【摘要】為實現(xiàn)節(jié)目播出質(zhì)量的高標準要求，本文提出的4K全景HD演播室集群化系統(tǒng)設計與IP化測試應用是針對現(xiàn)階段融媒體的應用與新技術的推廣，能夠有效解決有線電視演播廳設計與播出的一系列問題，經(jīng)過系統(tǒng)設計基礎應用和實踐運行測試，可以看出本文提出的方案能夠有效提高演播系統(tǒng)的工作效率和播出質(zhì)量，強化了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性;減輕了技術人員對于系統(tǒng)維護的工作量，為未來智能化、自動化、無人化發(fā)展提供了技術平臺，具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】融媒體;4K;全景HD演播室;集群化設計

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.023

融媒體時代來臨伴隨著新型技術的推廣應用、隨著4K超高清技術、AR/VR虛擬現(xiàn)實技術以及智能化、無人化技術更多應用于廣播電視行業(yè)，隨之而來的是對于電視節(jié)目播出質(zhì)量和標準的不斷提高?；诖耍绾纬浞掷?K超高清技術打造IP化架構、集群化設計的全景HD演播室值得深入研究和探討。4K技術能夠配合畫面顯示鮮果的HDR（大動態(tài)變化范圍），畫面質(zhì)量呈現(xiàn)度好，且色彩豐富、像素飽滿，并通過IP化架構打造底層信息傳輸平臺，集群化設計響應智能化技術，充分利用4K帶來的技術沖擊和視覺效果大幅提升用戶實際體驗。

1. 集群化系統(tǒng)設計思路

系統(tǒng)設計基礎應建立在實際場地面積一定的前提下，最經(jīng)濟、性價比最高的系統(tǒng)設計思路為基準。因此，作為全媒體演播廳的實際備品，4K全景HD演播室需要滿足“同景復用、機斷靈活、長效穩(wěn)定”的要求，同時適應多類型節(jié)目的實際錄制。構建基于網(wǎng)絡協(xié)議，滿足信號通過IP化測試標準，攝制高清的影像、圖文以及音頻數(shù)字資料、背包回傳數(shù)據(jù)或封裝信號燈均可以實時不間斷通過網(wǎng)絡傳輸接入?yún)f(xié)議下4K全景HD演播室的超高清節(jié)目制作系統(tǒng)，以完成高標準節(jié)目制作與錄制，并同步推流直播。

現(xiàn)階段基于4K技術的演播室，能夠在數(shù)據(jù)端進行海量數(shù)據(jù)存儲，實時多路高清信號實時同步回傳，并采用多路+多信道模式進行視頻、圖像等編制功能以及實時化精確數(shù)據(jù)分發(fā)與創(chuàng)建，可以為IP化測試做好相關技術準備，即實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集云端——集群化基礎構架——MEC虛擬終端全模式處理過程，如圖1所示。

1.1 數(shù)據(jù)采集云端

基于彈性網(wǎng)絡架構模式，充分運用網(wǎng)絡虛擬機的基礎上，數(shù)據(jù)采集云端規(guī)劃“私有云”擴展模式與“本地云”基本模式，增強了系統(tǒng)運行整體對于數(shù)據(jù)采集端的安全性和穩(wěn)定性，在確保數(shù)據(jù)采集過程高效、精準的前提下，通過優(yōu)化組織結構與網(wǎng)絡協(xié)議對接，科學簡化框架結構，調(diào)整數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)程序與方法，不僅能及時穩(wěn)定采集數(shù)據(jù)，處理信息，并且可以高效、高速實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸和存儲，在數(shù)據(jù)云海量存儲能力的保證下穩(wěn)步提供可持續(xù)、可編輯的海量數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡虛擬機技術能夠?qū)崟r同步到數(shù)據(jù)采集云端的設計過程中，建立多個有效服務節(jié)點可充分利用多路數(shù)據(jù)回傳機制，設立在“本地云”數(shù)據(jù)中心以滿足本地數(shù)據(jù)實時調(diào)用，也可以歸屬到“私有云”以實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)處理，既可保障電視臺的數(shù)據(jù)中心體系的完整性，也可對接“私有云”作為實時提供本地視頻制作數(shù)據(jù)源使用。因此，云端建設能夠提高數(shù)據(jù)信號的制作、內(nèi)容優(yōu)化分發(fā)以及安全性保證，在推動云端處理技術的基礎上構建全網(wǎng)系的融媒體平臺，利用“一網(wǎng)多鏈”、“多路協(xié)同”等多功能智慧化服務將系統(tǒng)設計應用于實際建設中。

1.2 集群化基礎構架

集群化基礎構架重點打造基于IP測試技術，能夠高效對接底層框架構建基于協(xié)議的數(shù)據(jù)信息源采集、數(shù)據(jù)信號傳輸與監(jiān)測以及節(jié)目制作與安全播出等全流程，重點是針對如何能夠針對性解決現(xiàn)階段技術準入門檻、設備工藝標準，重點解決系統(tǒng)運行實時性、穩(wěn)定性等技術問題，能夠高效融入4K全景HD演播室集群化系統(tǒng)設計過程中。

