奧帆賽海上賽事網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用案例淺析

   作為2008年奧帆賽的實戰(zhàn)彩排，“好運北京”青島國際帆船賽被北京奧組委確定為綜合測試項目之一，將嚴格按照奧運模式和奧運標準進行測試。為了提高賽事的觀賞性、保證賽程的安全性，舉辦一屆有特色、高水平的比賽，相比往年比賽提出了更高的要求：以往帆船類競賽都是由拍攝艇跟隨拍攝成錄像，再回到岸上的進行轉(zhuǎn)播，而本次比賽要嘗試一個新的“奧運記錄”——通過無線網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)實時進行賽事直播。由于這一新技術(shù)的應(yīng)用將直接改寫奧運會帆船類比賽的歷史，組委會對方案解決提供商提出了“必須保證萬無一失”的嚴格要求，對所使用的相關(guān)設(shè)備性能提出了近乎苛求的規(guī)定。

    針對海上賽事環(huán)境的特殊性，天津天地偉業(yè)科技有限公司開發(fā)出船、車載網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，它綜合了先進的船/車載網(wǎng)絡(luò)視頻處理技術(shù)、最新的WiMAX(802.16d)無線傳輸技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠跨地域的對高機動性、數(shù)量龐大的海上賽區(qū)、觀眾看臺等諸多場所進行實時監(jiān)看，使得實時監(jiān)控范圍從陸地擴展到海洋，保證了賽事實時清晰直播、海上安保監(jiān)控實時指揮、岸上綜合管理實時整合的系統(tǒng)覆蓋。最終此系統(tǒng)憑借其性能、功能、服務(wù)等方面的多項優(yōu)勢脫穎而出，有幸為本屆奧帆賽提供現(xiàn)場服務(wù)。在此我們對本屆賽事的應(yīng)用案例進行一下淺析。

組委會對海上視頻有哪些需求
由于的奧帆賽項目重要性，組委會相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)尤為重視，提出如下幾個問題：
1、如何保證轉(zhuǎn)播圖像的清晰；
2、如何保證無線傳輸音視頻數(shù)據(jù)的實時穩(wěn)定；
3、如何應(yīng)對賽場突發(fā)事件；
4、如何對管理人員進行有效管理，保證相關(guān)安保數(shù)據(jù)的保密性；
5、如何保證多用戶同時點播瀏覽；
6、如何保證設(shè)備在海上風浪大、濕度高、抖動劇烈的環(huán)境下穩(wěn)定的運行；

    如何實現(xiàn)賽事的海上視頻

    帶著以上問題，結(jié)合天地偉業(yè)公司在青島奧帆賽海上賽事網(wǎng)絡(luò)視頻項目的應(yīng)用案例為廣大讀者介紹該方案的結(jié)構(gòu)及功能。根據(jù)賽場的實際特點，系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng)。第一個子系統(tǒng)為前端直播、監(jiān)控系統(tǒng)，第二個子系統(tǒng)為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，第三個子系統(tǒng)為中心綜合管理系統(tǒng)。前端直播、監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)主要完成現(xiàn)場音視頻采集；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主要完成前端采集的音視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行囊约霸谥行木C合管理系統(tǒng)處理后的音視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶罱K用戶端；中心綜合管理系統(tǒng)將完成所有直播、監(jiān)控信息的處理，包括直播信號的制作、監(jiān)控信號的管理以及流媒體信息的點播等等。系統(tǒng)如下圖：

    海上視頻平臺實現(xiàn)功能特點

    1）賽事直播：

    通過前端媒體船、車將現(xiàn)場實時音視頻的實時采集，經(jīng)過中心端視頻編輯平臺處理后的音視頻信息輸出給現(xiàn)場場館的大屏幕和電視臺，這樣現(xiàn)場的觀眾和全球有線電視用戶就可以第一時間的了解比賽賽況。

    2）輔助裁判：

    現(xiàn)場實時視頻的引入為我們提供了更全、更實時的比賽信息，通過這些音視頻信息我們可以及時發(fā)現(xiàn)比賽現(xiàn)場環(huán)境或人為問題，我們還可以以此來監(jiān)督和規(guī)范執(zhí)法人員的執(zhí)法水平，為公平、公正的比賽提供保障。

    3）移動安保：

　 我們可以通過部署在船、車的移動視頻采集把船、車內(nèi)以及周界當?shù)匾曨l信號反饋給主控中心，指揮監(jiān)控中心能夠在較大的區(qū)域范圍對行進過程中船、車的位置、狀態(tài)等動態(tài)信息進行即時監(jiān)控、錄像，及時協(xié)調(diào)處理船、車輛行駛過程中遇到的問題。

