多點一致性比對的電視安全播出應急系統

黃武藝

在電視數字化的今天，全臺一體化的電視系統應用已非常普遍，從制作到存儲、播出，都實現了網絡化。這對安全播出的保障工作帶來了新的問題，即如何快速、準確地發現故障，并快速應急播出，保證節目播出不中斷。現有報警系統存在諸多缺陷，比如漏報、誤報，尤其是誤報較多，干擾了值班人員的判斷。多點一致性比對的電視安全播出應急系統（以下簡稱“多點一致性比對應急系統”）是一種運用于廣播電視行業電視播控系統中，以人工智能的方式實現對播出系統發生的故障進行精準判斷和快速自動應急處置的系統，可處置的問題包括系統故障、設備故障、節目內容問題、人為誤操作等會直接造成播出事故的問題。該系統對故障進行應急處置后能達到自動恢復正常播出的效果。在現場直播等通過外部信號源播出的情況下，其精確的播出狀態提示也能給技術人員的判斷提供極大幫助，是一個能夠有效保障電視安全播出的輔助系統。

一、系統概述與運行原理

（一）系統概述

廣西廣播電視臺多點一致性比對應急系統可實現信號比對差異檢測及信號內容的異態檢測，可對常見的劣播情況及時報警，并進行快速自動應急處置，通過智能技術杜絕了人工操作易出現的安全隱患，也能大幅度減輕值班人員在安全播出方面的工作壓力。

該系統主要由軟硬件架構、全維度信息采集子系統及基于全流程播出數據的判斷模型三大部分構成。采用以微服務為主體的軟硬件架構為AI智能判斷系統提供軟硬件支撐，全維度信息采集子系統提供的是數據支撐，通過基于全流程播出數據的判斷模型對獲取的數據進行實時判斷，對播出事故進行自動化處理。其中，基于全流程播出數據的多重判斷模型是該系統最重要的組成部分，是對事故進行判斷、切換的最核心依據。

系統鏈路圖如圖1所示。系統中對硬盤主、備路信號輸出及主、備四選一切換器后信號輸出這四個視頻點進行視頻信號取樣，分別命名為A1、A2、B1、B2。在之后的基于全流程播出數據的多重判斷模型會對這四個取樣點的取樣內容進行雙向交叉匹配運算。

圖1 廣西廣播電視臺多點一致性比對的電視安全播出應急系統線路圖

在硬件系統構架時，要考慮到對在播系統的影響和有效銜接。既要實現多點一致性比對應急播出，又要確保播出不中斷，還要考慮到多點一致性比對應急系統在運行時可能產生的誤切換。若直接控制原有大型切換臺，誤播了調試中的信號，將會產生不良影響。因此，在播出系統最后的輸出端加入四選一切換器，并由多點一致性比對應急系統控制，就不會產生誤播其他信號源的問題。同時，對原有播出系統不做任何改動，非常利于安全播出。

使用四選一切換器還有一個原因是，未來增加第三備播視頻服務器時，可以快速接入多點一致性比對應急系統中，方便快捷，并能進一步提高播出系統的安全性。

（二）系統運行原理

該系統采用分布式的基礎架構，軟件架構采用微服務，基于組成結構明確、工作流程清晰、應急處置策略簡單高效的播出場景和算法，可以解決高復雜度播出場景識別和高難度故障應急處置問題。系統的整體框架分為底層服務、中間層服務和上層系統三層，如圖2所示。

圖2 多點一致性比對的電視安全播出應急系統整體架構

底層服務主要為視音頻的技審檢測服務提供技術支撐，實現了針對單路信號發送靜幀、彩場、黑場、靜音等類型錯誤的實時檢測算法，同時支持指定畫面區域位置和范圍的畫面匹配算法，向中間層輸出實時檢測結果。中間層采用微服務架構，利用微服務的優勢針對性地選擇工具來完成智能場景過濾、文件上載技審結果和播前技審結果精準匹配、綜合分析多組匹配結果等復雜比對檢測，再根據比對檢測結果啟用預設的報警和切換策略，發出報警和切換指令。上層系統由客戶端、在線節目單服務和文件技審服務組成。其中，客戶端展示播出信號的實時畫面和聲音、語音報警提示和技審信息等內容；另外兩項組成部分分別向中間層提供在線節目單和靜態技審結果數據。

全維度信息采集子系統通過從節目視頻的自動技審與人工審核信息，到播出前的二次人工技審信息、節目播出單，以及四個視頻取樣點中精準提取所需的數據，解決了播出信號取樣信息的完整性和準確性的問題，為之后精準發現和判斷故障提供數據支撐。

基于全流程播出數據的判斷模型主要分為兩部分：硬盤信號比對檢測和非硬盤信號檢測。檢測故障類型包括視頻信號丟失、黑場、彩條、彩場、靜幀、靜音。其中，硬盤狀態檢測信號源是指將主備視頻服務器輸出信號作為A點比對，四選一末級信號作為B點比對。硬盤信號A1、A2點之間比對并與線下技審信息做匹配，如果匹配不上或者沒有技審結果的節目，此時系統會根據制定好的邏輯條件作出相應的應急措施或告警；同時A點B點相互比對，根據邏輯條件做出相對應的應急措施。非硬盤狀態檢測信號源主要是用于切換器切換后出來的非硬盤信號B點之間的比對，根據邏輯條件做出告警，不做切換。

