節目播出軟包裝系統的設計與實現

曹 健，岳翔宇

（南京廣播電視集團 電視播出部，江蘇 南京 210001）

1 節目播出軟包裝系統簡介

近年來，隨著各大衛視娛樂節目的火爆播出，節目的線包裝系統憑借其出色的全屏特效渲染被大眾所熟知。為了提高收視、收看效果，我國不少電視臺開始在播出端部署節目在線包裝系統，但在線包裝系統存在造價昂貴、運營成本高、安全播出風險大等弊端，令負責播出系統建設的廣電技術人員困惑不已。

南京電視臺在硬盤播出系統升級改造中，積極引入創新性技術手段，采用網絡化和自動關聯方式，在硬盤播出與網絡字幕系統應用的基礎上，重新梳理節目制編播工作流程，有機整合自動播出軟件與網絡字幕軟件，研發推出網絡化自動關聯節目播出軟包裝系統。該系統可實現節目全屏導視、節目掛角導視等播出在線包裝主要功能，并進一步將人工手動操作升級為自動關聯方式播出；可實現導視內容的編播自動導入；為保證系統信息安全，該網絡化架構采用串網轉換技術，使得系統在松耦合通信狀態下仍能有效隔絕非法攻擊，提高了工作效率，降低了運營成本，節目安全播出也得到很好的保障。

該播出軟包裝系統，工作流程由節目串編部門發起，各頻道與播出部門協調配合，共同參與完成節目導視內容的制作，將硬盤播出系統與網絡字幕系統有機整合，可實現自動播出軟件關聯控制下的播出在線包裝效果，例如個性化節目字幕、自辦欄目字幕和整體頻道字幕。例如片頭、宣傳片、提要、節目導視等片段短片合成字幕，直播類欄目提要、節目標識、廣告標識、實時資訊、數據統計圖表等在線渲染字幕，以及播出線應用場合的時鐘臺標、劇名、冠名動畫、資訊游動、節目倒計時、股票財經、短信等在線圖文二維渲染播出等。

該播出軟包裝系統原創性強、能形成自主知識產權，可作為自主知識產權的文化科技衍生產品進行產業化開發，具有極高的產業附加值和推廣前景。以地區級電視媒體應用規模為例，播出軟包裝系統依托于硬盤自動播出和網絡字幕系統，無需額外采購在線包裝系統，節省設備投入約30萬元/頻道；采用自動關聯播出方式，相關人力資源成本支出從十萬級/年直降為萬級/年；實現在線包裝80%系統功能，同時自動受控播出又大大降低了包裝系統的安全播出風險。

國家一級查新機構——江蘇省科技查新咨詢中心，對該系統查新結論為：“未見有網絡化自動關聯節目播出軟包裝系統基于硬盤自動播出和網絡字幕系統，且網絡字幕可實現4條以上字幕欄目的同時關聯播出的報道”。

本文對該系統軟件設計及運行情況進行系統性闡述。

2 系統軟件介紹

2.1 系統簡介

南京廣播電視集團數字播出系統改造，采用先進的高標清視頻播出服務器，配以萬兆骨干網絡和大容量數據存儲集群，實現了臺內2個高清頻道和8個標清頻道的數字硬盤播出功能；同時將信號級、設備級、業務級系統監控軟件整合為業務監控報警平臺，解決了數字電視播控系統多層級、自動化、智能化監控報警的行業難題；在播出端合理配置四選一自動切換開關，消除了數字化硬盤播出系統輸出端容易造成單一潰點的情況，系統技術指標達到國家廣播級標準。

本文重點介紹節目播出軟包裝軟件系統情況，關于南京廣播電視集團數字播控系統建設部分不作詳盡展開，僅簡介播出系統網絡架構部分。

2.1.1 硬盤播出系統主干網絡構架

南京電視臺硬盤播出系統主干網絡平臺如圖1所示。由冗余的核心網絡交換機構建，采用扁平化的萬兆核心+接入的網絡架構，避免關鍵節點存在單點故障。同時保證主要網絡設備的業務處理能力和網絡帶寬具備冗余空間，滿足業務高峰期需要。接入交換機之間通過萬兆鏈路連接。核心存儲體通過萬兆接口直接連接到交換機的萬兆端口，供工作站和服務器等相關設備根據業務需要對其進行訪問。交換機可以根據整備系統的上載、編單、備播、播出、技審和復檢等不同的業務模塊劃分VLAN，控制故障影響范圍，提高安全性[1]。

