南京電視臺高標(biāo)清同播平臺技術(shù)應(yīng)用策略

黃 蓓

（南京廣電集團 電視傳媒中心，江蘇 南京 210001）

近期南京電視臺對硬盤自動播出系統(tǒng)進行了升級改造，搭建了全新的高標(biāo)清同播自動播出系統(tǒng)。在保證系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計合理、安全高效、穩(wěn)定運行的同時，結(jié)合電視臺實際情況，對高標(biāo)清同播系統(tǒng)的應(yīng)用流程、同播策略及日常運維管理等方面進行了探索，建立一整套與高標(biāo)清播出業(yè)務(wù)與管理相適應(yīng)的流程，為高清頻道的開播提供了可靠的技術(shù)平臺，為電視臺播出系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)、有序運行提供了保證。

1 高標(biāo)清同播系統(tǒng)的硬件平臺搭建模式[1]

1.1 建立獨立同播模式實現(xiàn)高標(biāo)清頻道同播

獨立同播模式是指在現(xiàn)有標(biāo)清頻道正常播出的前提下，新建一套從節(jié)目素材采集、信號源接收、信號源切換、信號源播出直至信號傳輸都以高清信號為基礎(chǔ)的全高清播出系統(tǒng)。在此模式下，高清系統(tǒng)只播出高清節(jié)目，標(biāo)清系統(tǒng)只播出標(biāo)清節(jié)目，系統(tǒng)之間完全獨立，互不影響。該模式主要適用于原有標(biāo)清系統(tǒng)已經(jīng)滿負荷運行、無擴展空間，短期內(nèi)無系統(tǒng)改造的要求，且高清資源有限，又急需在短時間內(nèi)實現(xiàn)高標(biāo)清同播的情況，是標(biāo)清向高清過渡的模式。但獨立同播模式在系統(tǒng)建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)資源和存儲資源共享性差，系統(tǒng)造價高。

1.2 建立純高清模式實現(xiàn)高標(biāo)清同播

純高清模式是指新建一套從節(jié)目素材采集、信號源接收、信號源切換、播出直至信號傳輸全部基于高清播出，在高清播出PGM輸出端增加下變換器，送出標(biāo)清信號，以實現(xiàn)高標(biāo)清同播。在此模式下，實際只有一套高清系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，可以大幅度降低運營成本和人力成本，真正實現(xiàn)單頻道、單系統(tǒng)高標(biāo)清同播。該模式主要適用于將高清播出作為未來發(fā)展方向、有充足的高清節(jié)目資源、資金雄厚的電視臺。

1.3 建立共享模式下源分離的高標(biāo)清同播

共享同播模式是在獨立同播的基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷優(yōu)化而發(fā)展而來的。系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)架構(gòu)、素材文件、存儲完全共享，如同在原有的標(biāo)清系統(tǒng)中增加一個高清擴展頻道，只是在高清和標(biāo)清的視頻采集格式和使用設(shè)備等方面加以區(qū)別。在此模式下，利于充分利用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、存儲、信息資源，能夠?qū)崿F(xiàn)資源最大程度的共享，進而有效地節(jié)約投入成本。同時，在設(shè)計上可以使高清頻道和標(biāo)清頻道形成互備，提高系統(tǒng)可靠性。該模式對于以標(biāo)清信號為主，高清資源不足的電視臺，可以方便地使用標(biāo)清素材補充高清資源，而且不需要增加投入。

1.4 建立由軟件編碼標(biāo)清素材的高標(biāo)清同播

這是共享模式下源分離衍生的另一種高標(biāo)清同播模式，該模式保持原有的標(biāo)清播出系統(tǒng)控制、信號路由，圖文播出不變，在素材上載時，只采集一份高清素材，通過軟件解碼，將高清素材重新編碼為標(biāo)清素材，遷移至標(biāo)清服務(wù)器中播出。此模式的標(biāo)清文件完全依賴于軟件解碼，因而對解碼軟件的穩(wěn)定性和可靠性依賴性很強。

2 高標(biāo)清同播自動播出平臺設(shè)計方案

分析現(xiàn)階段各種高標(biāo)清電視同播技術(shù)平臺的特點，南京電視臺技術(shù)人員結(jié)合播出系統(tǒng)規(guī)劃、頻道規(guī)模、高清資源儲備、系統(tǒng)安全、資金預(yù)算及電視臺的戰(zhàn)略發(fā)展等方面的實際情況，以2套高標(biāo)清同播頻道、6套標(biāo)清頻道為建設(shè)基礎(chǔ)，采用資源共享模式下的源分離方式，完成了高標(biāo)清同播自動播出系統(tǒng)的搭建。在這個系統(tǒng)架構(gòu)里，網(wǎng)絡(luò)平臺、二級存儲、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、素材遷移、素材技審、素材采集、接口服務(wù)器等為整個播出系統(tǒng)共享，如圖1所示。而播出工作站、信號切換、信號控制、圖文播出等為各頻道專屬。

