莆田廣播電視臺數字播控系統研究

翁淑瓊

(作者單位：莆田廣播電視臺)

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莆田廣播電視臺數字播控系統研究

翁淑瓊

(作者單位：莆田廣播電視臺)

摘 要：隨著央視高清頻道的開播，全國各大電視臺都在積極籌備高清頻道，莆田廣播電視臺數字播控系統的設計目標是實現臺內3個高清頻道的數字化硬盤播出系統，建成一個穩定、安全，融合電視技術與IT技術現代化智能播控系統。本文簡要介紹了系統建設的主要部分。

關鍵詞：莆田廣播電視臺；總控系統；頻道分控系統；視頻服務器；二級存儲系統

電視總控系統是整個電視臺視音頻信號交換的樞紐，承擔著對全臺信號的調度、分配管理，并向播出頻道分控系統輸出信號的任務，同時負責播控系統所有信號的技術監測。總控系統包括總控矩陣、全臺同步系統、全臺授時系統、設備監控和信號監播系統。

1 莆田廣播電視臺總控系統簡介

1.1 莆田廣播電視臺總控矩陣

莆田廣播電視臺高清總控矩陣輸入信號包括：應急錄像機信號，用于3個播出頻道應急使用，通過HD-SDI接入總控矩陣；演播室直播信號，用于高清新聞類節目和節目的直播；中央1套、福建1套用于中央臺，福建臺重要時政新聞的轉播，通過HD-SDI接入總控矩陣；非編應急信號（數字）；墊片服務器信號；轉播車信號，用于臨時性節目的直播；3個播出頻道Clean信號,用于節目的回錄；3個自環信號，通過幀同步機，完成信號的同步處理，根據需要對相應幀同步路由進行信號調度；標準測試圖1路；3路PGM輸出，三個高清頻道節目；應急上載。

莆田廣播電視臺高清總控矩陣輸出信號包括：播出系統，送給3個高清播出頻道信號，用于頻道直播時，從演播室調入所需的信號源；服務器上載，用于節目的錄制；監視屏預監，通過畫面分割器，用于所有信號的監看；自環信號，通過幀同步機，對相應的路由，完成信號的同步處理；技監信號，用于總控矩陣輸入信號的技術審看。

莆田廣播電視臺傳輸系統信號流向，如圖1所示。

各信號均以SDI的方式接入總控矩陣，音頻傳輸采用嵌入方式，用以簡化系統配置和減少布線數量。總控系統與演播室系統之間采用了光纖傳輸的方式。光接收機接收演播室送來的信號，轉換成模擬AV,經過A/D轉換后，經過延時器，信號以SDI方式接入總控矩陣。應急上載播出送4路送至總控矩陣；轉播車送主備2路至總控矩陣：中央1套、福建1套分別送主備2路，其中的IP信號需轉換成SDI，經高清幀同步機接入總控矩陣。3個播出頻道各送PGM和CLEAN至總控矩陣；同步發生器送一路測試圖信號和墊播服務器送3路至總控矩陣。總控矩陣各輸出3路信號到3個頻道的播控系統，輸出11路信號到多畫面分割器，做為輸入信號的選擇監看。輸出2路至上載系統，用于節目的錄制。輸出2路分別到操作臺技監和機柜技監做輸入信號的技術審看。

圖1 傳輸系統信號流向

莆田廣播電視臺總控矩陣采用GV64×64高清數字視頻矩陣，矩陣配置雙電源熱備份，冗余控制板、冗余風扇電源、時鐘再生、支持熱插拔、完善報警等功能。支持嵌入音頻SD-SDI、HDSDI、3G-SDI和DVB-ASI。以太網/RS-232/422/NCB，控制提供SNMP協議選項，開放SNMP協議的接口,支持對所有模塊的監控和報警。總控矩陣輸入輸出兩端都裝有跳線裝置，并配置矩陣輸入輸出接口端子板，確保在緊急情況下，通過視頻跳線實現應急調度，保證播出信號不會中斷。

總控矩陣輸出監看母線，監看母線分別連接3套遙控控制面板：總控X-Y遙控面板1套，用于總控信號調度面板；總控單母線面板2套，用于總控機柜和總控控制臺處的技監切換開關。具有X-Y多功能面板，放在操作臺上，方便手動輸入信號。第一，主要用于節目結束或檢修時，測試通過總控面板調度用于頻道的播出；第二，新聞類節目直播，通過手動操作面板，演播室信號通過幀同步自環輸出到播出頻道。所有面板均通過標準的RJ-45連接器與矩陣控制網絡監控的交換機相連，用于信號監控。