二、系統技術應用關鍵點

（一）為整個播出節目提供信息匯聚和故障判斷決策支持

此次系統在整備到播出的全過程中，把電視節目有效信息的獲取源擴展到時間、空間、AV、IT和控制五個維度，通過時間點、空間點、判斷邏輯、指標特征等數據建立模糊運算模型。在節目素材的生命周期內，系統會在節目生成剛開始就建立描述素材的有效信息集，在上載環節把數據校驗、整備行為記錄、技審大數據、整備評價等輔助數據加入有效信息集，生成故障判斷輔助信息庫，增加主數據和參考數據的豐富度，以提高故障判斷的準確度。

（二）以多節點實時監測的多重判斷模型來實現智能判斷

在節目播出時，系統核心實時感知各個節點的要素信息，利用策略數據信息庫為故障精準判斷提供模型參考，對各采樣點的視頻、音頻、控制、鍵疊加等指標進行匹配運算。如果全部采樣點數據模型匹配成功，表示已經提前對播出內容進行識別和處置，此時系統作出無故障判斷。如果有采樣點無應答響應，沒有反饋匹配成功信息，則系統把該場景視為“疑似故障”，向故障判斷輔助信息庫申請相應數據進行比對計算。如果“疑似故障”仍然沒有模型匹配成功，系統核心會對當前視頻幀標記誤判碼，并進行“誤判控制”分析。經過三重判別，智能決策層會給出正確的故障判斷信息，為下一步的智能處置提供精準數據。

（三）視頻服務器播出場景下實現智能全自動應急處置

筆者所在的團隊針對電視節目播出的不同場景，根據《廣播電視安全播出管理規定》及實施細則的要求，劃分了不同安全等級，并設計了適配不同安全等級的應急處置策略。

發生故障時，智能系統會綜合當前播出場景、安全等級、故障等信息判斷執行何種應急處置策略，并自動發出指令執行相應的應急處置操作。在視頻服務器播出場景下，根據系統的精準決策，實現了安全、智能、高效的全自動應急處置，無需任何人工干預。

三、應用實例

下面以一個頻道的系統應用說明具體操作過程，如圖3所示。

圖3 多點一致性比對的電視安全播出應急系統圖（單頻道）

如前文所說，系統中對硬盤主、備路信號輸出及主、備四選一切換器后信號輸出這四個視頻點進行視頻信號取樣，分別命名為 A1、A2、B1、B2。基于全流程播出數據的多重判斷模型會對這四個取樣點的取樣內容進行雙向交叉匹配運算。四個取樣點中，B1、B2點的視頻畫面疊加了臺標、字幕等內容，與A1、A2點視頻服務器輸出口的畫面內容不相同。為避免四個取樣點相互之間的雙向交叉匹配運算發生誤判，對A、B端設定不同的取樣區域，應用到不同的匹配運算場景中，確保匹配的精確度。不同取樣點的取樣區域如圖4所示。

圖4 不同取樣點的取樣區域

播出視頻服務器輸出口（A1、A2點）采用1920×1080全畫幅像素點取樣方式（圖4實線框內），保證不遺漏任何畫面信息，實現播出通道源端信號的所有畫面異態類型達到100%精準識別，在之后的判斷模型中與各技審的1920×1080全畫幅技審信息作對比。

播出系統末級主備路信號（B1、B2點）疊加有臺標、走字、角標的內容，為避免前后A、B端匹配運算的誤判，只取播出系統末級信號畫面中虛線框內像素點。同時在播出視頻服務器輸出端信號中（A1、A2點）也取一份與播出系統末級信號相同虛線框內的畫面像素點A1＇、A2＇，確保前后取樣點匹配運算的準確度。根據邏輯條件做出相對應的應急措施，檢測故障類型：視頻信號丟失、黑場、彩條、彩場、靜幀、靜音。同時對臺標logo區域取樣，用于感知B1、B2點的臺標疊加是否正常。本系統要求的是兼容高、標清信號格式，為兼顧老電影只有左聲道綜合聲的情況，聲音取樣只取左聲道信號進行匹配運算。

如為非硬盤信號源，在對比播出信號源與播出表是否匹配后，只對B1、B2兩個取樣點每次取樣進行異態判斷，先對比B1、B2信號是否匹配。如不匹配，則告警；如匹配，則根據廣西廣播電視臺長時間大數據統計得出的一整套視頻異常狀態時長閾值表，判斷此時播出是否存在播出異態，是否告警。由于非硬盤信號播出時無法根據技審信息等判斷異常狀態是否為節目自帶合法內容，故此時只進行報警。

節目視頻中經常需要疊加臺標、字幕、角標等信息，而臺標機或字幕機故障造成各種信息不能按時疊加，是值機人員最不易發現的故障。在多頻道播出機房，聲音監聽是不可能單純通過耳朵完成的，播出的節目多，聲音會相互干擾。全方位多維度的檢測才能確保播出安全。多點一致性比對應急系統真正做到了對視頻節目內容的全面檢測，從視頻畫面、疊加的各種信息到音頻信號，各個細節檢測不留死角，以便將來電視播出系統智能化監控，減少值機人員，甚至實現無人值守的目標。

在多點一致性比對應急策略方面，若智能系統發現主路信號異常，就優先切換至備路信號。當發現兩個信號同時異常，則做出播出信號源重大故障的判斷，切換到墊播信號。若有相對獨立于主備服務器的第三備播信號，則切出第三備播信號。同時發出警報聲，提醒值機人員立即處理故障。

四、結語

節目播出是將節目展現給觀眾的最后也是至關重要的一環，事故發生往往在一瞬間，處置時間要按秒來計算。多點一致性比對應急系統有效解決了各種難題，安全保障效果顯著，兼容高、標清播出，將來可以升級至4K，對播出系統架構和設備品牌類型的依存度較低，具有廣泛的推廣性和普及性。此系統的運用可以大量減少人員投入實時播出信號監看監聽中的工作量，將更多的人力、物力用于技術創新和技術發展上。