论文部分内容阅读
【摘要】介绍腾讯体育首钢演播室灯光网络控制系统的设计与实现，详细阐述控制网络、灯光系统设计与实施、灯光控制台定制功能等。
【关键词】演播室;控制网络;灯光网络;灯光系统;灯光控制台;系统联动
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.10.006
近年来，各大视频网站、直播平台对体育赛事转播版权的争夺越来越激烈，精彩的赛事也为其带来巨大的点击量和收益。腾讯体育为了高质量地完成各项赛事直播，为广大观众呈现高清晰度、流畅、配有专业解说的精彩赛事，提高用户体验，树立腾讯体育优质、专业的品牌形象，在首钢园区建设了专用的赛事直播演播室。项目建成后，可以满足腾讯体育全年每天24小时不停机直播赛事的使用需求。
1演播室概况
本项目在首钢园区内，利用原来的废料存储筒仓改造成演播室。筒仓为圆柱形，筒仓内直径21m，筒内地面高-4m，筒顶高18m。首钢建设集团根据腾讯体育的规划需求，将筒仓分割成B1层、1层、3层，共设计6个演播室和3个解说间，能够同时进行9场赛事的直播。其中，B1层为技术用房，包括导播室、中心机房、总控室、3个解说间、配电室等;1层为1间242m2演播室和1间205m2演播室;3层为1间140m2虚拟演播室及导播室、3间40m2演播室及导播室。演播室配备IP化高清视音频系统、全自动高清摄像机、全自动跟踪和AR（Augmented Reality，增强现实）系统以及满足未来4K标准的灯光系统。
2方案要求
腾讯体育赛事直播任务繁重，几乎每天不间断地使用演播室。同时，赛事直播具有流程基本固定、镜头脚本固定、灯光变化简单等特点。因此，在系统设计之初，腾讯体育提出尽量减少演播室运营工作人员数量、降低运营人员成本的要求。
基于上述需求和使用特点，演播室技术团队决定设计一套纯IP的带外设备控制网络（即一套独立于视频流、音频流传输网以外的设备控制网络），将视频、音频、媒资（内容资产）、收录、灯光控制进行整合，终端约1300个。运营人员、导播或导播助理可以进行统一调度和集中控制，实现各系统按预先编好的程序联动，使各个系统配合更加精确、紧密，满足腾讯体育全年每天24小时不停机直播、降低运营成本的需求。
3带外设备控制网络与灯光网络的链接
带外设备控制网络布置到每个演播室及导播室，用于传输视频、音频、媒资、收录及总控设备的控制信号。灯光设备也同样被接入该控制网络，这样可以充分利用网络资源，减少网络设备相关成本。
网络整体结构采用二层接入、三层汇聚方案，做好相关热备份路由，并进行主备冗余，防止因光纤问题或核心交换机问题，导致网络不可用的情况。整体网络内部规划了几十个VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网），针对不同种类设备不同VLAN，控制协议独立划分，并且设有严格的管理和安全监控。
灯光网络由于涉及到发现、注册等相关问题，内部需要使用组播相关功能。根据之前厂家开发的结果来看，由于TTL（Time To Live，该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量）值仅为1，无法跨网访问。因此，要求厂家对TTL值进行增加，应对跨网段使用，并且针对灯光控制网络专门开启组播功能，以保证灯光系统正常使用。
ITT.程师对Art-Net传输协议和传播方式进行深入了解，将灯光控制台设备接入实际网络环境，并建立灯光专用的VLAN进行测试。
测试结果显示，虽然Art-Net信号在网络里是广播的方式传输，但数据量并不大，控制网带宽满足Art-Net信号传输要求。控制台和DPU（Distributed Processin9Unit，分散处理单元）等联机在专用的VLAN！I～以组播方式发现，网络传输压力可控，与其他VLAN之间无相互影响。
测试结果表明，灯光网络不必单独建设网络，与视音频设备控制共同使用带外设备控制网络方案可行，可以和总控软件硬件无缝连通，节约灯光网络硬件投入成本。
4灯光系统设计与实施
灯光系统方案采用先进的全网络化集中控制，可以通过总控系统支持远程控制。灯光系统可以实现以下功能。
（1）设置灯光控制台和扩展器各1台，总控制通道达到8192个，灯光师通过灯光控制台控制6个演播室的灯光。
（2）设置编程翼两套，配合PC端灯光控制台软件使用，可满足两个演播室同时编程使用，小演播室采用iPAD无线终端编程。
（3）设有实时备份onPC（指PC端软件），与灯光控制台时刻保持数据同步。假设灯光控制台出现故障，可使用实时备份onPC继续控制灯光完成直播。
（4）设置网络解码器6台，灯光网络信号采用国际通用的Art-Net/RDM协议，通过网络传输给各个演播室，由放置在各个演播室的网络解码器将Art-Net网络信号解码成DMX512信号来控制灯具。网络解码器要求具有最后场景保持功能，在网络信号中断的情况下，依然可以输出最后的场景，保证直播继续。
