電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文/馬彪

伴隨電視事業(yè)的不斷發(fā)展，電視節(jié)目的播出、發(fā)射以及傳輸機(jī)構(gòu)規(guī)模也處于不斷擴(kuò)大狀態(tài)，越來越多的新技術(shù)、新設(shè)備、新手段被用到電視節(jié)目播出過程中，旨在有效保障和提高節(jié)目信號質(zhì)量，從而導(dǎo)致電視臺當(dāng)前的播出、發(fā)射以及傳輸系統(tǒng)相較于過去變得更加復(fù)雜，從而對電視節(jié)目的播出監(jiān)測技術(shù)提出了更高的要求。因此，研究設(shè)計(jì)電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)具有尤為重要的意義和作用。

1.播出監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)原則

本設(shè)計(jì)遵循“統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；保障安全，分步實(shí)施；促進(jìn)發(fā)展，惠及全民”這一原則，建設(shè)集安全性與可靠性為一體的電視臺監(jiān)測系統(tǒng)，并確保監(jiān)測系統(tǒng)所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性、可靠性以及安全性，能夠?qū)崿F(xiàn)對電視臺播出的內(nèi)容智能識別監(jiān)測、質(zhì)量監(jiān)測以及安全監(jiān)測。所以，本文所設(shè)計(jì)的播出監(jiān)測系統(tǒng)將采取以下建設(shè)原則。

嚴(yán)格遵循國家相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，并符合國家級行業(yè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。[1]選用大眾認(rèn)可的主流產(chǎn)品及設(shè)備，選擇先進(jìn)及成熟的技術(shù)路線，使按照設(shè)計(jì)組建出來的電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)能夠較好地滿足電視臺監(jiān)測工作需要，并確保所設(shè)計(jì)出來的播出監(jiān)測系統(tǒng)有著良好的使用性并且一定時(shí)期內(nèi)不會被淘汰。系統(tǒng)所監(jiān)測的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)應(yīng)做到準(zhǔn)確無誤，上報(bào)處理相關(guān)信息要迅速，要做到即使長時(shí)間不關(guān)機(jī)也能夠始終穩(wěn)定運(yùn)行。軟件體系架構(gòu)采用開放式的，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及結(jié)構(gòu)采用開放式的，操作系統(tǒng)也采用開放式的，[2]確保各系統(tǒng)能夠擁有較好的互操作性，使資源共享得以充分實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)不僅要能滿足當(dāng)前的電視臺安全監(jiān)測工作需要，同時(shí)還具有一定擴(kuò)展性，可以伴隨新業(yè)務(wù)、新技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺要求具有一定控制功能，不僅要能夠統(tǒng)一管理本系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測設(shè)備，還能夠?qū)⑾到y(tǒng)監(jiān)測參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)顯示出來。

1.2 總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

本文所設(shè)計(jì)的電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)集中監(jiān)測管理電視臺監(jiān)測信號、電視信號以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理，還能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)、電視信號傳輸?shù)陌踩裕兄陔娨晜鬏斁W(wǎng)維護(hù)成本的降低，有助于提高電視臺各種設(shè)備使用效率，有助于提升電視臺管理維護(hù)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對相關(guān)突發(fā)事件的及時(shí)應(yīng)對。具體設(shè)計(jì)目標(biāo)如下。

基于IP技術(shù)[3]的電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)成功對接全部當(dāng)前的IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息平臺，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)和帶寬資源的有效優(yōu)化，極大提升系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的監(jiān)測能力，將電視傳輸鏈路現(xiàn)有的帶寬資源最大程度地發(fā)揮出來。實(shí)時(shí)將設(shè)備環(huán)境監(jiān)測信息、各機(jī)房周邊環(huán)境監(jiān)測信息傳回中心機(jī)房，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)各突然事件發(fā)生苗頭，有效提高突發(fā)事件的監(jiān)控、管理以及處理能力，以及指揮調(diào)度、發(fā)布告警的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、報(bào)警、存儲48路高清(標(biāo)清)SDI節(jié)點(diǎn)信號功能。借助監(jiān)控管理網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電視臺的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，做到雖然沒有人值班，但有人值守。以及借助實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和匯總，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合量化考核電視信號傳輸情況。

1.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于IP技術(shù)所設(shè)計(jì)的本電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)，采用B/S、C/S架構(gòu)[4]相結(jié)合，利用分布式多媒體管理調(diào)度這一技術(shù)，[5]讓分布式電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)成功構(gòu)成。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)有各類視音頻資源的有效整合，能夠使IP化多種視音頻源得以實(shí)現(xiàn)，然后以組播這樣一種方式進(jìn)入專網(wǎng)傳輸，以便使監(jiān)測信息的融合得以成功實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)還能夠智能化調(diào)度不同的信號源，并在多塊顯示屏上通過監(jiān)測主機(jī)將電視臺多套電視信號的相關(guān)性能指標(biāo)以多畫面形式拼接顯示出來，使同步顯示效果做到精確到幀，并記錄監(jiān)測報(bào)警播出節(jié)目內(nèi)容，確保在電視傳輸線路中電視信號能夠得以正常傳輸。

