硬盤系統(tǒng)在電視播出中的應(yīng)用

黑龍江 黃卓

引言

隨著圖形、圖像數(shù)字化技術(shù)向深層發(fā)展，電子采集、后期編輯、節(jié)目播出設(shè)備將以網(wǎng)絡(luò)方式互聯(lián)，實(shí)行節(jié)目數(shù)據(jù)的交互式作業(yè)方式。作為體現(xiàn)新技術(shù)特征的基于硬盤的播出系統(tǒng)，由于它良好的非線性編輯性能、多通道的編解碼器、長(zhǎng)時(shí)間的節(jié)目存儲(chǔ)量、周詳?shù)陌踩紤]和靈活的網(wǎng)絡(luò)功能，在電視播出領(lǐng)域的應(yīng)用已成為電視技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)，可以肯定預(yù)測(cè)基于硬盤的播出方式會(huì)逐步替換傳統(tǒng)的磁帶播出概念。

現(xiàn)在，視頻技術(shù)領(lǐng)域所采用的SCSI（small computer system interface）硬盤，不同于普通的計(jì)算機(jī)硬盤，其速度一般在3600MB/S。這種硬盤被稱為高速視頻硬盤或圖像數(shù)據(jù)盤，根據(jù)硬盤壓縮比的不同所獲得的視頻圖像指標(biāo)和存儲(chǔ)時(shí)間也不同，而這種硬盤可以多盤掛接，從而形成硬盤矩列。目前，最新的硬盤速度已達(dá)到7200MB/S或更大，這樣將有利于提高視頻信號(hào)的存儲(chǔ)時(shí)間以及存儲(chǔ)質(zhì)量。由于視頻信號(hào)數(shù)據(jù)量大、傳輸速率高，因此對(duì)硬盤的速度要求較高，一般應(yīng)在5～10GB/S之間甚至更高，這種硬盤一般被稱為高速視頻硬盤，或圖像數(shù)據(jù)盤、SCSI（Small Computer System Interface）硬盤。這種大容量的通過(guò)寬帶的視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)視音頻信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和非線性編輯的硬盤設(shè)備相對(duì)于傳統(tǒng)的磁帶錄像機(jī)設(shè)備通常被稱為硬盤錄像機(jī)。目前采用數(shù)字壓縮技術(shù)的專業(yè)級(jí)的硬盤錄像機(jī)已經(jīng)具備：

1.大容量視音頻素材存儲(chǔ)，廣播級(jí)視音頻質(zhì)量；

2.多通道實(shí)時(shí)記錄/重放、資源共享，通道的數(shù)量與功能可靈活配置；

3.具有模擬復(fù)合、模擬分量和串行數(shù)字分量等多種視頻信號(hào)接口及控制接口；

4.采用 M-JPEG（n）視頻數(shù)據(jù)壓縮方式，其壓縮比可調(diào)；

5.采用了備份電源、冗余硬盤陣列（RAID）等技術(shù)。

已趨于成熟的硬件和軟件環(huán)境使硬盤錄像機(jī)在可靠性和記錄時(shí)間上都達(dá)到了實(shí)用化程度。

一、利用硬盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播出的優(yōu)越性

利用硬盤實(shí)現(xiàn)視頻播出是建立在上述數(shù)字硬盤錄像機(jī)的高可靠性以及它的廣播級(jí)技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量要求之上的。隨著一些關(guān)鍵技術(shù)如壓縮編碼、RAID技術(shù)、寬帶光纖網(wǎng)等的日益成熟，硬盤播出進(jìn)入視頻領(lǐng)域的自動(dòng)播出系統(tǒng)已成為可能，其特點(diǎn)如下：

1.它采用了數(shù)字的處理和存儲(chǔ)方式，信道傳輸特性甚優(yōu)，多次重播的圖像質(zhì)量一致性好；

2.由于采用了硬盤作為存儲(chǔ)媒體，磨損極低，數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存和播放而基本不影響質(zhì)量；

