地級臺電視節目高標清同播系統的設計與實踐

孟憲國 孟憲林

【摘要】推進電視節目高標清同播是當前地級臺重要的工作任務，是實現廣播電視高質量創新性發展的重要手段之一。2019年，承德廣播電視臺實施了高標清同播系統工程建設，實現了三套電視節目高標清同播。本文重點介紹了承德臺三套電視節目高標清同播系統的技術架構和建設實踐，該臺較好的完成了高標清同播系統，為標清到高清的過渡打下了基礎。

【關鍵詞】電視節目;高標清同播;設計與實踐

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.05.018

1. 概述

2018年，國家廣電總局印發了《關于加快推進高清電視發展的通知》，要求到2020年，省級和較發達地級臺基本實現高清化，地級（含）以上臺主要頻道實現高標清同播，高清頻道成為主流播出模式。《通知》的印發對于電視臺尤其是地市級電視臺加快推進電視節目高清頻道建設起到了有力的助推作用。承德廣播電視臺公開辦了新聞綜合、公共、旅游文化三個電視頻道，開辦14檔電視欄目，全天24小時播出，通過無線、有線、手機APP、IPTV、網站等方式實現傳播覆蓋。在全國廣電系統大力推進數字化、網絡化的大背景下，承德廣播電視臺從2003年開始大力推進電視節目數字化、網絡化建設，逐步建設了硬盤和磁帶混合自動化播出系統以及CanopusDVSTORM2非編系統。2009年，建設了全硬盤播出系統和數字標清直播錄播新聞演播室，2010年購置了6+2訊道高清電視轉播車，2017年，爭取財政支持籌備高清電視制播系統，2019年完成了高清直播數字化演播室和三訊道高清電視硬盤制播系統，實現了三套電視節目高標清同播。

2. 設計目標

承德臺原有Edius非編系統使用年限較長，打包生成的節目首先放置本地，通過網關擺渡到播出共享公共區和媒資共享公共區，在播出端和媒資檢索工作站抓取素材入庫，流程復雜繁瑣，效率低下，已經遠遠不能滿足節目制作播出的需要。依據廣電總局《電視臺數字化網絡化建設白皮書》，結合承德臺實際情況，高標清同播系統實現以下設計目標：

逐步淘汰原有標清制作系統，建設全臺網數字高清系統，保留原有標清播出系統，高清節目通過下變換擠壓模式進行標清播出，實現高標清同播率100%。

全面調整三個頻道節目編排，自辦欄目全部實現高清制作，影視劇、天氣預報、廣告等節目全部為高清播出，實現每個頻道高清播出率達到100%。

全面改造原有標清新聞演播室，新建設180平米三訊道多功能多景區高清直播數字化演播室，滿足高清節目的直播及錄制需求。

保留原媒資系統，改造標清微波直播車，高清制作播出系統要確保與媒資系統良好兼容。

系統設計和設備選型符合廣播電視相關標準規范，在滿足當前應用發展的實際需求基礎上，預留下一步全媒體發展需求。

系統設計依據廣電總局《廣播電視相關信息系統安全基本等級保護要求》建設完備的冗余備份和安全防范體系，保證業務內數據安全傳輸以及外來數據安全可靠接入，系統具備多重防護措施，保證無單一崩潰點。

3. 技術方案和系統建設

高標清同播系統是在保留原有標清制播網基礎上，新建全臺網高清系統，實現三套電視節目從采集、制作、編輯、存儲、播出、傳輸全流程高清化。高清系統主要包括節目采集、演播室制作、高清非編制作、媒資管理、節目送播、信號傳輸等環節（網絡拓撲見圖1）。高清視頻格式為MPEG2編碼，分辨率：1920×1080 50i，碼率：100MB/S，幀率：25fps。音頻格式為：立體聲，WAV編碼，采樣率：48KHz，位：16bit。

