黑河廣播電視臺高標清同播系統(tǒng)

唐黎黎

摘 要：結(jié)合實際，針對黑河廣播電視臺高標清同播系統(tǒng)構(gòu)架，技術(shù)要點進行了論述。

關(guān)鍵詞：高標清同播系統(tǒng)；構(gòu)架；技術(shù)要點

2005年中央電視臺開播了我國第一個有線高清頻道，隨后上海文廣、電影頻道等相繼開播了有線數(shù)字電視付費高清頻道，特別是2008年北京奧運會首次全程進行高清信號的制作，對我國高清電視的發(fā)展起到了很大的推動作用。

發(fā)展高清電視，是社會發(fā)展和科技進步的必然趨勢，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。為進一步推動高清電視的發(fā)展與普及，考慮到我國的基本國情和經(jīng)濟社會發(fā)展的實際情況，廣電總局及時制定了我國高清電視發(fā)展的基本思路：抓住模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)換的戰(zhàn)略機遇期，積極推進現(xiàn)有電視頻道節(jié)目的標清與高清電視同播，逐步實現(xiàn)標清電視向高清電視的過渡。所謂高標清同播，就是把現(xiàn)有的頻道節(jié)目以標清和高清同播的方式來同時播出，實現(xiàn)現(xiàn)有節(jié)目的逐步高清化，而不是開辦新的頻道。高標清同播方式可以減少初期同如成本，并解決節(jié)目層面的源動力問題，解決高清頻道產(chǎn)業(yè)化運營問題，是我國推進高清技術(shù)發(fā)展的新舉措，也是廣播電視由標清向高清過渡的必由之路。

2009年8月6日，總局發(fā)表了《廣電總局關(guān)于促進高清電視發(fā)展的通知》，正式批準包括中央電視臺和各地方臺總共9個頻道進行高標清同播。該文件的出臺，使我國高清電視發(fā)展迅速躍上了一個新的臺階。黑河廣播電視臺自2007年實現(xiàn)了全硬盤自動播出，2010年對設備進行升級改造，基于模擬向數(shù)字、標清向高清的發(fā)展方向，領(lǐng)導層審時度勢，搭建了黑河廣播電視臺方正高標清同播系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)構(gòu)架介紹

1.1 系統(tǒng)要求

1.1.1 先進性要求。系統(tǒng)設計和選用設備規(guī)格要符合廣播電視標準，采用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)字電視技術(shù)和硬盤存儲技術(shù)，系統(tǒng)關(guān)鍵設備必須采用符合當今廣播電視發(fā)展方向的主流產(chǎn)品，在實用和安全的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設計要有一定的前瞻性，必須考慮應用和需求的發(fā)展以及技術(shù)的進步，從而確保系統(tǒng)具備可持續(xù)發(fā)展能力。

1.1.2 可擴展升級性要求。系統(tǒng)硬件能夠方便地擴展通道數(shù)量和硬盤存儲容量，播控軟件采用開放式和模塊化結(jié)構(gòu)，易于升級，擴展不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的正常使用。系統(tǒng)要提供開放式和標準化接口，能和媒資系統(tǒng)、各制作網(wǎng)友好鏈接。

1.1.3 安全性要求。建立完善的冗余備份和安全防范體系，保障系統(tǒng)高可靠性和端到端的安全，具有多重安全防護，無單一崩潰點，應急手段豐富，應急播出時，不對正常播出頻道產(chǎn)生影響。系統(tǒng)的軟硬件都必須長期穩(wěn)定可靠地運行。播出通道和系統(tǒng)關(guān)鍵設備必須支持系統(tǒng)狀態(tài)檢測、監(jiān)控和報警，能夠在線維護系統(tǒng)設備。

1.1.4 易操作易維護性要求。在24小時不間斷播出的情況下，要求系統(tǒng)便于維修維護，支持熱插拔、在線維護、在線擴展功能。播控軟件的界面要簡潔明了、易學易用。系統(tǒng)總體布局，硬件設備連接科學、合理，工藝規(guī)范，便于維護施工。

1.1.5 實用性要求。做到一切面向應用，由應用的實際需求層層下溯，從網(wǎng)絡、存儲、主機、軟件等各個方面對播出系統(tǒng)規(guī)模進行量化，設計出實用的系統(tǒng)。

1.2 主要設備

系統(tǒng)采用輸出分離方式，系統(tǒng)定位為面向高清系統(tǒng)建設，標清部分是通過輸出端下變換方式得到。以視頻服務器為主要節(jié)目播出信號源，以視音頻主矩陣為系統(tǒng)切換中心，以千兆光纖網(wǎng)和百兆以太網(wǎng)為骨架的硬件系統(tǒng)架構(gòu)搭建，采用節(jié)目素材的文件化送播，在高清播出平臺上通過下變換實現(xiàn)了高標清同播。

系統(tǒng)硬件設備包括主備視頻播出服務器（雙通道）、主備數(shù)據(jù)庫、主備播控工作站、節(jié)目上載機、千兆以太網(wǎng)交換機、百兆以太網(wǎng)交換機、16乘16視頻矩陣、16乘2視頻矩陣、下變換卡、臺標鍵控器一體機、字幕機、高清編碼器、光端機等等。

2 系統(tǒng)主要技術(shù)要點

2.1 高標清同播的幅型變換技術(shù)

高清電視和標清電視的視頻幅型不同，高清電視畫面的寬高比例為16：9，分辨率高于1366×768，而標清電視畫面的寬高比例為4：3，分辨率為720×576，高標清同播最主要的問題就是幅型變換問題，目前主要通過上變換、下變換、多次變換來實現(xiàn)。