圖1 電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.播出監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

2.1 信號監(jiān)測報(bào)警功能

借助監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測多頻道多參數(shù)，能夠自動判定常見的信號故障現(xiàn)象，并聲光報(bào)警，將人工不容易察覺到的異常予以精確的捕捉，實(shí)現(xiàn)人的疏漏與疲勞的有效克服。在高質(zhì)量、不間斷安全播出的需求之下，PGM信號會受到信號監(jiān)測系統(tǒng)的定性監(jiān)測，比如視頻的丟失、靜幀、黑場，音頻的靜音、過低、過高等異常狀態(tài)。監(jiān)測這類技術(shù)參數(shù)對于播出信號而言尤其重要，值班人員能夠借此實(shí)現(xiàn)對在播信號狀態(tài)的隨時(shí)掌握，一旦發(fā)生播出事故能夠及時(shí)做出相關(guān)應(yīng)急反應(yīng)。基于C/S架構(gòu)的信號監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)在傳輸信息的時(shí)候采用的是SNMP協(xié)議，[6]播出PGM信號先是會被信號采集卡實(shí)時(shí)采集，然后采集到的信息會被匯聚起來于信號監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)的信號檢測服務(wù)端被進(jìn)行分析，然后最終于信號監(jiān)控終端發(fā)布出來，故障級別會以不同顏色加以區(qū)分，以便值班人員能夠及時(shí)處理。

圖2 信號監(jiān)測報(bào)警終端展示圖

2.2 周邊設(shè)備監(jiān)測報(bào)警功能

利用電視臺的內(nèi)部局域網(wǎng)，監(jiān)測軟件以及播出周邊設(shè)備監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)⑵渌O(shè)備連接起來，進(jìn)而形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)、全面、準(zhǔn)確，這里會將SNMP網(wǎng)管協(xié)議充分利用起來。周邊設(shè)備監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)主要有兩種工作流程:一種是系統(tǒng)服務(wù)端以輪詢方式間隔地收集相關(guān)狀態(tài)信息；另一種是周邊設(shè)備將自己的異常信息主動發(fā)出來，從而幫助相關(guān)人員將異常及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)對故障點(diǎn)的快速判斷與定位，使事故處理時(shí)間得以盡可能縮短。監(jiān)控設(shè)備會在監(jiān)控顯示界面以圖形形式被直觀顯示出來，包括設(shè)備結(jié)構(gòu)拓?fù)洹⒃O(shè)備狀態(tài)列表，根據(jù)所選擇圖形的不同，報(bào)警顯示是多樣的。一旦設(shè)備出現(xiàn)工作異常或故障的時(shí)候，周邊設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)就會將警示信息以聲光形式發(fā)出來，以便相關(guān)人員在接收到警示信息后，能夠及時(shí)分析故障和異常信息，從而將故障發(fā)生區(qū)域和級別快速判斷出來，進(jìn)而快速采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

圖3 信號節(jié)點(diǎn)監(jiān)測報(bào)警圖

圖4 異常信號節(jié)點(diǎn)屬性對話框

2.3 動環(huán)監(jiān)測報(bào)功能

基于網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)的播出機(jī)房動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)，是通過相關(guān)監(jiān)測軟件[7]來集中監(jiān)測各個(gè)子系統(tǒng)。機(jī)房的蓄電池、直流電源系統(tǒng)、ups、配電柜、低壓配電、高壓配電等全部電源設(shè)備都在動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測范圍之內(nèi)。這些電源設(shè)備的溫濕度數(shù)據(jù)借助溫濕度傳感器得以采集以后，會以直觀的畫面在動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)中被顯示出來，一旦出現(xiàn)異常信息，動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)就會通過短消息、語音、聲光等多種報(bào)警方式向值班人員發(fā)出警示，并將報(bào)警事件和相關(guān)歷史數(shù)據(jù)記錄下來。值班人員接到異常信息報(bào)警后，進(jìn)入設(shè)備間查看，然后進(jìn)行相關(guān)處理，及時(shí)解決異常問題，從而防止發(fā)生電力中斷而導(dǎo)致發(fā)生播出事故。

2.4 播實(shí)時(shí)視音頻監(jiān)錄功能

從實(shí)際管理角度而言，播出事故的完全避免是不可能的。那么為了明確認(rèn)責(zé)，進(jìn)一步加強(qiáng)電視節(jié)目播出內(nèi)容監(jiān)督力度，妥善處理可能發(fā)生的廣告糾紛情況，準(zhǔn)確界定以及快速認(rèn)定播出事故責(zé)任，那么每日所播節(jié)目都需要接受全程跟蹤以及監(jiān)錄，同時(shí)將跟蹤和監(jiān)錄相關(guān)信息存儲下來以便事后查詢。怎樣實(shí)現(xiàn)全程跟蹤以及監(jiān)錄，此時(shí)就離不開播實(shí)時(shí)視音頻監(jiān)錄功能的幫助。同時(shí)，系統(tǒng)由于是基于Bas架構(gòu)[8]的，所以還能夠提供簡化的查詢、參數(shù)設(shè)置、回放等功能，使客戶端的部署工作得到大大簡化。