圖1 共享模式下源分離的高標(biāo)清同播系統(tǒng)架構(gòu)

在服務(wù)器配置上，系統(tǒng)配置了5臺Summit高清視頻服務(wù)器和8臺Summit標(biāo)清視頻服務(wù)器，每個頻道配置為主+備+二備方式。在數(shù)據(jù)存儲上，使用了isilon X200系列的5節(jié)點主備NAS集群硬盤陣列作為二級存儲，為系統(tǒng)提供約48 Tbyte的有效存儲空間。2臺Dell R910專業(yè)服務(wù)器配置成為系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，為整個自動播出系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息存儲、查詢檢索以及數(shù)據(jù)管理等功能；6臺Dell應(yīng)用服務(wù)器組成遷移集群，承擔(dān)了系統(tǒng)中視頻文件在二級存儲與視頻服務(wù)器、視頻服務(wù)器與視頻服務(wù)器的互遷；13臺雙通道高標(biāo)清采集工作站和2臺P2上載服務(wù)器共同完成播出素材及廣告的采集和人工審核。

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，配置了2臺H3CS7508E-X48萬兆級核心交換機與8臺H3C S5500-58C-HI含萬兆模塊的接入交換機共同建立起播出系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的主干平臺，交換機以主備冗余方式配置。將視頻數(shù)據(jù)、播出信息、系統(tǒng)監(jiān)控、播出控制分置為4個不同的功能區(qū)域，分別對應(yīng)4個不同的IP地址域，形成各自獨立的網(wǎng)絡(luò)鏈路，再送入核心數(shù)據(jù)交換平臺，以避免系統(tǒng)中關(guān)鍵節(jié)點潰敗故障對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換平臺萬無一失。

在總控系統(tǒng)上，為實現(xiàn)高清播出，通過增加32×32高清矩陣、高清延時器、高清衛(wèi)星接收機、上變換器、高清光端機，用以完成高清頻道的信號調(diào)度、傳輸、監(jiān)看。對于高清播出頻道，增添高清切換臺、高清字幕機、高清監(jiān)視器、高清分配器、高清光端機等相關(guān)設(shè)備實現(xiàn)高清信號播出。

3 高標(biāo)清同播平臺技術(shù)應(yīng)用策略

對于共享模式下源分離的高標(biāo)清同播系統(tǒng)，在系統(tǒng)控制、信號路由、頻道定義、圖文播出等方面，是互不關(guān)聯(lián)的2個獨立的播出頻道，同時，播出內(nèi)容相同，但素材文件對應(yīng)高清和標(biāo)清完全不相同的格式。因此，要實現(xiàn)高標(biāo)清同播頻道播出的內(nèi)容一致性及滿足高標(biāo)清頻道不同要求，在研討同播頻道實施方案時，在技術(shù)上采用以下策略。

3.1 同播頻道播出一致性策略

串聯(lián)單、素材文件采集、信號播出和圖文播出達成一致性。

1）串聯(lián)單一致性。串聯(lián)單是播出流程實施的基礎(chǔ)，串聯(lián)單的時間線一致性，是實現(xiàn)同播的必要條件。在現(xiàn)有的播出控制環(huán)節(jié)中，高標(biāo)清同播系統(tǒng)其實是由2套獨立的播出控制系統(tǒng)構(gòu)成，必須生成2份獨立的串聯(lián)單來完成播出。同時這2個頻道又是相互關(guān)聯(lián)，內(nèi)容基本相同或者完全相同?？紤]到以上情況，在工作流程的設(shè)計上以標(biāo)清頻道為基礎(chǔ)，自動生成高清頻道串聯(lián)單，由人工審核通過的方式，解決同播串聯(lián)單的編排。具體做法是：首先，在系統(tǒng)定義時，將同播頻道定義為各自獨立的頻道再進行相互關(guān)聯(lián)；其次，在節(jié)目素材庫中定義節(jié)目素材的基本屬性時，對高清節(jié)目素材進行配置，使得該節(jié)目名能自動匹配采集到的高清素材名；第三，以標(biāo)清頻道為基礎(chǔ)編寫串聯(lián)單，審核后，標(biāo)清頻道串聯(lián)單自動發(fā)送到標(biāo)清播出線；同時，自動生成高清頻道未審核串聯(lián)單，經(jīng)人工審核后，再發(fā)送到高清播出線。

