地方電視臺高清制作播出系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

欒春宏

摘 要：近年來高清技術(shù)快速發(fā)展，各級電視臺加快了高清節(jié)目的采集、制作、播出體系建設(shè)，積極推進自辦頻道的高清化改造。嘉峪關(guān)臺利用高清技術(shù)對制播網(wǎng)系統(tǒng)進行整體規(guī)劃、設(shè)計，根據(jù)實際情況分步實施，首先完成了高清新聞制作網(wǎng)的搭建，第二步完成綜合、公共兩個頻道高標清同播系統(tǒng)建設(shè)，采編播業(yè)務(wù)的高清化基于全臺網(wǎng)絡(luò)化文件化傳輸，提高了制播系統(tǒng)的運行效率，增強了媒體的傳播力、影響力。

關(guān)鍵詞：高清制作播出系統(tǒng);視頻服務(wù)器;數(shù)據(jù)庫;存儲;帶寬

中圖分類號：G222 文獻標識碼：A 文章編號：2096-5079 （2020） 18-0-02

嘉峪關(guān)臺利用高清技術(shù)對制作播出系統(tǒng)進行整體規(guī)劃、設(shè)計、分步實施逐步實現(xiàn)了全臺采編播業(yè)務(wù)的高清化。提高了制播系統(tǒng)的運行效率，增強了媒體的傳播力、影響力。

一、項目需求

通過對省級廣播電視臺高清制播網(wǎng)絡(luò)的考察研究，并對我臺現(xiàn)狀和未來的發(fā)展需求分析，提出了項目建設(shè)要求。

（1） 高清制作系統(tǒng)：支持P2、SXS卡等的素材采集、具備獨立的圖文包裝功能、支持一鍵提交播出系統(tǒng)功能、支持系統(tǒng)擴容等。

（2） 高清播出系統(tǒng)：支持2個頻道高標清同播、具備圖文包裝功能、播出與上載分離等、擴展性強、易操作、易維護、架構(gòu)簡單。

二、高清制作播出系統(tǒng)技術(shù)方案

高清制作、播出系統(tǒng)的建設(shè)要滿足嘉峪關(guān)臺技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，以全臺制播一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，具備自動化、文件化的播出整備能力，系統(tǒng)包含高清制新聞制作網(wǎng)、媒資、高清播出等3個子系統(tǒng)。

（一）高清制作網(wǎng)

高清制作網(wǎng)系統(tǒng)主要包括域控服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、文件管理服務(wù)器、光纖磁盤陣列、光纖交換機、以太網(wǎng)交換機、無卡及有卡工作站等。針對高清視音頻素材文件較大，讀取、寫入速度要求較高的特點，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用光纖加以太網(wǎng)的FC-SAN模式。

（1） 節(jié)目編輯。①素材導(dǎo)入：攝像機拍攝的素材通過編輯工作站安裝的松下P2卡、索尼SXS卡驅(qū)動器導(dǎo)入為主，其他資料通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、USB安全隔離器傳輸導(dǎo)入制作網(wǎng)。②后期制作：后期剪輯人員通過調(diào)取記者上載的素材或粗剪好的小片結(jié)合稿件的配音進行剪輯、添加特技和字幕等操作。③節(jié)目審片：后期制作人員通過有卡非編連接的電視供審片人員對制作好的節(jié)目進行審片。④節(jié)目提交播出：審片結(jié)束后編輯人員將節(jié)目合成通過互聯(lián)系統(tǒng)提交播出。

（2） 互聯(lián)系統(tǒng)。互聯(lián)系統(tǒng)由2臺互聯(lián)服務(wù)器組成，編輯制作完成的節(jié)目，通過互聯(lián)服務(wù)器的接口軟件，提交至高清播出系統(tǒng)，也可將節(jié)目提交至媒資系統(tǒng)進行歸檔或從媒資系統(tǒng)下載到高清制作系統(tǒng)。

