釧思超

（云南省保山市廣播電視臺(tái)，云南 保山 678000）

責(zé)任編輯:任健男

廣播電視是科技的產(chǎn)物，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件性能的提升，加之廣播電視數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，電視臺(tái)的播出系統(tǒng)經(jīng)歷了磁帶播出、盤帶混合播出、模擬硬盤播出與數(shù)字硬盤播出等階段。各級(jí)電視臺(tái)結(jié)合自身實(shí)際，均與時(shí)俱進(jìn)地采用現(xiàn)行的主流的產(chǎn)品來搭建自己的播出系統(tǒng)，以適應(yīng)新時(shí)期廣播電視安全播出要求，為廣大受眾提供優(yōu)質(zhì)的廣播電視節(jié)目[1-3]。保山電視臺(tái)目前共播出3個(gè)電視頻道，每個(gè)頻道每天播出約20 h的節(jié)目，按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則，首先對(duì)播出系統(tǒng)和上載編單系統(tǒng)兩大板塊進(jìn)行改造，逐步過渡到“全臺(tái)網(wǎng)”。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則

1.1 安全性最高原則

始終把安全播出放在首要位置，建立了完善的冗余備份，應(yīng)急手段豐富，無單一崩潰點(diǎn)，播出網(wǎng)與制作網(wǎng)、上載站在不同網(wǎng)段工作，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。

1.2 技術(shù)性最強(qiáng)原則

結(jié)合廣播電視技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，比對(duì)不同廠家方案，采用技術(shù)先進(jìn)、成熟、性能穩(wěn)定可靠、成功案例應(yīng)用較多的產(chǎn)品。

1.3 兼容性最活原則

考慮將來全臺(tái)網(wǎng)的規(guī)劃，播出系統(tǒng)應(yīng)可以方便地實(shí)現(xiàn)與非編網(wǎng)、媒資網(wǎng)、演播室等板塊無縫銜接。

1.4 操作性最易原則

上載、編單、播控操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，尤其是播出控制的操作，只須打開“當(dāng)日播出表”即可，同時(shí)提供了完善的應(yīng)急播出手段。

1.5 性價(jià)比最優(yōu)原則

州市級(jí)電視臺(tái)投入有限，而且投資周期較長(zhǎng)，一般3年到5年才會(huì)再次考慮投入。所以務(wù)必在確保系統(tǒng)性能的前提下有一定前瞻性地考慮技術(shù)方案，盡量選擇價(jià)格低的產(chǎn)品。

按照上述原則，保山電視臺(tái)選用了成都東方盛行電子有限責(zé)任公司的硬盤播出產(chǎn)品，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

1）系統(tǒng)播出格式為常用的MPEG-2 IBP格式，按照MP@ML 4∶2∶2標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視設(shè)計(jì)，播出碼率10～50 Mbit/s可調(diào)，同時(shí)還支持MP@ML 4∶2∶0，播出碼率2～15 Mbit/s可調(diào)，傳輸環(huán)節(jié)全部采用SDI信號(hào)（嵌入音頻），既提高了播出指標(biāo)，又減小了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

2）采用基于Web Services的門戶網(wǎng)關(guān)，支持B/S和C/S架構(gòu)。將播出網(wǎng)、制作網(wǎng)和上載站劃分為不同的網(wǎng)段，通過“白名單”認(rèn)證和數(shù)據(jù)解析，既實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)、跨網(wǎng)段的節(jié)目上載，又確保了網(wǎng)絡(luò)安全。

將制作完成的產(chǎn)品分別按一定的使用量加入到設(shè)計(jì)的菜肴中評(píng)價(jià)其綜合應(yīng)用效果，使用量根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)值確定，使用量設(shè)定值為4%～5%。

3）采用“CPU+GPU+多通道I/O”技術(shù)。視頻服務(wù)器解碼任務(wù)完全由CPU完成，I/O卡的任務(wù)是將解碼完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或A/D轉(zhuǎn)換，I/O卡是整個(gè)視頻服務(wù)器的唯一硬件，而且任務(wù)單一，這使得系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性。

