廣東廣播電視臺高清播出系統體系及其安全機制

楊衍飛

（作者單位：廣東廣播電視臺）

廣東廣播電視臺高清播出系統體系及其安全機制

楊衍飛

（作者單位：廣東廣播電視臺）

近年來，廣播電視事業迅速發展，技術與設備都得到了很大提高，實現高標清同播是每個電視臺發展的必經之路。本文概括敘述了搭建廣東廣播電視臺廣東衛視高清頻道播出系統的整體架構，通過結合安全播出工作，介紹了高清播控系統擁有的新機制。

高清播出系統；播控系統；安全性；快速應急

隨著新媒體時代的來臨，傳統電視臺面臨著巨大的沖擊與挑戰。目前，電視節目已走向高清時代。高清播出和高效傳輸的需求越來越迫切，高清電視的應用越來越廣泛，逐漸成為推動傳媒事業進一步發展的力量。國內越來越多的電視臺實現了高標清同播，硬件設備也進行了全面更新，在很大程度上提高了節目的質量。而設備的更新也就意味著，當前對安全播出的要求更高。

播出系統構成復雜，涉及環節眾多，保障對象具有多樣性。保證電視節目安全、準點、優質的播出，離不開技術員對在播節目的監聽監看，離不開他們及時處理播出故障，并對相關工作和播出信息進行組織、協調和執行。熟悉播控機的控制線路圖，對各級信號全面的監聽監看手段，從而快速判斷故障點，是安全播出的有效保證。廣東電視臺于2012年進行了高清機房的改造，系統規劃以網絡化為核心，逐步形成制播架構和流程，制訂完善的播出流程控制與管理。如今具備三個高清頻道播出規模，同時支持標清播出。

安全播出是廣電行業不能動搖的根基，下面筆者將以此為原則就廣東廣播電視臺高清廣東衛視播出系統及其自動播控系統線路故障應急處理進行簡述。

1 高清播出系統整體架構

高清播出系統的整體規劃設計以安全穩定性、先進性、實用性為原則，向播出業務自動化和網絡化發展。其包含視頻服務器系統、播出數據庫系統、自動播控系統和智能監控系統等子系統。系統構架采用信號主備和播出通道主備的方式進行系統播出通道設計，文件化傳輸使用MXF封裝（在信號輸入前端加入AFD信息或上載生成文件時寫入AFD信息）。

播出視頻服務器系統由主備兩套高清播出視頻服務器組成，采用SeaChange公司的共3臺BMLex24000設備（配置4塊FSI卡、24塊300g硬盤），組成SeaChange BMLex24003播出服務器集群。上載視頻服務器則由SeaChange MCL+UML及MSV服務器組成，支持高清標準SMTPE 292M 1080/50i信號，支持嵌入音頻，8個以上聲道，識別SMTPE2016標準AFD信息，并能自動嵌入AFD信息。系統間采用FTP文件傳輸協議，可確保播出服務器之間的數據能互聯互通，各視頻服務器之間數據交換無縫交換，無需轉碼或重新封裝等轉換，并且實現多傳輸碼流，每個傳輸碼流速率不低于220Mbps。

播出數據庫系統作為整個自動播控系統的核心，為了達到數據存儲管理安全、高效的目的，廣東廣播電視臺采取雙機雙陣列架構組成支持7×24小時有效RAC架構的數據庫系統。在其管理模塊中，雙節點負載均衡，若一個節點故障，另一個節點能夠獨立承擔數據庫管理工作；若兩個節點同時出現故障，則由第三備份數據庫承擔數據庫管理工作。另外，一個節點能滿足50個會話（session）的業務要求，并使用獨立磁盤陣列存儲應用數據，保證數據存儲的安全。由此可具備故障容錯和無縫切換功能，保證硬件和軟件錯誤造成的影響最小化。

自動播控系統向播出業務自動化和網絡化發展，結合廣東廣播電視臺目前播出業務流程，可劃分為上載與技審、磁帶信息管理、節目單編輯、遷移管理和播出控制能模塊。高清播出系統播出方式以節目單為中心，驅動各個子項目間的無縫結合運作，簡化系統交互流程，便于維護與管理，提高工作效率。另外，所有的控制環節切換精度均達到零幀；同時，各個模塊有相對獨立的業務功能與完善的自我診斷、報警提示和記錄機制，最大程度的提高安全播出等級。

