高清電視播出系統(tǒng)建設(shè)淺析

胡雙雙，王海安，柴 威

（襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)，湖北 襄陽(yáng) 441000）

0 引 言

在加快高清電視的發(fā)展趨勢(shì)下，襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)先后進(jìn)行了演播室、制作網(wǎng)、播出中心、傳輸發(fā)射等部分的高清化改造，播控中心的高清化改造變得刻不容緩。為此，襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)計(jì)劃建設(shè)一套3頻道高標(biāo)清同播系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠適應(yīng)未來(lái)5～7年的節(jié)目制作、播出發(fā)展規(guī)劃及信號(hào)調(diào)度等方面的應(yīng)用。系統(tǒng)建設(shè)以高清播出系統(tǒng)為主，采用壓縮下變換的方式，將高清播出的素材內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)清內(nèi)容并播出。

1 高清播出系統(tǒng)架構(gòu)

襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)高清電視播出系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示，主要由節(jié)目播出總控系統(tǒng)、播出備播系統(tǒng)以及播控系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成?？偪叵到y(tǒng)以總控矩陣為核心，完成CCTV1、演播室信號(hào)、演播大廳信號(hào)等外來(lái)信號(hào)及各頻道播出信號(hào)的調(diào)度和管理。進(jìn)總控系統(tǒng)的重要信號(hào)源都接入多畫(huà)面電視墻進(jìn)行監(jiān)看，配置示波器設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視器，對(duì)總控信號(hào)進(jìn)行技術(shù)監(jiān)看[1]。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

播出備播系統(tǒng)負(fù)責(zé)節(jié)目播出前的準(zhǔn)備工作，包含節(jié)目單編輯、節(jié)目遷移、自動(dòng)技審、人工復(fù)檢以及上載/審看等功能，負(fù)責(zé)節(jié)目素材送至播出系統(tǒng)前的技審和文件化自動(dòng)備播工作。襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)配置了2個(gè)編單審片工作站、3個(gè)上載工作站以及1個(gè)二級(jí)遷移工作站。

高清電視播出控制工作站支持編輯節(jié)目單、應(yīng)急播出控制、直播保持等功能，均采用硬盤自動(dòng)播出功能，同時(shí)還支持多途徑節(jié)目?jī)?nèi)容發(fā)布[2]。

1.1 總控系統(tǒng)

總控系統(tǒng)是播出信號(hào)調(diào)度的心臟，以矩陣為核心，可以對(duì)各個(gè)演播室信號(hào)、衛(wèi)星接收信號(hào)、CCTV信號(hào)、前端回傳信號(hào)及外來(lái)信號(hào)等進(jìn)行綜合調(diào)度，主要用于本臺(tái)三個(gè)頻道的節(jié)目播出和收錄。

本次前端配置了1臺(tái)32×32的高清小總控矩陣，對(duì)演播室信號(hào)、CCTV信號(hào)、高清測(cè)試圖等信號(hào)進(jìn)行調(diào)度和處理。高清32×32總控矩陣選型為挪威進(jìn)口品牌Nevion SL-3GHD3232。

1.2 分控系統(tǒng)

高標(biāo)清同播系統(tǒng)中，高清部分和同播部分切換設(shè)備采用主備切換器的模式，所有的切換設(shè)備均采用靜凈切換。分控視音頻系統(tǒng)以CH1頻道分控為例：輸入信號(hào)有視頻服務(wù)器主備、第三備信號(hào)，來(lái)自總控的4路信號(hào)（CH2和CH3為2路信號(hào)），播出錄像機(jī)信號(hào)，墊片信號(hào)以及測(cè)試圖信號(hào)。這些輸入信號(hào)進(jìn)入主備切換器和多畫(huà)面分割器，主備切換器的PST信號(hào)上墻監(jiān)看，主備切換器的輸出信號(hào)通過(guò)3×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)后再過(guò)視分，通過(guò)鍵控器疊加臺(tái)標(biāo)字幕，經(jīng)過(guò)高清視分，分別去電信聯(lián)通編碼器、多畫(huà)面分割器、返回總控及下變換器。