1.2 全臺同步系統

莆田廣播電視臺的同步系統，采用兩臺TEK SPG600同步信號發生器，經過自動同步倒換器，經模擬視分VDA分配后，輸出模擬BB（PAL）作為全臺的同步基準，送到全臺各系統，提供高穩定、高精度的數字同步信號。采用“Stay GenLock”失鎖保持技術，備同步信號發生器，同時提供高清（HD）標準彩條信號輸出。

1.3 全臺時鐘系統

時鐘信號作為播出節目切換的參考信號，對整個播控系統非常重要。臺時鐘系統使用的是青島廣播電視科研所提供的時鐘系統,配置了主備二臺TVZ3100型衛星校時鐘，主備GPS衛星校時鐘通過天線與衛星校時，分別輸出用于校準高穩時鐘，以高穩時鐘輸出的標準時鐘信號作為臺播出系統的時鐘源。高穩時鐘是整個播出時鐘系統的核心，它采用主備高穩時鐘單元熱備份的模式，能自動檢測，自動倒換。同時對GPS信號作判斷，在GPS信號失常的情況下，依然能精準運行，保證整個時鐘系統的穩定。臺時鐘系統如圖2所示。

臺各個播控工作站、系統內各個服務器，分別通過以千兆以太網連接主備數據庫服務器。由主衛星校時鐘將時鐘信號傳遞給主備數據庫服務器，再由主備數據庫服務器通過千兆以太網向播控系統內各個服務器和3個播控工作站傳送時鐘信息。播控工作站、各個服務器通過以太網實現與主衛星校時鐘校時。

備衛星時鐘信號通過RS-232接口接入網絡字幕交換機，網絡字幕交換機通過以太網向3個播出頻道的3臺字幕機播出時鐘信息，實現與備衛星時鐘校時。

各個播控工作站、字幕工作站分別與5寸子鐘校時，當播控工作站、字幕工作站發生時間誤差時，通過重啟BVTTIME,實現與5寸子鐘時鐘校時。

1.4 設備監控和信號監播系統

根據監測目標的不同，監控系統分為設備級監控和信號級監控。信號監播，由2臺14寸液晶電視用于操作臺、機柜作為前端矩陣的監視。6臺多畫面分割器完成對3個頻道、總控信號源的監視，音量在對應的視頻畫面上以監看的方式顯示出來，并通過所配置的音箱輸出該音頻。

由于總控部分需要監看的信號較多，因而主要使用多畫面分割器與小屏相結合顯示的方式監看信號。多畫面分割器采用了格非公司的MVS-X系列產品。多畫面分割器報警是指通過設置視音頻內容監測的相關參數，可對亮度色度的超標、靜幀、靜音、黑場等報警，一旦輸入信號的當前參數超過所設閾值，則給予報警。設備監控系統監控整個系統的設備，包括提供接口的視音頻設備，如視頻服務器、二級存儲系統、遷移及轉碼服務器、總控矩陣、分控矩陣、切換器、多功能機箱及板卡、鍵混器等，控制與管理設備硬件的監控，完成對技術質量、設備及流程狀態等的監測、判斷、智能策略分析。設備要求具有SNMP接口，故所有的設備均可在該網絡上進行參數設置和狀態監控，所有監控設備都以圖形化界面顯示，并能逐層顯示,值班人員可以根據故障內容報警，快速鎖定故障位置，并及時作出正確處理。

2 頻道分控系統

頻道分控系統承擔臺內各頻道節目播出重任，主要采用視頻服務器為主播出，錄相機為應急播出的自動播出方式。系統選用國際著名周邊廠家Miranda以及時代奧視的產品。系統由視音頻系統、播控系統、視頻服務器、數據服務器等系統組成。

圖2 時鐘系統

圖3 莆田廣播電視臺信號流程

2.1 視音頻分控系統

視音頻分控系統負責各頻道的信號處理，包括線路節目切換、字幕上鍵等功能。系統配置高標清兼容矩陣（即切換器），將外來的視、音頻信號及播出服務器中3個頻道的主備視音頻信號、墊片等輸出接入到主備控制矩陣，使矩陣能在控制工作站的自動控制下切換臺內外節目。臺播出信號源分為主備CCTV1、FJTV1信號、總控矩陣的調度信號、墊片服務器信號、視頻服務器信號、錄相機信號。系統以視頻服務器信號為主，應急錄像機信號用于應急播出，三個頻道共享一臺錄像機。主備CCTV1信號、主備FJTV1，經過幀同步機，接入切換器。其中，備路IP信號，要轉換成SDI信號，經過幀同步機，接入切換器。從總控分別輸出3路信號到3個分控矩陣（即切換器），供其播出調度。每個頻道配備獨立的遙控操作面板，操作面板最多能提供16路SDI信號。主備切換操作面板平時通過按鍵鎖定，切換器信號切換主要由播控軟件切換。播出通道采用2只16×2切換器+1只鍵混器串聯。數字鍵控器主要用于臺標和字幕信息的疊加。每個頻道配備一臺獨立的字幕機，用于播出游字和廣告掛角。同時在3個頻道的輸出端接入音頻響度控制器，控制3個播出頻道的整體平均響度，這樣觀眾在收看節目時，不會因節目音量過高而產生煩躁感。各頻道信號流程如圖3所示。

