前言
第21届冬季奥运会2010年2月12日至2月28日在加拿大温哥华举行，对于这届冬奥会的电视报道工作，中央电视台投入比往届更大的规模进行转播，中央电视台在温哥华国际广播中心（IBC）租用500平方米组建前方转播报道中心，对冬奥会各个项目进行直播或录播，并有四个时段的体育新闻直播。
本文将主要就前方网络制播系统进行阐述和分析。
一. 系统概述
本届冬奥会前方网络制播系统整体结构包含收录系统、编辑系统、演播室系统、远程传输系统及中心存储系统，如图1所示：
图1
1．编辑系统
前方网络制播系统共配备10套编辑工作站，全部为高清高码率浏览和编辑。其中4套编辑工作站配备专业蓝光盘上载机，进行蓝光盘素材上载；1套工作站配备录像机，进行磁带素材上载、下载；1套工作站作为审片机，进行节目审查。因此编辑系统可以完成素材上载，素材挑选，节目编辑，特技合成，字幕合成，节目审查等功能，完全替代了传统的自编机和二对一合成机房。
2．演播室系统
前方演播室配备两套播出服务器（MSV），一主一备，负责网络播出；两套精彩回放服务器（MSV-555）,一套用于收录、播出精彩赛事画面，一套用于收录、播出录像演播室的访谈节目。
3．收录系统
12个收录工作站，收录所有冬奥会赛事公共信号和单边信号，收录量(含单边信号)按900小时设计，各栏目按照节目需求制作收录计划，通过矩阵切换外来信号源，收录的信号低码率画面被实时传送回北京后方，后方可以根据画面内容进行收录调度和监控。
4．远程传输系统
前方系统与后方CCTV5远程交互，在CCTV5部署一定的服务器完成前后场联动，前后方可以实现资源共享。
5．中心存储系统
中心存储采用ISIS+TAPE模式，在线存储55TB容量，根据不同任务分区管理；近线存储采用的是的数据流磁带库，配置两台LTO-4磁带机，保证归档任务能够在10小时内完成；并且配置回迁软件，能够对已归档的素材进行回迁。
二. 网络制播系统功能分析
网络制播系统功能包括素材收录、素材上载、节目编辑合成、配音、成品节目播出、精彩节目回放和收录等功能。
1．素材收录、素材上载
本届冬奥会前方共有12台收录工作站，负责收录冬奥会所有赛事信号和单边信号。另外对应12路低码率信号画面实时传送回北京后方，后方可以根据画面内容进行收录调度和监控，同时进行场记记录，场记信息被直接写入前方数据库保存，供前方工作人员使用，误差在1秒左右。后方挑选工作站根据实时画面进行素材挑选，回传北京后方，实现前后方赛事公共信号共享。
本次冬奥会前期采录设备ENG全部为高清专业蓝光盘摄像机sony PDW-700,所以素材上载主要是蓝光盘上载，系统为4套编辑工作站配置了蓝光盘上载机作为上载工作站，上载素材全部为高码率素材，上载工作站同时也是编辑工作站，上载完成即可进行编辑。同时考虑到还会有少量磁带素材需要上载，所以系统为1套编辑工作站配置了高清录像机sony HDW-M2000P,作为传统磁带素材上(下)载。由于中央电视台经常与一些国外电视台进行节目交流，因此还专门为这套工作站配备了制转设备，实现PAL与NTSC制式转换，方便了节目交流，可以说这套工作站是一多功能上(下)载工作站。
2．节目编辑合成
本次冬奥会前方节目编辑主要是支持新闻节目大量工作，新闻编辑工作流程如图2所示：
图2
