地市臺高清播出系統技術改造研究

李斯

摘? 要：隨著廣播電視科技的不斷發展，目前標準清晰化的電視節目已不能滿足廣大觀眾對節目質量、信號清晰度的要求，高清化節目制作、高清化節目播出已成為必然趨勢。在實現電視臺播出系統數字高清化的同時，對如何利用計算機軟件系統對播出系統進行穩定、實時、安全、可靠的自動化操作，也成為一個越來越重要的問題。利用計算機控制，一方面可以對播出系統中的所有設備進行自動化操作，同時也可以對設備和信號進行自動監控，以便及時準確的發現和定位故障，提高整個節目播出的信號質量，以及系統的可靠性。

關鍵詞：高清化制播一體;文件技審;高標清同播

中圖分類號：TN948.1? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）01-0054-03

Research on Technological Renovation of High Definition Broadcasting System of

Local and Municipal Stations

LI Si

（Zhanjiang Radio and Television Station，Zhanjiang? 524000，China）

Absrtact：With the continuous development of radio and television technology，the current standard clarity television program has not been able to meet audience demand for the quality of the program，signal definition，high-definition programming，high-definition broadcast has become an inevitable trend. In the realization of digital high-definition television broadcast system at the same time，automatic operation on how to use the computer software system for real-time broadcast system，stable，safe and reliable，has become an increasingly important issue. Using computer control on the one hand can be automated operation of all equipment in broadcasting system，but also can carry out automatic monitoring of equipment and signal，in order to identify and locate the fault，improve the quality of the whole broadcast signal and the system reliability.

Keywords：integration of high definition production and broadcasting;technical review of documents;high definition simultaneous broadcasting

0? 引? 言

湛江廣播電視臺自2008年完成全臺網數字化改造以來，在節目的制作、存儲以及信號播出方面較原來的模擬信號節目都有所提高，節目制作的方便、快捷為保證每天長時間的播出提供了可能，標準清晰化的節目播出，重要視頻、音頻資料的統一存檔保存、快速提取、調用均體現了科技發展為電視臺帶來的進步。

目前有兩個播出頻道可為全市觀眾提供電視節目信號，其在宣傳湛江政治、經濟、文化發展以及展示全市人民物質精神生活面貌方面具有重要意義，隨著廣電技術的不斷發展，目前電視播出已進入高清數字化時代，國家廣電總局早在2009年就提出了電視臺高清化制播一體網建設目標，根據本臺目前的實際情況，全部進入高清化時代為時過早，全臺高清化是總體目標，綜合考慮各方面因素，擬將改造原有兩個頻道的標清播出系統，建設“2+1”個頻道高標清播出。

1? 系統需求

在現有兩套標清頻道的基礎上，將所有播出周邊設備全部更新，在此基礎上將原系統中的視頻播出服務器，后臺支撐服務器，周邊應用工作站等全部更換，此次改造要求單臺視頻播出服務器支持三個通道的高標清播出，支持嵌入AFD值上下變換播出，并根據臺內實際情況實現不同形式的上下變換播出。

此次播出項目升級改造具有里程碑意義，視頻服務器可以為三個頻道全高清播出奠定基礎，針對此需求，筆者結合當前臺內實際情況，提出了“立足于現在，著眼于未來”的全臺一體化、高清化、流程化的解決方案。首先，全臺一體化是目前幾乎所有電視臺的主流趨勢，全臺一體化涵蓋了電視臺的攝、錄、收、編、播、存等一系列的節目生產過程，它不僅可以提高電視臺節目制作的速度，而且還可以保證節目素材的統一性，安全性與規范性;高清化即電視臺未來幾年的目標，節目素材的高清化是一個循序漸進的過程，它需要素材在前期拍攝、錄制、制作中就已經屬于高清化，后端高清節目播出只是其表現形式，最重要的是信號傳輸，觀眾收看高清電視節目均需要高清機頂盒。本次設計的視頻服務器為高標清兼容專業視頻服務器，全部設備均為高標清標準設計;流程化，最簡單的流程化即是打通制作、媒資、播出鏈路，可以將素材快速傳送到播出系統中，不再單純依靠1：1采集上載入庫，電視節目播出最重要的就是講究“時效性”，要保證節目準時準點送出，因此，如何將片段素材組合成節目并快速入庫播出就顯得尤為重要，同時，流程化還包括播出系統內部各模塊的“流程化”，節目入庫時的自動技審，人工復審，離線/在線編單，節目傳輸，節目播出以及播后統計與播后素材保存等，本系統采用“分布上載、播控播出相分離”的架構完成高標清頻道的播出，本播出系統解決方案為本項目增加了服務器自動技審環節、節目上載支持AFD信息的嵌入，素材遷移過程中可支持MD5碼校驗等功能，全面構建了安全冗余數據庫服務器，支持SQL Server 2008數據庫，數據庫信息同步部分，主備播控自動倒換以及一鍵切換等功能，搭建完成的高標清播出系統將實現三個頻道的高標清同播。項目中視頻播出服務器單臺支持三個高標清通道。

