多畫面實時監控系統在電視臺播控信號監測中的應用

傅 榮

（山東省招遠市廣播電視臺，招遠 265400）

多畫面實時監控系統在電視臺播控信號監測中的應用

傅 榮

（山東省招遠市廣播電視臺，招遠 265400）

本文首先對招遠廣播電視臺播控信號實時監控系統的應用背景、原播控監測系統中存在的問題進行了介紹，然后對多畫面監視系統的原理進行了分析，最后結合實際應用，對招遠廣播電視臺多畫面實時監控系統的硬件選型、硬件性能、監控節點的選擇、系統的優勢等進行了詳細闡述。

多畫面分割器；實時監測；播控系統；應用

1 引言

隨著廣播電視技術和IT技術的發展，電視信號也在由模擬、數字共存的狀態向全數字化轉變，系統監視方式與以往相比也發生了較大的變化。在以往播出信號的監視中，節目眾多、顯示器密布，信源顯示和輸出顯示都分別占用一個顯示器，不僅資源浪費，監視也比較麻煩。與傳統電視墻相比，“多畫面分割器+大屏幕”的顯示系統優點突出，并且隨著平板顯示設備成本的降低，它已經在轉播車、信號監看中心、播控中心、演播室等場合得到廣泛應用。

2 監控系統應用背景

招遠廣播電視臺目前共有4個自辦節目電視播出頻道，4套節目經播控中心一路送入招遠廣電網絡公司有線電視前端機房，另一路經光纜送入招遠羅山地面無線數字電視發射機房。在播出過程中，需要對播出鏈路上的關鍵節點進行信號監聽監看，掌握各個節點信號實時狀態，對發現各節點信號的異常狀態及時處置。根據播出系統的實際需要，我臺自動監測的節點包括有線網絡回收信號，地面無線數字電視回收信號，主、備切換器信號、預監信號、PGM信號等。

隨著廣播電視制作及傳輸技術的不斷發展及電視播出頻道數量越來越多，以往人工監測播出信號的方式，越來越無法滿足業務發展的需要。只有借助新技術，第一時間發現節目的異樣，才能高效地進行應急處理，因此，必須建立一整套高效、實時的監測報警系統。從2015年1月開始，招遠廣播電視臺開始籌劃綜藝頻道播出系統升級改造以及地面無線數字電視的開通工作，2016年地面無線數字電視建設被招遠市委、市政府列為十大重點文化惠民工程之一，招遠廣播電視臺以此為契機，2016年9月完成了本臺綜藝頻道播出系統的升級改造，32套地面無線數字電視免費節目正式向市民傳輸，同時將原來傳統的電視墻改造為多畫面分割器+大屏幕的顯示方式。

（3）監視墻占用空間大，難以進行升級改造。傳統監視墻的固定機架系根據CRT監視器的大小及數量而量身定做的，體積龐大，占用空間大，加上傳統的CRT監視墻只能監視模擬信號，無法滿足對數字電視信號的監視。

（4）不能實現信號故障及異態的自動檢測、報警和記錄。由于人的精力所限，值班人員不可能時刻緊盯多路電視畫面，當信號出現故障或異態時，有時不能在第一時間及時發現和處理，故障的時間記錄上也難免造成人為偏差。此外，傳統的CRT監視系統不能對電視信號的伴音狀況進行直觀監測和同步顯示，在監視信號畫面的同時無法獲取相應的伴音信息。

4 多畫面監視系統原理

多畫面監視系統中最重要的是多畫面分割器的使用，它的原理是把多路不同格式信號源（包括高清、標清、模擬復合、分量、SDI），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后，把幾個畫面按一定比例壓縮為一路信號在一個監視器的屏幕上顯示，形成一個顯示屏分割顯示多個畫面的格局，達到用一個監視單元能同時監視多路信號的目的。它的原理圖如圖1所示。

3 原播控監測系統中存在的問題

我臺原播控監測系統的監視墻由16臺CRT電視機組成，主要存在以下問題：

（1）可監視的畫面少。原有的CRT監視墻僅僅只有16監視器，最多只能監視電視畫面十六個，而隨著節目套數和節目信號源的不斷增加，原來的監視器數量已不能滿足監視目前所有畫面的需要，更無法適應今后的發展。

（2）圖象顯示效果差。由于CRT監視墻中各個監視器顯像管性能的的差異，且各自的工作時間長短不一，相應的技術參數隨著長時間使用出現了不同程度的衰減，造成電視墻中各個監視器的亮度、對比對和色彩等顯示效果上不一致。工作十幾年了，多數監視器的性能明顯下降，嚴重影響了監視效果。

圖1 M×N多畫面分割器原理圖

其中，視頻輸入是主要的模塊，包括解碼、壓縮取樣、圖像合成，是多畫面分割器的核心，完成對視頻信號所有處理以及其他附加的功能，如對視音頻的檢測等都在這里完成。輸出部分主要完成視頻的輸出顯示、控制、報警圖標顯示、管理等。