编辑人员首先要在外网文稿系统编写节目串联单，建立编辑文稿，由责任编辑审查文稿，审查通过后创建与文稿关联的节目，然后在编辑工作站进入编辑软件，从收录或上载的素材库中挑选需要的素材，进行非线性编辑。编辑软件有2个视频轨道，8个音频轨道，2个字幕轨道，同时可以进行简单的二维特技制作，如淡入淡出、闪白、隐黑、色彩处理等；可以进行字幕制作，同时在另一个字幕轨道还可以进行图片处理；可以进行音频处理，本次冬奥会音频支持杜比E5.1声道制作和播出，因此对声轨的处理为CH1\CH2为立体声L\R，而播音员配音要放在CH5。节目合成后，再到配音工作站进行配音，完成一个完整的成品节目后，发送到审片工作站，由责任编辑进行节目审查，审查通过后发送到播出工作站进行播出。
3．配音间
本届冬奥会前方设置了两个配音间，这两个配音间都是网络配音间。每个配音间由一个配音工作站、一个调音台和一台监视器组成，可以实现两个功能：一是新闻和专题节目配音，二是赛事直(录)播配音。
A.新闻和专题节目配音：进入配音工作站的配音软件，调出需要配音的节目，节目共有8个音频轨道，配音工作站输出CH1\CH2的背景声进调音台供配音员监听，干净的话筒信号经调音台自动输入到配音工作站的第5音轨，支持杜比E5.1声道制作和播出，播音员通过监视器监看节目画面，通过耳机左声道监听节目背景声，右声道监听话筒声音。完成配音的节目发送到审片工作站审查。
B.赛事直(录)播配音：前方配音间还要完成为CCTV1和CCTV7两个频道的赛事直播配解说的工作。比赛赛场信号由主控通过矩阵选切，通过SDI接到配音间的监视器，由监视器解嵌出现场信号背景声，提供给解说员监听。解说员的评论声通过调音台输出到主控，主控进行加嵌后送回北京直播。如果本场比赛不进行直播，也可由配音间加解说通过主控加嵌送到收录中心收录，进行录像播出。
网络配音工作站的工作模式图如图3所示。
图3
4．播出系统
前方IBC设立一个直播演播室，为体育频道直播演播室。演播室播出系统由主、备播出服务器和主、备播控工作站以及串联单调整工作站构成。每套主备播出服务器有3个播出通道，分别实现主播出、备播出和浏览功能，浏览通道可以进行简单编辑，可将浏览待播内容进行掐头去尾的素材剪辑。播出服务器之间通过集群交换机互联，播控工作站通过控制交换机与播出服务器互联，提供播出控制服务，播出服务器通过核心以太网交换机与中心存储相连，主、备播出服务器通过千兆线互联。具体连接图如图4所示：
图4
主、备播出服务器都可以将正在收录的内容进行延时播出；同时支持快速缩编制作，制作的内容无需生成，直接播出；支持导入Excel格式的节目播出串联单；支持赛事播出和新闻播出，赛事播出串联单和新闻播出串联单支持嵌套，两种播出串联单可以无缝连续播出；可以提供串联单调整。 [Page]
5．演播室收录和精彩回放
前方演播室配备2套MSV-555工作站，一套用于精彩回放，另一套用于收录访谈演播室的PGM信号。本次MSV-555工作方式为一通道输入一通道输出。
精彩回放服务器信号源由矩阵选切，在服务器上可以做简单的剪切编辑，然后输出到演播室切换台播出，它的功能一是把精彩画面缩编进行回放，另一功能是延时播出，比如赛后采访，运动员赛后接受采访的时间是非常宝贵的，如果采访的当时没有直播时间段，这时就可以把采访的信号切入精彩回放服务器收录，然后延时播出。
6．外网文稿
外网文稿系统通过单独的交换机与内网核心以太网交换机相连来访问内网文稿wed服务器，同时设置了防火墙以保证内网数据安全。
外网文稿系统支持办公电脑以B/S方式进行文稿制作，其最大的优点是在电脑中不必安装专门的操作软件，通过普通的Windows操作系统中的IE浏览器就可以进行文稿制作。
图5
7．Avid包装交互
此次冬奥会报道中节目包装仍然采用了Avid系统。包括Avid多媒体工作站在内的非线编辑系统在节目包装、宣传片制作、特技渲染、音效合成等制作任务中发挥着重要作用。在网络制播系统中通过为Avid这样的传统非线性编辑系统提供相关接口，使其能够在核心存储中共享权限内的全部系统资源。从而在片头、片花、节目包装等诸多宣传片的制作中扩展素材源，提高非线性编辑制作的质量与速度。
