保山電視臺硬盤播出系統概述

釧思超

（云南省保山市廣播電視臺，云南 保山 678000）

責任編輯:任健男

廣播電視是科技的產物，隨著計算機網絡技術的發展，計算機硬件性能的提升，加之廣播電視數字化進程的推進，電視臺的播出系統經歷了磁帶播出、盤帶混合播出、模擬硬盤播出與數字硬盤播出等階段。各級電視臺結合自身實際，均與時俱進地采用現行的主流的產品來搭建自己的播出系統，以適應新時期廣播電視安全播出要求，為廣大受眾提供優質的廣播電視節目[1-3]。保山電視臺目前共播出3個電視頻道，每個頻道每天播出約20 h的節目，按照“總體規劃、分步實施”的原則，首先對播出系統和上載編單系統兩大板塊進行改造，逐步過渡到“全臺網”。

1 系統設計時遵循的原則

1.1 安全性最高原則

始終把安全播出放在首要位置，建立了完善的冗余備份，應急手段豐富，無單一崩潰點，播出網與制作網、上載站在不同網段工作，進一步提高系統的安全性。

1.2 技術性最強原則

結合廣播電視技術的發展趨勢，比對不同廠家方案，采用技術先進、成熟、性能穩定可靠、成功案例應用較多的產品。

1.3 兼容性最活原則

考慮將來全臺網的規劃，播出系統應可以方便地實現與非編網、媒資網、演播室等板塊無縫銜接。

1.4 操作性最易原則

上載、編單、播控操作簡單，易學易用，尤其是播出控制的操作，只須打開“當日播出表”即可，同時提供了完善的應急播出手段。

1.5 性價比最優原則

州市級電視臺投入有限，而且投資周期較長，一般3年到5年才會再次考慮投入。所以務必在確保系統性能的前提下有一定前瞻性地考慮技術方案，盡量選擇價格低的產品。

按照上述原則，保山電視臺選用了成都東方盛行電子有限責任公司的硬盤播出產品，系統架構如圖1所示。

2 系統的主要特點

1）系統播出格式為常用的MPEG-2 IBP格式，按照MP@ML 4∶2∶2標準清晰度數字電視設計，播出碼率10～50 Mbit/s可調，同時還支持MP@ML 4∶2∶0，播出碼率2～15 Mbit/s可調，傳輸環節全部采用SDI信號（嵌入音頻），既提高了播出指標，又減小了系統的復雜性。

2）采用基于Web Services的門戶網關，支持B/S和C/S架構。將播出網、制作網和上載站劃分為不同的網段，通過“白名單”認證和數據解析，既實現了跨平臺、跨網段的節目上載，又確保了網絡安全。

將制作完成的產品分別按一定的使用量加入到設計的菜肴中評價其綜合應用效果，使用量根據產品開發經驗值確定，使用量設定值為4%～5%。

3）采用“CPU+GPU+多通道I/O”技術。視頻服務器解碼任務完全由CPU完成，I/O卡的任務是將解碼完成的數據進行傳輸或A/D轉換，I/O卡是整個視頻服務器的唯一硬件，而且任務單一，這使得系統具有很高的穩定性。

4）采用超線程軟件Codec。所有軟件Codec不存在使用數量限制，采用多線程并發協同工作；每增加1個頻道的播出（系統最大支持4個頻道），系統只須多執行1個Codec線程，與傳統視頻服務器必須增加Codec芯片相比，擴展非常方便。播出過程中如果節目文件本身出現錯誤，當在規定時間內解碼失敗時，偵測線程會通知解碼線程自動跳到文件下一個正確地方繼續播出，避免了傳統的硬件解碼主備視頻服務器同時在文件故障點“卡”死現象的發生。

5）采用雙網、雙控，斷網播出設計。雙網為數據網絡、播控網絡；雙控為主播控機、備播控機。保山電視臺采用的是N+1備份方式，即用1臺備份播控機完成3個頻道的熱備份工作。斷網播在網絡中斷的情況下，播出任務繼續，直至完成當前打開的播出節目單任務。

6）暫時不采用二級存儲體的兩級存儲方式，而是將素材直接上載到主備視頻服務器。視頻服務器采用的是DELL PowerEdge T710機架式服務器，內置8塊SATA硬盤，其中2塊250 Gbyte的組成RAID1用于安裝操作系統和應用軟件，6塊2 Tbyte的組成RAID5用于存放節目素材，磁盤按照30%的冗余空間計算，實際可用容量為7 Tbyte。

7）素材采集格式為MPEG-2 ES流，即視音頻分離碼流，生成的文件格式為M2V+WAV，碼率2～15 Mbit/s可調。CPU完成解碼任務后，將得到的音視頻基帶信號（在這里視頻為Y/Cb/Cr色差信號）分別傳輸至I/O卡，經I/O卡合成為SDI信號并嵌入音頻信號后作為播出信號。

8）只將元數據寫到一個數據庫里發布出去，另一個數據庫自動訂閱，達到數據庫鏡像，完全后臺處理。

3 節目播出流程

節目播出流程如圖2所示。

圖2 節目播出流程圖

1）節目模板的編輯。總編室根據播出計劃，創建節目模板。節目模板主要創建節目播出的大時段。

2）創建節目詳單。在節目模板的基礎上，總編室根據播出情況，創建一段時期內的節目詳單并審核簽名（一級簽名）。

3）編輯節目詳單及審核。總編室在節目單編輯終端上編排節目，編輯后的節目單立即發送到數據庫服務器，自動通知有審核權限（二級簽名）的用戶；節目單審核通過后，播出控制機的節目播出表也自動更新。