（3） 數(shù)據(jù)庫。由于廣電行業(yè)的特殊性，高清制作系統(tǒng)采用SQL數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫部署在兩臺安裝了Windows 2008 R2系統(tǒng)的服務(wù)器上，主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝有Autosart5.4集群切換軟件，可將兩臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)盤進行實時鏡像;當其中一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障時可5分鐘內(nèi)將數(shù)據(jù)庫自動切換到另一臺服務(wù)器上。

（4） 存儲、帶寬分析。存儲需求：根據(jù)總編輯部高清節(jié)目量的統(tǒng)計，選用了一套大洋精一的F1S 4116F-D FC-SAN光纖存儲，配置16塊2TB的SATA硬盤，雙控制器，有效容量20TB。按照50Mbps碼率計算，約存儲高清素材800小時，完全滿足高清節(jié)目的制作需求，后期可以增加盤陣來擴容。

帶寬要求：根據(jù)設(shè)計預(yù)期滿負荷工作時約20臺非編工作站，同時在線編輯2層50Mbps壓縮編碼的視頻素材、音頻多軌、字幕3層、外加其他占用的網(wǎng)絡(luò)資源，經(jīng)計算1臺工作站在線編輯使用帶寬約20MB，20臺工作站網(wǎng)絡(luò)總需求約400MB。本次選用的F1S 4116F-D FC-SAN光纖存儲設(shè)備，采用雙控制器多鏈路管理，使用存儲管理的測速軟件測試盤陣帶寬，單控制器讀寫速度為400MB～450MB，雙控制器讀寫速度為800MB～900MB，網(wǎng)絡(luò)帶寬完全滿足節(jié)目制作的需求。

（二）高清播出系統(tǒng)

新建的高清播出系統(tǒng)能夠與臺內(nèi)高清制作網(wǎng)互聯(lián)，高清節(jié)目通過編輯軟件一鍵提交到播出系統(tǒng)，滿足綜合、公共頻道高標清兼容播出要求。

高清播出系統(tǒng)設(shè)計使用安全、可靠的視頻服務(wù)器組+切換設(shè)備+鍵控設(shè)備+切換開關(guān)的模式，采用光纖+以太的雙網(wǎng)架構(gòu)，系統(tǒng)由高清播出視頻服務(wù)器、播出二級緩存、系統(tǒng)互聯(lián)服務(wù)、播出工作站系統(tǒng)、視音頻通道系統(tǒng)、播出支持后臺服務(wù)、系統(tǒng)周邊設(shè)備等構(gòu)成。

播出系統(tǒng)分控主備信號鏈路采用雙路由方式，不存在單一崩潰點;頻道分控采用全切換器的架構(gòu)，每頻道獨立主、備播控工作站模式，帶心跳檢測，控制方式采用VDCP控制協(xié)議，用422倒換器控制受控設(shè)備，實現(xiàn)幀精度播出節(jié)目，播控工作站有硬件設(shè)備預(yù)防時間跳變，接受網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一校時，在斷網(wǎng)后仍可控制按當前節(jié)目單進行正常的播出。

（1） 核心服務(wù)器組成。核心服務(wù)器組主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻服務(wù)器、安全傳輸網(wǎng)關(guān)服務(wù)器共計9臺構(gòu)成。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，選用2臺DELL Poweredge R730，安裝Windows2008操作系統(tǒng)、SQL數(shù)據(jù)庫進行雙機冷備。部署SWP-AIR-AS輔助支撐軟件，提供播控系統(tǒng)運行的相關(guān)服務(wù)，包括用戶配置，權(quán)限管理、消息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)校時服務(wù)、接口服務(wù)、日志管理、系統(tǒng)配置工具等管理菜單。

視頻服務(wù)器：選用4臺VIPS-2H-4XHD高標清兼容的視頻服務(wù)器，每個頻道獨立主、備，播出服務(wù)器內(nèi)部采用硬件編解碼技術(shù)，標準的MXF格式素材，每臺有2個單向解碼通道和2個雙向編解碼通道，各通道給予高清授權(quán)。系統(tǒng)各關(guān)鍵點都設(shè)置監(jiān)測，送至監(jiān)看大屏，值機人員可以迅速判斷故障點、快速應(yīng)急，進一步提高了播出的安全性。

