高清電視播出系統建設淺析

胡雙雙，王海安，柴 威

（襄陽廣播電視臺，湖北 襄陽 441000）

0 引 言

在加快高清電視的發展趨勢下，襄陽廣播電視臺先后進行了演播室、制作網、播出中心、傳輸發射等部分的高清化改造，播控中心的高清化改造變得刻不容緩。為此，襄陽廣播電視臺計劃建設一套3頻道高標清同播系統。該系統能夠適應未來5～7年的節目制作、播出發展規劃及信號調度等方面的應用。系統建設以高清播出系統為主，采用壓縮下變換的方式，將高清播出的素材內容轉變為標清內容并播出。

1 高清播出系統架構

襄陽廣播電視臺高清電視播出系統整體架構如圖1所示，主要由節目播出總控系統、播出備播系統以及播控系統等子系統組成。總控系統以總控矩陣為核心，完成CCTV1、演播室信號、演播大廳信號等外來信號及各頻道播出信號的調度和管理。進總控系統的重要信號源都接入多畫面電視墻進行監看，配置示波器設備和標準監視器，對總控信號進行技術監看[1]。

圖1 系統整體架構圖

播出備播系統負責節目播出前的準備工作，包含節目單編輯、節目遷移、自動技審、人工復檢以及上載/審看等功能，負責節目素材送至播出系統前的技審和文件化自動備播工作。襄陽廣播電視臺配置了2個編單審片工作站、3個上載工作站以及1個二級遷移工作站。

高清電視播出控制工作站支持編輯節目單、應急播出控制、直播保持等功能，均采用硬盤自動播出功能，同時還支持多途徑節目內容發布[2]。

1.1 總控系統

總控系統是播出信號調度的心臟，以矩陣為核心，可以對各個演播室信號、衛星接收信號、CCTV信號、前端回傳信號及外來信號等進行綜合調度，主要用于本臺三個頻道的節目播出和收錄。

本次前端配置了1臺32×32的高清小總控矩陣，對演播室信號、CCTV信號、高清測試圖等信號進行調度和處理。高清32×32總控矩陣選型為挪威進口品牌Nevion SL-3GHD3232。

1.2 分控系統

高標清同播系統中，高清部分和同播部分切換設備采用主備切換器的模式，所有的切換設備均采用靜凈切換。分控視音頻系統以CH1頻道分控為例：輸入信號有視頻服務器主備、第三備信號，來自總控的4路信號（CH2和CH3為2路信號），播出錄像機信號，墊片信號以及測試圖信號。這些輸入信號進入主備切換器和多畫面分割器，主備切換器的PST信號上墻監看，主備切換器的輸出信號通過3×1應急開關后再過視分，通過鍵控器疊加臺標字幕，經過高清視分，分別去電信聯通編碼器、多畫面分割器、返回總控及下變換器。

1.3 視頻服務器

主備播出視頻服務器采用哈雷MediaDeck7000單機播出視頻服務器。單臺視頻服務器配置1塊解碼模塊及1塊編/解碼模塊，解碼模塊支持2個解碼通道，支持高清/標清Mpeg-2格式播放；編/解碼模塊支持2個編碼/解碼通道，支持高清/標清Mpeg-2格式播放和錄制。主、備視頻服務器單臺3個通道用于播出，1個編/解碼通道用于上載或審看（此通道為半雙工模式），使其符合上載、審看人員的操作習慣。

襄陽廣播電視臺所用的高清節目素材最高碼率為50 Mb·s-1，音頻碼率約為8.8 Mb·s-1，故高清視音頻的碼率上限為58.8 Mb·s-1。

本次配置的2臺主備視頻服務器，共需要負責襄陽廣播電視臺3個高清頻道的播出，單臺視頻服務器有效存儲容量為12 TB，按照80%水位線計算為9.6 TB。那么，單臺視頻服務器可存儲的高清節目 時長 大 約為9.6/（58.8 Mb·s-1×3 600 s/8/1 024/1 024）≈384 h。對于高清素材存儲，首播率為24 h，單臺視頻服務器可存儲3個高清頻道5天的節目量。

