作面都是處于單一平面中，信號(hào)傳輸難度相對(duì)較小。而這次直播傳輸?shù)墓ぷ髅媸羌扔兴矫嬗执嬖诖怪泵娴牧Ⅲw面，對(duì)傳輸設(shè)備的選型和布局很有講究。我們通過總結(jié)以往直播經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，發(fā)揮改造創(chuàng)新能力。在這次直播中大膽采用微波+光纖相互配合，互為補(bǔ)充的方法出色的完成了此次直播任務(wù)。“會(huì)當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”！電視傳輸技術(shù)也同爬上險(xiǎn)峰一樣，只有通過不懈努力和不斷創(chuàng)新才能登上電視技術(shù)的高峰！BP

參考文獻(xiàn)

淺談 “病理碼”對(duì)數(shù)字高清光傳輸?shù)挠绊?周義