（5）灯光师可通过RDM功能远程检查灯具状态。
（6）总控系统通过专用接口连接到灯光控制台，向灯光控制台发送指令，燈光控制台自动执行相应程序，实现灯光系统与音频、多媒体、摄像机联动。
（7）所有灯具采用LED光源灯具，灯具具有最后信号保持功能，在DMX512信号中断的情况下，依然保持最后的亮度，保证直播进行下去。
灯光网络系统图见图1。
以上多个安全措施旨在提高灯光系统的安全性，为赛事直播提供安全、稳定的灯光系统。
5灯光控制台定制功能
灯光控制台应该具有丰富的灯具控制功能、安全可靠的网络功能和开放的接口，可以与第三方播控软件相连，具备多用户权限管理功能。
本项目对灯光控制台的要求较高，选型至关重要。经过认真对比，选用广州彩熠灯光股份有限公司生产的TEKMAND MINI型灯光控制台（图2）。该灯光控制台具有自主知识产权，功能丰富，符合演播室的功能需求，且具有较高的性价比。
除具备灯光控制台的常规功能外，厂家还提供了以下定制服务。
（1）多用户权限管理功能。多个演播室共用一个灯光控制台，需要在灯光控制台建立各演播室对应的账户，在演播室编程时，采用相应账户登录灯光控制台进行编程，编好程后用管理员账户来控制所有演播室灯光。为了避免对其他演播室灯光的影响，需要将账户与对应演播室灯光进行绑定。例如，灯光师在1号演播室编程，以1号演播室账户登录灯光控制台时，不得控制其他演播室灯光，增强演播室运营的安全性。
（2）厂家开放了灯光控制台Telnet端口访问权限。这里灯光控制台相当于远端服务器，第三方播控软件为本地计算机，播控软件按照灯光控制台厂家提供的指令标准格式，通过Telnet端口发送给灯光控制台，灯光控制台可以完全识别并准确执行，与播控软件连通测试顺利完成。相较于采用Midi端口连接灯光控制台，Telnet端口可发送更加丰富的指令，实现更多的远程控制功能。
6结语
本项目于2019年8月1日调试完毕，经过一个月的试运行，系统稳定、安全措施有效，达到预期设计目标。8月31日正式启用，腾讯体育为广大观众呈现精彩的篮球世界杯（图3～图4）。
本次灯光系统的设计方案，能够满足体育赛事全年每天24dx时不停机直播需求，同时也在全网络化灯光控制方面进行了积极探索。采用国产灯光控制台、向厂家提出功能需求定制，并最终实现与第三方播控软件连通、与视音频设备控制共用网络，大胆尝试全网络化灯光系统，用较高性价比的方案实现最初的设计目标。
【关键词】演播室;控制网络;灯光网络;灯光系统;灯光控制台;系统联动
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.10.006
近年来，各大视频网站、直播平台对体育赛事转播版权的争夺越来越激烈，精彩的赛事也为其带来巨大的点击量和收益。腾讯体育为了高质量地完成各项赛事直播，为广大观众呈现高清晰度、流畅、配有专业解说的精彩赛事，提高用户体验，树立腾讯体育优质、专业的品牌形象，在首钢园区建设了专用的赛事直播演播室。项目建成后，可以满足腾讯体育全年每天24小时不停机直播赛事的使用需求。
1演播室概况
本项目在首钢园区内，利用原来的废料存储筒仓改造成演播室。筒仓为圆柱形，筒仓内直径21m，筒内地面高-4m，筒顶高18m。首钢建设集团根据腾讯体育的规划需求，将筒仓分割成B1层、1层、3层，共设计6个演播室和3个解说间，能够同时进行9场赛事的直播。其中，B1层为技术用房，包括导播室、中心机房、总控室、3个解说间、配电室等;1层为1间242m2演播室和1间205m2演播室;3层为1间140m2虚拟演播室及导播室、3间40m2演播室及导播室。演播室配备IP化高清视音频系统、全自动高清摄像机、全自动跟踪和AR（Augmented Reality，增强现实）系统以及满足未来4K标准的灯光系统。
2方案要求
腾讯体育赛事直播任务繁重，几乎每天不间断地使用演播室。同时，赛事直播具有流程基本固定、镜头脚本固定、灯光变化简单等特点。因此，在系统设计之初，腾讯体育提出尽量减少演播室运营工作人员数量、降低运营人员成本的要求。
基于上述需求和使用特点，演播室技术团队决定设计一套纯IP的带外设备控制网络（即一套独立于视频流、音频流传输网以外的设备控制网络），将视频、音频、媒资（内容资产）、收录、灯光控制进行整合，终端约1300个。运营人员、导播或导播助理可以进行统一调度和集中控制，实现各系统按预先编好的程序联动，使各个系统配合更加精确、紧密，满足腾讯体育全年每天24小时不停机直播、降低运营成本的需求。
3带外设备控制网络与灯光网络的链接
带外设备控制网络布置到每个演播室及导播室，用于传输视频、音频、媒资、收录及总控设备的控制信号。灯光设备也同样被接入该控制网络，这样可以充分利用网络资源，减少网络设备相关成本。
