基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)設(shè)計研究

吳啟旺 馮業(yè)淘

（作者單位：玉林廣播電視臺）

人工智能是研究、開發(fā)、利用用于模擬、延伸人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門科學(xué)技術(shù)，是計算機科學(xué)領(lǐng)域的重要分支，通過深入剖析智能的本質(zhì)，可以依靠計算機系統(tǒng)模擬出與人類高度相似，能及時作出反應(yīng)的智能機器，替代或取代人完成部分工作。數(shù)字電視播出系統(tǒng)是電視轉(zhuǎn)播過程中數(shù)字信號內(nèi)外交換的中樞機制，可以將數(shù)字電視信號進行穩(wěn)定、高效、安全傳輸，并保證數(shù)字信號不會損失與失真，保障數(shù)字電視節(jié)目的高質(zhì)量呈現(xiàn)[1]。那么，基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)如何使用人工智能實現(xiàn)對數(shù)字轉(zhuǎn)播信號的精確控制，如何建立信號交換智能中樞，如何制訂智能建設(shè)方案，如何做好架構(gòu)設(shè)計及如何做好智能終端的選擇都需全盤統(tǒng)籌，會直接影響基于人工智能數(shù)字電視播出系統(tǒng)的運行方式與工作能力。

1 基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)概述

基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)是人工智能技術(shù)與數(shù)字電視播出系統(tǒng)進行連接共享，通過建立完整的智能邏輯體系、數(shù)字邏輯系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)共享機制，賦予數(shù)字電視播出系統(tǒng)語言識別、智能管理、數(shù)據(jù)共享、圖像識別、自然語言處理與專家系統(tǒng)等功能，使數(shù)字電視播出系統(tǒng)能夠根據(jù)語音信號、圖像信號、生物信號對不同用戶群體的興趣特征、行為習(xí)慣進行科學(xué)分析，構(gòu)建出用戶畫像，針對用戶的收視習(xí)慣為用戶自動轉(zhuǎn)播電視節(jié)目，并為用戶推薦數(shù)字電視產(chǎn)品[2]。同時，基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)能自動保存用戶的電視收視習(xí)慣與電視節(jié)目檢索習(xí)慣，通過對用戶行為進行動態(tài)的分析與挖掘，制定出滿足用戶多種場景應(yīng)用需求的智慧交互模式，使用戶能借助語音識別、圖像識別實現(xiàn)更精準的控制?；谌斯ぶ悄艿臄?shù)字電視播出系統(tǒng)和傳統(tǒng)的數(shù)字電視播出系統(tǒng)相比最大的優(yōu)勢是具備“自主學(xué)習(xí)能力”與“認知進化能力”，嵌入在數(shù)字電視播出系統(tǒng)的智能平臺通過“機器學(xué)習(xí)”向“認知學(xué)習(xí)”層面發(fā)生轉(zhuǎn)變，具備更強的自適應(yīng)性，除了能有效兼容鴻蒙、安卓、Windows等操作系統(tǒng)外，還具備智能感知、智能分析、智能管理、智能反饋等功能，是一種能夠自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自成長的智慧管理系統(tǒng)，可以使數(shù)字電視播出系統(tǒng)不僅僅停留在數(shù)字信號傳輸與電視節(jié)目轉(zhuǎn)播層面，還具備數(shù)字信息共享中心、管理控制中心、多設(shè)備交互中心、多功能娛樂中心等的功能，能夠滿足電視用戶越來越多元化的場景需求。

2 基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)發(fā)展趨勢

2.1 從自動化向智能化方向發(fā)展

電視播出系統(tǒng)最早由人工控制，主要由錄像機、切換開關(guān)組成，通過人工將錄像帶放入、播放、切換、取出，實現(xiàn)電視節(jié)目播放。電視節(jié)目整個播放與切換過程需要精準化控制，而人工操作方式很難精準把握電視節(jié)目的切入點，并且人工勞動強度較大，所以后期逐漸擺脫了人工播放方式，采用自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對電視節(jié)目的精準切換[3]。但是，電視節(jié)目自動化播出系統(tǒng)存在需要對電視節(jié)目找點與審帶，工作流程煩瑣等缺點。人工智能控制系統(tǒng)的產(chǎn)生，使電視播出系統(tǒng)更加智能，具有智慧感知、智慧測試、智慧管理等功能，工作人員借助云計算技術(shù)將電視播出節(jié)目影像數(shù)據(jù)上傳到“數(shù)字云”，不僅可以隨時根據(jù)電視節(jié)目播出需求快速下載、調(diào)用，還能精準控制電視節(jié)目的播出間隔，對電視播出節(jié)目進行快速調(diào)換、智能切換，對電視節(jié)目整個播出流程進行智能控制，并對電視播出設(shè)備實現(xiàn)智能管理，使電視播出設(shè)備能夠智能啟動、智能運行與智能維護，全方位實現(xiàn)數(shù)字電視節(jié)目播出的智能化。

