多画面实时监控系统在电视台播控信号监测中的应用

傅 荣

（山东省招远市广播电视台，招远 265400）

多画面实时监控系统在电视台播控信号监测中的应用

傅 荣

（山东省招远市广播电视台，招远 265400）

本文首先对招远广播电视台播控信号实时监控系统的应用背景、原播控监测系统中存在的问题进行了介绍，然后对多画面监视系统的原理进行了分析，最后结合实际应用，对招远广播电视台多画面实时监控系统的硬件选型、硬件性能、监控节点的选择、系统的优势等进行了详细阐述。

多画面分割器；实时监测；播控系统；应用

1 引言

随着广播电视技术和IT技术的发展，电视信号也在由模拟、数字共存的状态向全数字化转变，系统监视方式与以往相比也发生了较大的变化。在以往播出信号的监视中，节目众多、显示器密布，信源显示和输出显示都分别占用一个显示器，不仅资源浪费，监视也比较麻烦。与传统电视墙相比，“多画面分割器+大屏幕”的显示系统优点突出，并且随着平板显示设备成本的降低，它已经在转播车、信号监看中心、播控中心、演播室等场合得到广泛应用。

2 监控系统应用背景

招远广播电视台目前共有4个自办节目电视播出频道，4套节目经播控中心一路送入招远广电网络公司有线电视前端机房，另一路经光缆送入招远罗山地面无线数字电视发射机房。在播出过程中，需要对播出链路上的关键节点进行信号监听监看，掌握各个节点信号实时状态，对发现各节点信号的异常状态及时处置。根据播出系统的实际需要，我台自动监测的节点包括有线网络回收信号，地面无线数字电视回收信号，主、备切换器信号、预监信号、PGM信号等。

随着广播电视制作及传输技术的不断发展及电视播出频道数量越来越多，以往人工监测播出信号的方式，越来越无法满足业务发展的需要。只有借助新技术，第一时间发现节目的异样，才能高效地进行应急处理，因此，必须建立一整套高效、实时的监测报警系统。从2015年1月开始，招远广播电视台开始筹划综艺频道播出系统升级改造以及地面无线数字电视的开通工作，2016年地面无线数字电视建设被招远市委、市政府列为十大重点文化惠民工程之一，招远广播电视台以此为契机，2016年9月完成了本台综艺频道播出系统的升级改造，32套地面无线数字电视免费节目正式向市民传输，同时将原来传统的电视墙改造为多画面分割器+大屏幕的显示方式。

（3）监视墙占用空间大，难以进行升级改造。传统监视墙的固定机架系根据CRT监视器的大小及数量而量身定做的，体积庞大，占用空间大，加上传统的CRT监视墙只能监视模拟信号，无法满足对数字电视信号的监视。

（4）不能实现信号故障及异态的自动检测、报警和记录。由于人的精力所限，值班人员不可能时刻紧盯多路电视画面，当信号出现故障或异态时，有时不能在第一时间及时发现和处理，故障的时间记录上也难免造成人为偏差。此外，传统的CRT监视系统不能对电视信号的伴音状况进行直观监测和同步显示，在监视信号画面的同时无法获取相应的伴音信息。

4 多画面监视系统原理

多画面监视系统中最重要的是多画面分割器的使用，它的原理是把多路不同格式信号源（包括高清、标清、模拟复合、分量、SDI），采用图像压缩技术和数字化处理的方法对信号进行数字化处理后，把几个画面按一定比例压缩为一路信号在一个监视器的屏幕上显示，形成一个显示屏分割显示多个画面的格局，达到用一个监视单元能同时监视多路信号的目的。它的原理图如图1所示。

3 原播控监测系统中存在的问题

我台原播控监测系统的监视墙由16台CRT电视机组成，主要存在以下问题：

（1）可监视的画面少。原有的CRT监视墙仅仅只有16监视器，最多只能监视电视画面十六个，而随着节目套数和节目信号源的不断增加，原来的监视器数量已不能满足监视目前所有画面的需要，更无法适应今后的发展。

（2）图象显示效果差。由于CRT监视墙中各个监视器显像管性能的的差异，且各自的工作时间长短不一，相应的技术参数随着长时间使用出现了不同程度的衰减，造成电视墙中各个监视器的亮度、对比对和色彩等显示效果上不一致。工作十几年了，多数监视器的性能明显下降，严重影响了监视效果。

图1 M×N多画面分割器原理图

其中，视频输入是主要的模块，包括解码、压缩取样、图像合成，是多画面分割器的核心，完成对视频信号所有处理以及其他附加的功能，如对视音频的检测等都在这里完成。输出部分主要完成视频的输出显示、控制、报警图标显示、管理等。

