四川廣播電視臺播出系統(tǒng)高標清同播改造設(shè)計與實現(xiàn)

周 賓

（作者單位：四川廣播電視臺電視播出部）

四川廣播電視臺播出系統(tǒng)高標清同播改造設(shè)計與實現(xiàn)

周 賓

（作者單位：四川廣播電視臺電視播出部）

摘 要：隨著廣播電視技術(shù)的不斷發(fā)展，高清成為電視發(fā)展的主流趨勢，高清電視節(jié)目逐漸成為電視媒體在激烈競爭中保持優(yōu)勢的重要手段。四川廣播電視臺為了保持其在電視媒體激烈競爭中的優(yōu)勢，拓展高清發(fā)展空間，于2014年底對播出系統(tǒng)兩個備份標清頻道進行高標清同播改造。本文對此次高標清同播改造系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)進行了闡述。

關(guān)鍵詞：高標清同播；上下變換；高清化

四川廣播電視臺電視播出系統(tǒng)于2011年底建設(shè)完成，并于2012年初投入使用。播出系統(tǒng)共建有14個電視播出頻道，其中12個標清頻道、2個高清頻道。目前在播四川衛(wèi)視高清、影視文藝高清2個高清頻道、10個標清頻道及2個備份標清頻道，經(jīng)過3年多的運行，整個播出系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定。但隨著近年來大尺寸、高清晰度平板電視走進千家萬戶，觀眾對高清電視節(jié)目的需求不斷增加，高清電視節(jié)目逐漸成為電視媒體在激烈競爭中保持優(yōu)勢的重要手段，廣播電視行業(yè)內(nèi)對建設(shè)高清播出系統(tǒng)的需求越來越迫切。為了保持川臺在電視媒體激烈競爭中的優(yōu)勢，拓展高清發(fā)展的空間，四川廣播電視臺電視播出部于2014年底對兩個備份標清頻道進行高清升級，并在進行高清升級的同時進行高標清同播改造。本文詳細闡述了在充分利用現(xiàn)有設(shè)備并兼顧高安全性、高可靠性、高可用性、高可維護性的原則下，播出系統(tǒng)高清同播改造的設(shè)計思路。

1 高標清同播改造的原則和實現(xiàn)目標

四川廣播電視臺高標清同播改造項目的設(shè)計和實施，遵循高安全性、高可靠性、高可用性、高可維護性、并兼顧經(jīng)濟性的原則，即除了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定外，還需充分利用備份頻道現(xiàn)有的標清設(shè)備。

系統(tǒng)架構(gòu)在現(xiàn)有標清架構(gòu)下不做大的改動，結(jié)構(gòu)合理；機房設(shè)備布局在現(xiàn)有架構(gòu)下進行，設(shè)備布線不做大的變動；設(shè)備選用兼顧先進性與成熟性，能匹配現(xiàn)有播出線上產(chǎn)品；所設(shè)計系統(tǒng)能受現(xiàn)有播出、圖文軟件控制，升級改造后頻道需要保持與現(xiàn)有的播出模式與播出流程一致。

最終改造完成后實現(xiàn)頻道一體化高標清同播

2 高標清同播改造系統(tǒng)設(shè)計

（1）播出切換系統(tǒng)：

目前四川廣播電視臺播出系統(tǒng)按每兩個頻道劃分為一個播出組，每個播出組中的2個頻道共用2臺OMNEON視頻服務(wù)器、2臺NVISION播出切換臺機箱以及1臺切換臺面板。進行高清同播改造的2個備份頻道正好在同一個播出組中，其播出切換系統(tǒng)架構(gòu)如圖1：

通過上圖我們不難看出，要實現(xiàn)高標清同播，首先，上圖系統(tǒng)架構(gòu)中所有設(shè)備、信號源必須先實現(xiàn)高清化。其次，在實現(xiàn)高清化后，我們選擇利用下變換器對高清信號進行下變化，從而實現(xiàn)一套播出系統(tǒng)進行高標清同播。下面，我們對圖中各設(shè)備、信號源的高清化進行分析：

視頻服務(wù)器信號源：現(xiàn)階段四川廣播電視臺播出系統(tǒng)使用的是OMNEON Media deck 3000視頻服務(wù)器，每臺視頻服務(wù)器我們配置了一塊5501解碼卡和一塊5321編解碼卡，5321編解碼卡我們配置為1個上載通道和一個素材審看通道，5501解碼卡配置為2個播出通道。其中5501解碼卡播出通道可以通過配置軟件設(shè)置為高清播放通道或者標清播放通道，二者選擇其一。高標清同播改造中視頻服務(wù)器可以通過其配置軟件設(shè)置5501中的2個播放通道為高清播放通道即滿足高清信號要求，5321編解碼卡也可以通過配置軟件設(shè)置為高清上載通道和高清審片通道。因此，視頻服務(wù)器滿足高標清同播要求，可繼續(xù)使用。

