地級臺電視節(jié)目高標清同播系統(tǒng)的設計與實踐

孟憲國 孟憲林

【摘要】推進電視節(jié)目高標清同播是當前地級臺重要的工作任務，是實現(xiàn)廣播電視高質(zhì)量創(chuàng)新性發(fā)展的重要手段之一。2019年，承德廣播電視臺實施了高標清同播系統(tǒng)工程建設，實現(xiàn)了三套電視節(jié)目高標清同播。本文重點介紹了承德臺三套電視節(jié)目高標清同播系統(tǒng)的技術架構(gòu)和建設實踐，該臺較好的完成了高標清同播系統(tǒng)，為標清到高清的過渡打下了基礎。

【關鍵詞】電視節(jié)目;高標清同播;設計與實踐

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.05.018

1. 概述

2018年，國家廣電總局印發(fā)了《關于加快推進高清電視發(fā)展的通知》，要求到2020年，省級和較發(fā)達地級臺基本實現(xiàn)高清化，地級（含）以上臺主要頻道實現(xiàn)高標清同播，高清頻道成為主流播出模式?！锻ㄖ返挠“l(fā)對于電視臺尤其是地市級電視臺加快推進電視節(jié)目高清頻道建設起到了有力的助推作用。承德廣播電視臺公開辦了新聞綜合、公共、旅游文化三個電視頻道，開辦14檔電視欄目，全天24小時播出，通過無線、有線、手機APP、IPTV、網(wǎng)站等方式實現(xiàn)傳播覆蓋。在全國廣電系統(tǒng)大力推進數(shù)字化、網(wǎng)絡化的大背景下，承德廣播電視臺從2003年開始大力推進電視節(jié)目數(shù)字化、網(wǎng)絡化建設，逐步建設了硬盤和磁帶混合自動化播出系統(tǒng)以及CanopusDVSTORM2非編系統(tǒng)。2009年，建設了全硬盤播出系統(tǒng)和數(shù)字標清直播錄播新聞演播室，2010年購置了6+2訊道高清電視轉(zhuǎn)播車，2017年，爭取財政支持籌備高清電視制播系統(tǒng)，2019年完成了高清直播數(shù)字化演播室和三訊道高清電視硬盤制播系統(tǒng)，實現(xiàn)了三套電視節(jié)目高標清同播。

2. 設計目標

承德臺原有Edius非編系統(tǒng)使用年限較長，打包生成的節(jié)目首先放置本地，通過網(wǎng)關擺渡到播出共享公共區(qū)和媒資共享公共區(qū)，在播出端和媒資檢索工作站抓取素材入庫，流程復雜繁瑣，效率低下，已經(jīng)遠遠不能滿足節(jié)目制作播出的需要。依據(jù)廣電總局《電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書》，結(jié)合承德臺實際情況，高標清同播系統(tǒng)實現(xiàn)以下設計目標：

逐步淘汰原有標清制作系統(tǒng)，建設全臺網(wǎng)數(shù)字高清系統(tǒng)，保留原有標清播出系統(tǒng)，高清節(jié)目通過下變換擠壓模式進行標清播出，實現(xiàn)高標清同播率100%。

全面調(diào)整三個頻道節(jié)目編排，自辦欄目全部實現(xiàn)高清制作，影視劇、天氣預報、廣告等節(jié)目全部為高清播出，實現(xiàn)每個頻道高清播出率達到100%。

全面改造原有標清新聞演播室，新建設180平米三訊道多功能多景區(qū)高清直播數(shù)字化演播室，滿足高清節(jié)目的直播及錄制需求。

保留原媒資系統(tǒng)，改造標清微波直播車，高清制作播出系統(tǒng)要確保與媒資系統(tǒng)良好兼容。

系統(tǒng)設計和設備選型符合廣播電視相關標準規(guī)范，在滿足當前應用發(fā)展的實際需求基礎上，預留下一步全媒體發(fā)展需求。

系統(tǒng)設計依據(jù)廣電總局《廣播電視相關信息系統(tǒng)安全基本等級保護要求》建設完備的冗余備份和安全防范體系，保證業(yè)務內(nèi)數(shù)據(jù)安全傳輸以及外來數(shù)據(jù)安全可靠接入，系統(tǒng)具備多重防護措施，保證無單一崩潰點。

3. 技術方案和系統(tǒng)建設

高標清同播系統(tǒng)是在保留原有標清制播網(wǎng)基礎上，新建全臺網(wǎng)高清系統(tǒng)，實現(xiàn)三套電視節(jié)目從采集、制作、編輯、存儲、播出、傳輸全流程高清化。高清系統(tǒng)主要包括節(jié)目采集、演播室制作、高清非編制作、媒資管理、節(jié)目送播、信號傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)（網(wǎng)絡拓撲見圖1）。高清視頻格式為MPEG2編碼，分辨率：1920×1080 50i，碼率：100MB/S，幀率：25fps。音頻格式為：立體聲，WAV編碼，采樣率：48KHz，位：16bit。

3.1 節(jié)目采集環(huán)節(jié)

