莆田廣播電視臺(tái)數(shù)字播控系統(tǒng)研究

翁淑瓊

(作者單位：莆田廣播電視臺(tái))

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莆田廣播電視臺(tái)數(shù)字播控系統(tǒng)研究

翁淑瓊

(作者單位：莆田廣播電視臺(tái))

摘 要：隨著央視高清頻道的開(kāi)播，全國(guó)各大電視臺(tái)都在積極籌備高清頻道，莆田廣播電視臺(tái)數(shù)字播控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)臺(tái)內(nèi)3個(gè)高清頻道的數(shù)字化硬盤(pán)播出系統(tǒng)，建成一個(gè)穩(wěn)定、安全，融合電視技術(shù)與IT技術(shù)現(xiàn)代化智能播控系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)要介紹了系統(tǒng)建設(shè)的主要部分。

關(guān)鍵詞：莆田廣播電視臺(tái)；總控系統(tǒng)；頻道分控系統(tǒng)；視頻服務(wù)器；二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)

電視總控系統(tǒng)是整個(gè)電視臺(tái)視音頻信號(hào)交換的樞紐，承擔(dān)著對(duì)全臺(tái)信號(hào)的調(diào)度、分配管理，并向播出頻道分控系統(tǒng)輸出信號(hào)的任務(wù)，同時(shí)負(fù)責(zé)播控系統(tǒng)所有信號(hào)的技術(shù)監(jiān)測(cè)?？偪叵到y(tǒng)包括總控矩陣、全臺(tái)同步系統(tǒng)、全臺(tái)授時(shí)系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控和信號(hào)監(jiān)播系統(tǒng)。

1 莆田廣播電視臺(tái)總控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 莆田廣播電視臺(tái)總控矩陣

莆田廣播電視臺(tái)高清總控矩陣輸入信號(hào)包括：應(yīng)急錄像機(jī)信號(hào)，用于3個(gè)播出頻道應(yīng)急使用，通過(guò)HD-SDI接入總控矩陣；演播室直播信號(hào)，用于高清新聞?lì)惞?jié)目和節(jié)目的直播；中央1套、福建1套用于中央臺(tái)，福建臺(tái)重要時(shí)政新聞的轉(zhuǎn)播，通過(guò)HD-SDI接入總控矩陣；非編應(yīng)急信號(hào)（數(shù)字）；墊片服務(wù)器信號(hào)；轉(zhuǎn)播車(chē)信號(hào)，用于臨時(shí)性節(jié)目的直播；3個(gè)播出頻道Clean信號(hào),用于節(jié)目的回錄；3個(gè)自環(huán)信號(hào)，通過(guò)幀同步機(jī)，完成信號(hào)的同步處理，根據(jù)需要對(duì)相應(yīng)幀同步路由進(jìn)行信號(hào)調(diào)度；標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖1路；3路PGM輸出，三個(gè)高清頻道節(jié)目；應(yīng)急上載。

莆田廣播電視臺(tái)高清總控矩陣輸出信號(hào)包括：播出系統(tǒng)，送給3個(gè)高清播出頻道信號(hào)，用于頻道直播時(shí)，從演播室調(diào)入所需的信號(hào)源；服務(wù)器上載，用于節(jié)目的錄制；監(jiān)視屏預(yù)監(jiān)，通過(guò)畫(huà)面分割器，用于所有信號(hào)的監(jiān)看；自環(huán)信號(hào)，通過(guò)幀同步機(jī)，對(duì)相應(yīng)的路由，完成信號(hào)的同步處理；技監(jiān)信號(hào)，用于總控矩陣輸入信號(hào)的技術(shù)審看。