多畫面分割器在畫面顯示的同時能看到視頻信號波形和音頻聲相指標，并對視頻信號丟失、畫面靜幀、黑畫面、音頻通道錯誤、嵌入音頻丟失、靜音、音頻電平低等現象進行報警，也可以任意改變布局和大小分割。多畫面分割器的這些設置都是需要計算機來控制的，一般采用遠程的聯網計算機對多畫面分割器進行設置。

5 系統的實際應用

5.1 系統主要硬件選型

電視播出與網絡前端的監控有很大差異，前端監看的信號源多是外來信號，信號源之間的重要性相當，而播出監看的多是內部信號，有主次之分，而且播出對設備安全性有更高的要求。基于以上考慮，我們沒有選擇網絡前端機房以軟件為主的多畫面系統，而是采用了更加可靠的硬件多畫面系統，經過反復考察比較，我們采用了“格非公司MVS-X多畫面分割器+索尼55英寸PDP”的監看方式。

5.2 系統主要硬件性能

多畫面實時監控系統的主要硬件是多畫面分割器，我臺采用的MVS-X是一款可滿足用戶對于高質量視音頻信號同屏監看的多畫面分割器產品，主要硬件性能如下：

（1）MVS-X可以方便地安裝在標準19英寸機架上，提供了HDMI/DVI、SDI標清、模擬復合等接口；并支持嵌入式數字音頻、模擬音頻信號的輸入；輸入信號提供SDI/CVBS自適應功能，從而能夠滿足不同條件下的使用。

（2）內嵌Webserver程序，用戶可以通過網絡方便地控制和調整參數。

（3）MVS-X提供12路信號的多畫面顯示功能；有一路VGA輸出和一路HDMI/DVI輸出口；有三個15針音頻輸入接口，每一個接口可以接4路模擬音頻輸入；帶RS232和LTC接口。

（4）MVS-X每一路視音頻輸入信號都通過獨立的高性能解碼DSP硬件芯片處理，充分保證輸出各個畫面的質量無閃爍、無鋸齒、無抖動，而且提供視音頻信號的質量監測和報警。

5.3 系統監看信號節點的選擇

監測監看信號節點的選擇至關重要，電視播出鏈路上的每一個節點都會影響著播出系統的安全性。鏈路節點主要包括：視頻服務器、切換器、鍵混字幕顯示、A/D變換和解嵌輸出、頻道最終輸出及頻道回看信號等。通過選擇關鍵節點的監測，在信號出現異常時，即可快速準確找到故障點，迅速應急處理。

5.4 系統顯示屏幕的畫面配置

雖然多畫面分割器可以對1個液晶顯示器進行多畫面分割，但考慮到播出崗位不僅是要監看信號的有無，而且畫面的質量、畫面疊加的字幕等信息內容也是監看的重點，所以播出監看的信號顯示尺寸不宜太小。經過對監看需求、監看效果進行綜合的考量后，我們為每個頻道配備了2臺多畫面分割設備，分別顯示到55英寸等離子屏幕上。并根據播出各節點信號監看需求，根據重要信號大畫面詳細顯示、次要信號小畫面顯示的原則，將1臺設備定制為4畫面分割，監視播出通道重要節點信號；另1臺設備定制為8畫面分割，主要監視系統中的各路信號源。

5.5 系統主要功能

5.5.1 音視頻內容監聽監看

⊙ 多畫面任意組合虛擬電視墻，內嵌模擬數字時鐘顯示。

結果顯示，肺部并發癥發生率明顯降低，肺部感染由13.72%降低至6.60%，肺不張由15.28%降低至7.12%；中重度疼痛發生率由91.5%降低至53.3%；術后早期下床活動時間由平均2.96天降低至1.26天；患者疼痛自我評估率由11.1%提高至89.2%，醫護對患者的疼痛評估率由67.14%提高至100%；患者及家屬對快速康復知識知曉率由改善前的38.1%上升至94.3%；患者平均住院日明顯下降，由平均10.2天縮短至平均8.6天。

⊙ 每臺監測主機通過VGA接口把多個頻道的畫面或音頻監測信息送到等離子屏上組合顯示。

⊙ 支持16∶9/4∶3顯示模式，多畫面組合顯示，布局靈活。

⊙ 任何一個電視頻道畫面可以放大到全屏，同時監聽此頻道聲音。

⊙ 提供豐富的信息提示，以OSD方式顯示頻道信息、對應的場強數據各種報警信息，可以顯示時鐘。

⊙ 提供彩色音頻VU表，以疊加在畫面邊緣實時變化的彩色音量柱來指示音量的大小。

5.5.2 信號故障檢測功能

多畫面信號監控系統除了完成高質量視音頻信號顯示外，還可對播出各個環節的信號進行監測、錄像，以便于及時發現信號故障和對故障原因進行分析。

系統可以單獨設置每個畫面的臺標位置，對臺標形狀進行準確識別，并可以設置臺標識別的門限值。某些沒有臺標的視頻信號可以設置成不進行臺標監測，以避免誤報。當發生臺標改變時，系統對變化的臺標進行重新體采樣，從而實現正確地判別。