3.1 節目采集環節

逐步淘汰所有標清攝像機。新購置40臺松下AJ-PX298攝像機和4臺AJ-HPX3100攝像機，可較好滿足高清節目采集需求。改造3+1訊道標清微波直播車為高清微波直播車，配合6+2訊道高清轉播車實現戶外大型節目的錄制。天氣預告類節目由我市氣象局錄制，經過協調，氣象局自行投資建設高清節目錄制系統，通過光纖網絡傳輸到我臺高清制播系統。中央、省臺節目主要通過衛星接收系統和有線電視網絡、微波系統接收信號作為信號源，有線網絡、微波已經是高清信號，衛星信號接收系統將原標清衛星接收機更換為高清接收機直接接收中央臺、省臺高清節目作為信號源。影視劇和廣告類節目直接使用高清片源。

3.2 演播室環節

新建設180平米三訊道多功能多景區高清直播數字化演播室，包括一個主景區、兩個副景區和一個藍箱區，滿足新聞時政、綜藝、訪談以及播報等多種節目類型的錄制。系統集成主要由視頻系統、音頻系統、通話系統、同步系統、技術監測、TALLY系統等組成。視頻系統總體結構采用純高清1080/50i系統，兼容標清系統，通過上/下變換器提供標清信號的輸入/輸出能力。演播室標配3個訊道，選用索尼HDC-2580系統攝像機，主要核心設備選用1臺2級M/E配置的大型切換臺為視頻通道中心，1臺16*16矩陣作為系統調度和應急備份核心。系統設計為純高清內核采用上下變換滿足標清制作的需要，可同時制作兩套不同的高/標清節目。

3.3 高清非編制作網環節

高清節目非編制作網系統能提供節目資源匯聚、高標清節目上載、高標清節目網絡化編輯、節目文件網絡化存儲、媒體文件格式轉換等功能，能夠和原有的標清節目制作系統實現節目文件安全共享、和媒資系統實現資源共享、和播出系統進行安全的文件化交互。

高清非編網采用了全萬兆以太網的NAS架構，萬兆主干，千兆到桌面，服務器和計算機采用千兆以太網接入，中心存儲采用萬兆接入。系統能實現高清無壓縮AVI角標網絡化實時編輯或本地多層實時編輯。制作網能和新建的數據安全傳輸系統兼容，實現外來數據的快速共享。網絡部署70套非編站點，其中有卡高清非編8臺、無卡站點62臺、配音站點3臺。系統基于“CPU+GPU+I/O”的技術，融會先進的處理器、編碼器、解碼器等技術，支持實時4層100Mbps的視頻編輯，同時支持4層以上字幕和8軌以上音頻實時編輯/輸出、支持P2 MXF、Sony XDCAM/SXS素材直接導入編輯。

3.4 節目送播環節

非編網和播出系統之間采用文件級交互，提供多種安全的文件傳輸方式，內網入庫站點（非編系統）部署跨板塊的入庫軟件，并且能對進入的播出系統的文件進行自動轉碼判斷和自動技術審核。正常情況下，文件通過二級存儲到達在線播出系統，緊急情況下具備切實可靠的應急傳輸流程，節目文件能夠快速地到達播出系統視頻服務器在線存儲。

安全送播系統支持兩條獨立的物理通道，支持并行傳輸和主備傳輸兩種方式。系統支持C/S客戶端，可將客戶端部署在非編站點上，至少支持30個客戶端站點。系統單條送播通道的傳輸帶寬不低于400MB/s，兩條鏈路同時并行傳輸時總傳輸帶寬不低于400MB/s。安全送播系統支持異構網絡連接方式部署，支持TCP/IP協議和PCI-E私有傳輸協議結合方式進行傳輸。文件發送A端和文件接收B端的服務器通過PCI-E私有鏈路進行連接。

