視頻服務(wù)器在吉林電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用

田海東

【摘要】 現(xiàn)代社會(huì)，電視作為最具影響力和競爭力的大眾傳播媒體，以豐富的信息資源、完善的傳輸網(wǎng)絡(luò)和龐大的受眾群體構(gòu)成了一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模的信息行業(yè)。數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電視領(lǐng)域中應(yīng)用，不僅使整個(gè)電視系統(tǒng)的技術(shù)質(zhì)量顯著改善，頻率資源利用率成倍提高，而且為電視媒體長期占據(jù)現(xiàn)代媒體的發(fā)展前沿提供了可能。應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，吉林電視臺(tái)對(duì)整個(gè)播出系統(tǒng)進(jìn)行了全面的數(shù)字化改造。

【關(guān)鍵詞】 視頻服務(wù)器 結(jié)構(gòu) 技術(shù)運(yùn)用

電視自動(dòng)播出系統(tǒng)的發(fā)展，大致分為三個(gè)階段：第一階段，采用單機(jī)控制的播出控制系統(tǒng)；第二階段，采用網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)播出控制系統(tǒng)；第三階段，采用帶中心存儲(chǔ)的播出控制系統(tǒng)，即播出系統(tǒng)配備媒體資源管理中心，是數(shù)字播出系統(tǒng)的發(fā)展方向。

視頻服務(wù)器從理論上概述，它是一種對(duì)視音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、存儲(chǔ)及處理的專用嵌入式設(shè)備，它在遠(yuǎn)程監(jiān)控及視頻等方面都有廣泛的應(yīng)用，視頻服務(wù)器采用MPEG4或MPEG2等壓縮格式，在符合技術(shù)指標(biāo)的情況下對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，以滿足存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊?，它由視音頻壓縮編碼器、輸入/輸出通道、網(wǎng)絡(luò)接口等構(gòu)成，視音頻接口、RS422/ RS232串行接口、軟件接口等構(gòu)成，伴隨編碼技術(shù)的進(jìn)一步推進(jìn)，以及網(wǎng)絡(luò)的普及率進(jìn)一步提高，視頻傳播的手段和能力都將不斷更新，同時(shí)消耗更少，帶來視頻平衡與穩(wěn)定。

視頻服務(wù)器的功能：1、多通道并行處理。視頻服務(wù)器可同時(shí)進(jìn)行錄制和播放操作，獨(dú)自進(jìn)行視頻信號(hào)處理。2、高標(biāo)清數(shù)字視頻接口。視頻服務(wù)器提供了全面的高標(biāo)清數(shù)字視頻接口，其中包括：HD-SDI、標(biāo)清視頻接口，能夠?qū)敫咔寤驑?biāo)清多媒體素材。3、支持播放列表的播出。只需要將節(jié)目內(nèi)容和次序安排進(jìn)去，就可以在規(guī)定的時(shí)間實(shí)現(xiàn)素材的自動(dòng)定時(shí)播放。并可利用軟件調(diào)整播出的順序。4、延時(shí)播出。視頻服務(wù)器通道在記錄的同時(shí)可以延時(shí)播出，由于硬盤的儲(chǔ)存時(shí)間長，延時(shí)時(shí)間可以根據(jù)0秒—2小時(shí)甚至更長時(shí)間的調(diào)整。5、應(yīng)急循環(huán)播出。視頻服務(wù)器的播出質(zhì)量很好；性能較高。

下面是我臺(tái)數(shù)字化播出系統(tǒng)視頻服務(wù)器的技術(shù)應(yīng)用。每個(gè)服務(wù)器內(nèi)的硬盤均采用RAID（Redundant Array of independent Disk）技術(shù)，即獨(dú)立硬盤亢余陣列，簡稱硬盤陣列，它是通過把若干個(gè)硬盤連接在一起，以獲得倍增的容量和數(shù)據(jù)輸出帶寬的硬盤組合形式。其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。因?yàn)镽AID由多個(gè)硬盤構(gòu)成，它還有一個(gè)特性，就是能防止其中任何一個(gè)硬盤發(fā)生故障時(shí)所引起的數(shù)據(jù)丟失。

RAID有多種級(jí)別，其中RAID—3在傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)能提供最出色的性能和保護(hù)。因此，我臺(tái)采用基于RAID—3技術(shù)的8+1硬盤陣列，每個(gè)服務(wù)器包含9個(gè)硬盤，8個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、一個(gè)存儲(chǔ)奇偶效驗(yàn)碼，每塊硬盤容量為180G。RAID—3為單盤容錯(cuò)并行傳輸陣列，它采用分條技術(shù)將數(shù)據(jù)按位或按字節(jié)分散記錄在各個(gè)硬盤的相同扇區(qū)上，同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，判斷其奇偶性，產(chǎn)生校驗(yàn)數(shù)據(jù)，并寫到最后一個(gè)硬盤上（即亢余或校驗(yàn)盤）。