4）采用超線程軟件Codec。所有軟件Codec不存在使用數(shù)量限制，采用多線程并發(fā)協(xié)同工作；每增加1個(gè)頻道的播出（系統(tǒng)最大支持4個(gè)頻道），系統(tǒng)只須多執(zhí)行1個(gè)Codec線程，與傳統(tǒng)視頻服務(wù)器必須增加Codec芯片相比，擴(kuò)展非常方便。播出過程中如果節(jié)目文件本身出現(xiàn)錯(cuò)誤，當(dāng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)解碼失敗時(shí)，偵測(cè)線程會(huì)通知解碼線程自動(dòng)跳到文件下一個(gè)正確地方繼續(xù)播出，避免了傳統(tǒng)的硬件解碼主備視頻服務(wù)器同時(shí)在文件故障點(diǎn)“卡”死現(xiàn)象的發(fā)生。

5）采用雙網(wǎng)、雙控，斷網(wǎng)播出設(shè)計(jì)。雙網(wǎng)為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、播控網(wǎng)絡(luò)；雙控為主播控機(jī)、備播控機(jī)。保山電視臺(tái)采用的是N+1備份方式，即用1臺(tái)備份播控機(jī)完成3個(gè)頻道的熱備份工作。斷網(wǎng)播在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，播出任務(wù)繼續(xù)，直至完成當(dāng)前打開的播出節(jié)目單任務(wù)。

6）暫時(shí)不采用二級(jí)存儲(chǔ)體的兩級(jí)存儲(chǔ)方式，而是將素材直接上載到主備視頻服務(wù)器。視頻服務(wù)器采用的是DELL PowerEdge T710機(jī)架式服務(wù)器，內(nèi)置8塊SATA硬盤，其中2塊250 Gbyte的組成RAID1用于安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，6塊2 Tbyte的組成RAID5用于存放節(jié)目素材，磁盤按照30%的冗余空間計(jì)算，實(shí)際可用容量為7 Tbyte。

7）素材采集格式為MPEG-2 ES流，即視音頻分離碼流，生成的文件格式為M2V+WAV，碼率2～15 Mbit/s可調(diào)。CPU完成解碼任務(wù)后，將得到的音視頻基帶信號(hào)（在這里視頻為Y/Cb/Cr色差信號(hào)）分別傳輸至I/O卡，經(jīng)I/O卡合成為SDI信號(hào)并嵌入音頻信號(hào)后作為播出信號(hào)。

8）只將元數(shù)據(jù)寫到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里發(fā)布出去，另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)訂閱，達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像，完全后臺(tái)處理。

3 節(jié)目播出流程

節(jié)目播出流程如圖2所示。

圖2 節(jié)目播出流程圖

1）節(jié)目模板的編輯?？偩幨腋鶕?jù)播出計(jì)劃，創(chuàng)建節(jié)目模板。節(jié)目模板主要?jiǎng)?chuàng)建節(jié)目播出的大時(shí)段。

2）創(chuàng)建節(jié)目詳單。在節(jié)目模板的基礎(chǔ)上，總編室根據(jù)播出情況，創(chuàng)建一段時(shí)期內(nèi)的節(jié)目詳單并審核簽名（一級(jí)簽名）。

3）編輯節(jié)目詳單及審核。總編室在節(jié)目單編輯終端上編排節(jié)目，編輯后的節(jié)目單立即發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，自動(dòng)通知有審核權(quán)限（二級(jí)簽名）的用戶；節(jié)目單審核通過后，播出控制機(jī)的節(jié)目播出表也自動(dòng)更新。

4）在播出控制端，播出控制人員（值機(jī)員）從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)出當(dāng)天播放的節(jié)目播出表，播出控制軟件根據(jù)節(jié)目播出表進(jìn)行播放。播放進(jìn)程中，可以在播出控制機(jī)上進(jìn)行各種臨時(shí)操作，例如鎖定播出，臨時(shí)刪除或插入其他節(jié)目，節(jié)目延長(zhǎng)或縮短等。在每一條播出表單播放結(jié)束后，系統(tǒng)將把播放的內(nèi)容形成記錄表并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

