聲像管理系統
——播出系統設計方案詳解

張玲玲，徐桂忠

（1.山東省膠州市廣播電視臺，山東 膠州 266300；2.中國傳媒大學，北京 100024）

聲像管理系統
——播出系統設計方案詳解

張玲玲1，徐桂忠2

（1.山東省膠州市廣播電視臺，山東 膠州 266300；2.中國傳媒大學，北京 100024）

隨著各行業信息化建設進程的加快，多媒體資源的數字化管理工作被越來越多的單位所重視，為了解決行業用戶大量多媒體資料數字化保存、檢索和共享發布所面臨的問題，提出了聲像管理系統。結合某單位在聲像管理系統方面的應用實踐，詳細分析了聲像管理系統中播出環節的系統設計、網絡架構、業務功能。該媒資系統的實踐給媒資系統構建方法，甚至業務的拓展以及異構系統間的互通提供了很好的應用經驗。

聲像媒資管理；播出系統；MRM

隨著各行業信息化建設進程的加快，多媒體資源的數字化管理工作被越來越多的單位所重視。當前，各教育機構、黨政機關、檔案館、圖書館、音像出版單位等媒體信息中心或聲像中心，經過多年的發展都積攢了大量極具歷史意義和科研價值的多媒體聲像資料，然而大多數機關單位對這些寶貴資料的保存手段卻仍然以錄像帶、光盤等傳統存儲介質為主，顯然這種保管方式為聲像資料的管理和使用帶來了諸多困難，已經遠不能滿足快速發展的信息化建設要求。

為了解決行業用戶大量多媒體資料數字化保存、檢索和共享發布所面臨的問題，提出了聲像管理系統。聲像管理系統是傳統媒資管理系統拓展形成的解決方案，它提供針對多媒體資源的數字化采集、遠程傳輸、存儲管理、在線發布等一系列應用服務，輕松滿足用戶對各種多媒體資源的精細管理與即時發布需求，從而進一步完善信息化建設工作。

本文結合某單位實施的聲像系統建設，簡單介紹聲像管理系統的架構，詳細分析播出環節的系統設計、網絡架構、業務功能及系統建設過程中所出現的一些問題及相應的改進措施[1-3]。

1 聲像管理系統總體架構

架構根據用戶方技術發展規劃，按照安全穩定性原則、先進性原則和實用性原則設計，考慮技術的前瞻性、可擴展性、高兼容性和高性能，提出了如下設計方案，其拓撲結構如圖1所示。

圖1 聲像管理系統架構圖

該系統主要由收錄、制作、存儲分系統、播出分系統組成。

收錄部分由收錄服務器、視音頻編碼器、控制/編單工作站等設備組成，實現對20路TS流文件的UDP收錄，并將收錄的素材存入存儲部分。

制作部分由高標清非編工作站、配音工作站等設備組成，實現對采集的聲像信息、文字、圖片等數據的非線性編輯。

存儲部分由在線盤陣、磁帶庫、應用服務器、編目檢索工作站等設備組成，實現聲像資料的保存，提供聲像資料上下載、資料編目、檢索查詢、遷移等功能。

播出部分由視頻服務器、播出二級存儲、應用服務器、工作站（上載審片、播控、監控）等組成，實現2個標清頻道的播出。

本文的工作重心是對播出部分的架構及相關技術做介紹，具體如下。

2 播出平臺系統架構、業務功能及關鍵部件的詳細設計

2.1 播出平臺系統架構

按照規劃，本次項目建設要能夠承擔2個標清頻道，通過新建的存儲子系統與其他系統進行互聯互通，并與原先的播出系統進行一定程度上的線路信號融合。從系統建設的整體架構上分析，主要包含以下幾個子系統：播出備播庫（二級緩存），內容的存儲管理、調度與傳輸網絡，播出網絡系統，播出控制系統，播出網絡軟件系統，控制與網絡系統監控部分。除這些應用系統之外，還包含網絡互連及相關的硬件支撐系統，結構如圖2所示。

圖2 播出系統總體架構圖

2.2 播出平臺業務功能

根據要求播出分系統能夠實現2個頻道的播出，其中具體的功能如下：

1）節目上載、審片功能：可通過對總控矩陣的調度，將播出節目直接上載至播出服務器，并具備手動審片功能。

2）節目單編輯功能：通過節目單編輯軟件，針對每個不同頻道，設定播出串聯單的模板，每天（每周）導入模板，做簡單調整生成播出節目單。

3）遷移功能：通過同步遷移軟件發布并遷移節目素材。

4）自動技審功能：對導入二級存儲的節目素材進行自動的技術審核，對素材的視頻和音頻技術內容以及素材的編碼封裝格式進行自動審核，對于沒有通過技審的素材進入人工審看環節。