3.圖像和聲音作為數(shù)碼信號(hào)存儲(chǔ)于硬盤，由于硬盤的存取手段適應(yīng)于多進(jìn)程實(shí)時(shí)訪問(wèn)，多個(gè)輸入、輸出通道可以同時(shí)存取同一或不同數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了資源共享，利用率大大提高；

4.克服了磁帶錄像機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)維護(hù)困難、費(fèi)用高、可靠性差等長(zhǎng)期困擾電視技術(shù)工作人員的常見問(wèn)題，其可靠性主要決定于硬盤系統(tǒng)和周邊設(shè)備的硬件水平以及相應(yīng)的應(yīng)用軟件水平，而這類技術(shù)正呈現(xiàn)強(qiáng)勁發(fā)展趨勢(shì)；

5.節(jié)目錄入、播出節(jié)目單設(shè)置完成后，一般無(wú)需人為干預(yù)，自動(dòng)化程度高，節(jié)省人力，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，并且播出的精度大大提高；

6.硬盤播出的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)為服務(wù)器，其通用性較好，可以在開放底層接口的條件下靈活地實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用；

7.系統(tǒng)的內(nèi)部擴(kuò)展能力以及外部擴(kuò)展能力較好，能夠很好地與未來(lái)的全數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)化、資源共享的節(jié)目編播體系相銜接。

二、利用硬盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播出的靈活性和時(shí)效性

硬盤自動(dòng)播出取代了傳統(tǒng)的錄像機(jī)播出，播出節(jié)目的數(shù)字化、多元化使得對(duì)播出過(guò)程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化治理成為現(xiàn)實(shí)。軟件還設(shè)定了檢查所存儲(chǔ)素材的程序，如正常，就顯示檢查完畢的字樣，如有問(wèn)題，會(huì)自動(dòng)給予提示，極大地降低了停播和錯(cuò)播率。對(duì)于處在不同狀態(tài)的節(jié)目（如：正在播出、定時(shí)插播、下一節(jié)目待播等）采用了不同的顏色顯示，且節(jié)目編排實(shí)現(xiàn)非線性，播出方式有多種類型如：定時(shí)插入、緊跟定時(shí)插入和緊跟定時(shí)播出等多種播出形式，并可在線修改節(jié)目單里的任何位置所要播出的節(jié)目，極大地提高了播出的靈活性和時(shí)效性。

三、利用硬盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播出的安全性和穩(wěn)定性

播出機(jī)房負(fù)責(zé)節(jié)目的安全播出，以前常常出現(xiàn)磁帶制作問(wèn)題、節(jié)目串聯(lián)誤差、臺(tái)外微波、光纖線路中斷等意外事故。為了避免劣播、停播，需要應(yīng)急插播合適的畫面，以保證播出的不間斷。采用傳統(tǒng)的方式啟動(dòng)錄像機(jī)并切出活動(dòng)的畫面需要一系列如啟動(dòng)、掛帶、走穩(wěn)等諸多操作環(huán)節(jié)，至少需要5～10秒鐘的時(shí)間，而采用硬盤自動(dòng)播出則可以在極大程度上避免類似事故的發(fā)生。在硬盤中所存儲(chǔ)的信號(hào)不但可以反復(fù)無(wú)數(shù)次地播出，并且能夠保持同樣的質(zhì)量，從而避免了因磁帶多次播出而造成的磁頭磨損和磁粉脫落，使得播出的信號(hào)出現(xiàn)衰減和傷化，影響播出信號(hào)的質(zhì)量。為此，硬盤自動(dòng)化播出所提供的循環(huán)播放清楚的視音頻信號(hào)可以作為應(yīng)急的插播信號(hào)源，若播出中出現(xiàn)故障，可以在第一時(shí)間內(nèi)即插即用暫時(shí)接替正常節(jié)目的工作，使工作人員有時(shí)間排除故障而不中斷播出。另外，也可用于常見的正常插播情況，當(dāng)有些節(jié)目要求準(zhǔn)點(diǎn)播放，如新聞、節(jié)目預(yù)報(bào)、直播晚會(huì)等，要求臨時(shí)插播如廣告、通知或宣傳形象片內(nèi)容時(shí)，因所需的插播時(shí)間短，若使用傳統(tǒng)的錄像機(jī)播出，易出事故，而硬盤自動(dòng)播出可以在任何情況下，隨時(shí)插播指定節(jié)目。