其他輸入信號源信號源：信號類型包括衛(wèi)星信號、SDH信號、各演播室信號、延時器信號等等，這些信號源通常是由總控主矩陣調(diào)度給頻道，而四川廣播電視臺在建設(shè)之初，總控主矩陣就設(shè)計為高清矩陣，向下兼容標清信號，并且在總控配置了高清衛(wèi)星接收機、哈里斯X85多媒體格式變換器、高清延時器、高清墊片機等，半數(shù)以上的演播室也為高清演播室，能為總控傳送高清信號，標清演播室信號可以在總控通過哈里斯X85進行上變換。因此在除了視頻服務(wù)器以外的信號源上，也滿足高標清同播對于高清信號源的要求。

切換臺：四川廣播電視臺播出系統(tǒng)標清頻道使用的切換臺為Miranda Nv5128標清切換臺，此次改造的2個備份頻道也是使用該型號的標清切換臺。

該切換臺不支持高清信號的切換，所以切換臺需新置。在考慮新置切換臺時，本著充分利用現(xiàn)有設(shè)備的原則，新置切換臺應(yīng)受控于現(xiàn)有的切換臺NV5100MCFECP控制面板。

圖1　

圖2　

圖3　

視分：在原有標清系統(tǒng)中使用的是Evertz 7700DA6-L標清視分，對于高清信號的分配則需新購置Evertz 7700DA6-HD-L高清視分。

等響度二選一開關(guān)：原備份標清頻道使用的是Evertz 7700R2*2-HES+IG+3RU等響度二選一開關(guān),該板卡為高標清兼容板卡，對于高標清同播標清播出部分，該板卡可繼續(xù)使用，高清播出部分則需另外購置該類型板卡。

（2）上下變換器：

該設(shè)備算是高標清同播中比較關(guān)鍵的設(shè)備，上下變換器在我們的系統(tǒng)中只作為下變換器使用，我們在設(shè)計系統(tǒng)時考慮該設(shè)備應(yīng)具有自動識別視頻信號源中AFD值，并作出相應(yīng)下變換的功能，下變后應(yīng)保持畫面的原汁原味。對于視頻中嵌有AFD值的，下變換器做相應(yīng)的左右裁邊或者上下加黑邊，對于沒有AFD值的，如矩陣信號，直播信號等，統(tǒng)一做左右裁邊處理。

（3）編碼復(fù)用系統(tǒng)：

目前我臺的標清編碼復(fù)用系統(tǒng)采用的是TANDBERG公司的“N+1”編碼復(fù)用架構(gòu)，本次高標清同播改造，需要利用現(xiàn)有的復(fù)用器、二選一碼流切換器及網(wǎng)管系統(tǒng)，只需要新增2臺高清電視頻道的編碼設(shè)備，采用編碼1+1冗余備份，與我臺現(xiàn)有的2套高清節(jié)目的H.264編碼信號復(fù)用。通過現(xiàn)有復(fù)用器、2選1碼流切換器和網(wǎng)管系統(tǒng)，實現(xiàn)包含了4套高清電視節(jié)目的主備碼流自動或手動切換。

編碼復(fù)用示意圖如圖2：其中橘黃色部分是需新采購的編碼器，灰色為已有設(shè)備。

3 系統(tǒng)設(shè)備選型

經(jīng)過前期大量的調(diào)研、研究以及借鑒其他省臺高清同播改造的一些經(jīng)驗，確定了最終的高標清同播改造方案，系統(tǒng)構(gòu)架如圖3：

高標清同播系統(tǒng)在整個系統(tǒng)架構(gòu)上和原有的標清系統(tǒng)基本相同，同時也充分利用了原有標清系統(tǒng)的設(shè)備，標清同播只是利用高清切換臺Clean口輸出的干凈信號進行下變換，對下變換后的標清干凈信號通過鍵控器疊加臺標、字幕等，即實現(xiàn)了一套播出系統(tǒng)的高標清同播。下面對系統(tǒng)中重點設(shè)備的選型進行介紹：

（1）高清播出切換臺

通過前期的市場調(diào)研并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的使用經(jīng)驗，我們選擇了Miranda的IS-750高清切換臺。IS-750高清切換臺完全受控于我們現(xiàn)有的NV5100MC-FECP控制面板和播控軟件，播出值班員可直接上手使用。

該款切換臺采用1RU單體設(shè)計，每頻道播出切換臺為一臺獨立的單機設(shè)備；支持至少4個鍵通道，3層外鍵，支持內(nèi)置動態(tài)和靜態(tài)LOGO；允許不同步信號通過切換臺，信號源不同步時，或切換臺同步丟失時，切換臺輸出信號不會顯示逆程或彩場；支持Dolby E音頻直通，具有時鐘再生，自動均衡等功能。

（2）16×4高標清視頻矩陣

我們把16×4高清視頻矩陣作為播出切換臺的前置路由矩陣使用，對于設(shè)備品牌、型號選取，我們選擇了Miranda CR1604-HD 16×4矩陣，這款小型高清矩陣為1RU標準機架單體設(shè)計，帶時鐘重整功能，具備高可靠性主備冗余電源，受高清播出切換臺的完全控制。

