奥帆赛海上赛事网络视频应用案例浅析

   作为2008年奥帆赛的实战彩排，“好运北京”青岛国际帆船赛被北京奥组委确定为综合测试项目之一，将严格按照奥运模式和奥运标准进行测试。为了提高赛事的观赏性、保证赛程的安全性，举办一届有特色、高水平的比赛，相比往年比赛提出了更高的要求：以往帆船类竞赛都是由拍摄艇跟随拍摄成录像，再回到岸上的进行转播，而本次比赛要尝试一个新的“奥运记录”——通过无线网络视频技术实时进行赛事直播。由于这一新技术的应用将直接改写奥运会帆船类比赛的历史，组委会对方案解决提供商提出了“必须保证万无一失”的严格要求，对所使用的相关设备性能提出了近乎苛求的规定。

    针对海上赛事环境的特殊性，天津天地伟业科技有限公司开发出船、车载网络视频系统，它综合了先进的船/车载网络视频处理技术、最新的WiMAX(802.16d)无线传输技术和计算机网络技术，能够跨地域的对高机动性、数量庞大的海上赛区、观众看台等诸多场所进行实时监看，使得实时监控范围从陆地扩展到海洋，保证了赛事实时清晰直播、海上安保监控实时指挥、岸上综合管理实时整合的系统覆盖。最终此系统凭借其性能、功能、服务等方面的多项优势脱颖而出，有幸为本届奥帆赛提供现场服务。在此我们对本届赛事的应用案例进行一下浅析。

组委会对海上视频有哪些需求
由于的奥帆赛项目重要性，组委会相关领导尤为重视，提出如下几个问题：
1、如何保证转播图像的清晰；
2、如何保证无线传输音视频数据的实时稳定；
3、如何应对赛场突发事件；
4、如何对管理人员进行有效管理，保证相关安保数据的保密性；
5、如何保证多用户同时点播浏览；
6、如何保证设备在海上风浪大、湿度高、抖动剧烈的环境下稳定的运行；

    如何实现赛事的海上视频

    带着以上问题，结合天地伟业公司在青岛奥帆赛海上赛事网络视频项目的应用案例为广大读者介绍该方案的结构及功能。根据赛场的实际特点，系统分为三个子系统。第一个子系统为前端直播、监控系统，第二个子系统为数据传输系统，第三个子系统为中心综合管理系统。前端直播、监控监控系统主要完成现场音视频采集；数据传输系统的主要完成前端采集的音视频数据传输到中心以及在中心综合管理系统处理后的音视频数据传输到最终用户端；中心综合管理系统将完成所有直播、监控信息的处理，包括直播信号的制作、监控信号的管理以及流媒体信息的点播等等。系统如下图：

    海上视频平台实现功能特点

    1）赛事直播：

    通过前端媒体船、车将现场实时音视频的实时采集，经过中心端视频编辑平台处理后的音视频信息输出给现场场馆的大屏幕和电视台，这样现场的观众和全球有线电视用户就可以第一时间的了解比赛赛况。

    2）辅助裁判：

    现场实时视频的引入为我们提供了更全、更实时的比赛信息，通过这些音视频信息我们可以及时发现比赛现场环境或人为问题，我们还可以以此来监督和规范执法人员的执法水平，为公平、公正的比赛提供保障。

    3）移动安保：

　 我们可以通过部署在船、车的移动视频采集把船、车内以及周界当地视频信号反馈给主控中心，指挥监控中心能够在较大的区域范围对行进过程中船、车的位置、状态等动态信息进行即时监控、录像，及时协调处理船、车辆行驶过程中遇到的问题。

    4）应急联动：

    通过统一的综合管理中心，在发生特殊情况时可以统一安排应急方案，统一指挥赛事安保人员进行事故现场的交通管制、事故现场周边人员疏散、事故的紧急救援等等。

    5）赛事点播

    直播的音视频信息回传中心后，经过终端处理的相关信息将存储在流媒体服务器上，感兴趣的观众可以用PC、用手机通过INTERNET以及移动网络随时点播奥运相关赛事的图、文、视频资料，极大的拓展了奥运信息转播的覆盖面。

    6）事后处理

    在比赛过程中的所有直播、移动安保等相关音视频数据都在中心端进行了统一的录像，过后如有任何需要都可通过本地或远程主机查看录像资料，存贮的图像和数据信息能被打印、回放，以便调查研究证据。

    海上视频平台建设

    1、前端直播、监控监控系统

    船、车载直播系统集视频采集单元、网络视频编码单元、无线传输单元为一体，由技术专业的摄像师保证图像的效果，性能优秀的网络视频服务器保证图像的质量，运行稳定的无线产品保证图像的流畅。针对海上的特殊环境，天地伟业前端设备全部采用嵌入式设计，运行稳定可靠；优势压缩算法，视频更清晰，网络带宽/存储占用更小；带宽自适应策略,前终端产品无线优化策略，满足无线这样恶劣环境的应用。通过将相关媒体船部署在赛区，可以为观众提供出发和冲刺的精彩瞬间，提供绕标船处技术含量最高的折返争夺实况，提供实时排位新况。

