Как транслировать турнир по робототехнике или дронам

В этой статье будут рассмотрены основные аспекты организации прямой трансляции вашего турнира VEX Robotics или Aerial Drone Competition. Независимо от того, проводите ли вы мероприятие VEX IQ, VEX V5 или соревнование по воздушной съемке с использованием дронов, технические аспекты прямой трансляции практически одинаковы. В следующих разделах представлена информация о различных типах камер, которые вы можете купить или использовать, о микшировании видео, наложениях, аудио и некотором рекомендуемом оборудовании. Прямая трансляция рекомендуется опытным партнерам мероприятий, которые уже уверены в своих способностях организовать и провести мероприятие, используя стандартное программное обеспечение для турниров.

Этот контент взят из видео Джона Холбрука из Альянса робототехники Западной Вирджинии и используется здесь с его разрешения. Вы можете просмотреть это видео здесь.

Оборудование и настройка для сети Video &

Обзор

Давайте рассмотрим базовую видеоустановку для соревнований по робототехнике VEX V5 с двумя полями.

На каждое поле направлена камера.

Программное обеспечение Tournament Manager генерирует графику, которая добавляет в прямую трансляцию информацию о командах, времени, номере матча и счете.

Эти входные данные поступают в видеокоммутатор, который накладывает графику из Tournament Manager на изображение с камеры.

Полученное видео отправляется на выходы, включая платформу прямой трансляции (например, YouTube или Twitch), а также на телевизор или проектор в месте проведения мероприятия, который виден зрителям.

Видеокоммутатор

Основные функции

• Наложение графики программного обеспечения TM на полевое видео
• Переключайтесь между камерами, чтобы увидеть текущий матч/поле

Дополнительные/Расширенные функции

• Объедините несколько каналов камер различными способами
• Добавляйте переходы/анимацию между камерами или сценами
• Предоставьте дополнительную настройку и эффекты по желанию.

Способы управления переключением видео

• Выделенный видеомикшер (аппаратный)
  • Камеры подключаются к микшеру
  • Переключение и другие параметры управляются кнопками и ползунками
  • Дорого и требует определенных знаний
  • Излишне сложен для большинства мероприятий
  • Не в центре внимания этой статьи или исходного видео.
• Студия OBS (Open Broadcaster Software), доступна по адресу obsproject.com 
  • В этой статье не обсуждается, как использовать программное обеспечение для микширования видео OBS, но оно широко поддерживается и содержит множество информации с возможностью поиска по его настройке, конфигурации и использованию.
  • Работает на компьютерах с ОС Windows, macOS или Linux, поддерживает внешние дисплеи.
  • Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом
  • Широко используется и поддерживается
  • Стандартное решение для любительской или полупрофессиональной трансляции
  • Широкий выбор онлайн-уроков
  • Легко начать
  • Упрощает расширенные функции, такие как пользовательские переходы
  • Широкий спектр плагинов для расширенных функций, включая плагин для программного обеспечения Tournament Manager!
  • Плагин Tournament Manager для OBS Studio
    • Интегрирует дисплеи TM непосредственно в OBS, избавляя от необходимости управлять сложными настройками для захвата видео или хромакея.
    • Автоматизирует прозрачность в наложении и «просто работает»
    • Лучше всего подходит для компьютеров Windows
    • Недоступно для macOS, но только что стало доступно для Linux

Компьютер для OBS Studio с плагином TM

• Windows или Linux (плагин TM не будет работать на macOS)
• Поддержка внешнего дисплея для передачи видео с OBS на местный телевизор или проектор
• Не обязательно, чтобы это был высокопроизводительный компьютер, но, вероятно, ему должно быть менее 5 лет, чтобы обеспечить достойную производительность.
  • Игровой компьютер или ноутбук легко справятся с OBS
  • Медленный или старый компьютер — не лучший выбор.
• Необходима хорошая система охлаждения, поскольку она будет обрабатывать все время вашего мероприятия (не очень хороший вариант для ноутбука, который склонен к перегреву).
• Встроенный порт Ethernet является плюсом
• Дополнительные USB-порты при использовании USB-камер или карт захвата
• Официальное руководство: не запускайте трансляцию с сервера TM, используйте выделенный компьютер для трансляции (но программное обеспечение это позволит)

Нетворкинг для турниров и прямых трансляций VEX

• Компьютер для потоковой передачи данных должен иметь проводное (Ethernet) подключение к Интернету.
• Создайте свою собственную сеть вместо того, чтобы полагаться на Wi-Fi в месте проведения мероприятия!
• Для начала подойдет дешевый WiFi-роутер
  • Подключите порт WAN на маршрутизаторе к проводному Интернету на объекте
  • Подключите основные устройства (потоковый ПК, сервер TM) к маршрутизатору через кабель Ethernet.
  • Второстепенные устройства (таблицы подсчета очков, дисплеи пит-стопов) можно подключать через WiFi.
  • Для полевых устройств Pi рекомендуется использовать проводной Ethernet.
• У каждого заведения своя обстановка и политика, но почти каждый ИТ-отдел будет полезен и любезен, если вы свяжетесь с ними заранее.

