互聯網視角下高、標清兼容的集群播出系統設計探析

文/卞力

引言

當前，很多人選擇通過電腦等途徑觀看娛樂節目，但作為傳統娛樂方式的電視，依然依靠過去的積累擁有著極大數量的觀眾。傳統的標清電視已經很難滿足人們的要求，必須要對電視的播出系統升級，建立高、標清兼容的集群系統。

1.高、標清兼容集群播出系統的架構設計

1.1 播出系統的整體架構設計

電視臺的播出系統視頻服務單元由很多子系統構成，包括播出控制單元、數據庫管理、技術審片、遷移調度等。在這些不同的構成部分中，以數據庫作為整個系統的重要模塊，系統依靠遷移調度系統支撐電視節目播出的相關業務，使用自動播出軟件保證系統能夠自動播放。

節目的信號源有數字信號和模擬信號兩種，在實際工作中，需要使用專門的信號處理裝置處理不同的信號，并做好信號的分類，才能保證節目播出順利。如果要進行系統信號變換，需要經過節目上載、模擬信號調度、音頻加解嵌系統、視頻服務信號調度來實現，與此同時，還會對部分信號進行歸類處理。

1.2 播出系統的網絡框架

電視臺的播出系統需要具備節目上載、儲存以及管理等功能，系統需要不同的服務器，并且使用傳輸速度很快的千兆以太網將不同的服務器連接在一起，保證各項功能的協同。由于系統的功能很多，使得系統出現問題的可能性也大大增加。為了避免因為某一個環節出現問題導致節目無法播放，電視臺的播放系統會使用兩臺千兆以太網交換機來建立系統的網絡匯集層，使用雙機互聯的方法，保證一個服務器出現故障時其他服務器也能夠代替它的工作。[2]

在對節目的播出、數據庫和服務器的管理上，使用千兆以太網進行工作站和服務器之間的信息交流，能夠使播出系統的功能變得更加完善和高效。在建立高、標清兼容集群播放系統時，由于需要存儲大量的數據和節目，系統必須要有較強的存儲能力，使遷移、入庫、后臺轉碼等任務能夠快速進行，并對整個系統進行有效的調度。而在保證系統穩定性上，可以利用雙服務器運行的方式，并用軟件保證雙服務器可以互為主設備。

2.高、標清兼容集群播出系統的運作流程

2.1 節目素材的傳遞

節目素材的傳遞需要經過上載、審查、納入節目播放列表等步驟。首先，節目的素材儲存到上載站的上載中心，而媒資系統和制作系統的素材，則需要上傳到播出系統。審查人員會審查上傳過來的節目，通過審查后，編單工作站、播出控制工作站會將經過審查的節目素材納入到節目播出表當中。節目的播出表會被傳給數據庫，此時調度服務系統就會檢測表單當中的內容，并將其中沒有被移動到播出系統當中的節目進行遷移，在規定的時間，按照播放列表播放節目。

2.2 節目表單、素材、用戶管理

編單工作站的主要工作內容是對電視臺每天播出的節目進行規劃，比如廣告節目的播出，就需要編單工作站進行制定。系統當中的其他用戶是沒有修改廣告條目權限的，而播出站則依靠廣告段的標記自動播出。播出系統的用戶應該采用統一管理的方式，對登陸權限和空間分配進行管理，避免出現權限和空間使用的混亂。

2.3 節目控制指令的運作

播出系統的服務體系需要使用到該服務的調度模塊進行管理，完善節目素材的使用情況，以完成對節目文件的二級緩存和管理。[4]對于播出的MPC轉換服務模塊，需要針對上載站、非編站或者媒資下載站完成對節目的高清、標清轉換目的，比如節目是標清素材，但是要在高清環境下播出時，播出MPC轉換模塊就能夠在后臺進行轉換，并將素材加入到播出數據庫當中。

3.系統的安全機制

3.1 監控報警安全機制

監控報警安全機制能夠對不同重要的電視信號進行多畫面合成，在節目信號出現中斷和音量過低等故障時，可以將故障信息在監控窗上標識，還可以通過語音警報的方式提醒，并且將各種故障記錄下來。

3.2 播前審檢

即將播出的節目當中可能會存在畫面損壞、音頻損壞等問題，這就需要使用到播前審檢技術，對素材進行檢測，及時發現素材當中存在的損壞，并利用冗余備份技術及時播出相關的節目，保證播放系統的安全。

3.3 備份安全機制

播出系統出現故障是難以避免的，為了可以在最短的時間之內解決故障，一般會采用硬件備份的方式，比如采用鏡像備份的方式進行備份，并做好條線處理等機制，使故障發生時可以及時做出反應。

