多點(diǎn)一致性比對(duì)的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)

黃武藝

在電視數(shù)字化的今天，全臺(tái)一體化的電視系統(tǒng)應(yīng)用已非常普遍，從制作到存儲(chǔ)、播出，都實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。這對(duì)安全播出的保障工作帶來了新的問題，即如何快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障，并快速應(yīng)急播出，保證節(jié)目播出不中斷?，F(xiàn)有報(bào)警系統(tǒng)存在諸多缺陷，比如漏報(bào)、誤報(bào)，尤其是誤報(bào)較多，干擾了值班人員的判斷。多點(diǎn)一致性比對(duì)的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)”）是一種運(yùn)用于廣播電視行業(yè)電視播控系統(tǒng)中，以人工智能的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)播出系統(tǒng)發(fā)生的故障進(jìn)行精準(zhǔn)判斷和快速自動(dòng)應(yīng)急處置的系統(tǒng)，可處置的問題包括系統(tǒng)故障、設(shè)備故障、節(jié)目?jī)?nèi)容問題、人為誤操作等會(huì)直接造成播出事故的問題。該系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行應(yīng)急處置后能達(dá)到自動(dòng)恢復(fù)正常播出的效果。在現(xiàn)場(chǎng)直播等通過外部信號(hào)源播出的情況下，其精確的播出狀態(tài)提示也能給技術(shù)人員的判斷提供極大幫助，是一個(gè)能夠有效保障電視安全播出的輔助系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)概述與運(yùn)行原理

（一）系統(tǒng)概述

廣西廣播電視臺(tái)多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信號(hào)比對(duì)差異檢測(cè)及信號(hào)內(nèi)容的異態(tài)檢測(cè)，可對(duì)常見的劣播情況及時(shí)報(bào)警，并進(jìn)行快速自動(dòng)應(yīng)急處置，通過智能技術(shù)杜絕了人工操作易出現(xiàn)的安全隱患，也能大幅度減輕值班人員在安全播出方面的工作壓力。

該系統(tǒng)主要由軟硬件架構(gòu)、全維度信息采集子系統(tǒng)及基于全流程播出數(shù)據(jù)的判斷模型三大部分構(gòu)成。采用以微服務(wù)為主體的軟硬件架構(gòu)為AI智能判斷系統(tǒng)提供軟硬件支撐，全維度信息采集子系統(tǒng)提供的是數(shù)據(jù)支撐，通過基于全流程播出數(shù)據(jù)的判斷模型對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，對(duì)播出事故進(jìn)行自動(dòng)化處理。其中，基于全流程播出數(shù)據(jù)的多重判斷模型是該系統(tǒng)最重要的組成部分，是對(duì)事故進(jìn)行判斷、切換的最核心依據(jù)。

系統(tǒng)鏈路圖如圖1所示。系統(tǒng)中對(duì)硬盤主、備路信號(hào)輸出及主、備四選一切換器后信號(hào)輸出這四個(gè)視頻點(diǎn)進(jìn)行視頻信號(hào)取樣，分別命名為A1、A2、B1、B2。在之后的基于全流程播出數(shù)據(jù)的多重判斷模型會(huì)對(duì)這四個(gè)取樣點(diǎn)的取樣內(nèi)容進(jìn)行雙向交叉匹配運(yùn)算。

圖1 廣西廣播電視臺(tái)多點(diǎn)一致性比對(duì)的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)線路圖

在硬件系統(tǒng)構(gòu)架時(shí)，要考慮到對(duì)在播系統(tǒng)的影響和有效銜接。既要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急播出，又要確保播出不中斷，還要考慮到多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的誤切換。若直接控制原有大型切換臺(tái)，誤播了調(diào)試中的信號(hào)，將會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此，在播出系統(tǒng)最后的輸出端加入四選一切換器，并由多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)控制，就不會(huì)產(chǎn)生誤播其他信號(hào)源的問題。同時(shí)，對(duì)原有播出系統(tǒng)不做任何改動(dòng)，非常利于安全播出。

使用四選一切換器還有一個(gè)原因是，未來增加第三備播視頻服務(wù)器時(shí)，可以快速接入多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)中，方便快捷，并能進(jìn)一步提高播出系統(tǒng)的安全性。

