福建電視新聞頻道高標清同播系統設計與實踐

林翔 福建省廣播影視集團播出中心

福建省廣播影視集團電視新聞頻道是中國大陸第一家專業新聞電視頻道，自1999年5月開播以來頻道總體收視率一直位于前列，因此對高清播出的開通有著迫切需要。我們嚴格按照廣電總局62 號令實施細則中對省級電視臺(一級)的播出要求，設計了一套完整的高標清同播系統，該高標清同播系統2018年完成技術方案設計論證和技術指標編制。通過立項招標后于2019年1月開始施工，3月份完成系統安裝、調試，經過一個月的試運行后，已經正式開播。

一、系統設計

(一)完整的主備信號通道

沒有單一的崩潰節點是62 號令的重要要求，因此我們構建的這套高標清同播系統架構具有兩套完全獨立的播出通道，同步并行播出電視新聞頻道當前的節目內容。

圖1為高標清同播系統通道簡圖。主備通路獨立工作，源頭信號通過視頻分配器，分配兩路信號分別給主路和備路，主備路通道上各自配備有高清播出視頻服務器、高清切換臺、高清響度控制器、高清2x1 切換器、高清鍵混等設備。信號通過以上主要設備形成兩路輸出高清信號。以主路通道為例，主路信號在PGM-M 視分處，分配一路主路信號至備路中的高清2x1 切換器輸入處，而主路的高清2x1 切換器輸入處也接入兩路輸入信號，一路是主路本身高清信號，另外一路則是備路PGM-B 視分處分配過來的備路高清信號。這樣設計是為了當主路高清2x1 切換器之前信號有故障時，可以方便的通過一鍵切換2x1 切換器，讓主路通道也輸出備路的高清信號，在最短的時間內進行應急切換處理，保障安全播出。備路高清通道也是同理。在高清播出系統主備通道2x1切換器下級視分輸出一路高清信號經下變換器后獲得標清信號，這兩路標清信號通道和高清通道一樣設計方式配備有各自的標清2x1 切換器，用于標清信號通道故障時的應急處理。形成的這兩路高清信號，兩路標清信號通過各自的出口視分、光纖設備輸出給下游的各個單位，重要的下游單位能保證無論高標清都有兩路主備信號輸入。

(二)播出信號控制

圖1 系統通道簡圖

圖2 播出信號控制圖

播出控制是對播出信號的切換處理和對信號源、周邊設備的工作控制。圖2是高標清同播系統播出控制簡圖。主備播出工控機分別控制自己的高清播出視頻服務器解碼模塊、播出切換臺和鍵混設備進行獨立的同步播出，正常工作狀態下，主播出工控機以主解碼模塊播出信號為硬盤播出信號源，而備播控機始終以備播出解碼模塊播出信號為硬盤播出信號源。主備播出工控機通過主備播出控制倒換器可以對3 臺高清藍光錄像機(VTR)和臺標機進行控制，另外備播出工控機還控制主備播出控制倒換器。新聞頻道日常播出工作中使用最多的信號源是硬盤播出信號和直播信號，只有在少數應急播出時才使用藍光錄像機直接播出。在應急情況下，由節目上載工作人員負責找到節目對應的藍光盤、找到正確的節目時碼點、再做好預卷，而播控工作人員負責信號切出，為此我們在主備控制倒換器和3 臺高清藍光錄像機(VTR)之間設置有播出上載倒換器，平時播出上載倒換器切在上載控制狀態，3臺高清藍光錄像機(VTR)由上載工控機控制，應急時再切到播出控制狀態，這樣可以實現播出和上載共用3 臺高清藍光錄像機(VTR)，除了節約設備成本，也有利于快速用藍光錄像機進行應急播出。

(三)同步

同步是播出系統中的一個基本的、也是重要的組成部分。同步基準信號可以保證播出系統中的各個信號源，如視頻服務器信號、VTR 信號等可以得到正確和穩定的切換。現階段，數字播出系統基本已經取代了傳統的模擬播出系統，在數字電視播出系統中，同步依然十分重要。數字播出中的同步系統和傳統同步系統相比存在著較多的優勢。傳統模擬播出中每個播出設備都被嚴格要求精確地鎖定同步，在數字播出系統內，只要求達到毫秒的量級，而不必要達到傳統模擬的納秒量級。