    4）應(yīng)急聯(lián)動：

    通過統(tǒng)一的綜合管理中心，在發(fā)生特殊情況時可以統(tǒng)一安排應(yīng)急方案，統(tǒng)一指揮賽事安保人員進行事故現(xiàn)場的交通管制、事故現(xiàn)場周邊人員疏散、事故的緊急救援等等。

    5）賽事點播

    直播的音視頻信息回傳中心后，經(jīng)過終端處理的相關(guān)信息將存儲在流媒體服務(wù)器上，感興趣的觀眾可以用PC、用手機通過INTERNET以及移動網(wǎng)絡(luò)隨時點播奧運相關(guān)賽事的圖、文、視頻資料，極大的拓展了奧運信息轉(zhuǎn)播的覆蓋面。

    6）事后處理

    在比賽過程中的所有直播、移動安保等相關(guān)音視頻數(shù)據(jù)都在中心端進行了統(tǒng)一的錄像，過后如有任何需要都可通過本地或遠程主機查看錄像資料，存貯的圖像和數(shù)據(jù)信息能被打印、回放，以便調(diào)查研究證據(jù)。

    海上視頻平臺建設(shè)

    1、前端直播、監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)

    船、車載直播系統(tǒng)集視頻采集單元、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼單元、無線傳輸單元為一體，由技術(shù)專業(yè)的攝像師保證圖像的效果，性能優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器保證圖像的質(zhì)量，運行穩(wěn)定的無線產(chǎn)品保證圖像的流暢。針對海上的特殊環(huán)境，天地偉業(yè)前端設(shè)備全部采用嵌入式設(shè)計，運行穩(wěn)定可靠；優(yōu)勢壓縮算法，視頻更清晰，網(wǎng)絡(luò)帶寬/存儲占用更小；帶寬自適應(yīng)策略,前終端產(chǎn)品無線優(yōu)化策略，滿足無線這樣惡劣環(huán)境的應(yīng)用。通過將相關(guān)媒體船部署在賽區(qū)，可以為觀眾提供出發(fā)和沖刺的精彩瞬間，提供繞標船處技術(shù)含量最高的折返爭奪實況，提供實時排位新況。

    船、車監(jiān)控系統(tǒng)有效的整合網(wǎng)絡(luò)高速球單元與無線傳輸單元為一體，采用一體化設(shè)計，一根網(wǎng)絡(luò)一根電源線即可完成安裝調(diào)試；內(nèi)置精密步進電機，輔以精密的驅(qū)動和控制電路，有效保證穩(wěn)定性和精度，500度/秒的巡航速度和0.01~180度/秒的手動速度，預(yù)置位精度可達±0.07度，為海上賽事這樣的國際性比賽提供了應(yīng)用保障；內(nèi)置風冷加熱功能，配合高精度溫度傳感器，可智能控制加熱、風冷的啟動，保證設(shè)備長期正常工作；IP66等級防水完全滿足了現(xiàn)場濕度大、雨水多的特殊應(yīng)用。通過現(xiàn)場部署的移動安保船、車，主控中心可以實時的對前端進行瀏覽、錄像，并可遠程控制前端快球運動以實時了解前端的周界情況，在出現(xiàn)突發(fā)事件的時候可以通過對講的方式統(tǒng)一部署安保人員，及時處理船、車輛行駛過程中遇到的問題。這樣既有效的保證了重要人員在行進過程中的安全，又為出現(xiàn)意外事件之后的追查提供強有力的依據(jù)。同時在比賽期間移動的船、車可以部署在比賽周界和人員密集的場所，為主控中心提供現(xiàn)場實時的音視頻圖像，并按照主控中心的統(tǒng)一指揮更好地承擔起賽區(qū)安全防范、人員救助等任務(wù)。

    2、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

    前端直播、監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)的音視頻信號依靠國際最新的WiMAX(802.16d)技術(shù)無線遠傳。項目中采用WiMAX技術(shù)構(gòu)建寬帶IP網(wǎng)絡(luò)，提供單路最大4Mbps的音視頻像傳輸帶寬。只要在相關(guān)賽區(qū)做好信號覆蓋，所有船、車載目標都能夠得到有效的與中心端建立鏈接，實現(xiàn)包括圖像的上傳、點播、雙向?qū)χv等功能。

    終端音視頻處理單元采用專網(wǎng)方式，主要完成前端采集視頻的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、點播等功能。我們可在主控中心架設(shè)一臺管理主機，負責專網(wǎng)接入的NAT職能，使得此系統(tǒng)可和其它專網(wǎng)用戶可以直接訪問，我們可：

接入組委會專網(wǎng)，以實現(xiàn)組委會領(lǐng)導(dǎo)對前端直播視頻瀏覽及點播；
接入安全部門專網(wǎng)，以實現(xiàn)安全部門對前端安保視頻的瀏覽、控制，錄像回放及點播；
接入INTERNET，以通過實現(xiàn)PC及手機終端對圖、文、音視頻信息的點播。