莆田廣播電視臺(tái)傳輸系統(tǒng)信號(hào)流向，如圖1所示。

各信號(hào)均以SDI的方式接入總控矩陣，音頻傳輸采用嵌入方式，用以簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置和減少布線數(shù)量?？偪叵到y(tǒng)與演播室系統(tǒng)之間采用了光纖傳輸?shù)姆绞?。光接收機(jī)接收演播室送來(lái)的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成模擬AV,經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)延時(shí)器，信號(hào)以SDI方式接入總控矩陣。應(yīng)急上載播出送4路送至總控矩陣；轉(zhuǎn)播車(chē)送主備2路至總控矩陣：中央1套、福建1套分別送主備2路，其中的IP信號(hào)需轉(zhuǎn)換成SDI，經(jīng)高清幀同步機(jī)接入總控矩陣。3個(gè)播出頻道各送PGM和CLEAN至總控矩陣；同步發(fā)生器送一路測(cè)試圖信號(hào)和墊播服務(wù)器送3路至總控矩陣?？偪鼐仃嚫鬏敵?路信號(hào)到3個(gè)頻道的播控系統(tǒng)，輸出11路信號(hào)到多畫(huà)面分割器，做為輸入信號(hào)的選擇監(jiān)看。輸出2路至上載系統(tǒng)，用于節(jié)目的錄制。輸出2路分別到操作臺(tái)技監(jiān)和機(jī)柜技監(jiān)做輸入信號(hào)的技術(shù)審看。

圖1 傳輸系統(tǒng)信號(hào)流向

莆田廣播電視臺(tái)總控矩陣采用GV64×64高清數(shù)字視頻矩陣，矩陣配置雙電源熱備份，冗余控制板、冗余風(fēng)扇電源、時(shí)鐘再生、支持熱插拔、完善報(bào)警等功能。支持嵌入音頻SD-SDI、HDSDI、3G-SDI和DVB-ASI。以太網(wǎng)/RS-232/422/NCB，控制提供SNMP協(xié)議選項(xiàng)，開(kāi)放SNMP協(xié)議的接口,支持對(duì)所有模塊的監(jiān)控和報(bào)警。總控矩陣輸入輸出兩端都裝有跳線裝置，并配置矩陣輸入輸出接口端子板，確保在緊急情況下，通過(guò)視頻跳線實(shí)現(xiàn)應(yīng)急調(diào)度，保證播出信號(hào)不會(huì)中斷。

總控矩陣輸出監(jiān)看母線，監(jiān)看母線分別連接3套遙控控制面板：總控X-Y遙控面板1套，用于總控信號(hào)調(diào)度面板；總控單母線面板2套，用于總控機(jī)柜和總控控制臺(tái)處的技監(jiān)切換開(kāi)關(guān)。具有X-Y多功能面板，放在操作臺(tái)上，方便手動(dòng)輸入信號(hào)。第一，主要用于節(jié)目結(jié)束或檢修時(shí)，測(cè)試通過(guò)總控面板調(diào)度用于頻道的播出；第二，新聞?lì)惞?jié)目直播，通過(guò)手動(dòng)操作面板，演播室信號(hào)通過(guò)幀同步自環(huán)輸出到播出頻道。所有面板均通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45連接器與矩陣控制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的交換機(jī)相連，用于信號(hào)監(jiān)控。

1.2 全臺(tái)同步系統(tǒng)

莆田廣播電視臺(tái)的同步系統(tǒng)，采用兩臺(tái)TEK SPG600同步信號(hào)發(fā)生器，經(jīng)過(guò)自動(dòng)同步倒換器，經(jīng)模擬視分VDA分配后，輸出模擬BB（PAL）作為全臺(tái)的同步基準(zhǔn)，送到全臺(tái)各系統(tǒng)，提供高穩(wěn)定、高精度的數(shù)字同步信號(hào)。采用“Stay GenLock”失鎖保持技術(shù)，備同步信號(hào)發(fā)生器，同時(shí)提供高清（HD）標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)輸出。

1.3 全臺(tái)時(shí)鐘系統(tǒng)

時(shí)鐘信號(hào)作為播出節(jié)目切換的參考信號(hào)，對(duì)整個(gè)播控系統(tǒng)非常重要。臺(tái)時(shí)鐘系統(tǒng)使用的是青島廣播電視科研所提供的時(shí)鐘系統(tǒng),配置了主備二臺(tái)TVZ3100型衛(wèi)星校時(shí)鐘，主備GPS衛(wèi)星校時(shí)鐘通過(guò)天線與衛(wèi)星校時(shí)，分別輸出用于校準(zhǔn)高穩(wěn)時(shí)鐘，以高穩(wěn)時(shí)鐘輸出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)作為臺(tái)播出系統(tǒng)的時(shí)鐘源。高穩(wěn)時(shí)鐘是整個(gè)播出時(shí)鐘系統(tǒng)的核心，它采用主備高穩(wěn)時(shí)鐘單元熱備份的模式，能自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)倒換。同時(shí)對(duì)GPS信號(hào)作判斷，在GPS信號(hào)失常的情況下，依然能精準(zhǔn)運(yùn)行，保證整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定。臺(tái)時(shí)鐘系統(tǒng)如圖2所示。

