地市台高清播出系统技术改造研究

李斯

摘  要：随着广播电视科技的不断发展，目前标准清晰化的电视节目已不能满足广大观众对节目质量、信号清晰度的要求，高清化节目制作、高清化节目播出已成为必然趋势。在实现电视台播出系统数字高清化的同时，对如何利用计算机软件系统对播出系统进行稳定、实时、安全、可靠的自动化操作，也成为一个越来越重要的问题。利用计算机控制，一方面可以对播出系统中的所有设备进行自动化操作，同时也可以对设备和信号进行自动监控，以便及时准确的发现和定位故障，提高整个节目播出的信号质量，以及系统的可靠性。

关键词：高清化制播一体;文件技审;高标清同播

中图分类号：TN948.1     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）01-0054-03

Research on Technological Renovation of High Definition Broadcasting System of

Local and Municipal Stations

LI Si

（Zhanjiang Radio and Television Station，Zhanjiang  524000，China）

Absrtact：With the continuous development of radio and television technology，the current standard clarity television program has not been able to meet audience demand for the quality of the program，signal definition，high-definition programming，high-definition broadcast has become an inevitable trend. In the realization of digital high-definition television broadcast system at the same time，automatic operation on how to use the computer software system for real-time broadcast system，stable，safe and reliable，has become an increasingly important issue. Using computer control on the one hand can be automated operation of all equipment in broadcasting system，but also can carry out automatic monitoring of equipment and signal，in order to identify and locate the fault，improve the quality of the whole broadcast signal and the system reliability.

Keywords：integration of high definition production and broadcasting;technical review of documents;high definition simultaneous broadcasting

0  引  言

湛江广播电视台自2008年完成全台网数字化改造以来，在节目的制作、存储以及信号播出方面较原来的模拟信号节目都有所提高，节目制作的方便、快捷为保证每天长时间的播出提供了可能，标准清晰化的节目播出，重要视频、音频资料的统一存档保存、快速提取、调用均体现了科技发展为电视台带来的进步。

目前有两个播出频道可为全市观众提供电视节目信号，其在宣传湛江政治、经济、文化发展以及展示全市人民物质精神生活面貌方面具有重要意义，随着广电技术的不断发展，目前电视播出已进入高清数字化时代，国家广电总局早在2009年就提出了电视台高清化制播一体网建设目标，根据本台目前的实际情况，全部进入高清化时代为时过早，全台高清化是总体目标，综合考虑各方面因素，拟将改造原有两个频道的标清播出系统，建设“2+1”个频道高标清播出。

1  系统需求

在现有两套标清频道的基础上，将所有播出周边设备全部更新，在此基础上将原系统中的视频播出服务器，后台支撑服务器，周边应用工作站等全部更换，此次改造要求单台视频播出服务器支持三个通道的高标清播出，支持嵌入AFD值上下变换播出，并根據台内实际情况实现不同形式的上下变换播出。

此次播出项目升级改造具有里程碑意义，视频服务器可以为三个频道全高清播出奠定基础，针对此需求，笔者结合当前台内实际情况，提出了“立足于现在，着眼于未来”的全台一体化、高清化、流程化的解决方案。首先，全台一体化是目前几乎所有电视台的主流趋势，全台一体化涵盖了电视台的摄、录、收、编、播、存等一系列的节目生产过程，它不仅可以提高电视台节目制作的速度，而且还可以保证节目素材的统一性，安全性与规范性;高清化即电视台未来几年的目标，节目素材的高清化是一个循序渐进的过程，它需要素材在前期拍摄、录制、制作中就已经属于高清化，后端高清节目播出只是其表现形式，最重要的是信号传输，观众收看高清电视节目均需要高清机顶盒。本次设计的视频服务器为高标清兼容专业视频服务器，全部设备均为高标清标准设计;流程化，最简单的流程化即是打通制作、媒资、播出链路，可以将素材快速传送到播出系统中，不再单纯依靠1：1采集上载入库，电视节目播出最重要的就是讲究“时效性”，要保证节目准时准点送出，因此，如何将片段素材组合成节目并快速入库播出就显得尤为重要，同时，流程化还包括播出系统内部各模块的“流程化”，节目入库时的自动技审，人工复审，离线/在线编单，节目传输，节目播出以及播后统计与播后素材保存等，本系统采用“分布上载、播控播出相分离”的架构完成高标清频道的播出，本播出系统解决方案为本项目增加了服务器自动技审环节、节目上载支持AFD信息的嵌入，素材迁移过程中可支持MD5码校验等功能，全面构建了安全冗余数据库服务器，支持SQL Server 2008数据库，数据库信息同步部分，主备播控自动倒换以及一键切换等功能，搭建完成的高标清播出系统将实现三个频道的高标清同播。项目中视频播出服务器单台支持三个高标清通道。