2）素材文件采集一致性。節(jié)目采集一致性策略：若是標(biāo)清格式，采集1個標(biāo)清素材，在2個同播頻道播出，高清視頻服務(wù)器自動上變換播出；若是高清格式，軟件設(shè)計按照2個素材文件采集，1個編碼為50 Mbyte的高清素材和1個編碼為12 Mbyte的標(biāo)清素材，分別用于高清頻道和標(biāo)清頻道播出，如圖2所示；若是高清文件P2卡導(dǎo)入，在導(dǎo)入的同時，由軟件自動下變換一個標(biāo)清素材。

圖2 共享模式源分離同播流程示意圖

3）信號播出一致性。若是演播室直播，有高清信源的直接接入高清頻道，沒有高清信源的通過總控矩陣調(diào)度上變換后進入高清頻道。對于其他標(biāo)清信號或衛(wèi)星信號直播，既可以經(jīng)總控矩陣調(diào)度上變換后進高清入外源，也可以直接將標(biāo)清播出信號上變換至高清頻道切換臺，通過信源選擇直接調(diào)用，串聯(lián)單控制頻道同播。

4）圖文播出一致性。在高標(biāo)清同播頻道中，分別使用了高清字幕機和標(biāo)清字幕機進行字幕畫面疊加。本次改造采用了網(wǎng)絡(luò)字幕機，所有圖文文件在字幕機服務(wù)端制作，發(fā)送給客戶端，客戶端字幕機只需按照頻道的播出要求，對速度、顏色、模板等進行設(shè)置更換，實現(xiàn)各頻道圖文疊加。對于高標(biāo)清頻道的角標(biāo)、臺標(biāo)等圖元文件，因高標(biāo)清播出分辨率的差異，需要根據(jù)頻道的播出效果，針對頻道的特點單獨定制。字幕機播出觸發(fā)時間，由各自頻道串聯(lián)單時間控制。

3.2 高標(biāo)清頻道幅型變換流程控制策略

正確的幅型變換是保證播出效果的基礎(chǔ)。系統(tǒng)設(shè)計在節(jié)目上載時注入AFD標(biāo)識。16∶9和4∶3這2種幅型比轉(zhuǎn)換有邊條、裁剪和變形等多種方式。在播出端，遵循圖像不失真變形為前提，盡量減小幅型比轉(zhuǎn)換對圖像的損失，盡可能充分地保護整個畫面的完整性。對此，根據(jù)廣電總局的指導(dǎo)意見[2]和南京臺的實際情況，幅型變換流程控制策略為：

1）播出服務(wù)器統(tǒng)一設(shè)置為默認(rèn)的左右加邊上變換。對沒有添加AFD信息的標(biāo)清文件，執(zhí)行默認(rèn)的左右加邊上變換，輸出高清信號。如果標(biāo)清文件帶有AFD信息，就執(zhí)行AFD信息規(guī)定的上變換。

2）下變換器統(tǒng)一設(shè)置成默認(rèn)的左右切邊方式下變換。對沒有AFD信息的高清信號，一律執(zhí)行默認(rèn)的左右切邊方式下變換。如果有AFD信息，就執(zhí)行AFD信息規(guī)定的下變換。

3）以文件形式送播的高清16∶9構(gòu)圖節(jié)目，在文件打包時添加上下加邊AFD信息，其他播出節(jié)目不用添加任何AFD信息。高清文藝類節(jié)目在高清制作網(wǎng)打包合成時添加上下加邊AFD信息，高清廣告和電視劇在上載到播出二級緩存時添加上下加邊AFD信息。

4）直播和外源信號通過矩陣調(diào)度到上下變換器，完成上下變換后送往高清播出切換臺。

5）視頻服務(wù)器封裝的MXF文件的AFD信息嵌入按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.3 素材質(zhì)量技審策略

為保護數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和完整性，系統(tǒng)通過MD5驗證機制來保護數(shù)據(jù)的安全。素材質(zhì)量技審分為自動技審和人工技審兩種方式。

1）自動技審。主要完成兩個方面的工作：一是在上載工作站中實時對上載的高清和標(biāo)清素材文件同步進行技審，以實現(xiàn)對諸如黑場、彩條、藍底、綠底、靜幀、Y/U/V超標(biāo)和音頻中靜音、破音、VU、電平、不可聽、相位等項目的審核；尤其系統(tǒng)為高標(biāo)清同播，在技審環(huán)節(jié)還對素材文件的AFD信息進行檢查，確保AFD信息的正確性和合法性；二是通過技審服務(wù)器，對在視頻服務(wù)器中進行的應(yīng)急上載、非編網(wǎng)、媒資導(dǎo)入的素材的視音頻指標(biāo)以及文件的信息包進行自動技審。