（二）系統(tǒng)運(yùn)行原理

該系統(tǒng)采用分布式的基礎(chǔ)架構(gòu)，軟件架構(gòu)采用微服務(wù)，基于組成結(jié)構(gòu)明確、工作流程清晰、應(yīng)急處置策略簡(jiǎn)單高效的播出場(chǎng)景和算法，可以解決高復(fù)雜度播出場(chǎng)景識(shí)別和高難度故障應(yīng)急處置問題。系統(tǒng)的整體框架分為底層服務(wù)、中間層服務(wù)和上層系統(tǒng)三層，如圖2所示。

圖2 多點(diǎn)一致性比對(duì)的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)整體架構(gòu)

底層服務(wù)主要為視音頻的技審檢測(cè)服務(wù)提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)單路信號(hào)發(fā)送靜幀、彩場(chǎng)、黑場(chǎng)、靜音等類型錯(cuò)誤的實(shí)時(shí)檢測(cè)算法，同時(shí)支持指定畫面區(qū)域位置和范圍的畫面匹配算法，向中間層輸出實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果。中間層采用微服務(wù)架構(gòu)，利用微服務(wù)的優(yōu)勢(shì)針對(duì)性地選擇工具來完成智能場(chǎng)景過濾、文件上載技審結(jié)果和播前技審結(jié)果精準(zhǔn)匹配、綜合分析多組匹配結(jié)果等復(fù)雜比對(duì)檢測(cè)，再根據(jù)比對(duì)檢測(cè)結(jié)果啟用預(yù)設(shè)的報(bào)警和切換策略，發(fā)出報(bào)警和切換指令。上層系統(tǒng)由客戶端、在線節(jié)目單服務(wù)和文件技審服務(wù)組成。其中，客戶端展示播出信號(hào)的實(shí)時(shí)畫面和聲音、語音報(bào)警提示和技審信息等內(nèi)容；另外兩項(xiàng)組成部分分別向中間層提供在線節(jié)目單和靜態(tài)技審結(jié)果數(shù)據(jù)。

全維度信息采集子系統(tǒng)通過從節(jié)目視頻的自動(dòng)技審與人工審核信息，到播出前的二次人工技審信息、節(jié)目播出單，以及四個(gè)視頻取樣點(diǎn)中精準(zhǔn)提取所需的數(shù)據(jù)，解決了播出信號(hào)取樣信息的完整性和準(zhǔn)確性的問題，為之后精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)和判斷故障提供數(shù)據(jù)支撐。

基于全流程播出數(shù)據(jù)的判斷模型主要分為兩部分：硬盤信號(hào)比對(duì)檢測(cè)和非硬盤信號(hào)檢測(cè)。檢測(cè)故障類型包括視頻信號(hào)丟失、黑場(chǎng)、彩條、彩場(chǎng)、靜幀、靜音。其中，硬盤狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)源是指將主備視頻服務(wù)器輸出信號(hào)作為A點(diǎn)比對(duì)，四選一末級(jí)信號(hào)作為B點(diǎn)比對(duì)。硬盤信號(hào)A1、A2點(diǎn)之間比對(duì)并與線下技審信息做匹配，如果匹配不上或者沒有技審結(jié)果的節(jié)目，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)制定好的邏輯條件作出相應(yīng)的應(yīng)急措施或告警；同時(shí)A點(diǎn)B點(diǎn)相互比對(duì)，根據(jù)邏輯條件做出相對(duì)應(yīng)的應(yīng)急措施。非硬盤狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)源主要是用于切換器切換后出來的非硬盤信號(hào)B點(diǎn)之間的比對(duì)，根據(jù)邏輯條件做出告警，不做切換。

二、系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

（一）為整個(gè)播出節(jié)目提供信息匯聚和故障判斷決策支持

此次系統(tǒng)在整備到播出的全過程中，把電視節(jié)目有效信息的獲取源擴(kuò)展到時(shí)間、空間、AV、IT和控制五個(gè)維度，通過時(shí)間點(diǎn)、空間點(diǎn)、判斷邏輯、指標(biāo)特征等數(shù)據(jù)建立模糊運(yùn)算模型。在節(jié)目素材的生命周期內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)在節(jié)目生成剛開始就建立描述素材的有效信息集，在上載環(huán)節(jié)把數(shù)據(jù)校驗(yàn)、整備行為記錄、技審大數(shù)據(jù)、整備評(píng)價(jià)等輔助數(shù)據(jù)加入有效信息集，生成故障判斷輔助信息庫，增加主數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)的豐富度，以提高故障判斷的準(zhǔn)確度。