5）人工審看功能：對未通過自動技審的節目素材進行人工審看，對技審內容進行補充，審片包括批量審片和快速審片。

6）素材管理功能：對硬盤素材進行同步、遷移、回遷、刪除等操作，并且可以對素材進行查詢、管理等。

7）自動播出功能：通過播出軟件對不同源的節目進行定時播出、順序播出、定時插播、順序插播、手動觸發等多種播出方式，支持幀精度切換。同時具有主備自動倒換、設備控制、日志記錄等功能。

8）播出統計、查詢功能：對播出情況、完整的播出數據進行統計和分析，記錄日志方便系統工程師進行系統維護。

以下針對主要的子系統設計作詳細地介紹。

3 關鍵部件詳細設計

播出平臺關鍵部件主要包括：視頻服務器設計、二級存儲部分設計、播出控制系統設計。

3.1 視頻服務器部分設計

播出視頻服務器全部采用單機架構、本地存儲模式設計。在每個頻道內部，視頻服務器的備份采用1+1備份方式。

3.1.1 播出視頻服務器通道設計

本方案中配置了主備2臺OMNEON-Mediadeck-7000視 頻服務器設備。每臺服務器插入2塊板卡，1塊編解碼板卡和1塊解碼板卡，編解碼板卡可以完成2個編解碼通道，支持MPEG-2格式視頻的錄制和播放，解碼板卡可以完成2個解碼通道，支持MPEG-2格式視頻的播放。

每臺視頻服務器的通道如圖3所示，1個編解碼通道負責節目上載，1個解碼通道負責解碼審看，2個播出通道負責2個頻道的節目播出。主備視頻服務器物理上完全獨立，采用模塊插入，板卡和電源均采用熱插拔，主備視頻服務器的通道設置以及功能完全一致，保證了播出系統的安全性。其中審片通道輸出到監看大屏進行觀看。

圖3 視頻服務器設計圖

3.1.2 視頻服務器業務量計算

標清素材最高碼率12 Mbit/s，音頻按照2聲道音頻計算；相應音頻容量：如果音頻全按24 bit量化，48 kHz采樣計算，則有

3.1.3 視頻服務器存儲容量

2臺主備視頻服務器，負責CH1和CH2的主備播出以及上載審片。通過下面計算，滿足需求。

本次配置的服務器每臺的有效容量為6 Tbyte，按照2個頻道每天24 h新增節目量考慮，計算服務器可存儲的天數。

兩個頻道的每天的播出量為

服務器可存儲天為

3.1.4 視頻服務器帶寬

每臺OMNEON MediaDeck 7000 FTP的帶寬為100 Mbyte/s，一般從二級存儲到播出視頻服務器以5倍速傳輸。

單臺OMNEON MediaDeck 7000完全滿足5倍速二級存儲到播出視頻服務器的峰值帶寬。

3.2 二級存儲部分設計

存儲體架構設計如圖4所示。

圖4 存儲架構設計圖

二級存儲是備播的核心設備，上載采集工作站將素材根據策略遷移到二級存儲體。備播緩存區中只有符合遷移策略，且通過MD5校驗、技審及人工復審的節目文件才能夠進入備播緩存區，因此備播緩存區定位為合格的待播節目存儲區。二級存儲體設計為完全備份方式，關鍵環節均為備份。

在硬盤播出系統中設置二級緩存是為了擴展播出服務器的存儲容量，以及實現播出分系統與全系統之間文件交換的中轉存儲。

1）存儲容量

播出二級緩存的有效存儲容量約為20 Tbyte物理容量，本次系統配置20 Tbyte的有效物理容量。按照每天24 h新增節目量考慮，二級存儲可存儲的節目素材天數計算如下

2）讀寫峰值帶寬

播出網存儲體的有效帶寬約為150 Mbyte/s，完全可以滿足實際的使用需求。

3）存儲并發峰值帶寬計算

并發峰值帶寬：2個標清頻道，同時以5倍速往二級備播寫素材。考慮到外網備播和播出內上載并發的情況，上載系統至備播的峰值帶寬等于外系統備播峰值帶寬。

4）標清文件自動技審讀帶寬

5）人工復檢

2臺人工復檢工作站帶寬為

6）視頻服務器讀共用存儲體

帶寬=碼率×每臺服務器播出頻道數×服務器數×倍速。

標清文件讀并寫入主備播出服務器帶寬為

根據上面計算，并發混合峰值讀寫總帶寬為

此次存儲體配置有效帶寬150 Mbyte，滿足實際系統需求。

3.3 播出控制部分設計

播出控制部分設計主要圍繞文件播出開始至結束的階段進行設計。該部分設計以節目單為總線，圍繞節目單的編輯、修改、更新，播控工作站的控制播出，應急上載審片及頭尾檢測的處理，機動備份播出系統的跟隨播出與控制，以及授時與守時的具體實現方式展開，具體如圖5所示。