同步遷移服務(wù)器：選用2臺DELL Poweredge R730，分別部署系統(tǒng)同步遷移管理軟件、自動技審管理軟件，實現(xiàn)對素材管理任務(wù)、自動技審管理任務(wù)的統(tǒng)一分發(fā)和管理。

安全傳輸網(wǎng)關(guān)服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)安全非常關(guān)鍵，本次選用一臺eSafe ServerIB為安全網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，采用Infiniband傳輸鏈路、基于Linux操作系統(tǒng)，利用私有傳輸協(xié)議解決不同安全級別網(wǎng)絡(luò)間的安全隔離和文件的高效交換，有文件深度分析、編解碼過濾、軟件交叉殺毒、白名單過濾等多重安全策略保障播出網(wǎng)絡(luò)安全。

（2） 網(wǎng)絡(luò)平臺要求。整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計涵蓋制作網(wǎng)與播出系統(tǒng)、媒資系統(tǒng)的互聯(lián)以及播出內(nèi)部系統(tǒng)、制作網(wǎng)內(nèi)部、媒資系統(tǒng)內(nèi)部的互通，全臺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均采用文件化傳輸、播出素材。制作網(wǎng)、播出系統(tǒng)，媒資系統(tǒng)采用光纖+以太的雙網(wǎng)架構(gòu)。制作網(wǎng)與媒資、播出系統(tǒng)之間采用10Gb光纖鏈路互連，通過制作互聯(lián)服務(wù)器上部署的接口軟件與媒資、播出系統(tǒng)之間信息交換，實現(xiàn)制作網(wǎng)與媒資、播出系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、文件、素材傳輸。

（3） 播出控制系統(tǒng)。播出控制是播出系統(tǒng)的核心部分，控制節(jié)目的正式播出，安全級別高，方案設(shè)計中主要設(shè)備、關(guān)鍵點和軟件部署均具有備份和完善的應(yīng)急處理措施。本次設(shè)備選用4臺中科大洋D3-AIR APM作為自動播出控制機。采用綜合、公共頻道獨立主、備播控工作站模式，主、備播控制工作站提供RS422控制端口，通過安裝的自動播出控制軟件控制信號倒換裝置，實現(xiàn)共享、控制相關(guān)的播出設(shè)備，各播出控制軟件都能獨立完成本頻道播出的任務(wù)。依靠播出節(jié)目編排表控制視頻服務(wù)器、鍵控器、墊片播放設(shè)備、切換矩陣等設(shè)備進行幀精度播出，完成2個頻道臺標、字幕疊加工作和節(jié)目的播出。備工作站安裝GPI控制卡，通過GIP線與422倒換器連接，主備工作站之間由心跳控制線通訊，當主控制工作站出現(xiàn)故障時或宕機時，備機通過心跳線檢測到主機故障、GIP線路觸發(fā)422倒換器切換，獲取設(shè)備的主控制權(quán)，完成自動倒換或手動倒換，實現(xiàn)熱備份和熱切換。

三、總結(jié)

嘉峪關(guān)臺高清制作播出系統(tǒng)改造歷時3年分步實施，2017年實現(xiàn)了兩套電視節(jié)目的高標清同播，項目整體設(shè)計牢牢踐行“安全播出、優(yōu)質(zhì)制作”宗旨，既保證節(jié)目制作播出的質(zhì)量，也提高了工作效率，是一套適合地方臺業(yè)務(wù)發(fā)展需求的高清制作播出系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]楊子.地方電視臺高清播出系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計[J].傳播力研究， 2019（19）.

[2]史亞男.電影頻道新高清系統(tǒng)設(shè)計方案淺析[J].現(xiàn)代電視技術(shù)， 2015（10）.