新建高清播出系統主要由視頻服務器系統、二級存儲系統、數據交互系統、播出視音頻系統、時鐘系統、同步系統、監看系統、音頻監聽/看系統、播出控制系統、設備監控系統等組成。

2? 系統設計

系統采用先進的模塊化設計理念，根據模塊設計系統中的各個環節，增加了系統的靈活性、能動性，同時模塊化的設計也大大提高了系統的安全性、穩定性。

系統設計理念主要由三個大的模塊構成，分別是“信號傳輸模塊”、“服務器管理模塊”、“控制模塊”。

2.1? 外來信號傳輸管理模塊

信號傳輸模塊由以下子模塊組成，分別為“信號源部分”、“信號鏈路部分”、“信號輸出部分”、“信號監視部分”等。

（1）信號源部分：信號源部分涉及系統中的轉播外來信號源、未來演播室及錄像機等播出信號源，其信號都是直接用于播出的信號源。

而信號源主要分為數字高清信號源、數字標清信號源。

高清數字信號處理：高清外來信號源需經高清幀同步器處理。高清數字信號經幀同步器同步后，再由數字視分分配送入系統進行播出。

標清數字信號源處理：標清信號源進入高清系統需先進行視頻上變換，變換為高清信號再進行處理。

由于數字錄像機可以接受同步信號，所以高清數字錄像機信號可直接經過數字視分分配后送入系統。

（2）信號鏈路部分：信號鏈路部分主要包括視頻服務器、切換矩陣、4×1倒換開關、鍵控臺標機、字幕機以及作為系統選件的嵌入高/標清音頻調整器。

視頻服務器的硬盤播出信號及外來信號源發送的信號都送往主備切換開關，并且主備切換開關所接受的是同樣的信號，不論是硬盤信號還是外來信號。

信號通過一頻道主備切換開關的選擇后，分別進入高清音頻處理器和備下變換器，高清音頻處理器處理音頻后，信號先后進入高清鍵混臺標一體機，疊加字幕臺標后，進入主下變換器，再往高清3×1倒換開關，并輸出PGM信號。

信號通過二頻道主備切換開關的選擇后，通過高清3×1 倒換開關，高清3×1倒換開關輸出的信號先后進入高清音頻處理器，疊加字幕臺標，主下變換器，最后輸出PGM信號。

以上各部分中，視頻服務器為硬盤播出的核心設備，我們將在以后做單獨說明。

2.2? 核心服務器管理模塊

管理模塊為整個系統的核心及管理部分，且為整個系統的硬盤播出素材及軟件的管理部分及核心交換平臺。其主要包括數據庫管理服務器、同步遷移管理服務器、文件技審服務器、二級存儲管理服務器、以太網交換機。其中數據庫服務器負責整個系統的源數據信息的記錄，是系統軟件信息的核心部分。同步遷移管理服務器負責硬盤素材的管理、遷移等工作。二級存儲管理服務器配合二級存儲盤陣，是存儲的管理服務器和文件傳輸的接口。

2.3? 上載審片控制模塊

（1）上載控制工作站負責控制編碼通道進行節目上載。高標清獨立上載工作站完成成片的上載，支持DVD、VTR、文件、P2、藍光的上載，需要時可以按照需求配置對應的數量，以上載服務器自身的編碼通道及靈活的使用方式來滿足臺方對于上載通道的使用需求，而上載控制工作站則對上載服務器進行控制;

（2）編單審片工作站負責節目單的編輯以及將其發往數據庫以備播出;

（3）主、備播出控制工作站通過RS422倒換開關倒換后，控制解碼通道進行節目的播出。

3? 軟件設計

播出軟件是整個播出系統的重要組成部分。在硬件安裝完成后，如何最大程度地發揮設備的綜合性能，進一步提高播出質量，保證播出安全，是此領域研究的重點問題。播出系統的先進性、安全性、實時性、模塊式可擴展性、易操作性，都取決于自動播出軟件。

本系統方案的具體設計要求如下：

（1）再新建三個頻道的高標清播出系統，此高標清同播周邊設備目前全部按高標清兼容設計;

（2）每個頻道播出時間按照24小時/天設計，全硬盤播出方式，兼顧調用墊片信號應急播出;

（3）為保證播出系統的安全性、可靠性、高穩定性及以后頻道的擴充，本系統采用分布式上載，播出二級存儲，播控、播出相分離的架構;

（4）播控控制視頻服務器采用高安全VDCP串口控制方式，所有周邊播控工作站、上載工作站、服務器等均采用品牌設備，以保障硬件產品售后服務;

（5）具有完善的節目自動技術審查，人工審片體系和MD5碼素材傳輸校驗機制;

（6）系統要提供開放式和標準化接口，能和新聞網演播室、高標清制作系統、媒資管理系統友好鏈接，無縫銜接;

（7）系統的軟硬件都需長期、穩定、可靠地運行，具有完善的硬件熱備份、自動的數據熱備份和信號熱備份。系統無單一崩潰點，具有較完備的應急安全措施。播出通道和系統關鍵設備必須支持SNMP協議，可支持系統狀態監測、監控和報警，能夠在線維護系統設備;