3.5 節目播出環節

播出板塊采用基于SOA松散耦合的柔性架構，由表示層、應用層、數據層、接口及通訊層五層組成。2臺主備視頻服務器在線主備播出，任意一臺出現故障，另一臺自動無縫切換播出，每臺服務器支持4個通道以上同時播出，保證7*24小時連續穩定播出。視頻服務器支持對高標清文件混播，對標清素材能夠進行智能幅型上變換為高清素材。播出系統采用雙數據庫服務器設計，通過軟件實現同步鏡像備份。二級存儲作為播出系統的備播庫，是整個播出系統的數據存儲和轉移中心，采用高帶寬的存儲盤陣。二級存儲采用萬兆以太網接口，存儲帶寬能夠滿足3個頻道的數據遷移、審片、編單工作時所需帶寬，單臺存儲陣列恒定帶寬≥500MB/s。3個頻道信號從服務器輸出后，分別鍵入主備切換器、應急開關、鍵混臺標、音頻處理分配編碼傳輸等環節，關健設備采用了冗余備份（見圖2）。總控調度系統可實現32×32數字高標清視頻信號的調度，采用雙電源設計。支持全面的信號格式HD-SDI（3GB/S）、SD-SDI、ASI、模擬視頻、模擬音頻、AES/EBU平衡和非平衡等。支持AES/EBU數字音頻選項的安靜切換。

3.6 媒資系統

系統采用基于SOA體系架構的ESB+EMB的雙總線互聯架構。EMB提供不同板塊間媒體文件交換的功能。同時提供媒體文件轉碼和數據完整性校驗功能，ESB提供根據不同板塊、系統的要求進行通訊協議轉換、語義層的協議轉換。系統主要包括內容管理子系統、數據處理子系統、采集管理子系統、系統監控子系統、網絡管理子系統、接口及通訊子系統、網絡存儲子系統7個功能模塊子系統。系統流程采用當前通用的采集收錄、整理、編目、存儲、檢索發布，穿插審核的方式（見圖3）實現對各類視頻、音頻及生產過程中的文檔、圖片、圖表、等按照存儲策略有序的保存到在線、離線、近線存儲設備中。媒資存儲為萬兆接口和媒資交換機連接，媒資系統內部客戶端和后臺服務器為千兆以太網絡。存儲容量120TB。可存儲20M碼率的節目22500小時

3.7 信號傳輸系統

在播控機房末端建設信號傳輸系統，實現三套電視節目安全可靠的傳輸到有線、無線、IPTV等網絡系統中。標清信號選用MPEG-2編碼器，通過不同的光纖路由分別傳輸到廣通公司和省有線電視網絡公司承德分公司前端機房，經過QAM調制后經入有線電視系統。同時用數字光機將標清SDI信號通過主備光纖環路傳輸到市廣播電視發射臺，經過AVS+編碼復用后進入地面數字電視發射系統。高清信號通過H.264編碼后，通過不同的光纜路由分別傳輸到廣通公司和省有線電視網絡公司承德分公司，實現高清信號在有線電視正常傳輸。標清信號經過AVS編碼后，通過移動公司SDH骨干網絡傳輸到省IPTV前端平臺，通過移動、電信、聯通三家運營商分配網傳輸到用戶接收端。

承德廣播電視臺高標清同播系統建設充分參考了國電總局科技司印發的《電視臺數字化網絡化建設白皮書》相關的指導和要求，并學習借鑒了省內外兄弟臺站高標清同播系統建設成功案例的先進經驗，結合原有標清系統的實際情況，本著統籌規劃、滿足需求，充分預留，前瞻發展的原則，較好的完成了高標清同播系統建設。系統運行以來，極大的提高了電視節目的播出質量，較好滿足了廣大群眾的收看需求，促進了承德市廣播電視公共服務體系建設，有力的保障了承德臺電視節目從標清向高清的順利過渡。工程建設過程中，積累了豐富的建設經驗，學習了先進的數字化、網絡化、信息化技術，為不斷推進廣播電視高質量發展奠定了堅實基礎。

參考文獻：

[1]國家廣播電影電視總局科技司.電視臺數字化網絡化建設白皮書.2008-01

[2]國家廣播電影電視總局科技司.電視臺數字化網絡化建設白皮書：電視臺高標清同播技術策略.2009-12

作者簡介：孟憲國，男，河北承德人，正高級工程師，研究方向：廣播電視技術.孟憲林，男，河北承德人，高級工程師，研究方向：廣播電視技術.