圖3是我們采用的同步系統。主備同步機(Tektronix 公司的SPG8000)各自產生3 路模擬黑場同步信號進入同步倒換器(ECO8000)，輸出信號再經過兩塊視分板卡(CDV08)輸出給主備高清切換臺、主備切換臺調度矩陣、主備視頻服務器和周邊設備機箱。另外兩個同步視分板卡(CDV29)的輸入來自自身機箱神經元總線，再輸出分配給主備響度控制器、主備高清延時器、VTR、臺標機、測試圖、字幕資訊機、墊播機。系統機箱設備采用荷蘭艾崧Axon 的SFR18 機箱，該機箱的特點是支持配套神經元系列模塊，板卡利用機箱神經元模塊通過機箱內部總線可以共享同步信號，這樣很大程度上減少了電纜的連接，也減少了系統中同步視分的數量，提高了系統可靠性，提高了機房空間利用率。

(四)時鐘源與守時

為了節約資源，時鐘源來自同一樓層播出機房其他頻道已經建成的衛星時鐘系統。系統獲得主備兩路時鐘信號后，分配給兩個時碼發生器，時碼分配器可以輸出多路時鐘信號。主備數據服務器、兩臺字幕機、臺標機是直接由時碼發生器獲得授時的。在主備數據服務器里我們都安裝有TimeServ6.1 網絡時鐘程序并設置成服務端，它們作為網絡時鐘主備服務器。其他服務器、工控機安裝的TimeServ6.1 程序設置成客戶端，通過網絡時鐘主備服務器來獲得正確的時間。機房電視墻設置有大屏幕LED 時鐘，該時鐘是由時碼發生器直接授時，日常工作很穩定。如果發生時間偏差故障，可以根據主備播控軟件時鐘，LED 時鐘，GPS 時鐘面板狀態，直接獲得授時服務器時間、通過網絡時鐘來守時服務器時間之間是否一致以及他們各自的上級守時源來綜合判斷解決問題。

(五)臺標與字幕

圖3 同步圖

高清臺標機作為系統中主用臺標信號源。主備高清切換臺內置一個疊鍵，設有新聞頻道高清臺標作為備份。切換臺還可以疊三個外鍵，一個外鍵用于疊臺標機輸出的新聞頻道臺標信號，其它兩個外鍵用于疊加兩路高清字幕機CG1、CG2 的字幕信號。新聞頻道是專業的新聞資訊類頻道，需要24 小時滾動播出民生資訊類字幕，經常也要播出政府部門發布的重要通知，因此系統配備了兩臺字幕機。CG1為勵圖LTECH 字幕機，CG2 為艾迪普字幕機，兩臺字幕機的數據庫和字幕系統中所需的軟件都運行在各自單一的機器里，這樣用最少的設備資源實現字幕機的一主一備。兩臺字幕機都具有本機播出模版制作、模版定時播出、模版手動播出功能。新聞頻道所需要的周二檢修廣告掛屏、資訊游走，氣象信息，氣象預警掛角等常用的功能字幕機都可以方便實現。此外兩臺字幕機均做好新聞頻道臺標的模版，可以作為臺標機的備份。系統實現了字幕的雙重備份，臺標的四重備份，確保了24 小時安全播出。

(六)上載與二級存儲

上載設有四個上載通道，兩個對應主視頻服務器，兩個對應備視頻服務器。設有兩臺上載工控機，節目上載一臺，廣告上載一臺。實際使用中，可以登入不同的工作賬號實現通用，比如在廣告上載工控機使用節目上載賬號登入實現節目上載。目前新聞頻道的節目上載主要來源為高清藍光盤(16：9 高清格式)和采集通過上載調度矩陣輸入的實時高清線性信號。上載設有上載檢測系統，可以對視音頻進行檢測分析，可以檢測不正常信號，如靜幀、黑場等。素材上載后以MXF 的文件形式儲存于通道對應的視頻服務器，再通過正奇公司的播出內容管理系統遷移到另外一個視頻服務器和二級存儲。近期播放的節目除了存在于主備視頻服務器互為備份，實際還多了二級存儲的第三備份。系統有緊急上載功能，可以同時調用2 個通道對同一信號同時上載至主備視頻服務器，實現快速播出。

這次系統設有文件化交播的功能，U盤高清文件先進行文件技審，文件技審使用MQualify 文件分析系統，可以手動單一文件技審或多文件批量自動技審，不同節目類型可以自定義分析參數，文件技審目的是為了檢測視頻文件中的不規則信號、非法信號。技審后會生成XML 信息文件。高清視頻文件入庫時會對視頻文件進行MD5 校驗，以確保文件沒被修改過。文件入庫可以根據需要保存于二級存儲和主備播出視頻服務器。