2）人工技審。作為自動技審的補充手段，配置人工復(fù)審服務(wù)工作站對節(jié)目文件的異常區(qū)域進行再次審核確認(rèn)，保證每一條素材技術(shù)質(zhì)量上無異常。

3.4 視頻素材編碼策略

標(biāo)清視頻素材的格式碼率為MPEG-2，采樣方式為4∶2∶2，碼率為12 Mbit/s，音頻為2軌PCM，48 kHz采樣，16 bit量化。高清視頻格式為MPEG-2，采樣方式為4∶2∶2，碼率為50 Mbit/s，音頻采樣Dolby-E編碼，8聲道的PCM音頻，48 kHz采樣，24 bit量化。素材生成的文件格式為標(biāo)準(zhǔn)的MXF。

4 幾點體會

1）實用可靠是關(guān)鍵。建立實用可靠的高標(biāo)清信號的同播平臺是系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)重點考慮的問題。這既要和高清電視的發(fā)展規(guī)劃相一致，也要充分考慮高清資源儲備、高清設(shè)備投入的基本狀態(tài)及設(shè)備預(yù)算等，使新建系統(tǒng)實現(xiàn)安全性和實用性相結(jié)合。本次系統(tǒng)改造的重點在于硬盤播出系統(tǒng)的核心架構(gòu)部分，包含視頻服務(wù)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、存儲空間、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、播出工作站等，這些也是系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享的核心內(nèi)容。

2）流程再造是保障。共享模式下源分離的同播方式，在播出控制環(huán)節(jié)，是單獨的播出控制系統(tǒng)，必須有各自對應(yīng)的串聯(lián)單，分別控制各自頻道，因此對于同播頻道，采用以標(biāo)清頻道為基礎(chǔ)、自動生成高清串聯(lián)單，這與播出業(yè)務(wù)流程基本一致[3]。選擇在節(jié)目屬性錄入時，增加了高清素材的選項，簡化了流程，理清了概念。而且2份串聯(lián)單既相同又能分別修改，靈活方便，既符合同播頻道的要求，也符合南京臺業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，同時節(jié)省人力和時間成本。

3）技術(shù)規(guī)范還須探索。目前南京臺主要以標(biāo)清播出為主，高清電視播出尚屬探索階段，高清信號從前期制作的設(shè)備到節(jié)目資源十分的缺乏，臺里還沒有統(tǒng)一的高清節(jié)目制作規(guī)范?，F(xiàn)階段啟動高標(biāo)清頻道同播，對于南京臺來講只是高清電視業(yè)務(wù)展開的起點。實際運行中，如何建立與本臺實際工作相統(tǒng)一的高清頻道播出技術(shù)規(guī)范，需要全臺各部門的統(tǒng)一認(rèn)識和一致努力，也需要在實踐中總結(jié)和完善。

5 總結(jié)

近幾年，高清電視展現(xiàn)出的高清晰度圖像、16∶9的畫面視覺享受、環(huán)繞聲的音響效果，提高了觀眾欣賞影視劇畫面的水平，也使得高清電視播出受到廣泛關(guān)注。南京電視臺的高標(biāo)清同播業(yè)務(wù)，目前處于起步階段，隨著高標(biāo)清同播頻道的正式上線，將使南京臺不斷改進和完善高清電視技術(shù)平臺和業(yè)務(wù)流程，促進提高節(jié)目制作工藝、配套標(biāo)準(zhǔn)和運營管理水平，為城市臺的高清電視業(yè)務(wù)發(fā)展提供規(guī)范和借鑒意見。

:

[1]國家廣播電影電視總局科技司.電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)白皮書——電視臺高標(biāo)清同播技術(shù)策略研究（2009）[EB/OL].[2013-08-20].http://wenku.baidu.com/view/3e267cdbce2f0066f533 2222.html.

[2]國家廣播電影電視總局.廣電總局關(guān)于高標(biāo)清同播技術(shù)要求的若干意見[EB/OL].[2013-08-20].http://www.jxtvnet.com/CMS.aspx?Aid=81.

[3]蔣訓(xùn)嫻.浙江衛(wèi)視高標(biāo)清同播實施方案[J].電視技術(shù)，2010，34（3）：104-105.