多画面分割器在画面显示的同时能看到视频信号波形和音频声相指标，并对视频信号丢失、画面静帧、黑画面、音频通道错误、嵌入音频丢失、静音、音频电平低等现象进行报警，也可以任意改变布局和大小分割。多画面分割器的这些设置都是需要计算机来控制的，一般采用远程的联网计算机对多画面分割器进行设置。

5 系统的实际应用

5.1 系统主要硬件选型

电视播出与网络前端的监控有很大差异，前端监看的信号源多是外来信号，信号源之间的重要性相当，而播出监看的多是内部信号，有主次之分，而且播出对设备安全性有更高的要求。基于以上考虑，我们没有选择网络前端机房以软件为主的多画面系统，而是采用了更加可靠的硬件多画面系统，经过反复考察比较，我们采用了“格非公司MVS-X多画面分割器+索尼55英寸PDP”的监看方式。

5.2 系统主要硬件性能

多画面实时监控系统的主要硬件是多画面分割器，我台采用的MVS-X是一款可满足用户对于高质量视音频信号同屏监看的多画面分割器产品，主要硬件性能如下：

（1）MVS-X可以方便地安装在标准19英寸机架上，提供了HDMI/DVI、SDI标清、模拟复合等接口；并支持嵌入式数字音频、模拟音频信号的输入；输入信号提供SDI/CVBS自适应功能，从而能够满足不同条件下的使用。

（2）内嵌Webserver程序，用户可以通过网络方便地控制和调整参数。

（3）MVS-X提供12路信号的多画面显示功能；有一路VGA输出和一路HDMI/DVI输出口；有三个15针音频输入接口，每一个接口可以接4路模拟音频输入；带RS232和LTC接口。

（4）MVS-X每一路视音频输入信号都通过独立的高性能解码DSP硬件芯片处理，充分保证输出各个画面的质量无闪烁、无锯齿、无抖动，而且提供视音频信号的质量监测和报警。

5.3 系统监看信号节点的选择

监测监看信号节点的选择至关重要，电视播出链路上的每一个节点都会影响着播出系统的安全性。链路节点主要包括：视频服务器、切换器、键混字幕显示、A/D变换和解嵌输出、频道最终输出及频道回看信号等。通过选择关键节点的监测，在信号出现异常时，即可快速准确找到故障点，迅速应急处理。

5.4 系统显示屏幕的画面配置

虽然多画面分割器可以对1个液晶显示器进行多画面分割，但考虑到播出岗位不仅是要监看信号的有无，而且画面的质量、画面叠加的字幕等信息内容也是监看的重点，所以播出监看的信号显示尺寸不宜太小。经过对监看需求、监看效果进行综合的考量后，我们为每个频道配备了2台多画面分割设备，分别显示到55英寸等离子屏幕上。并根据播出各节点信号监看需求，根据重要信号大画面详细显示、次要信号小画面显示的原则，将1台设备定制为4画面分割，监视播出通道重要节点信号；另1台设备定制为8画面分割，主要监视系统中的各路信号源。

5.5 系统主要功能

5.5.1 音视频内容监听监看

⊙ 多画面任意组合虚拟电视墙，内嵌模拟数字时钟显示。

结果显示，肺部并发症发生率明显降低，肺部感染由13.72%降低至6.60%，肺不张由15.28%降低至7.12%；中重度疼痛发生率由91.5%降低至53.3%；术后早期下床活动时间由平均2.96天降低至1.26天；患者疼痛自我评估率由11.1%提高至89.2%，医护对患者的疼痛评估率由67.14%提高至100%；患者及家属对快速康复知识知晓率由改善前的38.1%上升至94.3%；患者平均住院日明显下降，由平均10.2天缩短至平均8.6天。

⊙ 每台监测主机通过VGA接口把多个频道的画面或音频监测信息送到等离子屏上组合显示。

⊙ 支持16∶9/4∶3显示模式，多画面组合显示，布局灵活。

⊙ 任何一个电视频道画面可以放大到全屏，同时监听此频道声音。

⊙ 提供丰富的信息提示，以OSD方式显示频道信息、对应的场强数据各种报警信息，可以显示时钟。

⊙ 提供彩色音频VU表，以叠加在画面边缘实时变化的彩色音量柱来指示音量的大小。

5.5.2 信号故障检测功能

多画面信号监控系统除了完成高质量视音频信号显示外，还可对播出各个环节的信号进行监测、录像，以便于及时发现信号故障和对故障原因进行分析。

系统可以单独设置每个画面的台标位置，对台标形状进行准确识别，并可以设置台标识别的门限值。某些没有台标的视频信号可以设置成不进行台标监测，以避免误报。当发生台标改变时，系统对变化的台标进行重新体采样，从而实现正确地判别。