2.2 從模擬技術(shù)向智慧共享方向發(fā)展

傳統(tǒng)的電視播出系統(tǒng)主要通過將錄像帶放入錄像機播放電視節(jié)目，但錄像機與播出設(shè)備在長期使用過程中，會受到溫度、濕度、電子干擾、灰塵等環(huán)境因素的影響，極易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障[4]。隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字信號高保真、高傳輸?shù)膬?yōu)勢使數(shù)字設(shè)備被應(yīng)用到數(shù)字播出系統(tǒng)中，由數(shù)字服務(wù)器、數(shù)字交換機、數(shù)字切換臺、藍光刻錄機和數(shù)字編碼器組成的數(shù)字電視播出系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，這使電視節(jié)目能長時間不間斷播放。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了對數(shù)字電視節(jié)目播出系統(tǒng)的智慧化管理，在保證數(shù)字電視信號高質(zhì)量、高效率傳輸?shù)幕A(chǔ)上，人工智能形成了全方位的監(jiān)測體系，可以對數(shù)字電視播出系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，對數(shù)字信號轉(zhuǎn)碼、傳輸、處理實現(xiàn)全方位的智能化管理，并針對不同收視用戶群體的收視興趣、個性化偏好向用戶智能推薦節(jié)目，全面滿足用戶的個性化收視需求。同時，基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)具有更強的數(shù)據(jù)處理能力，能依靠大數(shù)據(jù)機制對各類音視頻數(shù)據(jù)進行及時、高效處理，并能有效抓取用戶的個性化數(shù)據(jù)，構(gòu)建用戶畫像，使各類數(shù)據(jù)及時、高效共享，提升數(shù)據(jù)共享傳播效率。

2.3 從網(wǎng)絡(luò)化向多元交互方向發(fā)展

基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)能根據(jù)電視節(jié)目播出計劃，對數(shù)字電視節(jié)目信號的傳輸、調(diào)用、切換和播出的全流程進行智慧管理。整個播出系統(tǒng)由數(shù)字智能網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起服務(wù)器、圖文系統(tǒng)、數(shù)字工作站和數(shù)字云等各個終端，在保證各類數(shù)據(jù)能夠高效傳輸?shù)幕A(chǔ)上，依靠分布式架構(gòu)實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)流的多渠道分發(fā)與及時共享，使數(shù)字電視播出系統(tǒng)內(nèi)的各個子系統(tǒng)能與主系統(tǒng)間多元交互[5]。在人工智能的控制下，數(shù)字字幕機能響應(yīng)播出節(jié)目的全流程，使節(jié)目畫面與字幕解讀同步協(xié)調(diào)。同時，在人工智能的干預(yù)下，播出系統(tǒng)中各播出工作站能通過系統(tǒng)中的分布式架構(gòu)與各個播出工作站多元交互，及時共享各類圖文素材，根據(jù)實際需求快速改變播出順序或調(diào)整播出時長，并能夠?qū)χ鱾洳コ鱿到y(tǒng)進行選擇、對信號源進行切換，以及對電視節(jié)目中墊片與插播進行智慧管理。

3 基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)設(shè)計

基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)的設(shè)計過程主要以人工智能為核心技術(shù)框架，配套應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)作為輔助技術(shù)層，其主要功能是通過大數(shù)據(jù)分析機制對各類信號數(shù)據(jù)進行綜合處理，對收視用戶興趣進行挖掘和分析，依靠算法工具和智能傳感設(shè)備實現(xiàn)各類信號的高效傳輸，對各類數(shù)字信號數(shù)據(jù)資源進行協(xié)調(diào)與智能化管理?；谌斯ぶ悄艿臄?shù)字電視播出系統(tǒng)主要由數(shù)字信號接入層、數(shù)字信號傳輸層、智能“云”中樞及應(yīng)用終端層組成，能有效實現(xiàn)對各個端口的協(xié)同控制，保持各個端口同步工作，保障數(shù)字電視信號的高效、穩(wěn)定輸出。