（8）系統既要保證信息資源的充分共享，又要保證系統內的信息安全。同時系統應具有較完善的責任追究機制，能夠對所有用戶的所有操作建立日志，保證整個系統運行始終處于安全監控和保護之中;

（9）本播出系統的設計兼備信號調度、播出控制以及信號監看三個方面的功能;

（10）系統采用數據“容錯技術”，并提出多種應急處理方案，保證在任何情況下能實現高質量、不間斷的播出，提供高標清循環播出墊片設備;

（11）控制系統采用全臺主備同步方式，時鐘信號采用GPS標準時鐘校時信號;

（12）提供符合電視臺常規要求的播出網絡業務流程。系統各部分軟件要適應硬件系統構成，具有穩定可靠、功能齊全、先進靈活、聯網方便等特點，可以實現素材上載，能夠完成預監、審看、編輯、節目播出、素材管理、系統管理和播出統計等任務;

（13）系統設計充分考慮了各種保障措施，以有力地保證系統內部存儲數據的安全。

4? 安全設計

高可靠，高穩定性的視頻服務器是安全播出的最有力保障，有了穩定“后臺”的播出系統，配備專業的播出系統集成軟件，完全可以滿足電視臺對安全播出的要求，我們采用如下措施來保障電視臺高清頻道的安全播出：

（1）主視頻服務器選擇美國哈雷服務器，采用嵌入式操作系統的服務器，安全，穩定，啟動速度快。采用RAID3保證高可靠性的安全播出，同時支持高標清播出。此項目中，為每臺服務器配置兩個高標清解碼模塊即可滿足當前播出需要;

（2）播出二級存儲配置NAS盤陣，總容量48T，采用主備遷移服務器，掛載NAS存儲盤陣遷移到視頻服務器，確保素材的安全;

（3）播出系統中素材自動技審和人工復查結合，確保播出素材的安全性，配置兩臺自動技審服務器，以保障技審效率與安全;

（4）采用集中授時系統，主備自動同步信號發生器，主備GPS時鐘校時系統;

（5）各頻道的廣告、短片、自制欄目、節目等，一般情況下均由視頻播出服務器來承擔播出任務，緊急情況下可使用錄像機進行應急播出;

（6）數字播控系統用于電視臺全部節目的播出，包括新聞、廣告、專題、電視劇、轉播節目和直播節目等。基于視頻服務器的硬盤播出系統在流程和控制上，要按照一個整體的方案來考慮，提供統一友好的軟件界面，開放靈活的軟件接口，以保證“制播”過程的“無磁帶一體化”連接和電視劇的盤帶結合播出;

（7）作為面向全臺的播出一體化視頻生產網絡，不僅應提供強有力的設備控制功能，還應提供有明確分工與合作的網絡化流程綜合管理功能，使得節目播出、管理、監控等各種信息，能夠在整個網絡上暢通無阻;

（8）系統提供完善的應急解決方案，以及快捷方便的人工干預手段，以使現場操作人員在某些特殊緊急的情況下能夠做到應對自如;

（9）系統滿足24小時連續不間斷播出的要求，其工作狀態穩定可靠，并且具有較強的容錯性，可以盡可能縮短災難恢復時間，抵御一般性失誤操作;

（10）系統具備良好的可連通性，具備鏈接其他非編網和媒資網的接口，支持以WebService方式將視頻傳送到播出服務器進行播出，以適應此項目中全臺各個子系統互聯互通的需要;

（11）系統具備良好的可擴展性和可升級性，可以最大限度地保護投資和延長設備的更新周期，以適應未來業務發展的需要;

（12）多畫面監視系統可對系統的各節點進行監視，信號故障點一目了然。這些措施的實施，保證了播出的安全性和穩定性，保證了節目編排的靈活性和自動化，同時設計了先進的網絡方案，充分考慮了與老系統之間的銜接與“更新”。綜上所述，高標清數字化硬盤播出系統方案的實施可以提高工作效率，提高節目的播出質量和播出效率，建立制作播出一體化的生產環境，切實保障系統安全、可靠、長期地運轉，保證系統易于擴展和升級。

5? 結? 論

作為電視臺的核心部分，自動播出系統具有舉足輕重的作用，自動播出系統正常、高效率的工作是保證電視臺節目正常播出的關鍵。我們所建立的播出系統也不再是一個孤島式的播出系統，而是全臺網絡化的播出系統，其可以與臺內其他平臺進行素材的共享及交互。

我們對湛江臺高標清數字化硬盤播出系統進行設計，是為了滿足節目高標清數字播出基本要求。其使用的高可靠性和高靈活性的計算機硬盤播出軟件、硬件，是整個系統設計的核心所在。

不同的電視臺，對播出的要求千差萬別，而這些差別體現在諸如操作流程、操作功能、設備管理、狀態監控、播出安全等方面，分析和理解這些差異，并且把它們落實到具體的方案設計當中，是改進電視臺播出系統的必要工作，是“量體裁衣”的具體體現。這樣才真正實現系統資源共享的先進性，從而從各方面滿足地市電視臺對于播出系統需求。

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