（3）上下變化器：

上下變化器作為高標清同播中的關(guān)鍵設(shè)備，我們通過調(diào)研選擇了Snell的kudopro sv2000上下變化器。這款上下變換器在設(shè)備安裝、調(diào)試之初，只能進行固定方式的下變換處理，不具備自動識別視頻中的AFD值作出相應(yīng)變化的功能。經(jīng)過與廠商的溝通，升級其配置軟件，現(xiàn)我們使用的sv2000上下變換器具備了識別視頻中AFD值進行指定變換的功能：即視頻中嵌有AFD值的，下變換器按照參數(shù)設(shè)置做相應(yīng)的左右裁邊或者上下加黑邊處理，對于沒有AFD值的，如矩陣信號，直播信號等，統(tǒng)一做左右裁邊處理。除此之外，Snell Sv2000還全面支持主要元數(shù)據(jù)，標配支持隱藏字幕、時間碼、Dolby E音頻透傳，具備至少兩聲道嵌入音頻聲道交叉和復(fù)制功能，獨立雙通道，參數(shù)、功能可分別設(shè)置等。

（4）高清編碼器：

對于高清編碼器我們選擇了愛立信AVP 2000 H.264高清編碼器。這款編碼器采用1RU機箱設(shè)計，支持2路獨立高清信號編碼，支持前面板和web瀏覽器參數(shù)設(shè)置，BNC接口HD/SD-SDI視頻（含3對以上立體聲嵌入音頻）輸入。視頻編碼格式：H.264 HD 4：2：0 8bit，1-25 Mbps輸出碼率連續(xù)可調(diào)，音頻編碼：支持MPEG-1 layer2、杜比E解碼及5.1聲道杜比數(shù)字編碼。其PCR精度不超過±500ns，PCR重復(fù)間隔≤40ms，PAT（節(jié)目關(guān)聯(lián)表）重復(fù)間隔≤500 ms，PMT重復(fù)間隔≤500 ms，PTS重復(fù)間隔≤700 ms，產(chǎn)品通用性好，高可靠設(shè)計，運行穩(wěn)定。除此之外該款高清編碼器不用太復(fù)雜的配置就可直接加入我們現(xiàn)有的編解碼、復(fù)用器網(wǎng)管系統(tǒng)，方便值班人員對編碼器狀態(tài)進行實時監(jiān)控和管理。

（5）高標清字幕機

高標清同播在標清播出字幕方面，備份頻道原有的標清字幕機可繼續(xù)使用，高清字幕機我們?nèi)匀贿x擇了新奧特A10 HD高清字幕機。選擇這款字幕機原因是現(xiàn)階段我臺在播的高清頻道、標清頻道均使用的是新奧特A10系列，且使用的新奧特字幕機及軟件除了具備一般傳統(tǒng)字幕機的功能外，最主要是其具備根據(jù)播控單節(jié)目播出時間自動更新字幕單條目播出時間的功能，即實現(xiàn)字幕單和播控單的聯(lián)動。此項功能極大的降低了以往因節(jié)目播出時間調(diào)整，值班人員手動修改字幕單中對應(yīng)條目播出時間出現(xiàn)錯誤的風(fēng)險。此外，字幕軟件還能識別播控軟件發(fā)出的“Take”、“Skip”、“Hold”等應(yīng)急切換指令，并自動在字幕單中作出相應(yīng)的條目切換。現(xiàn)階段我們使用的整個字幕系統(tǒng)，從角標、字幕單的制作到播出線上字幕單的加載、字幕播出內(nèi)容、播出時間的修改完全實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化和自動化，系統(tǒng)運行3年多以來安全、穩(wěn)定，這一點也是我們繼續(xù)采用新奧特字幕機的重要原因。

4 總結(jié)

高清是電視發(fā)展的主流趨勢，也是新的歷史條件下滿足人民群眾精神文化需求的必然選擇。當前正是在國際上延續(xù)了幾十年的標準清晰度電視向高清晰度電視躍進的重要時段，四川廣播電視臺此次高標清同播改造，解決了節(jié)目層面原動力問題，解決了高清頻道產(chǎn)業(yè)化運營問題，也順應(yīng)了廣播電視由標清向高清過度的必由之路。在此次系統(tǒng)改造中，我們大膽采用既符合我臺節(jié)目播出、安全播出要求，又能夠充分利用現(xiàn)有設(shè)備、節(jié)省資金的設(shè)計理念。播出系統(tǒng)高標清同播改造于2014年底完成至今，兩個高標清同播頻道系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，實現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計之初的要求。

參考文獻：

[1]電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化編寫組.電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)白皮書—電視臺高標清同播技術(shù)策略研究 2009.12 ：50-59

作者簡介：周賓（1981.3—），男，碩士學(xué)歷，職稱：工程師，四川廣播電視臺電視播出部主管。