5）日志查詢功能使系統(tǒng)中所發(fā)生的任何事件均有據(jù)可查。操作者在系統(tǒng)中所做的每一項(xiàng)操作均被自動(dòng)記錄到事件日志中。

6）在節(jié)目播出過程中，值機(jī)員對(duì)出現(xiàn)的故障按照應(yīng)急處理辦法進(jìn)行人工處理，保證信號(hào)正常不間斷播出。

7）非編網(wǎng)制作完成和上載站上載的成品節(jié)目首先傳到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)采用“白名單認(rèn)證”方式，只允許.mp2，.m2v，.m2p，.mpg，.vob，.dat，.wav等后綴的文件通過，解析服務(wù)器對(duì)文件的完整性做進(jìn)一步的分析，防止傳輸過程中“丟包”等現(xiàn)象的發(fā)生，給安全播出帶來影響。只有合法的、完整的文件才能傳到主備視頻服務(wù)器的節(jié)目庫(kù)。視頻服務(wù)器容量計(jì)算為：視頻碼率8 Mbit/s；音頻碼率以16 bit量化，48 kHz取樣頻率，雙聲道計(jì)算，則音頻碼率為（16×48×2÷1024）Mbit/s=1.5 Mbit/s。每天每個(gè)頻道播出20 h節(jié)目計(jì)算，則每天的視頻數(shù)據(jù)量為（8×3600×20×3÷1024÷8）Gbyte=211 Gbyte。音頻數(shù)據(jù)量為（1.5×3600×20×3÷1024÷8）Gbyte=40 Gbyte，每天總數(shù)據(jù)量為251 Gbyte。首播量以20%計(jì)算的話，視頻服務(wù)器可以存儲(chǔ)7天×1024÷（251×20%）=143天的節(jié)目。

8）后臺(tái)服務(wù)器主要完成節(jié)目自動(dòng)清理、節(jié)目單自動(dòng)清理、節(jié)目庫(kù)自動(dòng)比對(duì)和日志自動(dòng)整理等服務(wù)，防止垃圾文件占用過多的磁盤空間，同時(shí)確保主備視頻服務(wù)器節(jié)目庫(kù)的完全一致。后臺(tái)服務(wù)器一般安排在深夜網(wǎng)絡(luò)相對(duì)空閑的時(shí)段運(yùn)行，運(yùn)行服務(wù)項(xiàng)目和間隔時(shí)間可根據(jù)策略進(jìn)行設(shè)置。

4 信號(hào)流程分析

信號(hào)流程圖如圖3所示。

保山電視臺(tái)節(jié)目播出時(shí)間為7：00至次日3：00，當(dāng)值機(jī)人員每天早晨在播控機(jī)上運(yùn)行“播出控制”程序，打開“當(dāng)天播出表”后，播控機(jī)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出當(dāng)天的播出表單，并把當(dāng)天播出的節(jié)目表通知視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器會(huì)根據(jù)當(dāng)天節(jié)目表的內(nèi)容準(zhǔn)備要播出的素材（俗稱“預(yù)卷”），然后根據(jù)播出表單依次播出節(jié)目。此時(shí)的主備視頻服務(wù)器相當(dāng)于自辦節(jié)目的2個(gè)完全相同的信號(hào)源，它們輸出的SDI信號(hào)經(jīng)分配器輸出到主備數(shù)字信號(hào)切換器；對(duì)常用的外來信號(hào)，比如中央一臺(tái)、云南衛(wèi)視等信號(hào)源經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換音頻加嵌后也接入切換器；切換器的9芯COM控制口通過RS-422電纜接到播控機(jī)的RJ45網(wǎng)口上。切換器有16路輸入、2路輸出，默認(rèn)情況下選擇第一路輸入作為輸出信號(hào)，也就是選擇主視頻服務(wù)器的信號(hào)作為輸出信號(hào)，根據(jù)實(shí)際需要，在切換器的第二路輸入接入了備視頻服務(wù)器信號(hào)，第三路輸入接入了外來信號(hào)，當(dāng)需要轉(zhuǎn)播外來節(jié)目（比如中央臺(tái)新聞聯(lián)播）時(shí)，只需在播出表單上“添加一放機(jī)”即可（這一工作一般由總編定完成），播控機(jī)會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)播外來信號(hào)的時(shí)間將切換器的輸出自動(dòng)切到第三路輸入上，正常轉(zhuǎn)播外來信號(hào)。