當(dāng)一個(gè)硬盤發(fā)生故障時(shí)，除故障盤外，數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤繼續(xù)進(jìn)行寫操作；而讀操作通過對(duì)剩余數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤的數(shù)據(jù)進(jìn)行異域計(jì)算，恢復(fù)故障盤上應(yīng)有的數(shù)據(jù)。即使故障盤被替換掉，丟失的數(shù)據(jù)也可以被恢復(fù)到新的硬盤上，系統(tǒng)在保護(hù)的模式下重新開始工作。如果校驗(yàn)盤發(fā)生故障，奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以通過數(shù)據(jù)盤重建。

一、服務(wù)器結(jié)構(gòu)

吉林電視臺(tái)配備了三臺(tái)PNNACLE公司的MSS—1600視頻服務(wù)器來作為上載服務(wù)器、主播出服務(wù)器和備播出服務(wù)器，三臺(tái)服務(wù)器通過光纖交換機(jī)連接，組成鏡像結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)素材存儲(chǔ)和播

出解碼通道熱備份。每臺(tái)MSS—1600分別由9個(gè)180G硬盤組成內(nèi)置的“8+1”RAID3硬盤陣列，在8Mb/s碼率的情況下，存儲(chǔ)時(shí)間近400小時(shí)。其中上載服務(wù)器配置了6個(gè)編碼板，用于公共頻道和都市頻道節(jié)目素材及廣告素材上載，3個(gè)解碼板（6個(gè)解碼通道），用于上載回監(jiān)和應(yīng)急墊片；主播出服務(wù)器配置4個(gè)編碼板，用于影視和鄉(xiāng)村頻道節(jié)目上載，4個(gè)解碼板（8個(gè)解碼通道），用于6個(gè)頻道主路播出和上載回監(jiān)，4個(gè)解碼板（8個(gè)解碼通道），用于6個(gè)頻道備路播出和上載回監(jiān)。服務(wù)器均采用雙電源結(jié)構(gòu)以保證其穩(wěn)定性，操作系統(tǒng)基于穩(wěn)定可靠地UNIX系統(tǒng)，利用前置機(jī)來進(jìn)行日常維護(hù)和管理操作。

二、服務(wù)器技術(shù)運(yùn)用

節(jié)目播出是由主、備播出服務(wù)器完成。主播出服務(wù)器負(fù)責(zé)六個(gè)頻道的主路播出，分別由六個(gè)頻道的主播出工作站控制；備播出服務(wù)器負(fù)責(zé)六個(gè)頻道的備路播出，分別由六個(gè)頻道的備播出工作站控制，兩臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)的節(jié)目素材完全相同，播出時(shí)，每個(gè)頻道的兩臺(tái)播出工作站在同一時(shí)刻分別控制主、備播出服務(wù)器播出相同的素材，以達(dá)到同步播出，確保播出信號(hào)熱備份。

節(jié)目素材上載是由三臺(tái)服務(wù)器共同承擔(dān)。服務(wù)器之間的視頻數(shù)據(jù)傳輸通過光纖交換機(jī)完成，同步任務(wù)由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的FTP軟件派發(fā)，對(duì)于直接錄入主播出或者備播出服務(wù)器的素材，則拷貝到另一臺(tái)播出服務(wù)器上，確保兩臺(tái)播出服務(wù)器上均有保存。對(duì)于錄入上載服務(wù)器的素材，則分別向主備播出服務(wù)器拷貝。這樣設(shè)計(jì)，可以最大限度的保證主備播出服務(wù)器中擁有所需的全部節(jié)目，每臺(tái)視頻服務(wù)器的工作量得以均衡分配，一定程度上降低了系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)碼流流量，提高了視頻服務(wù)器的穩(wěn)定性。同時(shí)，播出服務(wù)器采取完全獨(dú)立的一對(duì)一的鏡像備份，實(shí)時(shí)同步播出，保證了播出的安全性。

在設(shè)備安全性的保障上解決后，我們又考慮到其它外在的因素，包括每臺(tái)服務(wù)器我們都設(shè)置了兩臺(tái)電源，互為備份；兩側(cè)風(fēng)扇也互為備份。

隨著網(wǎng)絡(luò)化不斷的發(fā)展，我臺(tái)搭建了新的播出系統(tǒng)，系統(tǒng)及視音頻節(jié)目上載、審核、播出等功能為一體，并于臺(tái)內(nèi)已有或?qū)⒔ǖ男侣劸W(wǎng)、制作網(wǎng)、媒質(zhì)網(wǎng)等直接連接的視頻播出系統(tǒng)；我臺(tái)新播出系統(tǒng)采用的是k2視頻服務(wù)器系統(tǒng)；它由k2媒體客戶端、k2媒體服務(wù)器和k2RAID硬盤陣列三部分構(gòu)成，主要優(yōu)點(diǎn)：

1、由于采用了計(jì)算機(jī)行業(yè)的通用和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，使其與其它第三方應(yīng)用軟件可以基于千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交互通信和資源共享，更重要的是采用IT通用部件，從理論上講會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。由于以太網(wǎng)絡(luò)無處不在，這樣可以實(shí)現(xiàn)低成本的遠(yuǎn)程連接和數(shù)據(jù)共享.