1.3 視頻服務(wù)器

主備播出視頻服務(wù)器采用哈雷MediaDeck7000單機(jī)播出視頻服務(wù)器。單臺(tái)視頻服務(wù)器配置1塊解碼模塊及1塊編/解碼模塊，解碼模塊支持2個(gè)解碼通道，支持高清/標(biāo)清Mpeg-2格式播放；編/解碼模塊支持2個(gè)編碼/解碼通道，支持高清/標(biāo)清Mpeg-2格式播放和錄制。主、備視頻服務(wù)器單臺(tái)3個(gè)通道用于播出，1個(gè)編/解碼通道用于上載或?qū)徔矗ù送ǖ罏榘腚p工模式），使其符合上載、審看人員的操作習(xí)慣。

襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)所用的高清節(jié)目素材最高碼率為50 Mb·s-1，音頻碼率約為8.8 Mb·s-1，故高清視音頻的碼率上限為58.8 Mb·s-1。

本次配置的2臺(tái)主備視頻服務(wù)器，共需要負(fù)責(zé)襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)3個(gè)高清頻道的播出，單臺(tái)視頻服務(wù)器有效存儲(chǔ)容量為12 TB，按照80%水位線計(jì)算為9.6 TB。那么，單臺(tái)視頻服務(wù)器可存儲(chǔ)的高清節(jié)目 時(shí)長(zhǎng) 大 約為9.6/（58.8 Mb·s-1×3 600 s/8/1 024/1 024）≈384 h。對(duì)于高清素材存儲(chǔ)，首播率為24 h，單臺(tái)視頻服務(wù)器可存儲(chǔ)3個(gè)高清頻道5天的節(jié)目量。

1.4 高清電視播出控制系統(tǒng)

高清電視播出控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以節(jié)目單為總線，通過(guò)對(duì)播出節(jié)目單的編輯、修改和更新來(lái)實(shí)現(xiàn)播出工作站的播出控制工作，同時(shí)，自動(dòng)播出軟件還具備文件頭尾檢測(cè)等功能，播出以授時(shí)與守時(shí)的具體實(shí)現(xiàn)方式展開(kāi)。

高清電視播出控制工作平臺(tái)包含三個(gè)頻道的播出工作站，每個(gè)頻道都實(shí)現(xiàn)了混合主備工作站的雙備份控制模式，一旦主工作站掉線，會(huì)自動(dòng)倒換到備工作站上。主備工作站與受控設(shè)備通過(guò)422倒換器進(jìn)行連接，主工作站與備工作站之間連接了一條心跳線進(jìn)行通信，用GPI線將備工作站與422倒換器連接在一起。正常情況下，主機(jī)控制所有主受控設(shè)備，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障無(wú)法工作，心跳線感應(yīng)到后立即通過(guò)GPI觸發(fā)422倒換器進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)主備自動(dòng)切換。此時(shí)備機(jī)作為主控設(shè)備使用。當(dāng)主機(jī)恢復(fù)，可以人工手動(dòng)切換，恢復(fù)主機(jī)的主控權(quán)。

每個(gè)頻道的主備播控工作站控制設(shè)備有主備播出視頻服務(wù)器、主備16×2切換器、高清鍵控器（上臺(tái)標(biāo)字幕）以及應(yīng)急上載錄像機(jī)，共計(jì)6個(gè)設(shè)備。

高清電視播出系統(tǒng)采用全數(shù)字嵌入音頻SDI信號(hào)格式，實(shí)現(xiàn)本臺(tái)3個(gè)高標(biāo)清同播頻道全硬盤自動(dòng)播出。此系統(tǒng)還具備方便擴(kuò)充頻道的能力。新建的播出系統(tǒng)可以兼容原系統(tǒng)的視頻素材、數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容及策略協(xié)議等，可以與原系統(tǒng)共用資源。

2 高標(biāo)清同播系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 “安全可靠”的總體設(shè)計(jì)

基于電視臺(tái)組織架構(gòu)存在變化的可能，高標(biāo)清電視播出系統(tǒng)改造過(guò)程中，全臺(tái)文件化、無(wú)帶化生產(chǎn)流程不做太大調(diào)整，通過(guò)具備一定柔性或“開(kāi)關(guān)式”的通斷設(shè)計(jì)，可以保證一段時(shí)期內(nèi)發(fā)生流程變化時(shí)可以快速適應(yīng)。