前方的Avid包装系统可以实时查询到正在收录的所有赛事高清公共信号，随时精确挑选需要的画面，系统会自动将选定的画面从收录系统传送到Avid包装系统中，供包装制作使用。Avid包装完成的节目也可以传送到节目制作系统，将包装好的节目提交审查，系统自动将通过审查后的节目传送到演播室备播。
三. 存储方案
和以往的历次大型体育转播系统相同，素材和节目的存储空间总是不够用，为有效的解决这个难题，本次系统采用ISIS+TAPE存储模式，通过近线磁带可随时回迁素材来减小在线存储的压力，同时将一部分存储空间划分出来，实行私有化管理，为各个栏目组或节目组分配各自独立的存储空间，使各组自己管理好这部分存储空间，达到有效的控制、使用存储空间的目的。
存储空间私有化原则，按栏目所需，分配定额大小不同的空间，私有空间可以存储配音、生成的节目、回迁的近线素材、栏目保留的重要素材。各栏目组或节目组自行管理空间，决定删除或保留各自的素材和节目。
所有收录赛事、上载的ENG素材和拍摄人物专访的素材全部在线保存72小时，72小时后素材自动删除，私有空间的素材不会自动删除。72小时内能编辑完毕的节目，可直接访问ISIS收录区里的素材，无需任何迁移，少量72小时内无法编辑完毕的节目，则须事先把素材迁移至栏目私有工作区。
所有素材都会手动迁移到近线磁带上，编辑记者需要使用近线素材时，可以手动从近线迁回到在线，进行编辑使用。
ISIS在线存储空间划分示意图如图6所示：
图6
四. 网络架构
本次冬奥会在前方搭建了转播系统，但由于前后方时差16小时，因此节目制作需由前后方协同制作，共同完成。
本系统低码率素材和场记信息同步存储在前后方，后方利用低码率进行编辑，然后将前方的素材片段通过下变换为现有CCTV5系统所用标清格式后回传给后方播出；前方收录信号同时传入收录服务器和前方硬件设备，收录服务器产生高低码率保存在前方，硬件设备输出一路低码率给后方，后方接受硬件设备输出的低码率信号，进行场记和低码率制作；前后方分时段播出，比赛日赛事时段节目由前方播出，非赛事时段由后方播出。
1.前方网络拓扑结构示意如图7所示：
图7
2.前后方网络结构示意如图8所示：
图8
3.后方制作系统
冬奥会后方系统主要负责接收前方传输回来的H.264低码率文件，完成挑选，并提交前方合成并下变换为标清素材，前方合成完毕的素材回传到后方入CCTV5现有的标清制作网进行后期制作。同时传输到CCTV.com，便于网站发布等应用。
后方人员通过前方收录回传的低码率素材进行场记，并把场记信息记录到前方、后方的编制库，便于编辑在后方快速的挑选，同时也方便前方编辑利用场记信息进行制作节目。
前方人员通过wms浏览后方媒资资料库，打点回迁对应的高码率到前方，便于前方制作节目用于播出。
4.后方网络架构
由于国际链路的传输距离远，延时大，为了提高传输效率，对视频、音频文件均采用UDP方式传输，回传素材上电视墙时采用组播方式发布出来再处理，为了保证传输的可靠性同时为了保证不影响台内现有业务的正常运转，按照如下的网络模型作规划。
A.冬奥前方、冬奥后方、体育外网、体育内网访问关系图
结合冬奥会的业务并考虑到网络安全性，对冬奥前方、冬奥后方、体育外网、体育内网访问作如下规划：
其中冬奥后方服务器相当于和目前的体育外网放在相同的位置，但不需要访问体育外网。可以单独划一个Vlan出来，按照体育外网的规则设置访问规则即可，这样对现有任何业务不受任何影响。
B.后场连接详图如图9所示：