2.5 大屏顯示功能

本文所設(shè)計(jì)的監(jiān)測系統(tǒng)擁有功能強(qiáng)大的、先進(jìn)的音、視頻數(shù)據(jù)處理與管理平臺，所有配置信息的導(dǎo)入、導(dǎo)出、備份、還原等功能都能夠支持。借助監(jiān)測大屏可以實(shí)現(xiàn)對多路視音頻信號內(nèi)容的回放；支持任意排列多畫面組合方式、任意調(diào)整節(jié)目顯示畫面比例及大小；支持組合顯示標(biāo)清、高清數(shù)字電視節(jié)目，對應(yīng)的節(jié)目名稱在每個(gè)畫面窗口都會顯示出來；支持OSD字符[9]疊加，監(jiān)測和故障報(bào)警信息能夠在畫面上顯示出來。

圖5 大屏顯示功能示意圖

3.設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

本文所設(shè)計(jì)的電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)由于有著先進(jìn)的IP化、B/S、C/S架構(gòu)，良好的可移植性和互操作性，對各類監(jiān)測資源予以了整合，從而使得本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):

畫面顯示方式靈活:畫面組合功能靈活，可以任意分割屏幕，多塊55英寸大屏，每屏顯示分辨率能夠達(dá)到1920×1080，不同的節(jié)目內(nèi)容都可以顯示在每個(gè)大屏上，具備節(jié)目名稱顯示、左右音柱、圖像功能。視音頻內(nèi)容監(jiān)測精準(zhǔn):不僅支持音頻正常報(bào)警，還能夠使音頻監(jiān)測精確到幀，使誤報(bào)、漏報(bào)得以有效避免；能夠有針對性地設(shè)置相關(guān)特殊節(jié)目，擁有靜幀、色彩格式異常抑制功能；提供監(jiān)測音頻PID中斷故障監(jiān)測功能，主要針對由于線路接觸不良影響而導(dǎo)致電視伴音丟失情況。語音提示報(bào)警系統(tǒng)清晰:借助先進(jìn)的語音報(bào)警軟件，使不同的報(bào)警信息的分類顯示得以實(shí)現(xiàn)；借助語音文件庫，不需要額外進(jìn)行錄音，就可以根據(jù)文字將相關(guān)報(bào)警語音文件自動生成。全方位精準(zhǔn)報(bào)警系統(tǒng):擁有設(shè)備故障傳輸參數(shù)變更報(bào)警、循環(huán)聲光報(bào)警功能，提供高質(zhì)量的、穩(wěn)定的視音頻監(jiān)測服務(wù)，具有故障畫面放大、運(yùn)行圖管理、手動暫停監(jiān)測、故障確認(rèn)等功能。穩(wěn)定性、安全性高:系統(tǒng)采用的是全嵌入式平臺，[10]整個(gè)監(jiān)測將環(huán)境、流程、軟硬件監(jiān)測管理形成獨(dú)立模塊，具有耦合性低、獨(dú)立性強(qiáng)特點(diǎn)，支持?jǐn)嚯娭貑ⅲ軌蛴行Х乐共《厩址福虼耸沟孟到y(tǒng)的穩(wěn)定與安全得到有效保證。管理簡單、擴(kuò)展便捷、易維護(hù):訪問配置界面統(tǒng)一，方便用戶操作管理；可增加相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電視監(jiān)測的拓展；嵌入式設(shè)備方便運(yùn)行狀態(tài)和故障的維護(hù)。

結(jié)語

總而言之，電視事業(yè)要想實(shí)現(xiàn)健康有序發(fā)展，離不開電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)的幫助。本文所設(shè)計(jì)的電視臺播出監(jiān)測系統(tǒng)由于有著先進(jìn)的IP化、B/S、C/S架構(gòu)，良好的可移植性和互操作性，對各類監(jiān)測資源予以了整合，從而使得本系統(tǒng)具有畫面顯示方式靈活、視音頻內(nèi)容監(jiān)測精準(zhǔn)、語音提示報(bào)警系統(tǒng)清晰、全方位精準(zhǔn)報(bào)警系統(tǒng)、穩(wěn)定性高、安全性高、管理簡單、擴(kuò)展便捷、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，有利于電視臺提高節(jié)目播出質(zhì)量，提高處理突然事件的能力，確保電視節(jié)目發(fā)射、傳輸以及播出的安全性，希望能夠借此給予相關(guān)人員一定參考借鑒。