（二）以多節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的多重判斷模型來實(shí)現(xiàn)智能判斷

在節(jié)目播出時(shí)，系統(tǒng)核心實(shí)時(shí)感知各個(gè)節(jié)點(diǎn)的要素信息，利用策略數(shù)據(jù)信息庫為故障精準(zhǔn)判斷提供模型參考，對(duì)各采樣點(diǎn)的視頻、音頻、控制、鍵疊加等指標(biāo)進(jìn)行匹配運(yùn)算。如果全部采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)模型匹配成功，表示已經(jīng)提前對(duì)播出內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別和處置，此時(shí)系統(tǒng)作出無故障判斷。如果有采樣點(diǎn)無應(yīng)答響應(yīng)，沒有反饋匹配成功信息，則系統(tǒng)把該場(chǎng)景視為“疑似故障”，向故障判斷輔助信息庫申請(qǐng)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算。如果“疑似故障”仍然沒有模型匹配成功，系統(tǒng)核心會(huì)對(duì)當(dāng)前視頻幀標(biāo)記誤判碼，并進(jìn)行“誤判控制”分析。經(jīng)過三重判別，智能決策層會(huì)給出正確的故障判斷信息，為下一步的智能處置提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

（三）視頻服務(wù)器播出場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)智能全自動(dòng)應(yīng)急處置

筆者所在的團(tuán)隊(duì)針對(duì)電視節(jié)目播出的不同場(chǎng)景，根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及實(shí)施細(xì)則的要求，劃分了不同安全等級(jí)，并設(shè)計(jì)了適配不同安全等級(jí)的應(yīng)急處置策略。

發(fā)生故障時(shí)，智能系統(tǒng)會(huì)綜合當(dāng)前播出場(chǎng)景、安全等級(jí)、故障等信息判斷執(zhí)行何種應(yīng)急處置策略，并自動(dòng)發(fā)出指令執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)急處置操作。在視頻服務(wù)器播出場(chǎng)景下，根據(jù)系統(tǒng)的精準(zhǔn)決策，實(shí)現(xiàn)了安全、智能、高效的全自動(dòng)應(yīng)急處置，無需任何人工干預(yù)。

三、應(yīng)用實(shí)例

下面以一個(gè)頻道的系統(tǒng)應(yīng)用說明具體操作過程，如圖3所示。

圖3 多點(diǎn)一致性比對(duì)的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)圖（單頻道）

如前文所說，系統(tǒng)中對(duì)硬盤主、備路信號(hào)輸出及主、備四選一切換器后信號(hào)輸出這四個(gè)視頻點(diǎn)進(jìn)行視頻信號(hào)取樣，分別命名為 A1、A2、B1、B2。基于全流程播出數(shù)據(jù)的多重判斷模型會(huì)對(duì)這四個(gè)取樣點(diǎn)的取樣內(nèi)容進(jìn)行雙向交叉匹配運(yùn)算。四個(gè)取樣點(diǎn)中，B1、B2點(diǎn)的視頻畫面疊加了臺(tái)標(biāo)、字幕等內(nèi)容，與A1、A2點(diǎn)視頻服務(wù)器輸出口的畫面內(nèi)容不相同。為避免四個(gè)取樣點(diǎn)相互之間的雙向交叉匹配運(yùn)算發(fā)生誤判，對(duì)A、B端設(shè)定不同的取樣區(qū)域，應(yīng)用到不同的匹配運(yùn)算場(chǎng)景中，確保匹配的精確度。不同取樣點(diǎn)的取樣區(qū)域如圖4所示。

圖4 不同取樣點(diǎn)的取樣區(qū)域

播出視頻服務(wù)器輸出口（A1、A2點(diǎn)）采用1920×1080全畫幅像素點(diǎn)取樣方式（圖4實(shí)線框內(nèi)），保證不遺漏任何畫面信息，實(shí)現(xiàn)播出通道源端信號(hào)的所有畫面異態(tài)類型達(dá)到100%精準(zhǔn)識(shí)別，在之后的判斷模型中與各技審的1920×1080全畫幅技審信息作對(duì)比。