Камеры

Общий

• Одна камера направлена на каждое поле
• Нужно как-то перенести видео с камер на компьютер/OBS
  • Как? Зависит от типа камеры
• Каждая камера должна иметь широкое поле зрения (FOV).
  • FOV обычно указывается в градусах; большее число градусов соответствует более широкому FOV.
  • Более широкий угол обзора позволяет расположить камеру ближе к полю и при этом поместить все поле в кадр.
  • Очень широкое поле зрения может привести к искажению изображения (эффект «рыбьего глаза»).
• Разрешение должно быть 1080p или выше.
  • Ниже этого значения смотреться будет не очень хорошо.
  • 4K подойдет, но не обязательно, так как прямая трансляция, скорее всего, будет в разрешении 1080p.
• Хорошее общее качество
  • Разрешение — это еще не все
  • По возможности читайте/смотрите обзоры, тестируйте оборудование и т. д.

Типы камер

• Камеры: TL;DR
  • Камеры NDI: лучший выбор в целом
    • Лучший баланс стоимости, надежности и производительности
  • USB-камеры: подходят, если вам нужно минимизировать расходы
    • Неизбежные проблемы с прокладкой USB-кабелей на большие расстояния означают, что NDI, вероятно, является лучшим выбором, если вы можете себе это позволить.
  • Камеры HDMI и SDI: не лучший выбор
    • Отлично, если вы хотите использовать оборудование, которого у вас уже нет…
    • …но это не лучшее место для поиска, если вы начинаете с нуля
• USB-веб-камеры
  • Плюсы
    • Дешевый
    • Легкодоступно
    • Множество разных моделей
    • Возможно, у вас уже есть доступ к некоторым
  • Минусы
    • Требуются USB-кабели, проложенные на относительно большие расстояния (30–40 футов), что не обеспечивает полной безопасности.
    • Пропускная способность USB-порта на компьютере может быть проблемой, поэтому каждую камеру следует подключать к отдельному USB-порту (подключение нескольких камер к USB-концентратору может привести к сбоям в работе)
  • Варианты работы USB на больших расстояниях
    • Удлинительные кабели USB
      • Удлинительный кабель прокладывается между компьютером и USB-кабелем камеры.
      • Относительно дешев, легкодоступен и прост в использовании
      • Может работать нестабильно в зависимости от модели, а USB-порт не рассчитан на передачу данных на большие расстояния.
      • Некоторые удлинительные кабели имеют большие повторители или усилители в середине кабеля, которые могут создавать физические препятствия на полу между компьютером и камерой.
      • Без питания и USB 2 обычно подходят для разрешения 1080p, но вам следует проверить это с вашими камерами; USB 3.0 с внешним питанием обычно не требуется для этого приложения.
      • Сообщается, что удлинительные USB-кабели марки Monoprice являются хорошим выбором
    • USB через кабель Cat5 (Ethernet)
      • Кабель Cat5 надежнее альтернативных вариантов
      • Дешевый, простой в эксплуатации и рассчитанный на длинные кабельные трассы
      • Дополнительная стоимость передатчика, приемника и комплекта адаптера переменного тока
      • Передатчик на стороне компьютера подключается к порту USB.
      • Приемник на стороне камеры питается через адаптер переменного тока и USB-кабель камеры.
• Сетевые камеры
  • Плюсы
    • Сетевой кабель Cat5 дешев и рассчитан на прокладку на большие расстояния.
    • Многие сетевые камеры могут получать питание и сетевое подключение по одному кабелю Power-over-Ethernet (PoE).
    • Доступны беспроводные версии WiFi с питанием от батареи, хотя время работы батареи может быть ограничено
    • Поскольку видео передается на потоковый ПК по сети, нет необходимости в картах захвата или пропускной способности USB.
  • Минусы
    • Более высокая стоимость по сравнению с USB-веб-камерами
  • Чего следует избегать
    • Множество недорогих сетевых камер предназначены для использования в системах безопасности.
      • Качество видео часто не является приоритетом для систем безопасности.
      • Задержка в несколько секунд допустима для приложений безопасности, но для вещания желательно, чтобы задержка была как можно ближе к нулю.
  • Лучший вариант
    • сетевая камера NDI
      • Сетевой видеопротокол, разработанный для вещательных приложений
        • Низкая задержка
        • Может работать по проводному или WiFi-подключению с высоким качеством видео
        • Плагин для OBS упрощает добавление источников NDI в вашу прямую трансляцию
    • Хорошая камера NDI на момент создания этого контента
      • HuddleCamHD Pro IP, 329 долларов США
  • Питание через Ethernet (PoE)
    • Для питания устройств PoE вам понадобятся инжекторы или коммутатор PoE.
      • Подключите коммутатор PoE к источнику питания.
      • Подключите устройства PoE к коммутатору
    • Существует множество стандартов, но вам, вероятно, понадобится PoE+ (IEEE 802.3at)
• HDMI-камеры
  • Плюсы
    • Возможно, у вас уже есть подходящие камеры с выходом HDMI и хорошим углом обзора (например, GoPro)
  • Минусы
    • Прокладка HDMI на большие расстояния — нетривиальная задача
      • Хотя доступны кабели HDMI длиной 30, 50 и 100 футов, они громоздкие, а некоторым требуется внешнее питание на конце камеры.
    • Видеокамеры или фотоаппараты с выходом HDMI, вероятно, не являются хорошим выбором, поскольку поле зрения слишком узкое.
  • Загрузка видео HDMI в OBS
    • USB-карты захвата
      • Преобразует вход HDMI для компьютера через порт USB
      • Один на камеру
      • Те же проблемы с пропускной способностью USB, что и у USB-веб-камер
      • Могут быть недорогими (всего $10-$за штуку), но модель известного бренда по немного более высокой цене может того стоить.
    • Внутренние карты захвата
      • Предоставить вход HDMI для определенного количества камер
      • Устанавливается в слот PCI Express на вашем настольном компьютере.
      • Можно вставить во внешний корпус PCI-E, если ваш ноутбук это поддерживает.
      • Никаких проблем с пропускной способностью USB
    • NDI-кодер
      • Преобразует вход HDMI в NDI
      • Позволяет подключаться к компьютеру через Ethernet-кабель вместо длинных кабелей HDMI.
      • Может питаться по PoE
      • Одним из примеров является ZowieBox, стоимостью 185 долларов.
• SDI-камеры
  • Последовательный цифровой интерфейс — стандарт вещания цифрового видео.
  • Использует коаксиальные кабели с разъемами BNC
    • Работает на больших расстояниях
    • Длинные кабели дешевле других видеокабелей, хотя и не такие дешевые, как сетевые кабели.
  • В отличие от NDI, требуется отдельный кабель питания
  • Поскольку они профессионального уровня и вещательного качества, они дорогие.
  • Требуются внешние карты захвата, как у HDMI-камер, но они стоят дороже