3.1 建立多數(shù)字信號接入層

隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字電視播出系統(tǒng)具有更強的數(shù)據(jù)整合能力與數(shù)據(jù)分析能力，能有效接收大量類型復(fù)雜的數(shù)字信號，包括光纖信號、衛(wèi)星信號、數(shù)字廣播信號、5G信號、4G信號及編錄信號，能夠?qū)⒋罅繑?shù)字傳感器、數(shù)字信號端口和智能接收工具應(yīng)用到數(shù)字信號接收過程中，對收集到的數(shù)字信號進行高效、快速的整合，并進行相關(guān)的計算處理，保證數(shù)字電視信號有效共享、高效傳輸[6]。

3.2 構(gòu)建穩(wěn)定可靠的數(shù)字信號傳輸層

基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)的數(shù)字信號傳輸層是連接數(shù)字信號接入層與智能“云”中樞的橋梁，不僅能保證數(shù)字電視信號被智能“云”中樞存儲、共享、管理與分布式調(diào)度，還能使數(shù)字電視信號有效傳輸?shù)綉?yīng)用終端層，使各類智能應(yīng)用終端能有效接收與共享數(shù)字信號。數(shù)字信號傳輸層主要由各類智能通信設(shè)備、數(shù)字光纖及多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議組成，可靠、穩(wěn)定的數(shù)字信號是數(shù)字電視播出系統(tǒng)智慧播出、高清播出的重要保障。隨著人工智能技術(shù)愈加成熟，智慧芯片、智能數(shù)字端口、智慧網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議在數(shù)字電視播出系統(tǒng)中的應(yīng)用將更加成熟，不僅能滿足虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）、增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）、5G信號高帶寬傳播需求，還能為播出系統(tǒng)的智能化拓展與智慧共享提供有效支持。同時，分布式信號數(shù)據(jù)傳輸體系的構(gòu)建、多路徑融合數(shù)字信息共享方式的形成，能為數(shù)字信號電視播出系統(tǒng)安全運行提供更可靠的保障，有效防止單機潰點風險發(fā)生，全面提升數(shù)字信號電視播出系統(tǒng)的智能化管理效率。

3.3 建立以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算為中心的智能“云”中樞

云計算技術(shù)具有較強的數(shù)據(jù)存儲能力與數(shù)字處理能力，能有效滿足多類數(shù)字信號傳輸和共享的需求，通過對不同來源、不同種類數(shù)字信號的搜集與綜合處理為制訂電視節(jié)目播出計劃提供參考，并能有效搜集與存儲電視節(jié)目收視用戶的行為偏好、興趣習(xí)慣等個性化特征數(shù)據(jù)，根據(jù)收視用戶個性化偏好為用戶提供大量其感興趣的數(shù)字電視節(jié)目，為其提供良好的數(shù)字服務(wù)。智能“云”中樞對電視播出系統(tǒng)的智慧管理，能同電視播出系統(tǒng)云和各個子系統(tǒng)云進行有效的數(shù)據(jù)交互，并及時作出信號反饋，保障數(shù)據(jù)有效交互。智能“云”中樞主要依靠人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)對各類數(shù)據(jù)資源進行搜集、整合、分類和管理，以及對各個層面的數(shù)據(jù)資源進行智能化分析與共享處理，能從多個維度實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的優(yōu)化配置。基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)智能“云”中樞能對播出系統(tǒng)的整體運行情況進行有效監(jiān)測，工作人員能依靠智能圖譜反映播出系統(tǒng)的數(shù)字信號接收情況、數(shù)字視頻播出質(zhì)量、數(shù)據(jù)流傳輸情況、數(shù)字信號變化情況及各類數(shù)據(jù)存儲情況，時刻把握數(shù)字電視播出系統(tǒng)的運行動態(tài)，保障系統(tǒng)的高效運行。同時，基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)中的智能“云”中樞，還具有智能存儲、智慧共享、系統(tǒng)設(shè)備預(yù)警播報、數(shù)字資源分配調(diào)度、播出終端應(yīng)用顯示、系統(tǒng)容錯糾錯、網(wǎng)絡(luò)安全保護、智能防火墻和數(shù)字信號接收等功能，能最大限度保證數(shù)字電視播出系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)。