3.4 供電故障安全機制

整個系統的播出需要有電力作為支撐，因此，如果系統的電力供應出現了障礙，播出系統就會無法工作。為了避免因為電力問題導致系統停止工作，通常都會使用雙回路模式進行供電，使用兩套主機或者兩套獨立電池進行供電，保證一個電力系統出現問題時，另一個系統能夠維持播出系統的正常運轉。

4.系統設計當中的常見問題和解決方法

4.1 監視系統存在問題

一般都會有兩種信號存在在高、標清兼容的演播室或者轉播車當中，分別是4:3的標清信號和16:9的高清信號，高、標清兼容的集群播放系統中進行監視時，需要對兩種信號都進行監控，因此，合理的選擇視頻信號進行監控，能夠提升監控效率，并保證節目播放的穩定性。一般而言，系統當中的監控圖像都是由兩部分構成，分別是信號源監控和節目監控：信號源監控的監視內容就是信號源，監視的內容包括攝像機和錄像機，還有字幕機等關鍵圖像上的內容，在使用信號源監控時，一般使用普通標清信號源信號進行，降低成本；節目監控是在切換臺輸出PGM和PST系統數據進行技術監視；通常導演和導播人員都是通過節目監控的監視器來評判一個節目的質量，所以節目監控需要使用廣播級的高清監視器。但在不同的模式下，也會產生另一個問題，那就是由于高清信號和標清信號的幅型不同，但是監控工作通常都是針對一種信號。為了能夠對不同幅型的節目進行監控，監視器必須使用能夠切換幅型的型號，并且為了提高調整的快捷程度，還需要在監視器上添加一個控制單元，保證在需要時能夠在16:9和4:3兩種幅型之間自由切換，提高監控的效率。

在實際工作中，一方面需要滿足4:3的標清輸出需求，還需要有高清信號源儲備，因此，高標清兼容的演播室一般會需要一次錄制高清和標清兩種版本的信號，而不是對不同信號進行分別錄制。但兩種畫面的幅型不同，在構圖上會有不同的需求，這就需要保證拍攝到的畫面可以滿足兩種不同幅型的構圖需要。通常，會在16:9的尋像器上添加4:3的區域標線，攝像師在拍攝時就可以清楚兩種不同幅型畫面的構圖情況，從而設計滿足兩種不同畫面幅型的構圖。在高清演播室內的監視系統中采用可以切換幅型的監視器，在兩種不同清晰度的節目同時錄制時，將監視器的畫面調整到16:9幅型，也能夠看到4:3的安全線，導演和導播就可以根據節目和畫面的需求同時對兩種畫面進行構圖，在需要時，只需要調整一下幅型就可以實現監控的需求。

4.2 音畫不同步

標清節目源有很多，在節目的錄制過程中，導演會根據實際需求加入一些節目畫面，為此，在系統當中必然需要加入上下變換器，但也會不可避免地出現音畫不同步的問題。為了解決由于變換帶來的問題，如果是上變換導致了音畫不同步，會使用到演播室音頻系統當中的獨立可調音頻延遲功能，去補償由于信號源出現上變換而出現的延遲；如果由于下變換導致了音畫不同步，就需要對音頻自身進行變換，保證音頻和視頻的同步延遲，使信號能夠實現聲音和畫面的同步。

在實際工作中，演播室中會存在兩個信號，分別是音畫同步的高清信號和經過延遲之后的標清音頻同步信號。為了防止音頻混亂造成導演難以正常對節目進行監控，一般只選擇上述兩種信號的一種進行監控，而究竟監聽哪一個信號在過去的系統設計當中已經形成了習慣，就是監聽聲音最終輸出端，所以傳統情況下都是監聽延遲之后的聲音。但在實際工作中，由于無論是主監還是預監，視頻信號都沒有延遲，這種情況下，導演看到的監視器上的圖像就會和現場拾取的聲音不同步，現場的工作人員會覺得節目的效果非常不舒服，導致對節目進行了一些錯誤的處理。所以，在使用了高標清兼容的集群播出系統后，演播室的監聽應該是沒有延遲并且和高清信號同步的聲音，保證監視器上的音畫能夠和現場拾取的畫面相同，方便監視工作，避免導演判斷錯誤，而為了能夠監聽延遲后的聲音質量，通常會在系統中加入音頻解嵌入設備。

結語

高標清兼容的電視播出系統具有安全、統一、高效的特點，但同時也需要付出大量的成本，因此，需要在滿足播出安全的情況下，有效地控制成本。隨著近年來數字電視建設完成后，高清信號的用戶會越來越多，而通過高標清兼容的集群播出系統，可以滿足不同觀眾的需求。