臺(tái)各個(gè)播控工作站、系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)服務(wù)器，分別通過(guò)以千兆以太網(wǎng)連接主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。由主衛(wèi)星校時(shí)鐘將時(shí)鐘信號(hào)傳遞給主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，再由主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)千兆以太網(wǎng)向播控系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)服務(wù)器和3個(gè)播控工作站傳送時(shí)鐘信息。播控工作站、各個(gè)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與主衛(wèi)星校時(shí)鐘校時(shí)。

備衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)RS-232接口接入網(wǎng)絡(luò)字幕交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)字幕交換機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)向3個(gè)播出頻道的3臺(tái)字幕機(jī)播出時(shí)鐘信息，實(shí)現(xiàn)與備衛(wèi)星時(shí)鐘校時(shí)。

各個(gè)播控工作站、字幕工作站分別與5寸子鐘校時(shí)，當(dāng)播控工作站、字幕工作站發(fā)生時(shí)間誤差時(shí)，通過(guò)重啟BVTTIME,實(shí)現(xiàn)與5寸子鐘時(shí)鐘校時(shí)。

1.4 設(shè)備監(jiān)控和信號(hào)監(jiān)播系統(tǒng)

根據(jù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的不同，監(jiān)控系統(tǒng)分為設(shè)備級(jí)監(jiān)控和信號(hào)級(jí)監(jiān)控。信號(hào)監(jiān)播，由2臺(tái)14寸液晶電視用于操作臺(tái)、機(jī)柜作為前端矩陣的監(jiān)視。6臺(tái)多畫(huà)面分割器完成對(duì)3個(gè)頻道、總控信號(hào)源的監(jiān)視，音量在對(duì)應(yīng)的視頻畫(huà)面上以監(jiān)看的方式顯示出來(lái)，并通過(guò)所配置的音箱輸出該音頻。

由于總控部分需要監(jiān)看的信號(hào)較多，因而主要使用多畫(huà)面分割器與小屏相結(jié)合顯示的方式監(jiān)看信號(hào)。多畫(huà)面分割器采用了格非公司的MVS-X系列產(chǎn)品。多畫(huà)面分割器報(bào)警是指通過(guò)設(shè)置視音頻內(nèi)容監(jiān)測(cè)的相關(guān)參數(shù)，可對(duì)亮度色度的超標(biāo)、靜幀、靜音、黑場(chǎng)等報(bào)警，一旦輸入信號(hào)的當(dāng)前參數(shù)超過(guò)所設(shè)閾值，則給予報(bào)警。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備，包括提供接口的視音頻設(shè)備，如視頻服務(wù)器、二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)、遷移及轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、總控矩陣、分控矩陣、切換器、多功能機(jī)箱及板卡、鍵混器等，控制與管理設(shè)備硬件的監(jiān)控，完成對(duì)技術(shù)質(zhì)量、設(shè)備及流程狀態(tài)等的監(jiān)測(cè)、判斷、智能策略分析。設(shè)備要求具有SNMP接口，故所有的設(shè)備均可在該網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)控，所有監(jiān)控設(shè)備都以圖形化界面顯示，并能逐層顯示,值班人員可以根據(jù)故障內(nèi)容報(bào)警，快速鎖定故障位置，并及時(shí)作出正確處理。

2 頻道分控系統(tǒng)

頻道分控系統(tǒng)承擔(dān)臺(tái)內(nèi)各頻道節(jié)目播出重任，主要采用視頻服務(wù)器為主播出，錄相機(jī)為應(yīng)急播出的自動(dòng)播出方式。系統(tǒng)選用國(guó)際著名周邊廠家Miranda以及時(shí)代奧視的產(chǎn)品。系統(tǒng)由視音頻系統(tǒng)、播控系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器等系統(tǒng)組成。

圖2 時(shí)鐘系統(tǒng)