在網絡交換部分，配置了2臺H3CS7508E-X48端口光纖萬兆網絡交換機，作為播出核心網絡交換機；配置8臺H3C S5500-58C-HI 48口千兆網絡交換機含萬兆模塊，作為接入交換機使用，提供各播出子系統與萬兆核心網絡互聯通道；配置4臺H3C S5500-58C-HI48口千兆網絡交換機作為監控交換機；配置4臺H3C S5120-24P-EI-D 24口千兆網絡交換機作為控制交換機。

圖1 為南京電視臺硬盤播出系統主干網絡平臺示意圖

節目播出軟包裝系統部分，網絡字幕設備的RS-232接口信令經IP化后匯入控制交換機，與播出系統（包括編單、上載、播控、遷移、技審、復審等）劃為同一虛擬網絡（VLan1）。

2.1.2 自動播控及軟包裝系統架構

自動關聯節目播出軟包裝系統架構如圖2所示。

圖2 自動關聯節目播出軟包裝系統架構示意圖

1）自動播出軟件部分

播控軟件系統在設計上本著安全、高效、開放、簡捷的原則；功能上立足于滿足電視臺需求、符合未來全臺網及系統發展方向的思路，貫穿整個硬盤播出始終。全臺一體化網絡架構設計，為將來文件化送播和異構網絡通信提供了合理、完善的互聯互通接口。播控軟件系統功能完善，穩定可靠，可滿足主流廣播電視機構的硬盤自動播出需求。具體要求為：松耦合方式，靈活可靠地實現對播出系統周邊設備的控制；模塊化設計，各業務模塊可多終端靈活配置；基于文件的節目自動技審，可實時檢測上載節目素材的加幀、黑場、彩底、彩條等問題；支持先編單后上載或先上載后編單的雙向流程及多模式；具有良好的數據傳輸保護機制，對素材遷移進行MD5校驗；具有用戶管理、權限管理功能和詳細的系統操作日志；支持各廠家播控系統硬件底層二次開發，不受限于國外的技術壁壘。

2）網絡字幕軟件部分

網絡字幕播出系統采用圖文字幕節目單方式、制作播出模板方式、播出控制分布與集中式相結合、多結構數據庫文件動態獲取，提供標配同屏十層圖文字幕播出、常規時鐘臺標和掛角游動播出、頻道圖文在線包裝播出等功能。

它是一個基于SQLServer數據庫的字幕自動播出系統，成功地在單層字幕卡實現了實時多層字幕的播出，無需預生成，同時將傳統的自動播出操作、管理模式創新引入到該系統中，具備多欄目控制、內容自動寫入、完善的播后數據統計等特色功能，滿足了日常網絡字幕播出管理需要，并為南京電視臺電視傳媒經營決策支撐平臺提供了基礎數據格式，真正意義上將字幕管理、技術管理、經營管理等融為一體。

3）RS-232/IP串網轉換服務器

在該系統的設計中，選用先進的控制通信技術，采用6臺MOXANport5610-16RS232/422轉IP網絡集中控制器，將播出設備端及播控工作站的控制信號全都接轉成IP網絡化信號進行通信。

該串網轉換設備的優點表現在：基于IP方式的通信協議，可實現收發兩端設備的靈活配置及端口共享，只要是公開協議、開放端口，就不受空間、位置等影響與對方通信上得到控制，端口與端口之間的切換也非常簡單。該系統中，在同一網絡中的任何一臺播控機都可以使用MOXARS232/422轉IP網絡集中控制器上的任意一個串口。

播出軟件的集中網絡管理模塊，配合該設備，就實現了松耦合通信狀態下的設備靈活配置（如圖3）、主備接管控制、跨網臨時調度、防止病毒攻擊等特色功能。

2.2 系統功能模塊

南京電視臺硬盤播控軟件采用模塊化設計理念、開放性軟件平臺。各功能模塊既獨立配置，又緊密配合，采用先進的平臺管理機制、安全的操作流程。其主要模塊有節目編單、上載、審看模塊，播出編輯控制模塊，播前審看/應急上載軟件模塊，存儲管理軟件，網絡校時軟件，廣告串編模塊，自動技審模塊，系統功能管理模塊，播出統計模塊等。下面僅對涉及播出軟包裝功能各模塊進行介紹。