Монтаж камеры & Размещение

Монтаж камер

• Большинство камер имеют встроенные винтовые крепления для штатива.
• Вероятно, вам понадобится/захотится использовать штатив выше среднего.
  • Зависит от поля зрения камеры и размера поля (например, IQ против V5), а также от того, находится ли поле на возвышении или на земле.
• «Стойка для освещения» — хороший поисковый запрос на Amazon.com; они похожи на штативы, но выше.
• Утяжеление основания штатива мешками с песком — хорошая идея для обеспечения устойчивости, если вам нужно подняться очень высоко и/или использовать тяжелую камеру.
• «Волшебная рука» имеет гибкие шарнирные соединения и удобна для крепления камер под необычными углами или к другим объектам; на каждом конце у них есть стандартные винты для штатива, поэтому вы можете закрепить их между камерой и зажимом.

Расположение/размещение камеры

• Аудитория на стороне поля лучше всего
  • Обычно там нет команд или волонтеров, стоящих во время матча.
  • Это вид, к которому привыкла аудитория.
  • Но это означает более длинные кабельные трассы, поэтому дальняя часть поля рядом с главным судьей — это приемлемый компромисс.
• Убедитесь, что все поле попало в кадр!
  • Также убедитесь, что графика ТМ не закрывает части поля.
• Лучше всего стрелять прямо; стрельба из угла или под углом может выглядеть странно
  • Прямой удар также позволяет избежать загораживания поля камерой другими командами.
• Расположите предметы на расстоянии нескольких футов от поля, чтобы у команд и волонтеров оставалось место для передвижения по полю.
  • Важность этого варьируется от игры к игре.
• Смотрите видео с многочисленными примерами (начинается с 48:15)

Оборудование и настройка для звука

Обзор

Давайте рассмотрим базовую настройку звука для мероприятия, начав с различных источников звука. У нас есть один или несколько микрофонов, в которые могут говорить наши ведущие; программное обеспечение Tournament Manager будет генерировать звуки, которые мы хотим, чтобы слышали зрители и команды, например, в начале и в конце матча; и, возможно, мы захотим, чтобы между матчами или в фоновом режиме звучала какая-то музыка.

