高清播出關(guān)鍵技術(shù)與運(yùn)作探討

□ 李華青

高清播出關(guān)鍵技術(shù)與運(yùn)作探討

□ 李華青

廣東廣播電視臺(tái)對(duì)原有的高清播出系統(tǒng)進(jìn)行改造，具備了3個(gè)高清頻道播出規(guī)模的、獨(dú)立的高清系統(tǒng)。本文從視音頻系統(tǒng)、播控系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)等方面詳細(xì)描述高清播出系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計(jì)思路，并深入探討高清播出系統(tǒng)的管理和維護(hù)。

一、設(shè)計(jì)思路及技術(shù)要求

為順應(yīng)觀眾對(duì)視頻質(zhì)量的不斷追求，廣東廣播電視臺(tái)的高清播出系統(tǒng)由原來的“標(biāo)清為主，兼顧高清”過渡到“高清為主，兼顧標(biāo)清”。在建設(shè)的過程中，我們提出了幾個(gè)原則：

●有利于節(jié)目播出流程的平穩(wěn)過渡；

●有利于系統(tǒng)化繁為簡(jiǎn)、確保播出安全；

●有利于提高技術(shù)質(zhì)量，提供更好的技術(shù)手段；

●有利于發(fā)展，符合未來技術(shù)發(fā)展的方向。

新搭建的系統(tǒng)支持高標(biāo)清同播，并且具有較強(qiáng)的技術(shù)先進(jìn)性、可擴(kuò)展性和可兼容性，在滿足當(dāng)前需要的同時(shí)，也為日后的技術(shù)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

二、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示，與臨時(shí)高清系統(tǒng)相比，新的軟件模塊有自動(dòng)技審和錄像機(jī)共享調(diào)度功能。系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行管理，通過千兆以太網(wǎng)傳輸控制、管理信息，錄編播可同時(shí)進(jìn)行。上載的視頻采用FTP的方式將審核后的素材同步到主備播出視頻服務(wù)器的存儲(chǔ)區(qū)，保證主備播出服務(wù)器的同步播放，提高系統(tǒng)的安全性。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

具備自動(dòng)切換功能的主、備播控工作站采用VDCP控制協(xié)議，通過RS422對(duì)視頻服務(wù)器、切換臺(tái)、錄像機(jī)、臺(tái)標(biāo)機(jī)、鍵混等設(shè)備進(jìn)行控制，當(dāng)遇到不同級(jí)別的故障時(shí)能得到妥善的應(yīng)急處理。除此之外，播控軟件還對(duì)信號(hào)源設(shè)定了三級(jí)切換的應(yīng)急機(jī)制，倘若主視源輸入信號(hào)中斷則自動(dòng)切換到備路，倘若備路同時(shí)中斷則再倒到第三級(jí)應(yīng)急通道，提高了內(nèi)外部系統(tǒng)硬件故障的應(yīng)急響應(yīng)水平。

三、視頻服務(wù)器系統(tǒng)

廣東廣播電視臺(tái)首次在國(guó)內(nèi)電視臺(tái)引入分布式在線存儲(chǔ)共享的多頻道硬盤播出方式。待播的節(jié)目和廣告磁帶進(jìn)入播出環(huán)節(jié)后，首先在上載視頻服務(wù)器進(jìn)行視頻壓縮編碼、統(tǒng)一MXF 封裝、文件級(jí)技審，經(jīng)過播出系統(tǒng)內(nèi)部遷移最終分別傳輸?shù)街鱾洳コ鲆曨l服務(wù)器解碼輸出。在改造后的高清播出系統(tǒng)中，也首次采用了UML-T 系列作為上載集群的主要存儲(chǔ)設(shè)備。UML系統(tǒng)配置2臺(tái)鏡像的UML服務(wù)器，并連接單一的存儲(chǔ)陣列。服務(wù)器設(shè)計(jì)有High Availability Server（SHAS）軟件。SHAS配置讓2臺(tái)UML服務(wù)器均可以訪問在硬盤陣列中的所有硬盤。它通過高速InfiniBand內(nèi)部連接，在主機(jī)DRAM緩存間鏡像回寫數(shù)據(jù)，提供故障恢復(fù)功能。外部客戶端用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)文件I/O協(xié)議訪問UML 文件系統(tǒng)。支持的協(xié)議包括CIFS（SMB）、FTP等。SHAS還對(duì)存儲(chǔ)陣列提供RAID-6的數(shù)據(jù)保護(hù)。