圖5 播出控制系統設計圖

主要特點：

1）控制2個頻道的播出，播出控制工作站互為主備，播控工作站1為CH1的主控制工作站和CH2的備控制工作站，播控工作站2為CH1的備控制工作站和CH2的主控制工作站。

2）當主機出現故障時，備機通過心跳線檢測自動倒換，接管所有播出的控制權，且軟件界面上有備機接管的提示語。

3）采用422控制方式對主要播出設備進行控制，安全穩定。

4）每個頻道配置一臺RS-422倒換器，對控制信號進行選擇控制。

5）每個頻道受控設備主要有視頻服務器的主備播出通道、主備播出切換器以及鍵控器。

3.4 系統監控部分設計

系統監控是確保播出系統安全播出的重要輔助手段，是整個系統的重要組成部分，監控系統將對播出系統內各個環節的設備、信號、業務流程、軟件運行狀況等監控與監測。

播出監控系統的監控對象主要包括：網絡設備、播出備播庫存儲系統的檢測和報警，系統數據庫服務器的監測報警。

本次播出監控系統具有如下功能：

1）可實時監測數據庫服務狀態，對播出控制系統工作站、服務器和應用服務監測和報警。

2）對應用服務器、FTP遷移服務器等其他網絡服務的監測和報警。

3）實時監測系統內素材管理工作站、素材遷移進程狀態。

4）可實時對在線播出設備和播出程序監控。

5）監控系統具有完善的監控狀態日志管理，能夠實時記錄整個系統運行過程中的設備狀態，監控日志方便查詢，并且在發現問題時能夠根據出現故障的情況，結合日志給出智能性的判斷。通過詳細的故障日志信息，可幫助相關人員對復雜故障問題進行事后分析、排查。

6）播出監控系統可適配播出分系統信號全程監控系統的要求，提供各種監測結果。

本次播出監控系統具有如下特性：

1）監控對象廣泛，除了支持傳統視音頻設備的監控，還支持播出軟件監控、數據庫軟件監控，以及業務流程的監控。

2）監控配置靈活，支持監控節點和監控內容的設置，同時支持對AV設備相關參數的配置接口。

3）信息展現方式直觀多樣，支持多種顯示方式，包括設備布局圖、機柜圖、流程圖等。

4）支持報警策略配置，支持故障影響范圍的確定及進一步邏輯分析能力，提供智能應急提示。

5）多種報警通知機制，支持聲光圖文即時報警、游動字幕提示等多種方式。

6）監控信息支持分級權限管理。

監控的目的是監測播出系統各個環節的運行情況，判斷系統整體工作狀態正常與否；當出現設備或信號故障時，可對故障位置、原因快速定位，并通過與故障內容相關的聲光圖文即時報警，從而幫助值班人員快速應急、正確處理，提高系統應急的效率。

4 小結

隨著各行業信息化建設進程加快，多媒體資源的數字化管理工作被越來越多的單位所重視，為了解決行業用戶大量多媒體資料數字化保存、檢索和共享發布所面臨的問題，提出了聲像管理系統。本文結合某單位在聲像管理系統方面的應用實踐，詳細分析了聲像管理系統中播出環節的系統設計、網絡架構、業務功能。媒資系統技術構架方法以及架構本身是否合理關系到媒資功能應用是否能滿足實際業務需求，是否能適應不斷變化的業務發展需要。該媒資系統的實踐給媒資系統構建方法，甚至業務的拓展以及異構系統間的互通提供了很好的應用經驗。

[1] 吳俊華.媒資管理系統的設計與分析[J].電腦知識與技術：學術交流，2010，6（8）：6319-6320.

[2] 劉朵.電視臺媒體資產管理系統的整體介紹[J].河南科技，2006（6）：36-37.

[3]何小濤，洪玫，楊雪濤，等.媒體資產管理系統設計與實現[J].計算機工程與設計，2003，24（5）：59-61．

View of Broadcasting System for AVMRM

ZHANG Lingling1,XU Guizhong2
（1.Jiaozhou City TV Station of Shandong Province,Shandong Jiaozhou 266300,China；2.Communication University of China,Beijing 100024,China）

Following the forward step of the information system,more and more group focus on the management of the media resources.For resolving the problem existed in the store,retrieval and share of the media resource,the AVMRM is introduced.According to the practices of some institution,the system design for all the node in BROADCASTING system, net framework and all the role’s function are mainly introduced.It provides some nice conditions to update the function of the system later.

audio-visual medium resource management;broadcasting system;MRM

TN931.2

B

張玲玲（1985—），女，山東省膠州市廣播電視臺時政新聞部記者；

?? 京

2014-03-17

【本文獻信息】張玲玲，徐桂忠.聲像管理系統——播出系統設計方案詳解[J].電視技術，2014，38（18）.

徐桂忠（1983—），博士生，主研立體視頻資源檢索、視頻質量評價、視頻編解碼傳輸等。