Все они попадут в наш аудиомикшер, который микширует относительные громкости всех этих источников, чтобы они звучали хорошо.

Аудиомикшер отправит этот сбалансированный, микшированный звук в несколько мест: на динамики в месте проведения мероприятия, чтобы его могли слышать зрители и команды, и на OBS на компьютере трансляции, чтобы он добавлялся в прямую трансляцию.

Общие замечания об аудио для прямых трансляций

• Не полагайтесь исключительно на систему звукоусиления в месте проведения мероприятия; вы можете использовать их микрофон, микшер и/или динамики, но для прямой трансляции нам нужно нечто большее, чем просто делать объявления в спортзале.
• Настройте и протестируйте все перед мероприятием!

Аудио: Микшер

• Требования
  • Входы XLR для любого количества микрофонов
  • Стереовход(ы) для звуков и музыки поля ТМ
  • Выход на динамики (XLR или ¼ дюйма в зависимости от ваших динамиков)
  • Второй выход на OBS (¼” или USB, в зависимости от вашего микшера)
    • Может быть обозначен как «Control Room»/«CR», «Monitor», «AUX» или выход для наушников
    • Приятно иметь отдельный регулятор громкости для этого выхода.
  • Пример: Mackie 802VLZ4, 220 долларов США

Аудио: Микрофоны

• Проводной
  • Дешевый
  • Надежный
• Беспроводной
  • Нет длинного кабеля, о который можно споткнуться
  • Лучше придерживаться известных брендов с хорошими отзывами.
  • Лучше всего иметь проводной микрофон в качестве резервного на случай возникновения проблем.

Аудио: Динамики

• Вы можете использовать имеющиеся в месте проведения мероприятия динамики.
  • Найдите разъемы XLR на стене или полу и при необходимости согласуйте это с персоналом заведения.
  • Проверьте их перед мероприятием, чтобы убедиться, что они работают.
  • Следите за громкостью; иногда настенные розетки предназначены для микрофона, а между розеткой и динамиками находится еще один микшер или усилитель.
• Если вы рассматриваете возможность приобретения акустических систем, «PA-акустические системы» — хороший поисковый запрос.
  • Широкий выбор моделей, размеров, уровней мощности и цен

Аудио: комплекты PA

• Хорошим вариантом могут стать готовые «комплекты PA».
  • Часто включает в себя пару динамиков и микшер, которые объединяются в портативный корпус.
  • Некоторые также поставляются с микрофонами и микрофонными стойками.
• Обычно проектируется как портативный.
• Убедитесь, что миксер имеет все необходимые вам функции.

Аудио: Музыка и звуки ТМ

• Лучше всего, если они будут поступать из двух отдельных источников, чтобы это были разные каналы на микшере, но они *могут* поступать и с одного и того же компьютера.
  • Отрегулируйте относительную громкость музыки и полевых звуков в программном обеспечении
• Если вы собираетесь воспроизводить музыку в потоковом режиме, она должна быть соответствующим образом лицензирована, иначе ваш поток будет отключен, остановлен или удален из архива.
  • Один рекомендуемый источник: pretzel.rocks имеет достаточный бесплатный уровень; платный уровень дает вам доступ к большему количеству плейлистов.
• Загрузка звука в OBS
  • Настольный компьютер может уже иметь входной разъем для звука.
  • Если нет (ноутбуки и т.п.), используйте USB-звуковую карту.

Демонстрация настройки и пошаговое руководство

Посмотрите это видео, начиная с 1:01:42, для демонстрации настройки и использования оборудования и программного обеспечения, необходимых для прямой трансляции, от начала до конца.

Цитируемые работы

Информация в этой статье взята из видео Джона Холбрука из Альянса робототехники Западной Вирджинии и используется здесь с его разрешения. Вы можете просмотреть это видео здесь.

Альянс робототехники Западной Вирджинии поддерживает мероприятия по робототехнике для многих различных программ по робототехнике по всей Западной Вирджинии, проводя обычно 30–40 мероприятий в год на самых разных площадках. Они уже несколько лет ведут прямую трансляцию мероприятий, начав с чемпионата штата Западная Вирджиния в 2018 году. В сезоне 2021 года они провели ряд мероприятий, доступных только удаленно, а затем расширили возможности прямой трансляции на все мероприятия, когда в 2022 году возобновились очные мероприятия. На данный момент они провели более ста прямых трансляций, которые доступны на их канале YouTube. Дополнительную информацию об Альянсе робототехники Западной Вирджинии можно узнать на их сайте: wvrobot.org.