采取虛擬化與IP化技術對接，建設基于的應用型結構，以網(wǎng)絡虛擬服務器、大型云端交換機以及相關路由設備進行超大規(guī)模網(wǎng)絡自由路徑規(guī)劃的設計與實施，從設計、應用與實踐方面徹底顛覆以往基礎建設與系統(tǒng)應用拓展模式組建超大型虛擬網(wǎng)絡與IP顯示網(wǎng)絡，改變技術架構的同時能夠?qū)崿F(xiàn)超過6000路的4K全景數(shù)據(jù)信號承載。

1.3 MEC虛擬終端

MEC虛擬終端是建立在底層框架建設完備、系統(tǒng)工作機制順暢的基礎上，通過建設以LOC為平臺，以智慧云為媒介，對4K全景演播廳的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息進行處理、監(jiān)測與管控等多流程多領域模式應用，主要包括：①信息流轉(zhuǎn)。通過安裝采集、分析與自適應監(jiān)測設備，充分運用智能化手段實時對播出各環(huán)節(jié)的信號進行采樣，對數(shù)據(jù)源進行比對分析，同時自動監(jiān)測用戶終端與云端的數(shù)據(jù)，并按照預設監(jiān)測頻率實現(xiàn)同步，及時準確的把分析樣本與結論傳輸至顯示終端;②業(yè)務整合。相較于以往基礎業(yè)務人工處置環(huán)節(jié)，虛擬終端能夠高效實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合、基層業(yè)務運營管控、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡移動物聯(lián)、用戶需求增值服務，依據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的預警、反饋信息以及數(shù)據(jù)情況，進行人為解決問題，對接需求、處理異常等信息。以位置信息作為數(shù)據(jù)存儲的索引，將節(jié)目硬件信息和固件版本信息進行映射，依托云平臺響應的“l(fā)eo”標準并作出反饋，確保系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。

1.4 LTE數(shù)據(jù)安全與資源分配

數(shù)據(jù)加密技術的充分運用是系統(tǒng)建設的前提基礎，主要利用是SSH+MYSQL技術背景的數(shù)據(jù)池與遠程數(shù)據(jù)終端技術，采取網(wǎng)頁式的平臺以及JSP的開發(fā)環(huán)境，Docker化多結構部署，在云端處理中均采取數(shù)字加密方式進行存儲，能夠在不同的數(shù)據(jù)平臺之間擴展與兼容，實現(xiàn)結構化、系統(tǒng)化與目標化的數(shù)據(jù)查詢、分析與比對的功能，基于多方安全計算、隱私保護以及區(qū)塊鏈等技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的“可用不可見”，解決數(shù)據(jù)協(xié)同計算過程中的數(shù)據(jù)安全和隱私保護問題，進而提高數(shù)據(jù)使用效率和存儲空間，更加安全可靠。

2. 系統(tǒng)運行核心技術分析

2.1 NDI網(wǎng)絡協(xié)議

對于4K全景HD演播室的整個音視頻系統(tǒng)搭建，是以為核心進行信號傳輸與數(shù)據(jù)對接（基于局域網(wǎng)進行資源分享的開放式協(xié)議：）。其技術內(nèi)容主要包括：①對源數(shù)據(jù)文件進行二次重組，并重新壓縮與解碼;②能夠?qū)嵤o損、低延時的數(shù)據(jù)傳輸。值得注意的是，通常情況下數(shù)據(jù)源信號通過NDI重組后數(shù)據(jù)精確性更高、辨識度更強以及能夠更好對接未來5G信息通信傳輸?shù)臉藴室蟆?/p>

NDI網(wǎng)絡協(xié)議的充分運營突出了現(xiàn)階段電視節(jié)目制作過程中對標準化的高要求，優(yōu)化生產(chǎn)流程，簡化基礎模式，通過構建全新的網(wǎng)絡生態(tài)，將基礎層與應用層進行有效合并，簡化系統(tǒng)設計的領域與內(nèi)容，如圖2所示，突出了信號采集、傳輸、分析、調(diào)用的實時性、穩(wěn)定性，確保演播室建設中的高度集成化、標準化與功能的可擴展性對接，操作使用更加簡單和靈活，讓數(shù)據(jù)信號能夠簡捷高效在IP空間內(nèi)傳輸。

2.2 IP技術測試

“本地云+私有云”云端數(shù)據(jù)中心采取的是業(yè)內(nèi)公認的技術標準以及最高等級的的標準技術認證，其中PUE=1.19，可以看出系統(tǒng)設計的容錯率和標準要遠高于傳統(tǒng)的云處理平臺。

4K全景HD演播廳大數(shù)據(jù)采集，可通過數(shù)據(jù)爬蟲可以實時不間斷采集各種來源的結構化/非結構化海量數(shù)據(jù)。其中目前主流的基于SQOOP和ETL的企業(yè)級數(shù)據(jù)采集方式意實現(xiàn)HDFS和NOSQ的數(shù)據(jù)同步?；诨夹g的網(wǎng)絡底層設計，云端中心的數(shù)據(jù)依托于網(wǎng)絡服務器、云端交換機數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)交互和共享分發(fā)，基礎數(shù)據(jù)量建設大于，能夠滿足數(shù)模轉(zhuǎn)化、制式轉(zhuǎn)換TOC以及相關數(shù)據(jù)LEAF的技術支撐。

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作者簡介：曾拓源，工程師，黨員，主要負責廣播電視技術規(guī)劃設計、運行維護、安全播出、融媒體業(yè)務融合發(fā)展技術規(guī)劃及探索等工作。