播出視頻服務(wù)器系統(tǒng)需要由主備2套高清播出視頻服務(wù)器組成。原系統(tǒng)有2 個(gè)BMLex24000 節(jié)點(diǎn)，需要新增1 套BMLex24003 集群和1 臺(tái)BMLex24000節(jié)點(diǎn)，由它們共同構(gòu)成2個(gè)播出服務(wù)器集群，其中每個(gè)集群包含3個(gè)節(jié)點(diǎn)，此外增加2臺(tái)MCL配合播出集群作為高清解碼通道。播出視頻服務(wù)器編解碼部分采用MCL-6000系列媒體客戶端，MCL-6000系列采用高、標(biāo)清通用的硬件平臺(tái)，根據(jù)實(shí)際需要配置通道數(shù)量和類型。當(dāng)前配置為4臺(tái)MCL-6202高/標(biāo)清同播解碼器，每臺(tái)含2路獨(dú)立解碼輸出通道?？勺詣?dòng)完成同一素材的上變換或下變換，且同時(shí)輸出該素材的高清及標(biāo)清信號(hào)。

四、自動(dòng)播控系統(tǒng)

播出系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性以及播出質(zhì)量、播出實(shí)效往往更大程度地取決于自動(dòng)播控系統(tǒng)軟件。廣東廣播電視臺(tái)高清頻道采用中科大洋的高清播出控制軟件。播出軟件主要分為五大模塊。

（一）編單模塊

編單模塊主要負(fù)責(zé)導(dǎo)入廣告單或外部編單系統(tǒng)的節(jié)目單最終編排修改形成播出預(yù)編排節(jié)目單，并審核后提交到播出?？梢韵染巻魏笊陷d，也可以先上載后編單；對(duì)于節(jié)目單中還未上載的素材，將生成上載任務(wù)保存到播出數(shù)據(jù)庫的上載任務(wù)數(shù)據(jù)表中，上載軟件可以隨時(shí)調(diào)用。一天的節(jié)目單可以分為不同的時(shí)段，方便編輯和管理節(jié)目單；節(jié)目單有嚴(yán)格的審核、審批制度；節(jié)目單的建立、刪除、修改由計(jì)算機(jī)智能管理，各頻道互不干擾。

（二）上載模塊

上載模塊通過同時(shí)控制錄像機(jī)播放和視頻服器錄制，

完成實(shí)際素材文件的生成，并在采集成功后將素材信息寫入數(shù)據(jù)庫，也包括對(duì)采集完成的素材進(jìn)行修改入出點(diǎn)、審核通過等操作，對(duì)不合格的素材進(jìn)行重新上載等操作。軟件內(nèi)嵌素材管理器，便于對(duì)節(jié)目素材的管理；素材ID自動(dòng)生成，每條上載的素材按照預(yù)定義的規(guī)則自動(dòng)生成ID，確保素材的唯一性；設(shè)立單獨(dú)的廣告編單、上載審看工作站。對(duì)現(xiàn)有廣告公司的廣告播出串聯(lián)單實(shí)現(xiàn)文件格式轉(zhuǎn)換，能以通用的格式導(dǎo)出廣告素材播出情況的數(shù)據(jù)，與廣告部門的相關(guān)信息管理系統(tǒng)無縫銜接。支持廣告遠(yuǎn)程上載和編單功能，具備完善、可靠的廣告、節(jié)目播出管理，播后統(tǒng)計(jì)和報(bào)表功能。

（三）自動(dòng)技審模塊

廣東廣播電視臺(tái)的標(biāo)清系統(tǒng)和臨時(shí)衛(wèi)視高清系統(tǒng)一直沿用人工審核機(jī)制，然而隨著越來越多的節(jié)目需要上載，如何提高效率和準(zhǔn)確性成了需要解決的問題。這次國(guó)際頻道高清系統(tǒng)中，就首次引用自動(dòng)技審。中科大洋的技審平臺(tái)包括自動(dòng)技審和人工復(fù)檢軟件。在技審平臺(tái)軟件中，通過策略服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)按照一定條件（存儲(chǔ)區(qū)、頻道、節(jié)目類型以及節(jié)目單等）自動(dòng)生成技審任務(wù)。

（四）錄像機(jī)共享調(diào)度模塊

錄像機(jī)共享調(diào)度模塊優(yōu)勢(shì)在于播出頻道設(shè)置使用共享錄像機(jī)的配額，而不需要指定使用具體的錄像機(jī)。在廣東廣播電視臺(tái)的臨時(shí)高清系統(tǒng)中，衛(wèi)星高清頻道有指定的2路VTR1和VTR2，將2路VTR信號(hào)直接接入切換臺(tái)來實(shí)現(xiàn)放像播出，而新搭建的正式高清系統(tǒng)將具備3個(gè)高清頻道的規(guī)模，新增的錄像機(jī)共享功能實(shí)現(xiàn)了更合理地分配播出端錄像機(jī)設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)錄像機(jī)自動(dòng)分配和共享調(diào)度。

