電視數字信號源的故障判斷智能技術要點分析

鄭 穎

科學技術的發展促使各行各業得以進步，對于廣播電視行業來說亦是如此。目前，我國已基本完成有線數字電視的全覆蓋，用戶數量占據世界首位。

盡管電視數字信號的輸出已經實現了數字化，但信號傳輸仍然采用傳統的模擬信號，無法實現信號源端與接收端的統一，這是導致信號源端與接收端過程中出現故障的原因。信號轉換故障主要有靜音，靜態畫面和斷分幀等。如果伴隨聲音存在靜態幀和異常現象，則表明電視信號存在技術故障，需要進一步排除。

不過，如今數字電視已經基本普及，僅僅依靠人力進行信號源端的監測、診斷和排查，將會耗費大量人力、物力資源，因此，在科技飛速發展的今天，還應建立一套健全的智能化系統代替人工完成這類工作，確保信號在電視播放過程中保持穩定，不出現靜音，靜態畫面和斷幀等現象。下面就對如何判斷電視數字信號源故障的智能技術的進行討論。

1 節目信號源的重要性

信號源是安全播出的重要環節，也是比較薄弱的環節。廣播發射電節目的安全播出至關重要，國家為安全播出制定了相關標準，為使節目信號源更穩定可靠，廣播發射臺通過對多路節目信號源進行相互備份想要達到目的。當前，廣播發射臺的信號來源主要有4種，即數字微波、光纖、衛星和調頻，受客觀原因影響，如光纜經常被道路建設的挖掘機所挖斷，無線傳輸信號受天氣影響等。一旦信號源出現故障將會影響電視的正常播放，給電臺造成不利影響。因此，應保障信號源的穩定性，保障電視節目播放正常進行。

2 電視數字信號源的分類及標準

2.1 信號源特點

對數字電視有線電視網絡的信號流方向的分析，主要包括前端的播出機房，終端機頂盒，中斷傳輸網絡媒體。其中，前端播出機房好比人類的大腦，它占據了集成信號系統的核心位置，與此同時它也是信號源的發射器。

2.2 信號源標準

MPEG-2格式是用于電視衛星和有線視頻網絡傳輸的信源編碼。AES3或AES/EUB數字接口互連標準也是數字信號使用的標準。由于線性數字音頻數據屬于川線傳輸，所以可以實現一步傳輸兩個信道的數字音頻。電視臺使用的標準一般是SMPTE259標準。這主要是與演播室標準相匹配的。通常，電纜的信號衰減設置在30Db以內[1]。

3 電視數字信號源故障判斷的智能技術

3.1 視頻信號故障的智能判斷

判斷視頻信號故障的原理是基于對各路信號源設定的有關記錄，并將音頻采集模塊添加到原模擬交換系統中，并進一步比較源頭信號，分析信號源是否正常，然后使用大數據進行智能分析和判斷。根據當前幀數據，與前一幀數據相比，如果差異在正常范圍內，就可以判斷電視數字信號源正常，相反，如果差異大于正常范圍則表明存在故障風險。

由于視頻信號具有較長的定格時間，所以有必要比較不同的信號源，并考慮不同信號源路徑的延遲特性。如果其他信號源完成Source Delay，幀之間的差異較大；如果主信道的幀之間的差值被判斷為大于異常范圍，并能在一定時間后恢復，則命令將正常發送，并且信號將被轉換到主信道[2]。通過對信號源的對比分析，可以對視頻進行同步判斷，可以比較當前幀和前一幀，進一步判斷異常場景，就可以快速發現問題并逐一檢查原因。

3.2 音頻信號故障的智能判斷

音頻信號雖有很大的波動性，并具有相應的規律性。在這種情況下，可以使用一定時間內的波形變化規律的統計來進一步判斷音頻信號。如果音頻信號在警告區域頻繁波動，則意味著它很可能出現故障。在實踐中，主要有三種音頻波形狀態，即靜音，正常音頻和解碼器崩潰。這可以通過簡單的音頻判斷和間隔統計的方法來進一步判斷是否正常。