上變換：上變換即通過對標清信號的處理而獲得高清信號的變換。上變換的方法有加邊、切邊、拉伸，加邊是指在視頻畫面左右兩側(cè)添加黑邊來得到16：9的比例，這種方法保持了原畫面的比例和內(nèi)容信息；切邊是指剪切原畫面的縱向部分得到16：9的比例，這種方法會損傷部分內(nèi)容信息；拉伸是指橫向拉伸原畫面，如此，原畫面內(nèi)容能夠保留完整但是會造成畫面失真變形。目前上變換最常用的是采用加邊的模式。

下變換：下變換即通過對原高清電視信號的抽取率波變換來獲取低分辨率的標清電視信號的變換操作。下變換可通過信箱、切邊、擠壓三種模式來進行。信箱是在視頻的上下兩側(cè)添加黑邊達到4：3的畫面比例，可保留原有畫面的內(nèi)容和比例；切邊是通過切除高清電視信號的兩側(cè)得到4：3的畫面比例，這樣會損傷一部分的畫面內(nèi)容，但是得到的信號比較清晰；擠壓是對高清信號進行橫向擠壓，如此會造成畫面變形、失真。新聞節(jié)目、專題欄目，一般采用切邊的模式來完成下變換，而影像劇節(jié)目則多使用信箱的模式來獲取標清信號，這樣可為影像劇的字幕留下了顯示空間。

多次變換：多次變換是指在影像的制作中，同一影像經(jīng)過上變換、下變換多次變化。例如：制作高清節(jié)目時使用了標清格式的素材，而在節(jié)目輸出時又需要到標清頻道進行同播。從制作到播出，文件進行多次上下變換，在這個過程中如果處理不當，會造成最終輸出的電視信號變形、失真或有嚴重損失，影響節(jié)目質(zhì)量。所以對多次幅型變換的節(jié)目應盡量減少變換的次數(shù)，采取保質(zhì)策略。由標清信號通過加邊上變換而成的高清信號在下變到標清信號時盡量采用切邊的下變換策略。

2.2 音頻制作技術(shù)

只有高清視頻而無高清音頻的信號不能成為真正的高清電視。高清伴音應采用立體聲格式進行制作、播出，最好是制作5.1環(huán)繞立體聲。高清伴音在下變換時要改為單聲道音頻，在下變過程中保持正確的相位關(guān)系。而單聲道的標清節(jié)目，上變換時則是將1聲道PGM信號復制到2聲道，制成雙聲道輸出。

2.3 字幕處理

字幕處理是高標清同播中不可忽視的問題。如果處理不當，在高標清的轉(zhuǎn)換過程中會出現(xiàn)字幕丟失、變形等問題。現(xiàn)在最有效的方法是采用視音頻和字幕分離制播的方式，這樣在高、標清的轉(zhuǎn)換過程中，字幕不會受到影響，但是應當注意視音頻和字幕同步的問題。

3 系統(tǒng)運行后出現(xiàn)的問題及解決方案

3.1 試播階段插播節(jié)目死機

系統(tǒng)搭建初期，各個設備基本調(diào)式完畢，開始正式的試播階段，要按正式的播出節(jié)目單播出節(jié)目，由于試播階段節(jié)目素材比較有限，只有一些固定的素材循環(huán)播放，但是每天的固定的時間，總是發(fā)現(xiàn)有一個素材到49分43秒的時候，播出服務器的解碼板就會卡死，解碼板屬于硬件設備沒有開關(guān)，只能斷電充啟。于是我們和廠家技術(shù)人員開始了測試，首先懷疑素材的問題，于是循環(huán)播放這一個素材，發(fā)現(xiàn)沒有問題。之后也排除了設備硬件的問題，設備運行良好。然后開始查看原來的播出節(jié)目單，發(fā)現(xiàn)那個時間是模擬定時播出新聞節(jié)目之后，播出電視劇的時間，然后我們在那個時間更換了素材，發(fā)現(xiàn)到49分43秒的時候還是會死機。之后經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，定時插播之后，每一個素材都是會在49分43秒的時候卡死，廠家調(diào)測人員把這個情況迅速反映給了北京總部服務器程序編寫人員，經(jīng)過了幾天的測試終于發(fā)現(xiàn)了問題的所在。原來是播出服務器的播出軟件與解碼板軟件不匹配，造成服務器所下達的時間指令，解碼板在接收的時候會出現(xiàn)偏差，造成死機。北京總部重新編寫了軟件以及參數(shù)，給服務器以及解碼板的軟件都進行了升級，這個問題就順利解決了。

3.2 試播階段素材造成服務器死機

正式試播開始后，大量的素材進入了播出服務器，這些素材來自不同的各個部門，有新聞欄目組、自辦欄目組、廣告部、氣象臺、上載部等等不同的渠道，在試播的同時，會發(fā)現(xiàn)各個部門的素材指標都不相同，最直觀的就是會發(fā)現(xiàn)有的節(jié)目清晰，有的節(jié)目不清晰，有的素材聲音發(fā)顫，有的直接造成播出服務器死機，對于安全播出來說，問題很嚴重。經(jīng)過大家的分析，造成這樣的原因很明顯，就是節(jié)目素材的指標沒有統(tǒng)一，由于解碼板屬于硬件解碼，對素材的指標要求比較高，也就是我們常說的兼容性比較差，對素材的格式、上場下場、音頻采樣率等等要求都比較高，那么基于臺里各個部門的制作機來自不同廠家，都換成方正制作機也不太現(xiàn)實，就由方正廠家給出一個詳細的素材標準，給各個部門實行，把大家制作機的輸出標準都統(tǒng)一為一個，經(jīng)過技術(shù)部和廠家調(diào)測人員的努力下，這個工作順利完成了，那么之后因為素材造成播出服務器死機的情況就很少出現(xiàn)了。=