廣東廣播電視臺節目傳輸控制流程見圖1。節目播出流程見圖2。

智能監控系統主要負責對高清播出系統設備、信號、流程及工作環境提供綜合的監控功能。監控包括兩個部分，監測與控制。通過對系統信號及信號質量進行信號監測與判別，實現及時報警。在不間斷、高質量播出的前提下，實時進行定性監測，如視頻定幀、無聲、黑場、綠場、出現彩條甚至聲音過高或過低等，以幫助技術員隨時掌握信號狀態，第一時間對故障做出反應，快速進行應急處理和故障排除。

2 播控系統的新機制

2.1 422倒換器

高清播控系統采用了422倒換器。ECO-422-8是專門針對RS-232/422信號的倒換器，具有8路倒換通道，每路通道具有主、備通道采用繼電器進行倒換，能夠實現多機箱級聯，主路具有掉電直通功能。

在過去的標清播控系統中，并沒有主備自動倒換功能，只能通過跳線等方式進行人工應急處理，在部分設備故障時，無法快速恢復播出信號，導致一段時間內信號中斷。如今的高標清播控系統保留了一貫以來的信號源及播控機都各自存在相對的主備級，可供應急操作的要素。另外在線路方面采取了信號源進入播出系統后的兩路傳送和處理線路。兩路信號的傳送與處理之間互不干擾。平時所用為主線路，當主路出現問題時，可通過2X1倒換到備線路。以往的標清頻道只有標清主備兩路，而高清系統具備高清主備、標清主備共四條線路。播控機控制線路見圖3。

正常播出時，422倒換器接通主控制通道，主備視頻服務器由主播控工作站控制，備播控工作站通過心跳線與主播控工作站進行通訊（檢測主播控工作站是否正常運行）。當發現主播控工作站出現異常時，會通過GPI命令觸發422倒換器接通與所有受控設備的鏈路，自動接管所有受控設備的控制權，確保安全播出。若備播控工作站同時出現異常，則會自動切換至應急預案CYC墊片畫面。同時，可以手動干預進行倒換，方便技術員掌握系統狀態，根據實際情況更直觀的排除故障。

2.2 功能模塊

在系統模塊功能方面，高清播控系統結合廣東臺的磁帶全系統統一管理模式，繼承了磁帶條碼錄入，實現了磁帶條碼與時碼的控制，支持外來節目單與廣告單的提取或導入，擁有靈活多樣的節目單編排方式與鍵編輯。但與過往標清播控系統不同的是，高清播控系統支持每張節目單自動無縫駁接，節目單任務最高優先級為手動插播而不是定時。若外來信號源（如央視新聞聯播）長度出現突發變化時，更便捷地為技術員預留處理時間，保證安全播出。

與以往的標清系統模塊相比，高清自動播控系統具備對上載素材的自動技審功能。參與播出的節目和廣告素材上載到上載存儲器后，可進行自動技審，對上載節目信號黑場、彩條、靜幀、音頻超標等質量問題及MXF文件的封裝格式和信息完整性與正確性進行檢測，提供及時的報警功能，可保證上載素材的質量。高清素材的自動技審可達4倍速，能有效提高系統的工作效率。另外，還支持雙通道獨立工作，可以在上載的同時對素材進行人工技審，操作靈活，能適應不同環境的播出需求。

圖1 傳輸控制流程

圖2 節目播出流程

圖3 高清機房播控機控制線路簡圖

2.3 切換系統

廣東廣播電視臺高清機房的視音頻系統與標清機房一致采用QMC作為切換系統主要設備。QMC切換臺的控制采用主從控制模式，QMC主機通過Q-LINK串行總線與控制面板和上游矩陣互相連接。QMC控制面板通過Q-LINK總線向主機傳送控制指令。控制指令分兩類。第一類只涉及到主機，如鍵信號的上下、輸出音量的調節、切換方式的選擇等，這類指令直接傳送到主機由其進行相應的操作。第二類控制指令涉及到主機和上游矩陣，如視音頻信號的切換等，這類指令會先傳送到主機，再通過主機轉發給上游矩陣控制其進行視音頻切換。