硬盤自動(dòng)播出系統(tǒng)要求節(jié)目切換點(diǎn)平滑、海量的存儲(chǔ)器，要求應(yīng)用于播出的計(jì)算機(jī)處理、硬盤存儲(chǔ)等技術(shù)高，因此硬盤自動(dòng)播出系統(tǒng)的應(yīng)用必須配備硬盤服務(wù)器的主備機(jī)及熱備份方式。

四、硬盤系統(tǒng)應(yīng)用于電視播出的一些相關(guān)技術(shù)

1.硬盤服務(wù)器的控制方式

硬盤系統(tǒng)中硬盤服務(wù)器的控制軟件的開發(fā)可利用原廠提供的422接口協(xié)議，但無(wú)論采用何種開發(fā)形式，在控制結(jié)構(gòu)上均可根據(jù)應(yīng)用的需要分為單機(jī)控制模式和多工作站控制模式。采用何種方式取決于電視臺(tái)對(duì)硬盤機(jī)任務(wù)的定位及硬盤機(jī)與周邊設(shè)備的配套性。

2.硬盤服務(wù)器的播出控制和自動(dòng)播出系統(tǒng)的關(guān)系

如果電視節(jié)目的播出不是由硬盤服務(wù)器獨(dú)立完成的，而是與錄像機(jī)信號(hào)、線路信號(hào)一同接入播出切換臺(tái)，由自動(dòng)播出系統(tǒng)調(diào)度各類信號(hào)源的播出，這樣我們就有了硬盤服務(wù)器的播出控制和自動(dòng)播出系統(tǒng)的關(guān)系問(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

與傳統(tǒng)的自動(dòng)播出系統(tǒng)相比，硬盤播出系統(tǒng)具有錄像機(jī)不參與實(shí)時(shí)播出、同一個(gè)節(jié)目可重復(fù)在不同頻道同時(shí)或非同時(shí)播出、可對(duì)播出節(jié)目作非線形編輯、無(wú)需格式轉(zhuǎn)換、任意插播等優(yōu)點(diǎn)，因此大大提高了電視節(jié)目播出的可靠性和穩(wěn)定性。此外，硬盤播出系統(tǒng)可以很方便的增加一個(gè)播出頻道，不必再重新投資一套播出系統(tǒng)，而只需增加一個(gè)播出工作站即可實(shí)現(xiàn)，從而為電視臺(tái)今后的發(fā)展提供了廣闊的空間。

另外，與制作系統(tǒng)相區(qū)別，播出系統(tǒng)要求節(jié)目切換點(diǎn)的平滑、海量的存儲(chǔ)器、播出節(jié)目必須實(shí)時(shí)、安全性高、零錯(cuò)誤播出，這些相應(yīng)就要求應(yīng)用于播出領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)處理、硬盤存儲(chǔ)技術(shù)的帶寬、可靠性等技術(shù)進(jìn)一步地提高，因此硬盤系統(tǒng)在播出領(lǐng)域的應(yīng)用引入了一些諸如：硬盤服務(wù)器的主備機(jī)熱備份方式；利用RAID-3技術(shù)擴(kuò)大存儲(chǔ)量以及通過(guò)奇偶校驗(yàn)修復(fù)損失的數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建成多服務(wù)器方式提高資源利用率等等一系列措施。由此可見，有關(guān)硬盤系統(tǒng)在播出領(lǐng)域的應(yīng)用以及一些相關(guān)的技術(shù)在未來(lái)還會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展。