圖3 莆田廣播電視臺(tái)信號(hào)流程

2.1 視音頻分控系統(tǒng)

視音頻分控系統(tǒng)負(fù)責(zé)各頻道的信號(hào)處理，包括線路節(jié)目切換、字幕上鍵等功能。系統(tǒng)配置高標(biāo)清兼容矩陣（即切換器），將外來(lái)的視、音頻信號(hào)及播出服務(wù)器中3個(gè)頻道的主備視音頻信號(hào)、墊片等輸出接入到主備控制矩陣，使矩陣能在控制工作站的自動(dòng)控制下切換臺(tái)內(nèi)外節(jié)目。臺(tái)播出信號(hào)源分為主備CCTV1、FJTV1信號(hào)、總控矩陣的調(diào)度信號(hào)、墊片服務(wù)器信號(hào)、視頻服務(wù)器信號(hào)、錄相機(jī)信號(hào)。系統(tǒng)以視頻服務(wù)器信號(hào)為主，應(yīng)急錄像機(jī)信號(hào)用于應(yīng)急播出，三個(gè)頻道共享一臺(tái)錄像機(jī)。主備CCTV1信號(hào)、主備FJTV1，經(jīng)過(guò)幀同步機(jī)，接入切換器。其中，備路IP信號(hào)，要轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)，經(jīng)過(guò)幀同步機(jī)，接入切換器。從總控分別輸出3路信號(hào)到3個(gè)分控矩陣（即切換器），供其播出調(diào)度。每個(gè)頻道配備獨(dú)立的遙控操作面板，操作面板最多能提供16路SDI信號(hào)。主備切換操作面板平時(shí)通過(guò)按鍵鎖定，切換器信號(hào)切換主要由播控軟件切換。播出通道采用2只16×2切換器+1只鍵混器串聯(lián)。數(shù)字鍵控器主要用于臺(tái)標(biāo)和字幕信息的疊加。每個(gè)頻道配備一臺(tái)獨(dú)立的字幕機(jī)，用于播出游字和廣告掛角。同時(shí)在3個(gè)頻道的輸出端接入音頻響度控制器，控制3個(gè)播出頻道的整體平均響度，這樣觀眾在收看節(jié)目時(shí)，不會(huì)因節(jié)目音量過(guò)高而產(chǎn)生煩躁感。各頻道信號(hào)流程如圖3所示。

主備播出頻道系統(tǒng)采用主/備通道結(jié)構(gòu)，外加鍵控器，主備通道的信號(hào)源完全相同。主備兩路信號(hào)通過(guò)二選一倒換器切換后做為主信號(hào)輸出，倒換器具有斷電旁通和行同步的功能，能實(shí)現(xiàn)靜/凈切換。系統(tǒng)除具備主備切換功能外，在切換器的每個(gè)輸入信號(hào)、輸出信號(hào)端都設(shè)立完善的視音頻跳線端子，一旦切換器出現(xiàn)故障，可通過(guò)快速跳線，跳過(guò)切換器，保證播出信號(hào)不中斷。

2.2 播出控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

格非公司提供了MagiLive 智能播控軟件系統(tǒng)的整體解決方案，充分確保了播出系統(tǒng)能安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。播控工作站通過(guò)百兆控制交換機(jī)連接到RS232/RS442串口服務(wù)器，3臺(tái)播出工作站對(duì)相應(yīng)的設(shè)備發(fā)出控制命令，控制信號(hào)分別對(duì)RS232/RS422接口的設(shè)備進(jìn)行遙控，控制視頻服務(wù)器、應(yīng)急播出錄像機(jī)、切換器、字幕機(jī)、鍵混器等設(shè)備。分別對(duì)矩陣式切換器的 16路SDI信號(hào)源實(shí)時(shí)切換控制，對(duì)應(yīng)急播出錄像機(jī)進(jìn)行控制，對(duì)主備視頻服務(wù)器的編解碼通道的同步播出控制，對(duì)鍵混器上下鍵控制。正常情況下，主播出控制工作站控制所有播出設(shè)備，備播出控制工作站同步運(yùn)行，作為熱備。主備自動(dòng)播控工作站間采用心跳線連接，備播控工作站實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)主播控工作站的工作狀態(tài)。當(dāng)主播控工作站出現(xiàn)故障時(shí)，備份自動(dòng)播控工作站可自動(dòng)和手動(dòng)接管控制權(quán)并同時(shí)發(fā)送報(bào)警信息。當(dāng)主自動(dòng)播控工作站恢復(fù)正常，控制權(quán)可手動(dòng)接管。

