硬盤系統在電視播出中的應用

黑龍江 黃卓

引言

隨著圖形、圖像數字化技術向深層發展，電子采集、后期編輯、節目播出設備將以網絡方式互聯，實行節目數據的交互式作業方式。作為體現新技術特征的基于硬盤的播出系統，由于它良好的非線性編輯性能、多通道的編解碼器、長時間的節目存儲量、周詳的安全考慮和靈活的網絡功能，在電視播出領域的應用已成為電視技術人員關注的焦點，可以肯定預測基于硬盤的播出方式會逐步替換傳統的磁帶播出概念。

現在，視頻技術領域所采用的SCSI（small computer system interface）硬盤，不同于普通的計算機硬盤，其速度一般在3600MB/S。這種硬盤被稱為高速視頻硬盤或圖像數據盤，根據硬盤壓縮比的不同所獲得的視頻圖像指標和存儲時間也不同，而這種硬盤可以多盤掛接，從而形成硬盤矩列。目前，最新的硬盤速度已達到7200MB/S或更大，這樣將有利于提高視頻信號的存儲時間以及存儲質量。由于視頻信號數據量大、傳輸速率高，因此對硬盤的速度要求較高，一般應在5～10GB/S之間甚至更高，這種硬盤一般被稱為高速視頻硬盤，或圖像數據盤、SCSI（Small Computer System Interface）硬盤。這種大容量的通過寬帶的視頻服務器實現對視音頻信號進行存儲和非線性編輯的硬盤設備相對于傳統的磁帶錄像機設備通常被稱為硬盤錄像機。目前采用數字壓縮技術的專業級的硬盤錄像機已經具備：

1.大容量視音頻素材存儲，廣播級視音頻質量；

2.多通道實時記錄/重放、資源共享，通道的數量與功能可靈活配置；

3.具有模擬復合、模擬分量和串行數字分量等多種視頻信號接口及控制接口；

4.采用 M-JPEG（n）視頻數據壓縮方式，其壓縮比可調；

5.采用了備份電源、冗余硬盤陣列（RAID）等技術。

已趨于成熟的硬件和軟件環境使硬盤錄像機在可靠性和記錄時間上都達到了實用化程度。

一、利用硬盤實現自動播出的優越性

利用硬盤實現視頻播出是建立在上述數字硬盤錄像機的高可靠性以及它的廣播級技術指標和質量要求之上的。隨著一些關鍵技術如壓縮編碼、RAID技術、寬帶光纖網等的日益成熟，硬盤播出進入視頻領域的自動播出系統已成為可能，其特點如下：

1.它采用了數字的處理和存儲方式，信道傳輸特性甚優，多次重播的圖像質量一致性好；

2.由于采用了硬盤作為存儲媒體，磨損極低，數據可以長期保存和播放而基本不影響質量；

3.圖像和聲音作為數碼信號存儲于硬盤，由于硬盤的存取手段適應于多進程實時訪問，多個輸入、輸出通道可以同時存取同一或不同數據，實現了資源共享，利用率大大提高；

4.克服了磁帶錄像機機械結構維護困難、費用高、可靠性差等長期困擾電視技術工作人員的常見問題，其可靠性主要決定于硬盤系統和周邊設備的硬件水平以及相應的應用軟件水平，而這類技術正呈現強勁發展趨勢；

5.節目錄入、播出節目單設置完成后，一般無需人為干預，自動化程度高，節省人力，減輕了勞動強度，并且播出的精度大大提高；

6.硬盤播出的實現平臺為服務器，其通用性較好，可以在開放底層接口的條件下靈活地實現各種應用；

7.系統的內部擴展能力以及外部擴展能力較好，能夠很好地與未來的全數字、網絡化、資源共享的節目編播體系相銜接。

二、利用硬盤實現自動播出的靈活性和時效性

硬盤自動播出取代了傳統的錄像機播出，播出節目的數字化、多元化使得對播出過程進行網絡化治理成為現實。軟件還設定了檢查所存儲素材的程序，如正常，就顯示檢查完畢的字樣，如有問題，會自動給予提示，極大地降低了停播和錯播率。對于處在不同狀態的節目（如：正在播出、定時插播、下一節目待播等）采用了不同的顏色顯示，且節目編排實現非線性，播出方式有多種類型如：定時插入、緊跟定時插入和緊跟定時播出等多種播出形式，并可在線修改節目單里的任何位置所要播出的節目，極大地提高了播出的靈活性和時效性。