新建高清播出系统主要由视频服务器系统、二级存储系统、数据交互系统、播出视音频系统、时钟系统、同步系统、监看系统、音频监听/看系统、播出控制系统、设备监控系统等组成。

2  系统设计

系统采用先进的模块化设计理念，根据模块设计系统中的各个环节，增加了系统的灵活性、能动性，同时模块化的设计也大大提高了系统的安全性、稳定性。

系统设计理念主要由三个大的模块构成，分别是“信号传输模块”、“服务器管理模块”、“控制模块”。

2.1  外来信号传输管理模块

信号传输模块由以下子模块组成，分别为“信号源部分”、“信号链路部分”、“信号输出部分”、“信号监视部分”等。

（1）信号源部分：信号源部分涉及系统中的转播外来信号源、未来演播室及录像机等播出信号源，其信号都是直接用于播出的信号源。

而信号源主要分为数字高清信号源、数字标清信号源。

高清数字信号处理：高清外来信号源需经高清帧同步器处理。高清数字信号经帧同步器同步后，再由数字视分分配送入系统进行播出。

标清数字信号源处理：标清信号源进入高清系统需先进行视频上变换，变换为高清信号再进行处理。

由于数字录像机可以接受同步信号，所以高清数字录像机信号可直接经过数字视分分配后送入系统。

（2）信号链路部分：信号链路部分主要包括视频服务器、切换矩阵、4×1倒换开关、键控台标机、字幕机以及作为系统选件的嵌入高/标清音频调整器。

视频服务器的硬盘播出信号及外来信号源发送的信号都送往主备切换开关，并且主备切换开关所接受的是同样的信号，不论是硬盘信号还是外来信号。

信号通过一频道主备切换开关的选择后，分别进入高清音频处理器和备下变换器，高清音频处理器处理音频后，信号先后进入高清键混台标一体机，叠加字幕台标后，进入主下变换器，再往高清3×1倒换开关，并输出PGM信号。

信号通过二频道主备切换开关的选择后，通过高清3×1 倒换开关，高清3×1倒换开关输出的信号先后进入高清音频处理器，叠加字幕台标，主下变换器，最后输出PGM信号。

以上各部分中，视频服务器为硬盘播出的核心设备，我们将在以后做单独说明。

2.2  核心服务器管理模块

管理模块为整个系统的核心及管理部分，且为整个系统的硬盘播出素材及软件的管理部分及核心交换平台。其主要包括数据库管理服务器、同步迁移管理服务器、文件技审服务器、二级存储管理服务器、以太网交换机。其中数据库服务器负责整个系统的源数据信息的记录，是系统软件信息的核心部分。同步迁移管理服务器负责硬盘素材的管理、迁移等工作。二级存储管理服务器配合二级存储盘阵，是存储的管理服务器和文件传输的接口。

2.3  上载审片控制模块

（1）上载控制工作站负责控制编码通道进行节目上载。高标清独立上载工作站完成成片的上载，支持DVD、VTR、文件、P2、蓝光的上载，需要时可以按照需求配置对应的数量，以上载服务器自身的编码通道及灵活的使用方式来满足台方对于上载通道的使用需求，而上载控制工作站则对上载服务器进行控制;

（2）编单审片工作站负责节目单的编辑以及将其发往数据库以备播出;

（3）主、备播出控制工作站通过RS422倒换开关倒换后，控制解码通道进行节目的播出。

3  软件设计

播出软件是整个播出系统的重要组成部分。在硬件安装完成后，如何最大程度地发挥设备的综合性能，进一步提高播出质量，保证播出安全，是此领域研究的重点问题。播出系统的先进性、安全性、实时性、模块式可扩展性、易操作性，都取决于自动播出软件。

本系统方案的具体设计要求如下：

（1）再新建三个频道的高标清播出系统，此高标清同播周边设备目前全部按高标清兼容设计;

（2）每个频道播出时间按照24小时/天设计，全硬盘播出方式，兼顾调用垫片信号应急播出;

（3）为保证播出系统的安全性、可靠性、高稳定性及以后频道的扩充，本系统采用分布式上载，播出二级存储，播控、播出相分离的架构;

（4）播控控制視频服务器采用高安全VDCP串口控制方式，所有周边播控工作站、上载工作站、服务器等均采用品牌设备，以保障硬件产品售后服务;

（5）具有完善的节目自动技术审查，人工审片体系和MD5码素材传输校验机制;

（6）系统要提供开放式和标准化接口，能和新闻网演播室、高标清制作系统、媒资管理系统友好链接，无缝衔接;

（7）系统的软硬件都需长期、稳定、可靠地运行，具有完善的硬件热备份、自动的数据热备份和信号热备份。系统无单一崩溃点，具有较完备的应急安全措施。播出通道和系统关键设备必须支持SNMP协议，可支持系统状态监测、监控和报警，能够在线维护系统设备;