圖3 自動播出軟件控制端口配置示意圖（截圖）

2.2.1 節目編單

節目串聯單編排工作由總編室人員完成，總編室人員擁有節目單修改權。同時系統支持先編單后上載或者先上載后編單得流程，支持Excel，txt，xml等格式文件導入。具體工作有：

1）節目唯一性代碼管理；

2）節目編單審查模塊（完成總編單、生成上載任務單、手動添加上載任務、節目單修改、內容審查、廣告時段、次序核對等）；

3）節目預告編輯（主要包括選取多條需預告節目），如圖4所示。

圖4 節目編單預告編輯界面（截圖）

2.2.2 播出控制

播出控制軟件模塊主要通過控制播出視頻服務器、切換設備、錄像機以及字幕機等設備，根據播出串聯單完成各頻道節目的播出和臺時標、字幕疊加工作。每頻道配主、備工作站，正常情況下由主播出工作站控制所有設備，如出現故障，備工作站可及時接管播出相關設備的控制任務，實現熱備份和熱切換，控制主備播出視頻服務器解碼通道，并通過控制信號倒換裝置，實現播出相關設備的共享控制。

在完成相關配置后，播出控制軟件可讀取網絡字幕欄目信息（如圖5），并將多欄目信息與預告內容關聯勾選（如圖6），跟隨串聯單節目播出一并加載導視字幕欄目。

圖5 自動播出軟件字幕讀取界面（截圖）

圖6 自動播出軟件預告內容關聯界面（截圖）

2.2.3 網絡字幕軟件部分

網絡字幕軟件功能模塊擁有系統管理、多層字幕播出、素材管理、節目單編排、播出控制、二維圖文字幕創作、實時數據獲取、日志管理、網絡時間同步等軟件模塊，滿足不同應用需求[2]。

1）圖文字幕節目單包括：欄目節目單，與自動播出節目單欄目相對應，受控或自動播出；定時節目單，按時間定時自動播出；手動節目單，手動干預播出，可控制單頻道或多頻道同時播出；每天圖文字幕節目單支持普通的模板節目單，也支持根據播出規則自動生成每天的字幕節目單，只需調整字幕內容，無須每天重復編排；字幕節目單可分部門編排，如廣告部、總編室、播出部。

2）圖文字幕播出模板化，實現制作、播出分離。格式化圖文字幕模板化制作播出，頻道、欄目風格的播出模板一次性制作，每次播出只需變更圖文內容，避免每次重復制作和在線制作；圖文模板變更內容支持文字、圖片、動畫、視頻等，無須生成渲染實時播出；變更的內容支持多種數據源格式文件自動導入；網絡無卡模板制作站，也可實現圖文字幕模板制作編輯和VGA播放預覽。

3）圖文字幕播出管理更安全。內容可審核，各部門內容編輯制作責任明確，字幕服務器網絡化自動監測，內容錄入編排播出各環節日志可查，圖文字幕內容制作、節目單編排、素材管理、播出控制軟件模塊均提供VGA方式直接預覽顯示和位置大小等調整。

4）網絡字幕自動關聯配置。網絡字幕與播出聯動目前采用的是受控的播出方式（如圖7），由播控軟件通過串口來控制網絡字幕欄目進行播出（如圖8）。采用的控制協議為AirCG.NET協議。

圖7 網絡字幕機配置界面（截圖）

圖8 網絡字幕播出控制軟件欄目播出界面（截圖）

播控軟件配置信息里的外部設備同樣需要添加網絡字幕協議。此聯動方式支持電視劇名、集數、節目預告信息自動關聯到播控軟件中，無須在字幕機中重新編輯。

2.3 先進性分析

該播出軟包裝系統屬于文化與科技相融合，促進傳統文化產業提檔升級，原創性強、能形成自主知識產權的項目，可作為自主知識產權的文化科技衍生產品做產業化開發，具有極高的產業附加值和推廣前景。播出軟包裝系統依托于硬盤自動播出和網絡字幕系統，無須額外采購在線包裝系統。