1.4 高清電視播出控制系統

高清電視播出控制系統的設計是以節目單為總線，通過對播出節目單的編輯、修改和更新來實現播出工作站的播出控制工作，同時，自動播出軟件還具備文件頭尾檢測等功能，播出以授時與守時的具體實現方式展開。

高清電視播出控制工作平臺包含三個頻道的播出工作站，每個頻道都實現了混合主備工作站的雙備份控制模式，一旦主工作站掉線，會自動倒換到備工作站上。主備工作站與受控設備通過422倒換器進行連接，主工作站與備工作站之間連接了一條心跳線進行通信，用GPI線將備工作站與422倒換器連接在一起。正常情況下，主機控制所有主受控設備，當主機出現故障無法工作，心跳線感應到后立即通過GPI觸發422倒換器進行切換，實現主備自動切換。此時備機作為主控設備使用。當主機恢復，可以人工手動切換，恢復主機的主控權。

每個頻道的主備播控工作站控制設備有主備播出視頻服務器、主備16×2切換器、高清鍵控器（上臺標字幕）以及應急上載錄像機，共計6個設備。

高清電視播出系統采用全數字嵌入音頻SDI信號格式，實現本臺3個高標清同播頻道全硬盤自動播出。此系統還具備方便擴充頻道的能力。新建的播出系統可以兼容原系統的視頻素材、數據庫內容及策略協議等，可以與原系統共用資源。

2 高標清同播系統設計關鍵點

2.1 “安全可靠”的總體設計

基于電視臺組織架構存在變化的可能，高標清電視播出系統改造過程中，全臺文件化、無帶化生產流程不做太大調整，通過具備一定柔性或“開關式”的通斷設計，可以保證一段時期內發生流程變化時可以快速適應。

2.2 “快捷高效”的整備流程設計

本次建設的智能備播系統，在備播流程、遷移策略、質量控制等方面都可以根據實際業務流程設置，同時系統提供AFD嵌入、短缺節目催要、關門時間控制、質量控制、轉碼、上下變換、自動技審、人工復審以及應急備播等功能。播出系統可以方便地通過智能備播系統與全臺網、各業務子系統進行互聯，實現素材全臺文件化備播。

2.3 自動化的“跨網素材時長確認機制”

編單節目時長與實際節目時間不一致時，若制作綁定該節目代碼，播出編排系統會通過接口去獲取該節目的實際時長。再次打開該節目單，節目單會提示有節目編單時長與節目素材實際時長不一致，編單人員需通過手動確認是否進行節目單時長更新。

2.4 成熟的AFD高標清同播設計

播出系統全程支持活動圖像格式描述（Active Format Description，AFD）。AFD技術是確保高標清變換過程中信號幅型變化正確的關鍵。無論在進入播出系統之前還是之后嵌入AFD信息，播出系統都可以自動繼承此AFD值。嵌入到MXF文件的AFD值在播出時是由視頻服務器負責識別的。在播出過程中，也可實時嵌入高清SDI信號中，整個過程不需要人工干預，系統會自動運行，能確保三個頻道高標清同時安全播出[3]。

3 智能監控系統

本次系統建設由電視墻、多畫面分割器等設備組成智能監控系統，對各頻道播出高標清信號進行實時監看檢測。系統各個關鍵點的信號都通過多畫面系統上屏顯示，便于出現異常時能快速判斷是哪個環節的問題，值班人員可以快速做出反應。

監控軟件具有聲光告警能力，同時支持語音告警，能夠針對視音頻中的馬賽克、卡頓、靜幀以及音量過高過低等各種節目異常發出告警，提醒工作人員[4]。

4 結 語

襄陽廣播電視臺高清頻道于2018年8月底入網試播，9月底正式開播，系統極大地滿足了襄陽廣播電視臺電視節目質量提升的需求。

自投入使用至今，系統運行始終保持安全穩定的狀態。根據不完全統計，截至到2021年12月底，該高清電視播出系統已經播出超過2.5萬個小時，直播節目超過1 000場，轉播節目也高達1 100余次以上[5]，節目播出質量提升的同時，使得襄陽廣播電視臺的安全播出保障水平得到大幅提升。在重要保障期、敏感期，該系統也圓滿完成了各項安全播出任務。此次襄陽廣播電視臺高標清同播系統的建設，既充分滿足三個頻道現有需求，又為頻道未來的發展預留了足夠的空間。