多畫面分割器采用直接數字處理方式，還可對數字SDI信號和AES音頻進行檢測和準確判別。5.5.3 報警及故障信號處理功能

當系統監測出信號出現故障后，主控計算機會同時發出語音和蜂鳴報警，將監測的故障信息用語音讀出來，在等離子顯示器上相應的圖像畫面會出現醒目的字符、邊框進行提示，同時可將出現故障的畫面設置成單畫面自動顯示，以提醒值班人員及時處理。故障處理后主控計算機自動停止語音和蜂鳴報警，等離子顯示器自動恢復到多畫面顯示模式，系統還可將輸出GPI信號用于連接其他報警設備，或通過網絡將報警信息傳送到遠端計算機。

當出現單路信號報警或關聯報警時，可以通過主控計算機采用手動或自動方式去控制信號調度的矩陣，采用單路或多路同時切換，從而將出現故障的單路信號或多路信號同時切換到正常備份信號源上。

5.5.4 數據庫管理和錄像查詢功能

系統可以把報警信息、錄像文件通過數據庫保存，支持網絡的各種組合查詢，數據庫與錄像文件相結合，便于事后故障分析，可以通過網絡進行錄像下載。

系統提供完善的數據庫記錄查詢功能。所有故障的類型、故障發生時間、故障恢復時間、故障對應的錄像文件在數據庫中都有記錄。用戶可以根據頻道名、起始時間、故障類型進行組合查詢。所有的表格、數據庫信息都可以打印。

可以點擊查詢結果紀錄，軟件自動調出相應區間的硬盤錄像，硬盤錄像可以正常播放，此時可以聽到聲音，也可以鼠標拖拉定位，選擇性地播放。

6 多畫面監控系統優勢

（1）節省空間、綠色環保。原先傳統的電視墻監測方式是在一個CRT監視器上監看一路視頻信號，多畫面顯示替代了成堆的顯示器，節省了監視墻空間。同時，由于許多電視機的使用造成發熱量和耗電量的大幅增加，使機房的配電和空調容量大增。而多畫面分割器+液晶顯示器功耗低，電磁輻射小，綠色環保。

（2）顯示多樣化，性價比高。傳統電視墻上，監視器只顯示畫面，不能有效地顯示與監視信號相關的信息，如信號源名稱、監測報警、時鐘等都需要另外附加裝置。而多畫面系統可以同時顯示信號源名稱、時鐘以及監測報警，比如視頻報警（視頻丟失、靜幀、黑場），還有音頻報警（音頻丟失、靜音、音頻高限）。

（3）適合高標清同播。由于電視技術的變革，目前我國正處在標清到高清的過渡時期。高清和標清之間有不少差異，但其中畫面分辨率不同、寬幅比不同是最重要的差異，也是困擾制作和播出的一大麻煩。多畫面分割器可以自適應高標清信號，可以任意設定16∶9和4∶3顯示方式，所以多畫面分割器將是高標清同播時期電視臺各部門不可缺少的電視信號顯示設備。

7 結束語

播控信號監測監錄系統是電視臺保證安全播出的重要手段之一，我臺播空中心的多畫面實時監測報警系統，一方面，擴展了監測信號路數，豐富了監測信息，完善了信號質量監測。另一方面，系統的實時報警功能，為一線值機人員在第一時間發現故障、排除故障贏得了時間，不但節省了很多資源，更提高了值班人員的工作效率，確保電視節目安全、穩定、高效的傳輸，為實現“高質量、不間斷、既經濟、又安全”的播控目標提供了重要的技術保障?！?/p>

[1] 周春來．廣播電視自動監控技術[M]．北京：中國廣播電視出版社，2009

[2] 黃蓓．基于SNMP的協議的播出監控系統設計與應用[J]．廣播與電視技術，2013,37(11):20-23

Multiple Images Real-Time Monitoring System Application in the Television Broadcast Signal Monitoring

Fu Rong
(Zhaoyuan Television Station, Zhaoyuan, 265400)

This article frst broadcast on radio and television broadcast signal zhaoyuan real-time monitoring system of the application background, the problems existing in the original broadcast monitoring system are introduced，Then the principle of multiple image monitoring system is analyzed，Finally combined with the practical application, on radio and television picture more zhaoyuan real-time monitoring and control system hardware selection, hardware performance, selection of monitoring nodes, and the advantage of the system in detail in this paper.

Image segmentation; Real-time monitoring; Broadcast control system; application

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.02.013

TN94

B

1672-7274（2017）02-0051-04

傅 榮，1973年生，助理工程師，主要從事廣播電視技術工作。