4）在播出控制端，播出控制人員（值機員）從數據庫調出當天播放的節目播出表，播出控制軟件根據節目播出表進行播放。播放進程中，可以在播出控制機上進行各種臨時操作，例如鎖定播出，臨時刪除或插入其他節目，節目延長或縮短等。在每一條播出表單播放結束后，系統將把播放的內容形成記錄表并保存到數據庫中。

5）日志查詢功能使系統中所發生的任何事件均有據可查。操作者在系統中所做的每一項操作均被自動記錄到事件日志中。

6）在節目播出過程中，值機員對出現的故障按照應急處理辦法進行人工處理，保證信號正常不間斷播出。

7）非編網制作完成和上載站上載的成品節目首先傳到網關。網關采用“白名單認證”方式，只允許.mp2，.m2v，.m2p，.mpg，.vob，.dat，.wav等后綴的文件通過，解析服務器對文件的完整性做進一步的分析，防止傳輸過程中“丟包”等現象的發生，給安全播出帶來影響。只有合法的、完整的文件才能傳到主備視頻服務器的節目庫。視頻服務器容量計算為：視頻碼率8 Mbit/s；音頻碼率以16 bit量化，48 kHz取樣頻率，雙聲道計算，則音頻碼率為（16×48×2÷1024）Mbit/s=1.5 Mbit/s。每天每個頻道播出20 h節目計算，則每天的視頻數據量為（8×3600×20×3÷1024÷8）Gbyte=211 Gbyte。音頻數據量為（1.5×3600×20×3÷1024÷8）Gbyte=40 Gbyte，每天總數據量為251 Gbyte。首播量以20%計算的話，視頻服務器可以存儲7天×1024÷（251×20%）=143天的節目。

8）后臺服務器主要完成節目自動清理、節目單自動清理、節目庫自動比對和日志自動整理等服務，防止垃圾文件占用過多的磁盤空間，同時確保主備視頻服務器節目庫的完全一致。后臺服務器一般安排在深夜網絡相對空閑的時段運行，運行服務項目和間隔時間可根據策略進行設置。

4 信號流程分析

信號流程圖如圖3所示。

保山電視臺節目播出時間為7：00至次日3：00，當值機人員每天早晨在播控機上運行“播出控制”程序，打開“當天播出表”后，播控機會從數據庫中調出當天的播出表單，并把當天播出的節目表通知視頻服務器，視頻服務器會根據當天節目表的內容準備要播出的素材（俗稱“預卷”），然后根據播出表單依次播出節目。此時的主備視頻服務器相當于自辦節目的2個完全相同的信號源，它們輸出的SDI信號經分配器輸出到主備數字信號切換器；對常用的外來信號，比如中央一臺、云南衛視等信號源經過A/D轉換音頻加嵌后也接入切換器；切換器的9芯COM控制口通過RS-422電纜接到播控機的RJ45網口上。切換器有16路輸入、2路輸出，默認情況下選擇第一路輸入作為輸出信號，也就是選擇主視頻服務器的信號作為輸出信號，根據實際需要，在切換器的第二路輸入接入了備視頻服務器信號，第三路輸入接入了外來信號，當需要轉播外來節目（比如中央臺新聞聯播）時，只需在播出表單上“添加一放機”即可（這一工作一般由總編定完成），播控機會根據轉播外來信號的時間將切換器的輸出自動切到第三路輸入上，正常轉播外來信號。

切換器輸出的PST信號送到電視墻作為預監信號，PGM信號送到3選1應急開關。該3選1應急開關會自動識別三路輸入信號，當主視頻服務器無輸出時，即主路MAIN無信號輸入時會自動切換至備路STBY；當主路和備路均無信號輸入時又會自動切換至輔助的那一路AUX，輔助這一路接的是墊片信號，墊片信號一般選擇中央一臺或者云南衛視。該3選1應急開關還具有手動操作功能，可人工選擇MAIN，STBY和AUX中的一路信號作為輸出。

幀同步確保本地信號與外來信號的同步，同時保證SDI信號中音頻與視頻的同步。

字幕伺服器輸出的鍵信號KEY和填充信號FILL送到鍵混器，從鍵混器輸出帶臺標、角標和字幕的SDI信號，該套系統還具有內嵌字幕功能，當字幕伺服器或鍵混器損壞時能保證臺標、角標和字幕以內嵌方式播出。

音頻處理器能對±12 dB范圍內的音頻信號進行處理，使播出節目的音量大致相當，該音頻處理器有兩路SDI信號輸出，一路接ASI編碼器，另一路接D/A轉換解嵌，變為模擬音視頻信號后送到調制器。

系統中所有設備均加入了標準黑場同步信號（BB信號）作為參考信號，保證傳輸信號的時間、相位和幅度統一，避免圖像抖動、翻滾和偏色。

5 小結

保山電視臺全新的硬盤播出系統現已全面運行，工作穩定、情況良好。與以前的模擬硬盤播出系統相比，播出的安全性及可靠性得到了較大的提升，同時播出質量也明顯改善，為保山電視臺的業務發展打下了堅實的基礎。通過硬盤播出系統改造工程，保山電視臺技術人員從感性認識和理性認識兩個方面都得到了進一步的加深，掌握了一定的廣播電視前沿技術知識，提高了技術技能。

[1]徐文楷.淺談吉林電視臺硬盤播出系統應用體系[J].現代電視技術，2011（1）：80-84.

[2]李曉平.阿壩州廣播電視中心硬盤播出系統概述[J].電視技術，2012，36（4）：62-64.

[3]硬盤播出[EB/OL].[2012-05-10].http://baike.baidu.com/view/1706865.htm.