首先，簡單的判斷。在正常情況下，音頻波形波動比較劇烈，并且音頻電平高于報警閾值一部分。根據音頻波形的實際特性，如果音頻電平低于報警閾值，則可以判斷音頻信號，指示音頻信號有故障。〔3〕在靜音狀態下，音頻波形相對穩定，波動少，音頻注釋低于報警閾值。根據音頻波形的實際特性，如果音頻電平門低于報警閾值，則可以執行判斷，音頻信號存在問題；對于解碼器崩潰，波形具有一定的規律性。與正弦曲線一樣，音頻電平低于報警閾值屬于正常，否則意味著存在異常故障。

其次，對音頻區間的統計分析。如果音頻處于正常狀態，雖然信號具有較大的波形波動，但報警閥值內的音頻峰值非常小，對于其存在需要注意，例如音頻波形的峰值頻頻出現在警告區域，就表明信號已經異常; 對于靜音音頻來講，其波形基本相同比較平直，沒有什么波動狀態，如果音頻峰值峰值的平均曲線出現在警戒區域，就已經表明存在異常，反之亦然; 對于解碼崩潰來講，如果在警告區域存在音頻峰值，則表明信號有異常[4]。

上述所說的區間統計法對信號異常進行判斷和描述，相較于普通判斷而言，其更具準確性，對音頻信號故障能夠迅速發現和響應。

3.3 信號智能化監測系統

智能化的監控系統主要采用網絡化結構，進一步實現智能化、全面化監控播出系統內的信號。其主要內容是每個頻率信號的實時狀態，監測和顯示信號的流程，對故障的智能分析，對視頻的可視化操作，直播，子控制和音頻信號的總控制進行觀察以及更方便的觀察信號源的運行情況的操作。

在傳輸音頻信號過程中，可以在緊急情況下自動和手動切換音頻信號，可見智能實現切換過程非常重要。在這方面，音頻矩陣算法可以用來實現對信號源樹切換的網絡監視和監視。可以實現對所有節目信號源跟蹤的智能化，全過程的控制[5]。通過對信號進行切換控制，可以保證整個信號源的安全性和穩定性，并且可以順利播放節目信號。

智能監控系統具有很強的靈活性，無論在哪個通道中都能實現監控計劃的設置，建立故障報警提示系統，根據上述智能判斷技術的特點，可以及時、自動找出故障點和故障原因，為相關管理人員提供決策的依據，促使工作人員能夠及時處理突發事件，并在中控臺上呈現故障的具體信息。基于可視化操作，工作人員進行分析和判斷，從而可以有效避免信號源發生故障。

4 結語

電視數字信號源對電視廣播具有重要作用，且為管理的薄弱環節，如今數字電視已經在我國基本普及，如果只是通過人工控制故障是微不足道的，因此，對電視數字信號源故障進行智能化判斷勢在必行。通過智能化判斷，能夠及時發現信號異常情況，找出信號異常的原因，然后將切換指令發送到切換系統中，使用正常的信號源，同時對多媒體發出警告。總而言之，電視數字信號源故障智能判斷技術不但能使異常信號切換至正常信號源中，還有利于及時發現故障，降低故障發生率，保障電視節目正常播放。

[1]馮謝洋,婁倩,范小翠,等.發射機信號源智能切換系統建設中存在的問題及解決辦法[J].廣播與電視技術,2016(12):126-128.

[2]毛曉羽.地面數字電視信號傳輸鏈路技術研究[J].有線電視技術,2015(9):47-48.

[3]夏俊杰.有線數字電視前端三級自動切換應急系統的研究與應用研究[J].信息通信,2016(9):267-268.

[4]史光曜,楊俊,袁進剛.數字信號處理應用探索[J].科技風,2017(14):85-85.

[5]周松林,沈龍輝,易智,等.地面數字電視播出自動監測與報警系統設計[J].現代電視技術,2016(8):70-73.