廣東電視臺高清播出系統改造項目設計與實現

王 希

（廣東電視臺 播出部，廣東 廣州 510066）

隨著數字化及高清電視技術的快速發展，電視臺目前正在使用的標清播出系統不可避免地將會逐步向高清系統轉變。以廣東電視臺為例，2009年最早建成試播的高清播出系統僅構建了1個衛視高清頻道。經過幾年時間，運行狀況逐步穩定，廣大觀眾在享受到高品質畫面的同時，也希望可以收看到更多的高清頻道。在這種形勢下，從2012年開始，播出中心開始對原有的高清系統進行改造升級，新搭建的系統可具備3個高清頻道的播出規模，支持高標清同播，并且具有較強的技術先進性、可擴展性和可兼容性，在滿足當前需要的同時，也為日后的技術發展做好準備[1-5]。

圖1 原高清系統播出鏈路圖

1 原高清播出系統結構

高清播出系統包含視頻服務器系統（上載與播出）、自動播控系統、視頻系統及周邊、智能監控系統、管理系統（用戶及權限、日志）等子系統。廣東電視臺原高清播出系統在建設時只有1個頻道的播出規模，系統的整體播出鏈路采用信號主備和播出通道主備的傳統方式，即各信號源經分配后同時送往主備通道的切換臺，再經響度控制等設備輸出到下游的傳輸系統，如圖1所示。此種結構的播出鏈路較為簡單穩定，可以輸出2路高清主備信號，以及1路高清變換成的標清信號作為標清頻道的備份。

2 新高清播出系統架構

改造原有高清頻道的播出系統，不僅需要增加兩個新頻道的視頻通道及周邊設備，還要考慮對原有頻道的鏈路進行部分改造。對于上載和播出的視頻服務器系統，需要擴展存儲容量，以適應3個頻道的使用需求。此外，播控系統經過了較長時間的使用，也有一些需要改進的地方以適應新增的頻道。下面就從這些方面分別介紹新系統的設計及實現情況。

2.1 視音頻系統結構

視音頻系統及周邊結構是高清播出系統改造項目中最重要的內容之一，主要設計思想是系統整體仍采用主備雙鏈路結構，播出的高清信號根據素材AFD信息同時下變換標清信號同步播出。共享錄像機通過矩陣調度后與主備視頻服務器信號、演播室信號、外來直播信號等主要信號源（要求支持不小于16個信號源的播出），通過輸入信號分配后送到主切換臺與備切換矩陣，經過響度控制、主備倒換，將主備路高清信號分別輸出給總控。主切換臺與備切換矩陣的干凈輸出同時經過下變換器、鍵控器上鍵輸出標清信號。此外還要注意，系統高清通道要求可疊加2路字幕及1路臺標，系統標清通道要求疊加1路標清臺標，在傳輸鏈路的關鍵環節設置技術監看。系統播出鏈路如圖2所示。

圖2 新高清系統播出鏈路圖

與原高清播出系統相比，主體鏈路結構的變化主要在兩方面。其一，將原有頻道下變換后的標清輸出從一路改造為主備兩路，降低單一故障點帶來的安全隱患。其二，對新增頻道的備路采用切換器加上鍵控器的方式代替原系統采用的主備兩路均采用切換臺的方式，這種結構在保持了主備兩路的鏈路通道仍然完整獨立的情況下，降低了資金需求，其安全性和穩定性也較高。

此外，還需要對系統中的技術監測部分進行少許改造。原系統中已有一套完整的技監設備，包括畫面監看、信號波形監視、音頻監聽等，仍然用來對已有頻道進行技監。對于兩個新增頻道，則各加入一個32×4的技監矩陣，可調用播出鏈路上輸入輸出的多路信號，并通過一套新增的技監設備進行實時監測。

2.2 播出控制系統

自動播控系統仍然以播出業務自動化、系統結構網絡化為核心。結合目前播出業務的流程，沿用大洋公司的播控軟件，以節目單為基礎，將磁帶信息管理模塊、數據庫模塊、上載與技審模塊、節目單編輯模塊、遷移模塊、播出控制模塊、共享設備模塊等通過網絡連接管理，同時將控制網和數據網分開，以降低流量提高性能，如圖3所示。

圖3 自動播出控制系統網絡框架圖

針對原高清系統使用過程中積累的一些問題，要求廠商進行部分改進，例如：增加對共享錄像機的控制環節，以便多個頻道根據不同優先級調用錄像機；按照實際存儲容量對存儲體和廣告素材的容量設定安全閾值（管理員可定義），便于檢查清理存儲設備；素材缺少的情況可依照播出時間輸出給技術人員；對用戶操作及設備運行狀態進行實時監控，有報警機制和可導出的記錄日志等。

