基于高清化改造系統架構設計的探討

□ 王曉東

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對業余生活質量的追求也是越來越高，電視媒體的頻道高清化迫在眉睫。深圳廣播電影電視集團擬進行高清化改造，將原有的四個標清頻道改造成高標清同播頻道，從而實現全臺所有頻道高清化的目標。新改造的高清頻道不僅要滿足當前的播出要求，更要考慮將來系統的可擴展性。以下就如何進行系統設計進行探討。

一、播出系統架構設計探討

高清化系統改造必須滿足高標清同播，標清信號也需要在有線網內發布，即總控播出系統需要同時輸出一份標清信號給下游單位使用。如果沿用原來高清系統架構設計的做法，在播出系統的架構內同時輸出高清信號和標清信號，系統架構圖如圖1所示。這種播出頻道系統架構的設計，有著系統節點較多、較為復雜、技監信號較多、鏈路長等特點，同時故障排查時間也會相應增多，高標清信號同時監看，也增加了值班人員的工作量①。

為減輕播出值班人員的監測監控工作量，需要對系統進行簡化優化，減少系統節點，降低系統故障風險，確保安全播出。現在市場在售的系統周邊產品都是高標清兼容設備，即使個別頻道有少量的標清節目，也可以在高清設備上使用。優化系統，簡化設計，將下變換環節去掉，即播出系統僅輸出高清信號，信號的下變換工作放在編碼環節，所設計系統架構如圖2所示。

如圖2所示，這種設計思路明顯減少了系統的節點，在舊系統中，值班人員需要同時兼顧高標清的PGM信號，同時還要監看下變換板卡輸出信號狀況，以便于及時研判問題。而在新的系統架構設計里面，單獨輸出高清信號，值班人員只需要監看一個PGM信號，主要注意力將集中在一個畫面上。下游單位所需要的標清信號是通過轉碼來實現，在后面章節將會談到，另外，后續的編碼及傳輸環節也會對各個信號節點進行監看。

二、編碼系統架構設計探討

科技在不斷發展，廣電行業的專業設備也有了飛速的發展，電子設備更新換代周期越來越短。根據摩爾定律，每18個月電子芯片的集成密度會增加1倍，所以基本上每一年半左右的時間電子產品就會升級一代。

圖1 舊高清系統架構圖

圖2 新高清系統架構圖

深圳廣電集團現已建成五個高標清同播頻道，編碼器系統使用的是5+2編碼系統，即5個編碼器分別對5個高清頻道編碼，兩個編碼器接入一個16x2的矩陣輸出口，以此被網管控制做冗余備份，所使用的網管系統是NCC網管②。高清5+2編碼系統所使用的編碼器是原Tandberg公司的8090產品。由于電子設備的更新換代時間越來越短，現在已經無法購買到8090的編碼器，所以在設計系統時要綜合考慮編碼系統的實際情況，深圳廣電擬新改造的四個高標清同播頻道的編碼系統就只能選擇新的編碼設備來滿足系統編碼的需求。

深圳廣電的高標清編碼系統是兩套各自獨立的系統，考慮到傳輸鏈路和傳輸設備等因素，新改造的四個高標清同播頻道的編碼信號需要融入這兩套系統，以便于簡化系統及管理。采用四通道的高清編碼器ELC9200，能夠同時對四路高清信號進行編碼，同時輸出轉碼信號，以此達到高標清同播的目標。將四通道編碼器輸出碼流接入各自的復用系統，按照主備兩路信號的接入方式，以確保系統安全的設計思路，將四通道編碼器碼流接入MX8400復用器，在復用器中挑選需要的信號，高清編碼復用系統圖如圖3所示，圖中灰色部分為新加入的4通道高清編碼器。

圖3 新高清編碼系統架構圖

圖4 新標清編碼系統架構圖

標清播出信號的編碼使用的是13+2編碼系統，編碼器使用的是原Tandberg公司的E5710編碼器，以及NCC網管系統，同樣，現在也已經無法購買E5710編碼器。新改造的四個高標清同播頻道增加了高清編碼信號，標清編碼信號并沒有增加，因此可以考慮直接用原來的標清編碼器E5710對標清信號進行編碼，這樣就需要有四個標清的PGM信號送來編碼器，需要播出系統輸出標清的PGM信號，那么播出系統的架構就沒有改變，還是原來的模式，這樣也就改變了我們的初衷，不能達到簡化系統，優化系統的目的。

為融入現有13+2編碼系統，標清編碼復用系統設計如圖4所示，圖中灰色部分為4通道標清MPII編碼信號。信號進入復用系統后，再經切換開關和傳輸設備，送到下游單位，供其信號發布系統使用。復用器內增了4通道的標清信號，那么原來的13+2系統就可以縮減成9+2系統，即原來的四套標清信號由下面的4通道編碼器代替編碼，這樣也增加了編碼器的備份設備，縮小了系統規模，剩余的設備也便于將來系統的擴展使用。

三、系統監控檢測架構設計探討

信號的監測監控是一項非常重要的工作。一個好的監測監控系統不但能夠確保系統的安全播出，還能夠節省人力物力，使效益最大化。系統內的信號監測，根據各個科室的播出值班任務劃分，可以分為頻道信號監測監控和編碼傳送系統鏈路監測監控。

各個播出頻道的信號監測監控主要是重點信號的監測監控，包括服務器信號、PGM播出信號等。頻道信號監測系統是基于格非的XIO 9050HSM卡而設計，XIO 9050HSM數字信號監測卡是高性能高質量視音頻處理技術平臺。該平臺采用模塊化處理結構，功能主要涵蓋對目前高端信號的各種處理，包括3G、高清、標清等視音頻信號的多種轉換、顯示、分配等。利用XIO 9050HSM數字信號監測卡設計一套信號比對系統，它可以監測一路備同步信號與主同步信號間的相位關系，并且可以同時監測兩路HD/SD-SDI信號的信號狀態、行場相位、AFD、EDH、CRC和內嵌音頻等二十余種參數監測。我們分別取二選一切換開關之前的主、備路信號，將信號接入板塊，利用板卡監測軟件，分析信號的狀態，從而更好更快地發現并解決問題。

傳輸鏈路的監測監控采用的是博匯多畫面檢測軟件進行檢測③，播出信號的最終發布要通過編碼傳輸系統發送給下游單位，所以傳輸鏈路的監控監測也非常重要。根據工作界面責任劃分對信號進行抽點監看，即抽取的第一個節點是播出的PGM信號，第二個節點是編碼后的該頻道信號，第三個節點是傳輸設備的輸出信號監控監測，最后一個節點是信號的回傳監看，此設計思路基本實現了對播出信號的閉環監看，能夠清晰判斷播出信號在傳輸鏈路各個節點的狀態，可以滿足播出監控系統的要求。

四、結語

深圳廣電高清化系統改造工作已經在如火如荼地進行中，系統建設有明確的設計思路，并在實踐中不斷的完善。科技在不斷發展進步，系統的設計也要本著以人為本的思想，以科技為助力，設計出高可用性系統。好的系統架構不但能夠減輕值班人員的負擔，還能夠更有效的保障安全播出。

注釋：

①劉偉寧.電視播出系統的高清化改造討論[J].科技傳播,2017(8).

②杜書.前端編碼復用系統建設方案分析與改造技術的研究[D].天津大學,2015.

③馮秀燕.博匯監測系統在廣播電視傳輸系統中的應用[J].西部廣播電視,2017(16).