但根據不同的需要，設置方式也有所差異。由于高標清同播的系統要求達到上星安全等級，在設置時要考慮到信號源的主備，標清信號前端上變換輸入和干凈信號下變換輸入，播出通道的雙聯路，矩陣與切換臺的聯動，高標清字幕，臺標的疊加等因素，高清與標清QMC系統對比見圖4。

由圖4可見，標清頻道切換處理系統的主路相對備路性能要強大很多，QMC強大的切換與疊加臺標功能保證了主路信號的靈活與多樣性，備路要實現對應的功能就必須用矩陣加上鍵控。雖說這種設計基于標清系統良好的穩定性，極少需要備路應急的機會，但目前，標清備路只是疊加了臺標，功能相對簡陋。高清播控系統的設計，則同時考慮到了主備路的同等安全性和穩定性。當主路信號源出現故障，在能保證備路播出信號安全播出的同時，鍵信號的控制同樣能夠正常使用，為系統的安全性提供了多種的備份手段。

2.4 監看系統

傳統的環境下，標清機房的信號監視器價格比較便宜，同時可直觀地進行監看，而傳統的獨立監視器顯示需要占用大量的空間，由這類監視器構建的顯示系統也因此被稱為“電視墻”。目前，廣東廣播電視臺標清機房仍采用傳統的電視墻監看方式。但隨著系統數字化進程的推進，設備的數量越來越多，設備智能化程度、系統復雜化程度也相對越來越高。無論是在技術方面，還是在空間使用率方面，傳統的監控系統已經明顯不足。為了確保系統的可靠運行，及時發現并解決系統出現的問題，保證播出安全，播控系統對視音頻信號的監控方式顯得尤為重要。

高清機房的監視系統采用了多畫面分割器與大屏幕平面顯示相結合的方式，一組顯示設備取代了傳統的多個監視器，并可以按照實際需要，靈活配置畫面，大大增加了機房空間的利用率。多畫面分割器，就是把多路不同格式的信號源，采用圖像壓縮技術和數字化處理的方法對信號進行數字化處理，將多個畫面按照一定比例壓縮為一路信號，顯示在一個監視器屏幕上，形成一個屏幕分割顯示多個畫面的格局，從而達到一個監視器同時監看多路信號的目的。其原理見圖5。

傳統的電視墻監視器只能顯示畫面，不能優先顯示監看信號相關的信息，如信號源名稱、TALLY指示、時鐘和檢測報警等必須依靠另外的附加裝置。當畫面出現異常時，值班技術員有可能需要一定時間的判斷故障源，不能快速高效的排除故障。而多畫面系統可以同時顯示信號源名稱、TALLY指示、時鐘、檢測報警（視頻丟幀、靜幀、黑場、音頻丟失和靜音）等所有信息。此外，多畫面分割器能夠任意改變多個畫面的布局，任意顯示各種自動功能，便于幫助播出一線的值班員和技術員更直觀地監看，快速進行應急處理，排除故障，保證安全播出。

圖4 高清與標清QMC系統對比

圖5 MXN畫面分割器原理框圖

3 結語

廣東廣播電視臺高清衛視播出系統從試運行開始至今安全可靠，具有多重安全防護，無單一崩潰點，應急手段豐富、完善且簡練。隨著全臺制播一體化模式的趨勢發展，做到了一切面向應用，實用性強。并考慮到了適應未來、適應發展的需要，系統具備了可擴展性及開放性，方便實現與全臺網的互聯互通，滿足未來與全臺媒資系統、主干交換平臺及其他業務板塊無縫連接的需求。高清電視是廣播電視發展的重要趨勢和必經歷程，安全播出是廣播電視的重要基石，廣東廣播電視臺衛視高清機房播控系統的成熟應用為未來的發展打下了堅實的基礎。在歷史的長河中，只有與時俱進，才能適應廣播電視產業發展的需要。