逐步淘汰所有標清攝像機。新購置40臺松下AJ-PX298攝像機和4臺AJ-HPX3100攝像機，可較好滿足高清節(jié)目采集需求。改造3+1訊道標清微波直播車為高清微波直播車，配合6+2訊道高清轉(zhuǎn)播車實現(xiàn)戶外大型節(jié)目的錄制。天氣預告類節(jié)目由我市氣象局錄制，經(jīng)過協(xié)調(diào)，氣象局自行投資建設高清節(jié)目錄制系統(tǒng)，通過光纖網(wǎng)絡傳輸?shù)轿遗_高清制播系統(tǒng)。中央、省臺節(jié)目主要通過衛(wèi)星接收系統(tǒng)和有線電視網(wǎng)絡、微波系統(tǒng)接收信號作為信號源，有線網(wǎng)絡、微波已經(jīng)是高清信號，衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)將原標清衛(wèi)星接收機更換為高清接收機直接接收中央臺、省臺高清節(jié)目作為信號源。影視劇和廣告類節(jié)目直接使用高清片源。

3.2 演播室環(huán)節(jié)

新建設180平米三訊道多功能多景區(qū)高清直播數(shù)字化演播室，包括一個主景區(qū)、兩個副景區(qū)和一個藍箱區(qū)，滿足新聞時政、綜藝、訪談以及播報等多種節(jié)目類型的錄制。系統(tǒng)集成主要由視頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、通話系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、技術監(jiān)測、TALLY系統(tǒng)等組成。視頻系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)采用純高清1080/50i系統(tǒng)，兼容標清系統(tǒng)，通過上/下變換器提供標清信號的輸入/輸出能力。演播室標配3個訊道，選用索尼HDC-2580系統(tǒng)攝像機，主要核心設備選用1臺2級M/E配置的大型切換臺為視頻通道中心，1臺16*16矩陣作為系統(tǒng)調(diào)度和應急備份核心。系統(tǒng)設計為純高清內(nèi)核采用上下變換滿足標清制作的需要，可同時制作兩套不同的高/標清節(jié)目。

3.3 高清非編制作網(wǎng)環(huán)節(jié)

高清節(jié)目非編制作網(wǎng)系統(tǒng)能提供節(jié)目資源匯聚、高標清節(jié)目上載、高標清節(jié)目網(wǎng)絡化編輯、節(jié)目文件網(wǎng)絡化存儲、媒體文件格式轉(zhuǎn)換等功能，能夠和原有的標清節(jié)目制作系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)目文件安全共享、和媒資系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享、和播出系統(tǒng)進行安全的文件化交互。

高清非編網(wǎng)采用了全萬兆以太網(wǎng)的NAS架構(gòu)，萬兆主干，千兆到桌面，服務器和計算機采用千兆以太網(wǎng)接入，中心存儲采用萬兆接入。系統(tǒng)能實現(xiàn)高清無壓縮AVI角標網(wǎng)絡化實時編輯或本地多層實時編輯。制作網(wǎng)能和新建的數(shù)據(jù)安全傳輸系統(tǒng)兼容，實現(xiàn)外來數(shù)據(jù)的快速共享。網(wǎng)絡部署70套非編站點，其中有卡高清非編8臺、無卡站點62臺、配音站點3臺。系統(tǒng)基于“CPU+GPU+I/O”的技術，融會先進的處理器、編碼器、解碼器等技術，支持實時4層100Mbps的視頻編輯，同時支持4層以上字幕和8軌以上音頻實時編輯/輸出、支持P2 MXF、Sony XDCAM/SXS素材直接導入編輯。

3.4 節(jié)目送播環(huán)節(jié)

非編網(wǎng)和播出系統(tǒng)之間采用文件級交互，提供多種安全的文件傳輸方式，內(nèi)網(wǎng)入庫站點（非編系統(tǒng)）部署跨板塊的入庫軟件，并且能對進入的播出系統(tǒng)的文件進行自動轉(zhuǎn)碼判斷和自動技術審核。正常情況下，文件通過二級存儲到達在線播出系統(tǒng)，緊急情況下具備切實可靠的應急傳輸流程，節(jié)目文件能夠快速地到達播出系統(tǒng)視頻服務器在線存儲。

安全送播系統(tǒng)支持兩條獨立的物理通道，支持并行傳輸和主備傳輸兩種方式。系統(tǒng)支持C/S客戶端，可將客戶端部署在非編站點上，至少支持30個客戶端站點。系統(tǒng)單條送播通道的傳輸帶寬不低于400MB/s，兩條鏈路同時并行傳輸時總傳輸帶寬不低于400MB/s。安全送播系統(tǒng)支持異構(gòu)網(wǎng)絡連接方式部署，支持TCP/IP協(xié)議和PCI-E私有傳輸協(xié)議結(jié)合方式進行傳輸。文件發(fā)送A端和文件接收B端的服務器通過PCI-E私有鏈路進行連接。

3.5 節(jié)目播出環(huán)節(jié)