图9
NAS服务器需要访问体育内网存储，同时需要提供给场记客户端、低码编辑站点、传输服务器访问，因此需双网卡，一个用于连接内网MDS，一个用素材存取访问；由于数据库服务器是保证业务正常运行的核心服务器，因此数据库服务器双网口绑定；由于传输服务器是本次传输任务的核心服务器，因此传输服务器也是双网口绑定；其他站点由于是工作站，因此均采用单网连接；
为了解决单点故障，把低码编辑站点、场记工作站分成两组，分别使用两个应用服务器，一个应用服务器瘫痪，保证另一半的服务器可用。
五. 本次转播方案新技术点分析
本届冬奥会网络制播系统与北京奥运会以及山东全运会的转播系统相比，有一些技术革新，主要的新技术特点包括以下几个方面：
1.系统主视频编码采用DNxHD 120
采用DNxHD120编码，既可提高收录素材的图像质量，也可确保图像经多代复制后细节无明显损失。此外，采用统一的主编码格式，有效实现了不同厂商间的素材交互高效无损失。
2.首次对高清节目采用全流程高码流编辑
本届冬奥会前方编辑工作站全程高清高码率画面编辑，编辑人员编辑的同时监看到的画面就是实际的编辑效果，从而使编辑效率和节目输出质量都得到了可靠的保证。 [Page]
3.节目编辑在本地生成：
由于前方编辑节目用的是高清高码率信号，数据量大，所以节目生成不在后台服务器进行，而采用节目编辑完成后即用本工作站进行生成，大大提高了工作效率。
4.北京远程多路公共信号实时监看
本次冬奥会首创的RTMS系统，利用高效的H.264编码技术，将前方16路公共信号通过文件流实时传输回北京后方，北京后方可在极低的延时（6帧）下监看到优质的画面，将前后方的距离大大拉近，为后方节目制作提供了很大的便利。
5.收录在前方，场记在后方：
所有高清赛事收录到前方存储器中，在收录的同时，系统自动产生低码率画面素材，经过专用链路以文件方式传送回北京后方，后方人员可以随时监看比赛画面，进行场记纪录，记录的场记信息直接写入前方收录数据库中，以便前后方人员看到同步的场记信息。
总结
在大型体育转播工作中，无磁带网络化制播系统的应用大大提高了工作效率和转播质量，也是电视技术今后的发展方向。与传统制播系统相比，网络化制播有其不可比拟的优势：第一、实现资源共享，收录和上载的素材任何一个编辑记者都可以在资料库中查询、调用，前后方素材资料也可以互相查询、调用；第二、节目存储方便，素材收录不再使用磁带，视音频信号以文件形式存储在硬盘中，节目传输、交换更加方便；第三、节目制作、传输方便，节目在工作站上非线性编辑合成，完成之后上传至播出工作站上播出，流程方便快捷；第四、提高了工作效率，赛事节目可以一边收录一边制作，而传统收录只能等到录完一盘磁带以后才能开始制作；第四、由于不再使用磁带，节省了大量人力、物力和存放空间。
本届温哥华冬奥会中央电视台投入了比历届冬奥会都大的规模进行报道，同时无磁带网络化制播系统也日臻完善，能够顺利的完成各种大型体育转播工作。中央电视台从2004年雅典奥运会开始在前方进行网络化制播试验工作，部分节目制作工作由网络制播系统来完成，之后2005年南京全运会、2006年多哈亚运会开始正式投入网络化制播系统负责前方报道工作，但是系统中仍然有传统设备—录像机作为备份保障。2008年北京奥运会开始实现完全网络化制播，录像机不再出现在系统中，2009年山东全运会同样是使用网络化制播系统，并且系统更加完善。到2010年本届温哥华冬奥会在系统不断完善的同时，第一次使用全流程高清高码率制播，在保证系统运行稳定的前提下，大大提高了节目制作效率和质量，也为网络化制播系统今后的不断完善和发展积累了丰富的经验。B&P