2.2 “快捷高效”的整備流程設(shè)計(jì)

本次建設(shè)的智能備播系統(tǒng)，在備播流程、遷移策略、質(zhì)量控制等方面都可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)流程設(shè)置，同時(shí)系統(tǒng)提供AFD嵌入、短缺節(jié)目催要、關(guān)門時(shí)間控制、質(zhì)量控制、轉(zhuǎn)碼、上下變換、自動(dòng)技審、人工復(fù)審以及應(yīng)急備播等功能。播出系統(tǒng)可以方便地通過(guò)智能備播系統(tǒng)與全臺(tái)網(wǎng)、各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)素材全臺(tái)文件化備播。

2.3 自動(dòng)化的“跨網(wǎng)素材時(shí)長(zhǎng)確認(rèn)機(jī)制”

編單節(jié)目時(shí)長(zhǎng)與實(shí)際節(jié)目時(shí)間不一致時(shí)，若制作綁定該節(jié)目代碼，播出編排系統(tǒng)會(huì)通過(guò)接口去獲取該節(jié)目的實(shí)際時(shí)長(zhǎng)。再次打開(kāi)該節(jié)目單，節(jié)目單會(huì)提示有節(jié)目編單時(shí)長(zhǎng)與節(jié)目素材實(shí)際時(shí)長(zhǎng)不一致，編單人員需通過(guò)手動(dòng)確認(rèn)是否進(jìn)行節(jié)目單時(shí)長(zhǎng)更新。

2.4 成熟的AFD高標(biāo)清同播設(shè)計(jì)

播出系統(tǒng)全程支持活動(dòng)圖像格式描述（Active Format Description，AFD）。AFD技術(shù)是確保高標(biāo)清變換過(guò)程中信號(hào)幅型變化正確的關(guān)鍵。無(wú)論在進(jìn)入播出系統(tǒng)之前還是之后嵌入AFD信息，播出系統(tǒng)都可以自動(dòng)繼承此AFD值。嵌入到MXF文件的AFD值在播出時(shí)是由視頻服務(wù)器負(fù)責(zé)識(shí)別的。在播出過(guò)程中，也可實(shí)時(shí)嵌入高清SDI信號(hào)中，整個(gè)過(guò)程不需要人工干預(yù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，能確保三個(gè)頻道高標(biāo)清同時(shí)安全播出[3]。

3 智能監(jiān)控系統(tǒng)

本次系統(tǒng)建設(shè)由電視墻、多畫(huà)面分割器等設(shè)備組成智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)各頻道播出高標(biāo)清信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)看檢測(cè)。系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的信號(hào)都通過(guò)多畫(huà)面系統(tǒng)上屏顯示，便于出現(xiàn)異常時(shí)能快速判斷是哪個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，值班人員可以快速做出反應(yīng)。

監(jiān)控軟件具有聲光告警能力，同時(shí)支持語(yǔ)音告警，能夠針對(duì)視音頻中的馬賽克、卡頓、靜幀以及音量過(guò)高過(guò)低等各種節(jié)目異常發(fā)出告警，提醒工作人員[4]。

4 結(jié) 語(yǔ)

襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)高清頻道于2018年8月底入網(wǎng)試播，9月底正式開(kāi)播，系統(tǒng)極大地滿足了襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)電視節(jié)目質(zhì)量提升的需求。

自投入使用至今，系統(tǒng)運(yùn)行始終保持安全穩(wěn)定的狀態(tài)。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至到2021年12月底，該高清電視播出系統(tǒng)已經(jīng)播出超過(guò)2.5萬(wàn)個(gè)小時(shí)，直播節(jié)目超過(guò)1 000場(chǎng)，轉(zhuǎn)播節(jié)目也高達(dá)1 100余次以上[5]，節(jié)目播出質(zhì)量提升的同時(shí)，使得襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)的安全播出保障水平得到大幅提升。在重要保障期、敏感期，該系統(tǒng)也圓滿完成了各項(xiàng)安全播出任務(wù)。此次襄陽(yáng)廣播電視臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)的建設(shè)，既充分滿足三個(gè)頻道現(xiàn)有需求，又為頻道未來(lái)的發(fā)展預(yù)留了足夠的空間。