    船、车监控系统有效的整合网络高速球单元与无线传输单元为一体，采用一体化设计，一根网络一根电源线即可完成安装调试；内置精密步进电机，辅以精密的驱动和控制电路，有效保证稳定性和精度，500度/秒的巡航速度和0.01~180度/秒的手动速度，预置位精度可达±0.07度，为海上赛事这样的国际性比赛提供了应用保障；内置风冷加热功能，配合高精度温度传感器，可智能控制加热、风冷的启动，保证设备长期正常工作；IP66等级防水完全满足了现场湿度大、雨水多的特殊应用。通过现场部署的移动安保船、车，主控中心可以实时的对前端进行浏览、录像，并可远程控制前端快球运动以实时了解前端的周界情况，在出现突发事件的时候可以通过对讲的方式统一部署安保人员，及时处理船、车辆行驶过程中遇到的问题。这样既有效的保证了重要人员在行进过程中的安全，又为出现意外事件之后的追查提供强有力的依据。同时在比赛期间移动的船、车可以部署在比赛周界和人员密集的场所，为主控中心提供现场实时的音视频图像，并按照主控中心的统一指挥更好地承担起赛区安全防范、人员救助等任务。

    2、数据传输系统

    前端直播、监控监控系统的音视频信号依靠国际最新的WiMAX(802.16d)技术无线远传。项目中采用WiMAX技术构建宽带IP网络，提供单路最大4Mbps的音视频像传输带宽。只要在相关赛区做好信号覆盖，所有船、车载目标都能够得到有效的与中心端建立链接，实现包括图像的上传、点播、双向对讲等功能。

    终端音视频处理单元采用专网方式，主要完成前端采集视频的存储、转发、点播等功能。我们可在主控中心架设一台管理主机，负责专网接入的NAT职能，使得此系统可和其它专网用户可以直接访问，我们可：

接入组委会专网，以实现组委会领导对前端直播视频浏览及点播；
接入安全部门专网，以实现安全部门对前端安保视频的浏览、控制，录像回放及点播；
接入INTERNET，以通过实现PC及手机终端对图、文、音视频信息的点播。

    3、中心监控管理系统

    该平台系统专为大型无线网络视频系统设计，适合于海上赛事这种监控点数和用户数较多、系统需多级管理、权限划分细致的场合，并针对现场无线环境的特殊性，增加缓存和延时的调节，有效的缓解无线网络的不稳定因素，保证了现场的图像的效果。

    该系统包含：数据库模块、视频浏览模块、集中录像模块、电子地图模块、视频点播模块和终端视频处理模块。

    １）数据库模块可以对系统进行划分以应对大型监控系统中复杂的设备和众多的用户。我们对系统的设备进行分组，形成多个设备组。同时对用户进行分组，形成用户组。不同的直播、安保视频可以归属到不同的设备组里，不同的管理人员归属到不同的用户组里。我们把设备组和用户组做权限上的映射管理，使得只有相关的人管理相关的设备，这样就解决了权限划分的问题。同时在同一个用户组内，每个用户也都将按照级别设置不同的权限等级，使得高等级用户的操作可以及时得到相应。

    ２）视频浏览模块：主要完成视频实时浏览和系统管理功能。管理员可以通过该软件模块对系统的设备进行添加、删除、修改、分组；对系统的用户进行添加、删除、修改、分组；并设定各用户组和设备组之间的权限划分。管理员还可以对系统的视频质量、报警策略、系统日志等进行管理。不同等级的用户登录此系统时，将依据权限对操作者进行限制。

    ３）集中录像主机：在一个系统中可设置多台录像主机，每台录像主机可以集中录像200路视频点。系统可以实时显示各录像通道的状态，以及各磁盘占用情况，当磁盘空间不足时可以自动发出报警，或采取相应策略。 


    ４）电子地图模块：系统为用户提供多种地图编辑功能，用户可以自定义地图图层，各图层中的设备分布，报警策略。电子地图可以自动显示各种报警信息。用户在选种某一图层上的设备后，可以联动该点的视频画面。电子地图直观、方便用户操作。

    ５）视频点播模块：用户可以通过IE浏览器直接进入视频点播模块。系统为用户提供了本地和远程的录像文件查询方式。在录像回放过程中还可以对画面进行处理、抓拍、回放照片等操作。抓拍后的照片可以实时打印。

    ６）代理转发模块：系统提供支持２级代理转发服务，系统可以显示出当前正在代理的设备以及正在通过代理访问的客户端列表。系统管理员可以强制某一个客户端断开与代理服务器的连接。

    7）终端视频处理单元：终端视频处理单元将数字信号还原成模拟信号，并通过视频编辑TEAM将还原后的视频信号合成为电视信号并转发到电视台，通过电视台将现场直播画面传出，整个过程仅有几秒的时延，这将使电视观众能与现场观众一样真正地高质量地同时看到现场精彩的比赛。

运行效果：

    在为期15天的比赛中，天地伟业网络视频系统经受住了海面气候条件复杂、船舶颠簸剧烈、比赛区域跨度大等诸多现场问题的考验，设备运行稳定，图像清晰，成功的配合了赛事直播、点播和移动保安工作的顺利进行，获得了青岛市委市政府、奥帆委、奥运相关7省市移动公司有关领导和专家的一致好评。

    在今后的工作中，天地伟业还进一步优化现有海上网络视频产品，为国际型赛事提供更加优质的产品和服务，为中国的盛世贡献民族企业的一份力量。