切換器輸出的PST信號(hào)送到電視墻作為預(yù)監(jiān)信號(hào)，PGM信號(hào)送到3選1應(yīng)急開關(guān)。該3選1應(yīng)急開關(guān)會(huì)自動(dòng)識(shí)別三路輸入信號(hào)，當(dāng)主視頻服務(wù)器無輸出時(shí)，即主路MAIN無信號(hào)輸入時(shí)會(huì)自動(dòng)切換至備路STBY；當(dāng)主路和備路均無信號(hào)輸入時(shí)又會(huì)自動(dòng)切換至輔助的那一路AUX，輔助這一路接的是墊片信號(hào)，墊片信號(hào)一般選擇中央一臺(tái)或者云南衛(wèi)視。該3選1應(yīng)急開關(guān)還具有手動(dòng)操作功能，可人工選擇MAIN，STBY和AUX中的一路信號(hào)作為輸出。

幀同步確保本地信號(hào)與外來信號(hào)的同步，同時(shí)保證SDI信號(hào)中音頻與視頻的同步。

字幕伺服器輸出的鍵信號(hào)KEY和填充信號(hào)FILL送到鍵混器，從鍵混器輸出帶臺(tái)標(biāo)、角標(biāo)和字幕的SDI信號(hào)，該套系統(tǒng)還具有內(nèi)嵌字幕功能，當(dāng)字幕伺服器或鍵混器損壞時(shí)能保證臺(tái)標(biāo)、角標(biāo)和字幕以內(nèi)嵌方式播出。

音頻處理器能對(duì)±12 dB范圍內(nèi)的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，使播出節(jié)目的音量大致相當(dāng)，該音頻處理器有兩路SDI信號(hào)輸出，一路接ASI編碼器，另一路接D/A轉(zhuǎn)換解嵌，變?yōu)槟M音視頻信號(hào)后送到調(diào)制器。

系統(tǒng)中所有設(shè)備均加入了標(biāo)準(zhǔn)黑場(chǎng)同步信號(hào)（BB信號(hào)）作為參考信號(hào)，保證傳輸信號(hào)的時(shí)間、相位和幅度統(tǒng)一，避免圖像抖動(dòng)、翻滾和偏色。

5 小結(jié)

保山電視臺(tái)全新的硬盤播出系統(tǒng)現(xiàn)已全面運(yùn)行，工作穩(wěn)定、情況良好。與以前的模擬硬盤播出系統(tǒng)相比，播出的安全性及可靠性得到了較大的提升，同時(shí)播出質(zhì)量也明顯改善，為保山電視臺(tái)的業(yè)務(wù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過硬盤播出系統(tǒng)改造工程，保山電視臺(tái)技術(shù)人員從感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)兩個(gè)方面都得到了進(jìn)一步的加深，掌握了一定的廣播電視前沿技術(shù)知識(shí)，提高了技術(shù)技能。

[1]徐文楷.淺談吉林電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)應(yīng)用體系[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2011（1）：80-84.

[2]李曉平.阿壩州廣播電視中心硬盤播出系統(tǒng)概述[J].電視技術(shù)，2012，36（4）：62-64.

[3]硬盤播出[EB/OL].[2012-05-10].http://baike.baidu.com/view/1706865.htm.