三、利用硬盤實現自動播出的安全性和穩定性

播出機房負責節目的安全播出，以前常常出現磁帶制作問題、節目串聯誤差、臺外微波、光纖線路中斷等意外事故。為了避免劣播、停播，需要應急插播合適的畫面，以保證播出的不間斷。采用傳統的方式啟動錄像機并切出活動的畫面需要一系列如啟動、掛帶、走穩等諸多操作環節，至少需要5～10秒鐘的時間，而采用硬盤自動播出則可以在極大程度上避免類似事故的發生。在硬盤中所存儲的信號不但可以反復無數次地播出，并且能夠保持同樣的質量，從而避免了因磁帶多次播出而造成的磁頭磨損和磁粉脫落，使得播出的信號出現衰減和傷化，影響播出信號的質量。為此，硬盤自動化播出所提供的循環播放清楚的視音頻信號可以作為應急的插播信號源，若播出中出現故障，可以在第一時間內即插即用暫時接替正常節目的工作，使工作人員有時間排除故障而不中斷播出。另外，也可用于常見的正常插播情況，當有些節目要求準點播放，如新聞、節目預報、直播晚會等，要求臨時插播如廣告、通知或宣傳形象片內容時，因所需的插播時間短，若使用傳統的錄像機播出，易出事故，而硬盤自動播出可以在任何情況下，隨時插播指定節目。

硬盤自動播出系統要求節目切換點平滑、海量的存儲器，要求應用于播出的計算機處理、硬盤存儲等技術高，因此硬盤自動播出系統的應用必須配備硬盤服務器的主備機及熱備份方式。

四、硬盤系統應用于電視播出的一些相關技術

1.硬盤服務器的控制方式

硬盤系統中硬盤服務器的控制軟件的開發可利用原廠提供的422接口協議，但無論采用何種開發形式，在控制結構上均可根據應用的需要分為單機控制模式和多工作站控制模式。采用何種方式取決于電視臺對硬盤機任務的定位及硬盤機與周邊設備的配套性。

2.硬盤服務器的播出控制和自動播出系統的關系

如果電視節目的播出不是由硬盤服務器獨立完成的，而是與錄像機信號、線路信號一同接入播出切換臺，由自動播出系統調度各類信號源的播出，這樣我們就有了硬盤服務器的播出控制和自動播出系統的關系問題。

五、結束語

與傳統的自動播出系統相比，硬盤播出系統具有錄像機不參與實時播出、同一個節目可重復在不同頻道同時或非同時播出、可對播出節目作非線形編輯、無需格式轉換、任意插播等優點，因此大大提高了電視節目播出的可靠性和穩定性。此外，硬盤播出系統可以很方便的增加一個播出頻道，不必再重新投資一套播出系統，而只需增加一個播出工作站即可實現，從而為電視臺今后的發展提供了廣闊的空間。

另外，與制作系統相區別，播出系統要求節目切換點的平滑、海量的存儲器、播出節目必須實時、安全性高、零錯誤播出，這些相應就要求應用于播出領域的計算機處理、硬盤存儲技術的帶寬、可靠性等技術進一步地提高，因此硬盤系統在播出領域的應用引入了一些諸如：硬盤服務器的主備機熱備份方式；利用RAID-3技術擴大存儲量以及通過奇偶校驗修復損失的數據；通過網絡建成多服務器方式提高資源利用率等等一系列措施。由此可見，有關硬盤系統在播出領域的應用以及一些相關的技術在未來還會有進一步的發展。