節目播出軟包裝技術先進性包括：節目播出軟包裝系統，可具備節目在線包裝80%的應用功能；節目制編播網絡化聯動，多環節協同配合；網絡字幕可實現4條以上欄目的同時關聯播出，降低了操作風險，提高了自動化水平；硬盤自動播出軟件與網絡字幕系統，在松耦合通信狀態下實現緊耦合功能。

表1為節目在線包裝與節目播出軟包裝系統應用對比。

表1 節目在線包裝與節目播出軟包裝系統對比

3 系統工作流程

3.1 系統流程框架

節目播出軟包裝系統工作流程圖如圖9所示。

圖9 節目播出軟包裝系統工作流程圖

3.2 流程分析

該播出軟包裝系統，工作流程由節目串編部門發起，各頻道與播出部門協調配合，共同參與完成節目導視內容的制作，將硬盤播出系統與網絡字幕系統有機整合，可實現自動播出軟件關聯控制下的播出在線包裝效果。

1）頻道需完成的工作

（1）頻道需向編播提交一張預告節目單，在“預告條目序號”中錄入需要預告的欄目序號。需要注意的是，只能預告同一張節目單（白天或晚上）的內容。

（2）頻道向電視播出部提交一檔無預告內容、有伴音的“全屏預告”模板素材，長度10～15 s為宜。

（3）頻道與播出部協同制作字幕播出模板，確定如預告內容位置、字數、字體、大小、顏色等屬性。

2）總編室需完成的工作

根據頻道提供的預告節目單，在節目單編排軟件中加入“全屏預告”導視條目，并在該條目的“預告”欄目中勾選需預告的相關欄目，確定預告內容（有字數限制）。

3）播出部需完成的工作

（1）與頻道協同制作節目預告字幕播出模板，并完成模板的預播測試。

（2）根據被預告欄目的實際播出時間實時修改“預告時間”內容，保證預告的準確性。

（3）在自動播出軟件中，設置預告節目與字幕機相關欄目的聯動播出。

（4）監看實際播出效果，并根據需要實時調整節目串聯單。

4 系統調試與實現

4.1 受控端協議分析

網絡字幕端內部通信協議，用到了合肥勵圖公司制定的AirCG.NET控制協議。此協議已經發布到V2.7版本。以下是受控播出節目預告功能的兩條控制協議[3]：

1）0x24 +BC+PGMID+STARTTIME+PGMLEN+PGMNAMELEN+PGMNAME+NEXTPGMNAMELEN+NEXTPGMNAME+INSERTPOS+CheckSum

（BC 〉 13）（帶[節目名稱]、[下段節目名稱]、[插播點]）

返回：ACK or NAK

2）0x25 +xmlBC+XMLCONTENTLEN+XMLCONTENT+Check-Sum

返回：ACK or NAK（帶節目預告播出）

4.2 受控端核心代碼

以下部分為實現節目預告播出的代碼：

4.3 受控端日志分析

控制指令成功接收并加載播出信息：

5 系統播出效果

圖10為南京電視臺影視、娛樂頻道測試實際動態效果截圖，電視劇片名、掛角預告及全屏預告內容均為播出軟件自動寫入。

6 結束語

圖10 系統播出效果圖（截圖）

南京電視臺電視播出部聯合多家系統廠商，采用網絡化和自動關聯方式，在硬盤播出與網絡字幕系統應用的基礎上，重新梳理節目制編播工作流程，有機整合自動播出軟件與網絡字幕軟件，經數月努力研發推出網絡化自動關聯節目播出軟包裝系統，現運行穩定，播出效果良好，并已完成科技成果查新。南京電視臺在滿足自身業務需求的同時，也為廣播電視行業發展提供了一種播出包裝解決方案，希望能夠供廣播電視行業技術同行參考。

[1] 張彬，于哲峰.大連廣播電視臺播控中心網絡設計[J].電視技術，2013，37（2）：80-82.

[2] 肖鳳萍.網絡字幕播出系統的功能與應用[J].現代電視技術，2011（12）：52-53.

[3] 劉書智.Visual C++串口通信與工程應用實踐[M].北京：中國鐵道出版社，2011.