    3、中心監(jiān)控管理系統(tǒng)

    該平臺系統(tǒng)專為大型無線網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)設(shè)計，適合于海上賽事這種監(jiān)控點數(shù)和用戶數(shù)較多、系統(tǒng)需多級管理、權(quán)限劃分細致的場合，并針對現(xiàn)場無線環(huán)境的特殊性，增加緩存和延時的調(diào)節(jié)，有效的緩解無線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定因素，保證了現(xiàn)場的圖像的效果。

    該系統(tǒng)包含：數(shù)據(jù)庫模塊、視頻瀏覽模塊、集中錄像模塊、電子地圖模塊、視頻點播模塊和終端視頻處理模塊。

    １）數(shù)據(jù)庫模塊可以對系統(tǒng)進行劃分以應(yīng)對大型監(jiān)控系統(tǒng)中復(fù)雜的設(shè)備和眾多的用戶。我們對系統(tǒng)的設(shè)備進行分組，形成多個設(shè)備組。同時對用戶進行分組，形成用戶組。不同的直播、安保視頻可以歸屬到不同的設(shè)備組里，不同的管理人員歸屬到不同的用戶組里。我們把設(shè)備組和用戶組做權(quán)限上的映射管理，使得只有相關(guān)的人管理相關(guān)的設(shè)備，這樣就解決了權(quán)限劃分的問題。同時在同一個用戶組內(nèi)，每個用戶也都將按照級別設(shè)置不同的權(quán)限等級，使得高等級用戶的操作可以及時得到相應(yīng)。

    ２）視頻瀏覽模塊：主要完成視頻實時瀏覽和系統(tǒng)管理功能。管理員可以通過該軟件模塊對系統(tǒng)的設(shè)備進行添加、刪除、修改、分組；對系統(tǒng)的用戶進行添加、刪除、修改、分組；并設(shè)定各用戶組和設(shè)備組之間的權(quán)限劃分。管理員還可以對系統(tǒng)的視頻質(zhì)量、報警策略、系統(tǒng)日志等進行管理。不同等級的用戶登錄此系統(tǒng)時，將依據(jù)權(quán)限對操作者進行限制。

    ３）集中錄像主機：在一個系統(tǒng)中可設(shè)置多臺錄像主機，每臺錄像主機可以集中錄像200路視頻點。系統(tǒng)可以實時顯示各錄像通道的狀態(tài)，以及各磁盤占用情況，當磁盤空間不足時可以自動發(fā)出報警，或采取相應(yīng)策略。 


    ４）電子地圖模塊：系統(tǒng)為用戶提供多種地圖編輯功能，用戶可以自定義地圖圖層，各圖層中的設(shè)備分布，報警策略。電子地圖可以自動顯示各種報警信息。用戶在選種某一圖層上的設(shè)備后，可以聯(lián)動該點的視頻畫面。電子地圖直觀、方便用戶操作。

    ５）視頻點播模塊：用戶可以通過IE瀏覽器直接進入視頻點播模塊。系統(tǒng)為用戶提供了本地和遠程的錄像文件查詢方式。在錄像回放過程中還可以對畫面進行處理、抓拍、回放照片等操作。抓拍后的照片可以實時打印。

    ６）代理轉(zhuǎn)發(fā)模塊：系統(tǒng)提供支持２級代理轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，系統(tǒng)可以顯示出當前正在代理的設(shè)備以及正在通過代理訪問的客戶端列表。系統(tǒng)管理員可以強制某一個客戶端斷開與代理服務(wù)器的連接。

    7）終端視頻處理單元：終端視頻處理單元將數(shù)字信號還原成模擬信號，并通過視頻編輯TEAM將還原后的視頻信號合成為電視信號并轉(zhuǎn)發(fā)到電視臺，通過電視臺將現(xiàn)場直播畫面?zhèn)鞒觯�整個過程僅有幾秒的時延，這將使電視觀眾能與現(xiàn)場觀眾一樣真正地高質(zhì)量地同時看到現(xiàn)場精彩的比賽。

運行效果：

    在為期15天的比賽中，天地偉業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)經(jīng)受住了海面氣候條件復(fù)雜、船舶顛簸劇烈、比賽區(qū)域跨度大等諸多現(xiàn)場問題的考驗，設(shè)備運行穩(wěn)定，圖像清晰，成功的配合了賽事直播、點播和移動保安工作的順利進行，獲得了青島市委市政府、奧帆委、奧運相關(guān)7省市移動公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家的一致好評。

    在今后的工作中，天地偉業(yè)還進一步優(yōu)化現(xiàn)有海上網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品，為國際型賽事提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，為中國的盛世貢獻民族企業(yè)的一份力量。