播出板塊采用基于SOA松散耦合的柔性架構(gòu)，由表示層、應用層、數(shù)據(jù)層、接口及通訊層五層組成。2臺主備視頻服務器在線主備播出，任意一臺出現(xiàn)故障，另一臺自動無縫切換播出，每臺服務器支持4個通道以上同時播出，保證7*24小時連續(xù)穩(wěn)定播出。視頻服務器支持對高標清文件混播，對標清素材能夠進行智能幅型上變換為高清素材。播出系統(tǒng)采用雙數(shù)據(jù)庫服務器設計，通過軟件實現(xiàn)同步鏡像備份。二級存儲作為播出系統(tǒng)的備播庫，是整個播出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)移中心，采用高帶寬的存儲盤陣。二級存儲采用萬兆以太網(wǎng)接口，存儲帶寬能夠滿足3個頻道的數(shù)據(jù)遷移、審片、編單工作時所需帶寬，單臺存儲陣列恒定帶寬≥500MB/s。3個頻道信號從服務器輸出后，分別鍵入主備切換器、應急開關、鍵混臺標、音頻處理分配編碼傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，關健設備采用了冗余備份（見圖2）?？偪卣{(diào)度系統(tǒng)可實現(xiàn)32×32數(shù)字高標清視頻信號的調(diào)度，采用雙電源設計。支持全面的信號格式HD-SDI（3GB/S）、SD-SDI、ASI、模擬視頻、模擬音頻、AES/EBU平衡和非平衡等。支持AES/EBU數(shù)字音頻選項的安靜切換。

3.6 媒資系統(tǒng)

系統(tǒng)采用基于SOA體系架構(gòu)的ESB+EMB的雙總線互聯(lián)架構(gòu)。EMB提供不同板塊間媒體文件交換的功能。同時提供媒體文件轉(zhuǎn)碼和數(shù)據(jù)完整性校驗功能，ESB提供根據(jù)不同板塊、系統(tǒng)的要求進行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、語義層的協(xié)議轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)主要包括內(nèi)容管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、采集管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)控子系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)、接口及通訊子系統(tǒng)、網(wǎng)絡存儲子系統(tǒng)7個功能模塊子系統(tǒng)。系統(tǒng)流程采用當前通用的采集收錄、整理、編目、存儲、檢索發(fā)布，穿插審核的方式（見圖3）實現(xiàn)對各類視頻、音頻及生產(chǎn)過程中的文檔、圖片、圖表、等按照存儲策略有序的保存到在線、離線、近線存儲設備中。媒資存儲為萬兆接口和媒資交換機連接，媒資系統(tǒng)內(nèi)部客戶端和后臺服務器為千兆以太網(wǎng)絡。存儲容量120TB?？纱鎯?0M碼率的節(jié)目22500小時

3.7 信號傳輸系統(tǒng)

在播控機房末端建設信號傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)三套電視節(jié)目安全可靠的傳輸?shù)接芯€、無線、IPTV等網(wǎng)絡系統(tǒng)中。標清信號選用MPEG-2編碼器，通過不同的光纖路由分別傳輸?shù)綇V通公司和省有線電視網(wǎng)絡公司承德分公司前端機房，經(jīng)過QAM調(diào)制后經(jīng)入有線電視系統(tǒng)。同時用數(shù)字光機將標清SDI信號通過主備光纖環(huán)路傳輸?shù)绞袕V播電視發(fā)射臺，經(jīng)過AVS+編碼復用后進入地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)。高清信號通過H.264編碼后，通過不同的光纜路由分別傳輸?shù)綇V通公司和省有線電視網(wǎng)絡公司承德分公司，實現(xiàn)高清信號在有線電視正常傳輸。標清信號經(jīng)過AVS編碼后，通過移動公司SDH骨干網(wǎng)絡傳輸?shù)绞PTV前端平臺，通過移動、電信、聯(lián)通三家運營商分配網(wǎng)傳輸?shù)接脩艚邮斩恕?/p>

承德廣播電視臺高標清同播系統(tǒng)建設充分參考了國電總局科技司印發(fā)的《電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書》相關的指導和要求，并學習借鑒了省內(nèi)外兄弟臺站高標清同播系統(tǒng)建設成功案例的先進經(jīng)驗，結(jié)合原有標清系統(tǒng)的實際情況，本著統(tǒng)籌規(guī)劃、滿足需求，充分預留，前瞻發(fā)展的原則，較好的完成了高標清同播系統(tǒng)建設。系統(tǒng)運行以來，極大的提高了電視節(jié)目的播出質(zhì)量，較好滿足了廣大群眾的收看需求，促進了承德市廣播電視公共服務體系建設，有力的保障了承德臺電視節(jié)目從標清向高清的順利過渡。工程建設過程中，積累了豐富的建設經(jīng)驗，學習了先進的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化技術，為不斷推進廣播電視高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實基礎。

參考文獻：

[1]國家廣播電影電視總局科技司.電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書.2008-01

[2]國家廣播電影電視總局科技司.電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書：電視臺高標清同播技術策略.2009-12

作者簡介：孟憲國，男，河北承德人，正高級工程師，研究方向：廣播電視技術.孟憲林，男，河北承德人，高級工程師，研究方向：廣播電視技術.