無論信號上載還是視頻文件入庫，節目最后都要再經過人工審看確認通過才用正式用于播出。多種手段保證安全播出。另外系統設有高性能的防護墻，為制作網接入留有接口。

(七)頻道節目編單與廣告段落包制作

系統設計把頻道編單電子化和廣告部廣告段落包制作的功能整合進系統中。原先播出節目單是頻道人員在頻道辦公室編單，打印紙質節目單，經頻道領導審批，交于播出部播控人員，再由播控人員二次手工編排進播控軟件。編排方式有時受到各種因素影響會滯后。編單電子化則直接在播出工作區編單工作站編排節目單并生成電子單(同時生成可打印的文件格式)，播控人員可以直接加載電子單，再和頻道領導審核后的紙質單進行校對后就可以直接用于播出了。廣告段落包在播出部制作，可以在制作時同時生成廣告上載任務，這樣上載時不用手工輸入相關信息，既可以避免二次輸入失誤又可以快速上載，制作完成后還可以檢查廣告素材在視頻服務器中的完整性，同時還為廣告包二次修改替換也提供了便利。通過頻道電子編單和廣告包制作的整合，簡化了流程，提高工作效率的同時也保證了安全播出。

二、實踐中若干問題的分析

(一)主備問題

為了滿足62 號令對安全播出的要求，系統中主要設備都采用了主備的方式。前面已經就主備播出通道和主備播出控制的系統設計進行了論述，在實際使用這套系統中，要完全理解這兩個概念，才能保證正確操作和應急處理。操作時，對主備通道上的2*1 開關進行倒換(主備2*1 手動控制，不受播出工控機控制)只變更播出的通道和信號源，而不變更對外圍設備的控制。同樣如果進行主備控制倒換只是變更VTR 和臺標機的控制，不會影響播出的通道和信號源。通道源頭信號出現問題或通道上設備出現問題，導致信號不正常，另外一個通道正常的情況下，要進行通道的主備切換。而播出工控機出現故障時，除了要進行主備控制倒換，通道也必須切到對應的備用通道進行播出。

(二)高標清同播的問題

由于高標清同播，應對高標清通路嚴格區分，任何標清外來信號和標清光盤信號必須經過上變換才能進入系統上載和使用，系統所使用的高清藍光錄像機自帶上下變換功能，使用時應檢查藍光錄像機參數設置和信號接口。系統沒采用AFD 方式來實現高標清幅型變化。通道中高清信號下變換到標清信號采用的是擠壓的方式，好處是設計簡單，多數終端顯示16：9 畫面完美，少數終端如傳統4：3 電視機畫面顯示偏“瘦”一點，但畫面整體保留。機房中大部分監視器和畫面分割器兼容高標清信號，部分高清設備也能兼容標清信號，判斷時應注意。在應急跳線操作時必須高清信號跳高清接口，標清信號跳標清接口，嚴禁混插。

(三)網絡安全和反病毒問題

整個播出網絡為獨立的局域網，沒有連接其他網絡。日常工作中，有使用u 盤和系統交互數據的設備有：字幕機、監播工作站、電子編單工作站、廣告段落包制作工作站。字幕機和監播數據拷貝工作站是單獨組網，不接入系統網絡。U 盤不能直接插入以上工作站USB 口，而是先插在硬件防毒盒(linux 架構)，防毒盒設有黑白名單過濾規則，只有符合要求格式的文件，比如純文本txt 文件、圖片tga、jpg 等文件才能FTP 進入相應的工作站中。windows 系統的工控機和服務器都安裝有ESET 的NOD32 殺毒軟件并定期升級。通過部分工控機單獨組網物理隔絕、防毒盒邏輯過濾文件、殺毒軟件這三種方式對系統網絡的安全進行保障。

三、結語

目前項目實施機房另有其他頻道在使用標清播出系統，今后也需要逐步升級為高清播出。因此系統設計中充分考慮了節約資源和設備共用問題，比如同步系統、時鐘系統、二級存儲、數據庫等都可供2-3 個頻道一起使用。這套高標清同播系統吸取了之前標清播出系統工程建設和使用的經驗，結合高清信號播出的特點進行設計和建設。開播后，系統7×24 小時穩定運行中。該系統技術指標符合廣電總局頒布的行業標準，運行可靠高效，具備較高的安全播出保障能力，并且在今后相當長的一段時間內留有性能冗余和功能擴充的余地。