主備播出頻道系統采用主/備通道結構，外加鍵控器，主備通道的信號源完全相同。主備兩路信號通過二選一倒換器切換后做為主信號輸出，倒換器具有斷電旁通和行同步的功能，能實現靜/凈切換。系統除具備主備切換功能外，在切換器的每個輸入信號、輸出信號端都設立完善的視音頻跳線端子，一旦切換器出現故障，可通過快速跳線，跳過切換器，保證播出信號不中斷。

2.2 播出控制系統設計

格非公司提供了MagiLive 智能播控軟件系統的整體解決方案，充分確保了播出系統能安全、可靠、穩定運行。播控工作站通過百兆控制交換機連接到RS232/RS442串口服務器，3臺播出工作站對相應的設備發出控制命令，控制信號分別對RS232/RS422接口的設備進行遙控，控制視頻服務器、應急播出錄像機、切換器、字幕機、鍵混器等設備。分別對矩陣式切換器的 16路SDI信號源實時切換控制，對應急播出錄像機進行控制，對主備視頻服務器的編解碼通道的同步播出控制，對鍵混器上下鍵控制。正常情況下，主播出控制工作站控制所有播出設備，備播出控制工作站同步運行，作為熱備。主備自動播控工作站間采用心跳線連接，備播控工作站實時自動檢測主播控工作站的工作狀態。當主播控工作站出現故障時，備份自動播控工作站可自動和手動接管控制權并同時發送報警信息。當主自動播控工作站恢復正常，控制權可手動接管。

2.3 視頻服務器

視頻服務器是播控系統的核心，負責根據播控系統的控制，將視音頻文件解碼為高標清SDI信號送視音頻系統。主備播出高清視頻服務器全部采用國際知名品牌GrassValley K2 SUMMIT transmission package高清視頻服務器。第二備播視頻服務器采用1臺MagiStream3000HD視頻服務器，實現1+1+1三級備份機制，同時系統采用上載與播出分離，構架高度安全的視頻服務器硬盤播出系統.每臺k2視頻服務器具備一個編解碼雙向通道和3個解碼通道，內置8盤位1TB容量SAS存儲陣列，滿足3個高清頻道的播出不少于3天的節目素材的有效容量（容量計算考慮20%的存儲冗余）。視頻服務器存儲系統采用高效穩定的RAID0+1技術，由于RAID 0+1通過數據的100%備份功能提供數據安全保障，擁有RAID0的超凡速度和RAID1的數據安全可靠性。其適用于既有大量數據需要存取，同時保障數據的安全性。

2.4 數據庫系統

數據庫系統是播出業務支撐的核心，為系統的各個工作站提供數據支持。節目單、播出表、播出素材的各種信息等都存儲在數據服務器中。以太網正常連接時，節目單、播出表，播出素材從數據服務器中讀取。主備數據庫服務器還安裝了整個播控系統的校時程序，兼任時鐘服務器，向系統各個服務器和3個播控工作站播送時鐘信息，保證整個播控系統數據同步和視頻服務器的同步播出。

圖4 RAID0+1示意圖

3 二級存儲系統

二級存儲系統作為整個播出系統的存貯空間，必須是開放、安全、成熟的技術。同時，充分考慮軟硬件的安全性、系統結構安全性與服務的安全性，確保數據存貯的冗余與安全。系統結構要求未來便于擴展，同時保證擴展后數據的安全，并且不影響安全播出。

4 系統網絡架構

系統采用了穩定、安全的網絡架構。配置1臺素材千兆以太網交換機、1臺數據千兆以太網交換機、1臺控制百兆以太網交換機和1臺監控交換機。素材千兆以太網交換機和數據千兆以太網交換機，通過以太網實現與各個服務器進行數據交換，完成與播出相關的素材遷移、數據信息交換等功能。控制百兆以太網交換機連接RS232/RS442串口服務器和3個播控工作站，共同完成播控任務。監控交換機與設備監控服務器、GV監控服務器數據交換，實現系統設備和信號的監測。

5 結語

新播控系統在設計上融合了電視技術與IT技術，始終將安全播出放在首位，關鍵環節均有備分或應急處理措施，經過幾個月的運行，總體技術指標良好，設備運行平穩。

作者簡介：翁淑瓊（1972-），女，莆田涵江人，本科，中級職稱。研究方向：廣播電視技術。