网络整体结构采用二层接入、三层汇聚方案，做好相关热备份路由，并进行主备冗余，防止因光纤问题或核心交换机问题，导致网络不可用的情况。整体网络内部规划了几十个VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网），针对不同种类设备不同VLAN，控制协议独立划分，并且设有严格的管理和安全监控。
灯光网络由于涉及到发现、注册等相关问题，内部需要使用组播相关功能。根据之前厂家开发的结果来看，由于TTL（Time To Live，该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量）值仅为1，无法跨网访问。因此，要求厂家对TTL值进行增加，应对跨网段使用，并且针对灯光控制网络专门开启组播功能，以保证灯光系统正常使用。
ITT.程师对Art-Net传输协议和传播方式进行深入了解，将灯光控制台设备接入实际网络环境，并建立灯光专用的VLAN进行测试。
测试结果显示，虽然Art-Net信号在网络里是广播的方式传输，但数据量并不大，控制网带宽满足Art-Net信号传输要求。控制台和DPU（Distributed Processin9Unit，分散处理单元）等联机在专用的VLAN！I～以组播方式发现，网络传输压力可控，与其他VLAN之间无相互影响。
测试结果表明，灯光网络不必单独建设网络，与视音频设备控制共同使用带外设备控制网络方案可行，可以和总控软件硬件无缝连通，节约灯光网络硬件投入成本。
4灯光系统设计与实施
灯光系统方案采用先进的全网络化集中控制，可以通过总控系统支持远程控制。灯光系统可以实现以下功能。
（1）设置灯光控制台和扩展器各1台，总控制通道达到8192个，灯光师通过灯光控制台控制6个演播室的灯光。
（2）设置编程翼两套，配合PC端灯光控制台软件使用，可满足两个演播室同时编程使用，小演播室采用iPAD无线终端编程。
（3）设有实时备份onPC（指PC端软件），与灯光控制台时刻保持数据同步。假设灯光控制台出现故障，可使用实时备份onPC继续控制灯光完成直播。
（4）设置网络解码器6台，灯光网络信号采用国际通用的Art-Net/RDM协议，通过网络传输给各个演播室，由放置在各个演播室的网络解码器将Art-Net网络信号解码成DMX512信号来控制灯具。网络解码器要求具有最后场景保持功能，在网络信号中断的情况下，依然可以输出最后的场景，保证直播继续。
（5）灯光师可通过RDM功能远程检查灯具状态。
（6）总控系统通过专用接口连接到灯光控制台，向灯光控制台发送指令，燈光控制台自动执行相应程序，实现灯光系统与音频、多媒体、摄像机联动。
（7）所有灯具采用LED光源灯具，灯具具有最后信号保持功能，在DMX512信号中断的情况下，依然保持最后的亮度，保证直播进行下去。
灯光网络系统图见图1。
以上多个安全措施旨在提高灯光系统的安全性，为赛事直播提供安全、稳定的灯光系统。
5灯光控制台定制功能
灯光控制台应该具有丰富的灯具控制功能、安全可靠的网络功能和开放的接口，可以与第三方播控软件相连，具备多用户权限管理功能。
本项目对灯光控制台的要求较高，选型至关重要。经过认真对比，选用广州彩熠灯光股份有限公司生产的TEKMAND MINI型灯光控制台（图2）。该灯光控制台具有自主知识产权，功能丰富，符合演播室的功能需求，且具有较高的性价比。
除具备灯光控制台的常规功能外，厂家还提供了以下定制服务。
（1）多用户权限管理功能。多个演播室共用一个灯光控制台，需要在灯光控制台建立各演播室对应的账户，在演播室编程时，采用相应账户登录灯光控制台进行编程，编好程后用管理员账户来控制所有演播室灯光。为了避免对其他演播室灯光的影响，需要将账户与对应演播室灯光进行绑定。例如，灯光师在1号演播室编程，以1号演播室账户登录灯光控制台时，不得控制其他演播室灯光，增强演播室运营的安全性。
（2）厂家开放了灯光控制台Telnet端口访问权限。这里灯光控制台相当于远端服务器，第三方播控软件为本地计算机，播控软件按照灯光控制台厂家提供的指令标准格式，通过Telnet端口发送给灯光控制台，灯光控制台可以完全识别并准确执行，与播控软件连通测试顺利完成。相较于采用Midi端口连接灯光控制台，Telnet端口可发送更加丰富的指令，实现更多的远程控制功能。
6结语
本项目于2019年8月1日调试完毕，经过一个月的试运行，系统稳定、安全措施有效，达到预期设计目标。8月31日正式启用，腾讯体育为广大观众呈现精彩的篮球世界杯（图3～图4）。
本次灯光系统的设计方案，能够满足体育赛事全年每天24dx时不停机直播需求，同时也在全网络化灯光控制方面进行了积极探索。采用国产灯光控制台、向厂家提出功能需求定制，并最终实现与第三方播控软件连通、与视音频设备控制共用网络，大胆尝试全网络化灯光系统，用较高性价比的方案实现最初的设计目标。