（8）系统既要保证信息资源的充分共享，又要保证系统内的信息安全。同时系统应具有较完善的责任追究机制，能够对所有用户的所有操作建立日志，保证整个系统运行始终处于安全监控和保护之中;

（9）本播出系统的设计兼备信号调度、播出控制以及信号监看三个方面的功能;

（10）系统采用数据“容错技术”，并提出多种应急处理方案，保证在任何情况下能实现高质量、不间断的播出，提供高标清循环播出垫片设备;

（11）控制系统采用全台主备同步方式，时钟信号采用GPS标准时钟校时信号;

（12）提供符合电视台常规要求的播出网络业务流程。系统各部分软件要适应硬件系统构成，具有稳定可靠、功能齐全、先进灵活、联网方便等特点，可以实现素材上载，能够完成预监、审看、编辑、节目播出、素材管理、系统管理和播出统计等任务;

（13）系统设计充分考虑了各种保障措施，以有力地保证系统内部存储数据的安全。

4  安全设计

高可靠，高稳定性的视频服务器是安全播出的最有力保障，有了稳定“后台”的播出系统，配备专业的播出系统集成软件，完全可以满足电视台对安全播出的要求，我们采用如下措施来保障电视台高清频道的安全播出：

（1）主视频服务器选择美国哈雷服务器，采用嵌入式操作系统的服务器，安全，稳定，启动速度快。采用RAID3保证高可靠性的安全播出，同时支持高标清播出。此项目中，为每台服务器配置两个高标清解码模块即可满足当前播出需要;

（2）播出二级存储配置NAS盘阵，总容量48T，采用主备迁移服务器，挂载NAS存储盘阵迁移到视频服务器，确保素材的安全;

（3）播出系统中素材自动技审和人工复查结合，确保播出素材的安全性，配置两台自动技审服务器，以保障技审效率与安全;

（4）采用集中授时系统，主备自动同步信号发生器，主备GPS时钟校时系统;

（5）各频道的广告、短片、自制栏目、节目等，一般情况下均由视频播出服务器来承担播出任务，紧急情况下可使用录像机进行应急播出;

（6）数字播控系统用于电视台全部节目的播出，包括新闻、广告、专题、电视剧、转播节目和直播节目等。基于视频服务器的硬盘播出系统在流程和控制上，要按照一个整体的方案来考虑，提供统一友好的软件界面，开放灵活的软件接口，以保证“制播”过程的“无磁带一体化”连接和电视剧的盘带结合播出;

（7）作为面向全台的播出一体化视频生产网络，不仅应提供强有力的设备控制功能，还应提供有明确分工与合作的网络化流程综合管理功能，使得节目播出、管理、监控等各种信息，能够在整个网络上畅通无阻;

（8）系统提供完善的应急解决方案，以及快捷方便的人工干预手段，以使现场操作人员在某些特殊紧急的情况下能够做到应对自如;

（9）系统满足24小时连续不间断播出的要求，其工作状态稳定可靠，并且具有较强的容错性，可以尽可能缩短灾难恢复时间，抵御一般性失误操作;

（10）系统具备良好的可连通性，具备链接其他非编网和媒资网的接口，支持以WebService方式将视频传送到播出服务器进行播出，以适应此项目中全台各个子系统互联互通的需要;

（11）系统具备良好的可扩展性和可升级性，可以最大限度地保护投资和延长设备的更新周期，以適应未来业务发展的需要;

（12）多画面监视系统可对系统的各节点进行监视，信号故障点一目了然。这些措施的实施，保证了播出的安全性和稳定性，保证了节目编排的灵活性和自动化，同时设计了先进的网络方案，充分考虑了与老系统之间的衔接与“更新”。综上所述，高标清数字化硬盘播出系统方案的实施可以提高工作效率，提高节目的播出质量和播出效率，建立制作播出一体化的生产环境，切实保障系统安全、可靠、长期地运转，保证系统易于扩展和升级。

5  结  论

作为电视台的核心部分，自动播出系统具有举足轻重的作用，自动播出系统正常、高效率的工作是保证电视台节目正常播出的关键。我们所建立的播出系统也不再是一个孤岛式的播出系统，而是全台网络化的播出系统，其可以与台内其他平台进行素材的共享及交互。

我们对湛江台高标清数字化硬盘播出系统进行设计，是为了满足节目高标清数字播出基本要求。其使用的高可靠性和高灵活性的计算机硬盘播出软件、硬件，是整个系统设计的核心所在。

不同的电视台，对播出的要求千差万别，而这些差别体现在诸如操作流程、操作功能、设备管理、状态监控、播出安全等方面，分析和理解这些差异，并且把它们落实到具体的方案设计当中，是改进电视台播出系统的必要工作，是“量体裁衣”的具体体现。这样才真正实现系统资源共享的先进性，从而从各方面满足地市电视台对于播出系统需求。

参考文献：

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