2.3 視頻服務器系統

視頻服務器系統包含上載與播出視頻服務器兩個子系統。待播的節目和廣告磁帶進入播出環節后，首先在上載視頻服務器進行視頻壓縮編碼、統一MXF封裝、文件級技審，生成符合播出要求的MXF格式文件，經過播出系統內部遷移最終分別傳輸到主備播出視頻服務器解碼輸出。

上載視頻服務器系統原有2臺SeaChange MSV服務器，為擴展容量現加入2臺，以及SeaChange UML上載集群。

播出視頻服務器系統需要由主備2套高清播出視頻服務器組成。原系統有2個SeaChange BMLex24000節點，需要新增1套SeaChange BMLex24003集群和1臺SeaChange BMLex24000節點，由它們共同構成2個播出服務器集群，其中每個集群包含3個節點，此外增加2臺SeaChange MCL配合播出集群作為高清解碼通道，其結構圖如圖4所示。

3 系統新技術舉例

3.1 UML視頻服務器

圖4 視頻服務器系統結構圖

在改造后的高清播出系統中，視頻服務器的核心部分采用了SeaChange UML作為上載集群的主要存儲設備。UML系統配置兩臺鏡像的UML服務器，并與一個單一的存儲陣列相連接。這2臺鏡像服務器對存儲陣列進行管理，同時控制數據的輸入和輸出，這種鏡像方式能夠使故障的1臺UML服務器從對方服務器恢復原有系統軟件。而存儲陣列擁有獨立的機箱，是由72塊硬盤組成的RAID 6類型冗余磁盤陣列，這72塊硬盤存放于6個抽屜式刀片存儲盤箱中，系統運行中也可以在線拔出。此外，冗余電源、冷卻風扇等也為系統安全運行提供了保障，UML視頻服務結構圖如圖5所示。

圖5 UML視頻服務器結構圖

對于3個頻道規模的高清播出系統來說，不僅需要對存儲設備進行簡單的容量擴充，在安全性、數據傳輸性等方面的要求更加突出，UML的性能優勢，包括高穩定性、高擴展性、以文件流為基礎的數據傳輸機制、負載均衡、實時讀寫性能、自我保護能力等，能夠很好地滿足新系統的要求。

3.2 上載與自動技審模塊

所有需要播出的節目與廣告素材在上載完成后，都需要進行人工審核，由于節目播放量增大，為了提高審核效率，在高清播出系統改造中加入了自動技審服務器。自動技審模塊可以根據用戶需求設置相應的檢測項，并由技審服務器軟件對需要檢測的素材文件進行檢測，主要檢查內容包括黑場、彩條、靜幀、音頻丟失等質量問題，形成技審報告，再由人工進行復審，針對性地對素材中有問題部分進行檢查判斷。自動技審需要通過網絡訪問視頻服務器上載部分的存儲體，除了視音頻質量問題還可以對文件格式和信息完整性進行檢測。

3.3 利用響度控制器進行聲道轉換

廣東電視臺高清播出系統的音頻資源也較為復雜。錄制完成的音頻磁帶有單聲道、立體聲或者環繞聲等多種不同類型，由于地域原因，節目部門制作的單聲道配音還存在普語和粵語兩種，磁帶左聲道一般用來錄制普語，右聲道用來錄制粵語。為了加強播出的安全，新的高清播出系統利用響度控制器APM6803在上載的同時對音頻進行管理，配合1套網絡交換機和1臺控制面板，將所需要的環繞處理或某個聲道的內容復制到最多8個聲道。通過聲道轉換之后，輸出的音頻在各聲道都是相同的，不會因為在播出控制機上的誤選聲道操作導致無聲等事故發生。將音頻設置出錯的可能性從播出環節提前到上載環節，再經過自動技審與人工審核，大大提高了音頻播出的安全性。

4 總結

高清播出作為當前的技術發展趨勢正在不斷擴大規模，在目前的過渡階段中，對原有高標清播出系統進行改造升級的項目也越來越受到關注。廣東電視臺播出中心經過這次項目實施，將原有1個高清頻道的播出規模擴展到3個，同時支持高標清同播，不僅對原有系統結構進行了優化，并且還根據實際需求增加了新的技術應用，對播出安全起到了更好的保障作用。目前新的高清播出系統已經調試完畢進入試運行階段，基本上達到了設計目標。

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