2.3 視頻服務(wù)器

視頻服務(wù)器是播控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)根據(jù)播控系統(tǒng)的控制，將視音頻文件解碼為高標(biāo)清SDI信號(hào)送視音頻系統(tǒng)。主備播出高清視頻服務(wù)器全部采用國(guó)際知名品牌GrassValley K2 SUMMIT transmission package高清視頻服務(wù)器。第二備播視頻服務(wù)器采用1臺(tái)MagiStream3000HD視頻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)1+1+1三級(jí)備份機(jī)制，同時(shí)系統(tǒng)采用上載與播出分離，構(gòu)架高度安全的視頻服務(wù)器硬盤(pán)播出系統(tǒng).每臺(tái)k2視頻服務(wù)器具備一個(gè)編解碼雙向通道和3個(gè)解碼通道，內(nèi)置8盤(pán)位1TB容量SAS存儲(chǔ)陣列，滿(mǎn)足3個(gè)高清頻道的播出不少于3天的節(jié)目素材的有效容量（容量計(jì)算考慮20%的存儲(chǔ)冗余）。視頻服務(wù)器存儲(chǔ)系統(tǒng)采用高效穩(wěn)定的RAID0+1技術(shù)，由于RAID 0+1通過(guò)數(shù)據(jù)的100%備份功能提供數(shù)據(jù)安全保障，擁有RAID0的超凡速度和RAID1的數(shù)據(jù)安全可靠性。其適用于既有大量數(shù)據(jù)需要存取，同時(shí)保障數(shù)據(jù)的安全性。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是播出業(yè)務(wù)支撐的核心，為系統(tǒng)的各個(gè)工作站提供數(shù)據(jù)支持。節(jié)目單、播出表、播出素材的各種信息等都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器中。以太網(wǎng)正常連接時(shí)，節(jié)目單、播出表，播出素材從數(shù)據(jù)服務(wù)器中讀取。主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器還安裝了整個(gè)播控系統(tǒng)的校時(shí)程序，兼任時(shí)鐘服務(wù)器，向系統(tǒng)各個(gè)服務(wù)器和3個(gè)播控工作站播送時(shí)鐘信息，保證整個(gè)播控系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步和視頻服務(wù)器的同步播出。

圖4 RAID0+1示意圖

3 二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)

二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)作為整個(gè)播出系統(tǒng)的存貯空間，必須是開(kāi)放、安全、成熟的技術(shù)。同時(shí)，充分考慮軟硬件的安全性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全性與服務(wù)的安全性，確保數(shù)據(jù)存貯的冗余與安全。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求未來(lái)便于擴(kuò)展，同時(shí)保證擴(kuò)展后數(shù)據(jù)的安全，并且不影響安全播出。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)采用了穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。配置1臺(tái)素材千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、1臺(tái)數(shù)據(jù)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、1臺(tái)控制百兆以太網(wǎng)交換機(jī)和1臺(tái)監(jiān)控交換機(jī)。素材千兆以太網(wǎng)交換機(jī)和數(shù)據(jù)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與各個(gè)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，完成與播出相關(guān)的素材遷移、數(shù)據(jù)信息交換等功能?？刂瓢僬滓蕴W(wǎng)交換機(jī)連接RS232/RS442串口服務(wù)器和3個(gè)播控工作站，共同完成播控任務(wù)。監(jiān)控交換機(jī)與設(shè)備監(jiān)控服務(wù)器、GV監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備和信號(hào)的監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

新播控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上融合了電視技術(shù)與IT技術(shù)，始終將安全播出放在首位，關(guān)鍵環(huán)節(jié)均有備分或應(yīng)急處理措施，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行，總體技術(shù)指標(biāo)良好，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。

作者簡(jiǎn)介：翁淑瓊（1972-），女，莆田涵江人，本科，中級(jí)職稱(chēng)。研究方向：廣播電視技術(shù)。