廣東廣播電視臺高標清同播系統特有技術點分析

□ 李康裕

廣東廣播電視臺高標清同播系統特有技術點分析

□ 李康裕

廣東廣播電視臺的高標清同播系統是在原有臨時高清播出系統的基礎上改造擴建，具備3個高清頻道播出規模的高標清同播系統。本文介紹其系統整體架構，并分析其特有的新技術點，為今后的新高標清同播系統設計提供參考。

高標清同播；自動倒換；UML；三級切換

國家新聞出版廣電總局第62號令《廣播電視安全播出管理規定》實施以來，廣電總局對高清電視臺頻道安全播出的重視與日俱增。加上電視觀眾隨著4K電視機的普及對高清電視的需求日益提高，高清電視系統的安全播出要求任務日益繁重。本文對廣東廣播電視臺（以下簡稱廣東臺）的高標清同播系統進行介紹，從多方面分析該系統特有技術點對安全播出的作用。

一、高標清同播系統建設的原則和架構概述

2012年，廣東臺在原來只有一個高清頻道播出系統的基礎上進行改造擴建，建設了一個新的具備3個高清頻道播出規模的高標清同播系統。該系統現在運行播出的頻道包括上星的廣東衛視高清頻道以及廣東體育頻道。該系統的建設遵循安全穩定性、先進性和實用性原則，具備技術先進性、可擴展性和高兼容性。根據廣東臺的播出流程規范和成本，高標清同播系統在視頻存儲、編播和播出等方面上也有其特有的技術特點，所有工作站的建設、完善和運行的最終目標是節目的高清優質播出、安全播出。

所謂高標清同播，指同一套節目同時以標清和高清兩種格式播出，主要是輸出分離模式和信號源分離模式。而廣東臺的高清系統則支持輸出分離模式，支持下變換標清同播。該同播系統用一個高清素材版本，就可以實現高清（HD-SDI）和標清（SDI）兩路信號，其架構如圖1：

圖1 高標清同播系統架構

從架構可以看出，整個系統是以HD-SDI數字通道為基本的播出系統，實現全硬盤自動播出，同時采取共享錄像機調度矩陣來磁帶播出應急；架構中，通過遷移服務器與視頻服務器通訊，視頻文件從上載服務器系統遷移到播出視頻服務器，實現自動控制播出。該系統要求所有的源信號必須是高清信號，如果外來信號是標清信號，則需要在傳輸系統前采取兩側加邊（Pillar Box）的模式上變換為高清信號。該系統沒有引入有效活動圖像格式描述AFD（Active Format Description）信息的應用，只是在下變換板卡上設置下變換方式，系統中廣東衛視頻道的高標清同播的下變換模式為左右切邊（Edge Crop），廣東體育頻道的高標清同播的下變換模式為左右擠壓（Squeeze）。按照播出流程，該系統要求節目源為高清的節目源，從而實現節目的安全播出、完整播出。

二、高標清同播系統特有技術點

廣東臺高標清同播系統的改造和擴建，不僅要增加兩個新高清頻道視頻通道以及周邊等設備，還要進一步加強系統的鏈路安全播出技術。根據廣東臺的播出流程規范和成本，為了節目的高清優質播出、安全播出，該系統在改造擴建時對播出倒換、視頻存儲等方面也有其特有的技術特點。

（一）播控主備工作站之間的自動倒換

當前主流的硬盤播出系統為了安全播出，必須給播出控制工作站和視頻服務器增加設備的冗余度配置，還要重點保證播出設備之間數據交互渠道的暢通。如圖2所示，廣東臺對高清播出主備控制工作站進行了冗余設計，采用完全主備的方式，主備控制工作站之間通過網絡和串口進行心跳檢測，以及用422倒換器連接受控設備（主備視頻服務器、主備切換臺等），422倒換器是一個針對串口通訊的2選1開關，通過GPI觸發來控制倒換。

正常播出時，422倒換器接通主控制通道，備控制工作站通過心跳線檢測主控制工作站通訊，判斷是否正常運行；而當備控制工作站發現主控制工作站異常時，會立刻通過安裝在備控制工作站的7250卡發出GPI命令觸發422倒換器，將其倒換到備控制通道，備控制工作站為主控狀態，接管主備視頻服務器等所受控設備，確保節目的安全播出。待主控制工作站恢復正常時，人工手動倒換主播控機接管設備。而主備控制工作站都出現異常時，系統設備會維持當前節目狀態播出，但是播出完后不會切到下一個節目，會出現定幀，所以平時應保持主控制工作站為主控狀態，這樣才能處于級別最高的安全狀態。