2、將原先內(nèi)置與視頻服務(wù)器主機(jī)中的編解碼通道外移出來；組成一個(gè)單獨(dú)的單元，即K2媒體客戶端，這樣的好處是，媒體客戶端還可以通過內(nèi)置媒體硬盤而獨(dú)立應(yīng)用。編解碼通道與服務(wù)器不共享于一體，編解碼通道的任何異常都無需重啟媒體服務(wù)器而獲得排除，這是以往視頻服務(wù)器所不具備的，這樣的架構(gòu)使不同格式、不同性質(zhì)的通道可以較好地實(shí)現(xiàn)無障共享同一存儲(chǔ)體。

3、媒體服務(wù)器是編解碼通道與硬盤陣列之間的橋梁，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通道擴(kuò)充、帶寬擴(kuò)充和存儲(chǔ)容量擴(kuò)充所必需的核心設(shè)備這樣可以針對(duì)不同規(guī)模的應(yīng)用和需求；配置不同數(shù)量的客戶端，媒體服務(wù)器和硬盤陣列組和相對(duì)靈活方便。

按照設(shè)計(jì)，我臺(tái)采用8臺(tái)THOMSON k2視頻服務(wù)器；每臺(tái)服務(wù)器配置10塊300G硬盤采用最高級(jí)的RAIDI備份，最高允許損壞5塊硬盤而不導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失；每臺(tái)視頻服務(wù)器1.5TB的有效存儲(chǔ)容量；可以滿足8個(gè)24小時(shí)播出頻道12mbps播出節(jié)目4天的存儲(chǔ)需求，k2視頻服務(wù)器的每個(gè)通道都為雙向編解碼，所以應(yīng)急通道既可以上載也可以審片。

視頻服務(wù)器系統(tǒng)由主備播出服務(wù)器系統(tǒng)和實(shí)時(shí)應(yīng)急播出服務(wù)器系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，6臺(tái)4通道k2視頻服務(wù)器構(gòu)成了主備播出服務(wù)器系統(tǒng)，單機(jī)鏡像使用。每一對(duì)服務(wù)器負(fù)責(zé)三個(gè)頻道的播出；7個(gè)頻道共使用314個(gè)解碼通道，其余10個(gè)通道中；2個(gè)通道做備份頻道的主備輸出；7個(gè)用于應(yīng)急上載審片，還有一個(gè)通道用于播放墊片。

另外兩臺(tái)4通道k2視頻服務(wù)器構(gòu)成實(shí)時(shí)應(yīng)急播出服務(wù)器系統(tǒng)；實(shí)時(shí)為7個(gè)頻道提供7路服務(wù)器播出信號(hào)，與主備播出服務(wù)器信號(hào)完全同步，剩余的一個(gè)通道也用于播放墊片使用。

我臺(tái)運(yùn)用SD系列K2媒體客戶端，內(nèi)置可處理最多4個(gè)SD的雙向通道，可以以DVCAM、DVCPRO和MPEG-2格式進(jìn)行編碼，形成素材文件?？梢宰詣?dòng)識(shí)別和解碼DV、DVCAM、DVCPRO和MPEG-2格式的素材，且在播放時(shí)；可以在同一時(shí)間線上播放上述不同格式素材。

節(jié)目素材一部分由VIPS服務(wù)器直接上載，通過遷移服務(wù)器分配同步至k2服務(wù)器進(jìn)行播出。在特殊情況下，一些時(shí)效性強(qiáng)的節(jié)目；可以在應(yīng)急上載工作站直接將素材上載至k2服務(wù)器播出，從而省略了通過遷移服務(wù)器分配傳輸?shù)臅r(shí)間，對(duì)于FTP服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器全部采用多臺(tái)服務(wù)器備份機(jī)制，一方面可以增加FTP的效率，另一方面也起到全面?zhèn)浞?，以防止一臺(tái)出現(xiàn)故障，影響播出系統(tǒng)的相關(guān)服務(wù)及素材傳輸?shù)男省浞輽C(jī)制的建立全面提高了我臺(tái)播出系統(tǒng)的安全性。

視音頻服務(wù)器播出系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了硬盤播出的優(yōu)勢(shì)，無論是從系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試還是觀眾主觀感受，新系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量都比原來的播出系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量有著質(zhì)的飛躍。數(shù)字播出系統(tǒng)的成功應(yīng)用為我臺(tái)全面實(shí)現(xiàn)電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。