3.4 打造安全可靠的應(yīng)用終端層

構(gòu)建基于人工智能數(shù)字電視播出系統(tǒng)的最終目的是為各類應(yīng)用終端提供穩(wěn)定的數(shù)字信號，保障各類應(yīng)用終端具有良好的使用效果?；谌斯ぶ悄艿臄?shù)字電視播出系統(tǒng)應(yīng)用終端層可以分為智慧控制、信號傳輸、信號發(fā)射、上載、技審、播出及全流程管控等部分，各個應(yīng)用端口功能實現(xiàn)與相關(guān)實現(xiàn)方案都由智能“云”中樞提供。人工智能技術(shù)在數(shù)字電視節(jié)目播出全流程都得到了應(yīng)用，大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在數(shù)字電視節(jié)目播放的各個環(huán)節(jié)得到了應(yīng)用，且智能化、體系化的系統(tǒng)具有更強的兼容性，能根據(jù)不同數(shù)字電視業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)播與播放需求，接入不同的智能終端建立大規(guī)模智能數(shù)字集群實現(xiàn)不同功能的集合，縮短數(shù)字電視業(yè)務(wù)的準備時間，減少工作環(huán)節(jié)，降低成本?；谌斯ぶ悄艿臄?shù)字電視播出系統(tǒng)還能應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)端口更高效開展數(shù)字新媒體業(yè)務(wù)，眾多有新意、有內(nèi)容、有內(nèi)涵、有創(chuàng)新的新媒體數(shù)字電視節(jié)目可依靠人工智能進行剪輯加工，借助數(shù)字智能系統(tǒng)投放到眾多互聯(lián)網(wǎng)平臺中進行播放，創(chuàng)造更多收益?；谌斯ぶ悄艿臄?shù)字電視播放系統(tǒng)是基于5G底層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與智能數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)搭建形成的，能對數(shù)字信號轉(zhuǎn)播各個節(jié)點進行重點監(jiān)控，保障數(shù)字電視播出系統(tǒng)的高效運行。依靠智能“云”中樞的高效管理和對各類信息數(shù)據(jù)流的精細化控制，數(shù)字電視播出系統(tǒng)下屬的各個子系統(tǒng)能有效地進行數(shù)據(jù)交互與數(shù)字信號傳輸，對各類節(jié)目素材進行智慧收錄、智慧上傳、智慧管理、智慧下載、智能轉(zhuǎn)碼、智慧遷移及共享播出，在全面保證數(shù)字信號高效穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上，實現(xiàn)圖文信息、節(jié)目單信息、廣告數(shù)字信息的共享與流轉(zhuǎn)，全面提升共享效率。

4 結(jié)語

在數(shù)字智能技術(shù)的引領(lǐng)下，構(gòu)建基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)是滿足智慧廣電發(fā)展戰(zhàn)略內(nèi)在需求的重要舉措，也是推動智慧廣播電視系統(tǒng)發(fā)展的重要方法。基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)應(yīng)更安全、更高效，不僅要具備數(shù)字智能化特征，還需有較強的數(shù)據(jù)分析能力、數(shù)字管理能力、智能拓展能力、數(shù)據(jù)處理能力與數(shù)字存儲能力，能有效兼容各類子系統(tǒng)，具有多元交互功能，能在各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)間實現(xiàn)交換共享，并具有多種網(wǎng)絡(luò)接入形式與數(shù)字交互功能，支持多種數(shù)字信號傳輸。智能“云”中樞是基于人工智能數(shù)字電視播出系統(tǒng)的核心架構(gòu)，具有較強的兼容性與智慧特征，能對多種數(shù)字信號與數(shù)據(jù)源進行智能處理。需要注意的是，在建立基于人工智能的數(shù)字電視播出系統(tǒng)過程中，必須堅持創(chuàng)新原則，不僅要重視技術(shù)創(chuàng)新，也要重視管理創(chuàng)新，將智能技術(shù)與智能管理理念進行同步融合，從而全面滿足數(shù)字電視播出系統(tǒng)智慧化建設(shè)需求。