播出系統(tǒng)末級(jí)主備路信號(hào)（B1、B2點(diǎn)）疊加有臺(tái)標(biāo)、走字、角標(biāo)的內(nèi)容，為避免前后A、B端匹配運(yùn)算的誤判，只取播出系統(tǒng)末級(jí)信號(hào)畫面中虛線框內(nèi)像素點(diǎn)。同時(shí)在播出視頻服務(wù)器輸出端信號(hào)中（A1、A2點(diǎn)）也取一份與播出系統(tǒng)末級(jí)信號(hào)相同虛線框內(nèi)的畫面像素點(diǎn)A1＇、A2＇，確保前后取樣點(diǎn)匹配運(yùn)算的準(zhǔn)確度。根據(jù)邏輯條件做出相對(duì)應(yīng)的應(yīng)急措施，檢測(cè)故障類型：視頻信號(hào)丟失、黑場(chǎng)、彩條、彩場(chǎng)、靜幀、靜音。同時(shí)對(duì)臺(tái)標(biāo)logo區(qū)域取樣，用于感知B1、B2點(diǎn)的臺(tái)標(biāo)疊加是否正常。本系統(tǒng)要求的是兼容高、標(biāo)清信號(hào)格式，為兼顧老電影只有左聲道綜合聲的情況，聲音取樣只取左聲道信號(hào)進(jìn)行匹配運(yùn)算。

如為非硬盤信號(hào)源，在對(duì)比播出信號(hào)源與播出表是否匹配后，只對(duì)B1、B2兩個(gè)取樣點(diǎn)每次取樣進(jìn)行異態(tài)判斷，先對(duì)比B1、B2信號(hào)是否匹配。如不匹配，則告警；如匹配，則根據(jù)廣西廣播電視臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的一整套視頻異常狀態(tài)時(shí)長(zhǎng)閾值表，判斷此時(shí)播出是否存在播出異態(tài)，是否告警。由于非硬盤信號(hào)播出時(shí)無法根據(jù)技審信息等判斷異常狀態(tài)是否為節(jié)目自帶合法內(nèi)容，故此時(shí)只進(jìn)行報(bào)警。

節(jié)目視頻中經(jīng)常需要疊加臺(tái)標(biāo)、字幕、角標(biāo)等信息，而臺(tái)標(biāo)機(jī)或字幕機(jī)故障造成各種信息不能按時(shí)疊加，是值機(jī)人員最不易發(fā)現(xiàn)的故障。在多頻道播出機(jī)房，聲音監(jiān)聽是不可能單純通過耳朵完成的，播出的節(jié)目多，聲音會(huì)相互干擾。全方位多維度的檢測(cè)才能確保播出安全。多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)真正做到了對(duì)視頻節(jié)目?jī)?nèi)容的全面檢測(cè)，從視頻畫面、疊加的各種信息到音頻信號(hào)，各個(gè)細(xì)節(jié)檢測(cè)不留死角，以便將來電視播出系統(tǒng)智能化監(jiān)控，減少值機(jī)人員，甚至實(shí)現(xiàn)無人值守的目標(biāo)。

在多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急策略方面，若智能系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)主路信號(hào)異常，就優(yōu)先切換至備路信號(hào)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)異常，則做出播出信號(hào)源重大故障的判斷，切換到墊播信號(hào)。若有相對(duì)獨(dú)立于主備服務(wù)器的第三備播信號(hào)，則切出第三備播信號(hào)。同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，提醒值機(jī)人員立即處理故障。

四、結(jié)語

節(jié)目播出是將節(jié)目展現(xiàn)給觀眾的最后也是至關(guān)重要的一環(huán)，事故發(fā)生往往在一瞬間，處置時(shí)間要按秒來計(jì)算。多點(diǎn)一致性比對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)有效解決了各種難題，安全保障效果顯著，兼容高、標(biāo)清播出，將來可以升級(jí)至4K，對(duì)播出系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)備品牌類型的依存度較低，具有廣泛的推廣性和普及性。此系統(tǒng)的運(yùn)用可以大量減少人員投入實(shí)時(shí)播出信號(hào)監(jiān)看監(jiān)聽中的工作量，將更多的人力、物力用于技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展上。