圖2 高標清同播系統主備控制機自動倒換

（二）以UML為核心的高清存儲系統

廣東臺高標清同播系統采用SeaChange視頻存儲系統，該視頻存儲系統以UML（Universal Media Library）集群為核心。高清中央存儲UML集群配置兩臺Head鏡像服務器，與一個單獨72塊3.5英寸1TB的熱插拔硬盤組成的冗余磁盤存儲陣列連接。兩臺鏡像服務器同時對存儲陣列進行管理控制，互為備份，當一臺服務器出現故障，排除故障重啟后可從另一服務器恢復原有系統。磁盤存儲陣列采用RAID6類型冗余存儲，擁有獨立機箱，其中有兩塊硬盤用來存儲校驗位，增強了容錯功能，72塊硬盤平均存放在6個抽屜式刀片存儲盤箱中，所以豎向允許一個盤箱中2塊硬盤壞掉，橫向只能允許壞2塊（RAID6），硬盤可在系統運行時拔出。

相對于 SeaChange傳統的 BMC (Broadcast Media Cluster)和BML(Broadcast Media Library)視頻服務器，UML將Codec（編碼板）分離，同時將主機服務器分離，硬盤存儲更加獨立安全，應用服務器對可用性存儲陣列影響較小。就架構而言，BMC和BML使用傳統的NAS(Network Attached Storage)網絡存儲架構，就是應用服務器通過CIFS協議訪問NAS文件系統；而UML使用SAN（Storage Area Network）的網絡存儲架構，就是應用服務器以IP地址通過Block協議直接訪問硬盤陣列。因此，UML把文件系統放在主機服務器上，更容易實現對系統容量的擴充，提高存儲設備的穩定性，實現負載均衡。

圖3 高清SeaChange視頻存儲系統架

如圖3所示，廣東臺高標清同播系統是以UML集群作為核心的存儲框架，還有兩個播出存儲服務器BMLex集群，一主一備，互為鏡像。素材在 MCL-6111或MSV-1200上壓縮編碼上載為MXF格式文件，寫入到UML時，素材也會遷移到自動技術審看服務器上進行技審，確保上載到UML素材文件的視音頻的技術質量；從UML遷移到播出存儲服務器BMLex的素材，則采用MD5校驗技術來保證素材文件數據傳輸的安全。

（三）軟件的三級切換

廣東臺高標清同播系統硬盤節目播出時，自動播控工作站對于主播出服務器、備播出服務器和應急源（風景片CYC）之間的切換，設置了三級自動軟件切換，如圖4所示。

1.第一級，正常時自動播出控制工作站的播控軟件通過RS422倒換，控制切換臺信號輸出PGM為主播出服務器播出；

2.第二級，通過監測器畫面發現主播出服務器出現故障，輸出信號均為黑屏或靜幀多秒，設備連接狀態會顯示“未連接”，備播出服務器輸出信號正常，節目正常播出下，自動播出控制軟件會通過RS422倒換，自動將信號PGM切換到備播出服務器播出；

3.第三級，通過監測器畫面發現主、備播出服務器同時出現故障，輸出信號均為黑屏或靜幀多秒，自動播出控制軟件會通過RS422倒換，自動將信號PGM切換到應急源CYC播出。

軟件的三級切換能給予高清系統安全播出堅實的保障，減輕值班人員的工作壓力。如果出現故障時信號沒有自動切換，現場操作人員需要手動控制，切換至安全的播出源。同時值班人員檢查故障具體原因，排除故障，待主或備服務器完全恢復正常后，手動切換為主播出服務器的輸出通道，處于最高安全播出級別。

圖4 軟件的三級切換

三、結語

根據各個電視臺播出側重點不同和操作習慣傳承，每個電視臺的播出系統有著其特有的技術點。這些特有技術點保證了電視節目的安全優質播出。廣東臺的高標清同播系統具有3個高清頻道同播的播出規模，其特有技術點在原有系統結構上進行優化，提高了系統的數據鏈路穩定性、存儲冗余的可擴展性以及播出安全性。廣東臺高標清同播系統運行至今，廣東衛視高清頻道和廣東體育高標清頻道節目播出安全、優質可靠。該系統特有技術點也為今后新的高清播出系統設計提供了有益的參考。

1.趙子忠.中國高清電視:內容·技術·市場[M].北京:中國傳媒大學出版社,2012.

2.范創奇.廣東電視臺高標清同播技術系統的建設[J].現代電視技術,2010(01):64-68.

3.王希.廣東電視臺高清播出系統改造項目設計與實現[J].電視技術,2013(16):31-33.

4.楊榮飛.高標清同播時代下的高清播出系統分析[J].電視技術,2010(10):87-88.

（作者單位：廣東廣播電視臺播出部）