（五）播出模塊

播出模塊主要負(fù)責(zé)加載預(yù)編排節(jié)目單，形成正播單，并可根據(jù)需要對(duì)正播單進(jìn)行修改編排，實(shí)時(shí)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保持通訊，及時(shí)將更新的播出節(jié)目單提交到視頻服務(wù)器，再根據(jù)節(jié)目單指令調(diào)用上載機(jī)數(shù)據(jù)，經(jīng)千兆以太網(wǎng)從上載機(jī)將數(shù)據(jù)同步切到播出服務(wù)器。該播出模塊可實(shí)現(xiàn)定時(shí)播出、順序播出、定時(shí)插播、連續(xù)插播、手動(dòng)插播，保證幀精度的切換。播出模塊按照正播單內(nèi)容控制視頻服務(wù)器，VTR、矩陣、鍵混、切換臺(tái)422倒換器等可控設(shè)備協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)源節(jié)目的播出。播出模塊還可自動(dòng)檢測(cè)所有受控設(shè)備的連接及受控狀態(tài)，在出現(xiàn)故障時(shí)給出相應(yīng)警示信息，提供各種安全及應(yīng)急手段保障播出安全：工作站主備，完全主備控制方式，Take，HOLD保持，應(yīng)急切換等。如果出現(xiàn)播出軟件非正常退出的情況，重新登錄播出軟件以后，只要進(jìn)入編輯狀態(tài)，選擇加載正播表子菜單，就可以直接調(diào)用播控?cái)?shù)據(jù)庫正播表中的播出節(jié)目單，最大限度地提高播出系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；寫入播后數(shù)據(jù)信息供播后統(tǒng)計(jì)查詢，有詳細(xì)完善的日志記錄。

五、本系統(tǒng)有待改進(jìn)和完善的問題

在高清播出系統(tǒng)中，播出控制機(jī)和視頻服務(wù)器在主備控制機(jī)制上采用完全主備的方式，備播出控制機(jī)與所有設(shè)備的控制鏈路接通，可以無縫接管所有受控設(shè)備的控制權(quán)，確保節(jié)目正常播出。在系統(tǒng)投入使用后，這項(xiàng)方案存在以下缺點(diǎn)：

（1）由于主備播控機(jī)共用倒換器，形成了單一故障點(diǎn)隱患。如果倒換器在主播控機(jī)發(fā)出觸發(fā)命令的瞬間死機(jī)或崩潰，將無法觸發(fā)所連接相應(yīng)的信號(hào)源，導(dǎo)致播出事故的產(chǎn)生。

（2）在日常播出中，由于主備視頻服務(wù)器都是由主播出控制機(jī)控制的，備播出控制機(jī)在主播出控制機(jī)瞬間死機(jī)或重啟時(shí)根本沒有足夠的時(shí)間響應(yīng)并接管視頻服務(wù)器的控制權(quán)，視頻服務(wù)器無法接收到備播控機(jī)發(fā)出的節(jié)目源觸發(fā)信號(hào)，從而導(dǎo)致主備兩臺(tái)視頻服務(wù)器同時(shí)出現(xiàn)靜幀，在這種情況下，播出系統(tǒng)就無法快速恢復(fù)正常播出，只能人工將最終輸出信號(hào)切換到墊片通道上進(jìn)行應(yīng)急播出。另外，主、備播出控制機(jī)觸發(fā)同一信號(hào)源時(shí)，存在觸發(fā)信號(hào)易丟失的問題，主播控機(jī)同時(shí)控制主、備視頻服務(wù)器，備用視頻服務(wù)器仍然無法在主播出控制機(jī)死機(jī)或重啟時(shí)接收到備播出控制機(jī)發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)。

考慮到以上問題，我們使用2個(gè)422倒換器。正常情況下，422倒換器1承擔(dān)主播出視頻服務(wù)器的控制倒換，由主播出控制機(jī)主控、備播出控制機(jī)備份；422倒換器2承擔(dān)備播出服務(wù)器的控制倒換，由備播出控制機(jī)主控、主播出控制機(jī)備份。當(dāng)主機(jī)死機(jī)，備機(jī)自動(dòng)接管為“主控”狀態(tài)，同時(shí)由7250卡觸發(fā)422倒換器倒換至備路，由備機(jī)控制主備視頻服務(wù)器通道。這樣，主播出控制機(jī)死機(jī)僅會(huì)導(dǎo)致主視頻服務(wù)器靜幀，而備視頻服務(wù)器由備播控工作站控制，并不受影響。此時(shí)，只要將最終播出信號(hào)切換到備視頻服務(wù)器信號(hào)通道，即可恢復(fù)正常播出。

六、結(jié)束語

廣東廣播電視臺(tái)衛(wèi)視高清頻道已投入使用，高清播出系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠，充分體現(xiàn)了電視播出網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化的播出理念，有效地保障電視的安全播出，也為今后的高清播出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

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（作者單位：廣東廣播電視臺(tái)）