多画面分割器采用直接数字处理方式，还可对数字SDI信号和AES音频进行检测和准确判别。5.5.3 报警及故障信号处理功能

当系统监测出信号出现故障后，主控计算机会同时发出语音和蜂鸣报警，将监测的故障信息用语音读出来，在等离子显示器上相应的图像画面会出现醒目的字符、边框进行提示，同时可将出现故障的画面设置成单画面自动显示，以提醒值班人员及时处理。故障处理后主控计算机自动停止语音和蜂鸣报警，等离子显示器自动恢复到多画面显示模式，系统还可将输出GPI信号用于连接其他报警设备，或通过网络将报警信息传送到远端计算机。

当出现单路信号报警或关联报警时，可以通过主控计算机采用手动或自动方式去控制信号调度的矩阵，采用单路或多路同时切换，从而将出现故障的单路信号或多路信号同时切换到正常备份信号源上。

5.5.4 数据库管理和录像查询功能

系统可以把报警信息、录像文件通过数据库保存，支持网络的各种组合查询，数据库与录像文件相结合，便于事后故障分析，可以通过网络进行录像下载。

系统提供完善的数据库记录查询功能。所有故障的类型、故障发生时间、故障恢复时间、故障对应的录像文件在数据库中都有记录。用户可以根据频道名、起始时间、故障类型进行组合查询。所有的表格、数据库信息都可以打印。

可以点击查询结果纪录，软件自动调出相应区间的硬盘录像，硬盘录像可以正常播放，此时可以听到声音，也可以鼠标拖拉定位，选择性地播放。

6 多画面监控系统优势

（1）节省空间、绿色环保。原先传统的电视墙监测方式是在一个CRT监视器上监看一路视频信号，多画面显示替代了成堆的显示器，节省了监视墙空间。同时，由于许多电视机的使用造成发热量和耗电量的大幅增加，使机房的配电和空调容量大增。而多画面分割器+液晶显示器功耗低，电磁辐射小，绿色环保。

（2）显示多样化，性价比高。传统电视墙上，监视器只显示画面，不能有效地显示与监视信号相关的信息，如信号源名称、监测报警、时钟等都需要另外附加装置。而多画面系统可以同时显示信号源名称、时钟以及监测报警，比如视频报警（视频丢失、静帧、黑场），还有音频报警（音频丢失、静音、音频高限）。

（3）适合高标清同播。由于电视技术的变革，目前我国正处在标清到高清的过渡时期。高清和标清之间有不少差异，但其中画面分辨率不同、宽幅比不同是最重要的差异，也是困扰制作和播出的一大麻烦。多画面分割器可以自适应高标清信号，可以任意设定16∶9和4∶3显示方式，所以多画面分割器将是高标清同播时期电视台各部门不可缺少的电视信号显示设备。

7 结束语

播控信号监测监录系统是电视台保证安全播出的重要手段之一，我台播空中心的多画面实时监测报警系统，一方面，扩展了监测信号路数，丰富了监测信息，完善了信号质量监测。另一方面，系统的实时报警功能，为一线值机人员在第一时间发现故障、排除故障赢得了时间，不但节省了很多资源，更提高了值班人员的工作效率，确保电视节目安全、稳定、高效的传输，为实现“高质量、不间断、既经济、又安全”的播控目标提供了重要的技术保障。■

[1] 周春来．广播电视自动监控技术[M]．北京：中国广播电视出版社，2009

[2] 黄蓓．基于SNMP的协议的播出监控系统设计与应用[J]．广播与电视技术，2013,37(11):20-23

Multiple Images Real-Time Monitoring System Application in the Television Broadcast Signal Monitoring

Fu Rong
(Zhaoyuan Television Station, Zhaoyuan, 265400)

This article frst broadcast on radio and television broadcast signal zhaoyuan real-time monitoring system of the application background, the problems existing in the original broadcast monitoring system are introduced，Then the principle of multiple image monitoring system is analyzed，Finally combined with the practical application, on radio and television picture more zhaoyuan real-time monitoring and control system hardware selection, hardware performance, selection of monitoring nodes, and the advantage of the system in detail in this paper.

Image segmentation; Real-time monitoring; Broadcast control system; application

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.02.013

TN94

B

1672-7274（2017）02-0051-04

傅 荣，1973年生，助理工程师，主要从事广播电视技术工作。