基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)

劉耀昱

（烏海市文化廣電事業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

0 引 言

技術(shù)，是保證數(shù)字電視信號(hào)傳輸安全性、穩(wěn)定性的重要條件。《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提出，要強(qiáng)化安全播出新技術(shù)應(yīng)用，“以技術(shù)對(duì)技術(shù)，以技術(shù)管技術(shù)”，完善制播傳輸、安全管理、指揮調(diào)度、預(yù)警監(jiān)測(cè)、應(yīng)急處置系統(tǒng)，提升數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化水平。在當(dāng)前積極提升數(shù)字電視信號(hào)傳輸性能的基礎(chǔ)上，如何借助監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)化來提升信號(hào)傳輸監(jiān)測(cè)的效率和效果，確保信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和安全，是電視媒體正在積極探索的問題[1]。而這其中，比較可行的方式就是開發(fā)基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)。

1 數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)是承擔(dān)對(duì)整個(gè)數(shù)字電視播出環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)監(jiān)管功能的技術(shù)類型[2]。在數(shù)字電視信號(hào)傳輸中，部署于媒體單位局域網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心平臺(tái)通過監(jiān)測(cè)任務(wù)管理、監(jiān)測(cè)站的控制管理以及對(duì)回傳數(shù)據(jù)的接收與分析，對(duì)各項(xiàng)操作記錄和傳輸內(nèi)容的存儲(chǔ)，對(duì)節(jié)目源的監(jiān)測(cè)與特性采集，對(duì)發(fā)射信息的管理，來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)傳輸全過程的監(jiān)測(cè)與監(jiān)管，確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全。

就目前來看，數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用比較多的技術(shù)類型有射頻檢測(cè)技術(shù)、碼流監(jiān)測(cè)技術(shù)以及音視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)，相對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有射頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、碼流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及音視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中，射頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)數(shù)字電視信道的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并定期或者臨時(shí)性地對(duì)給定頻段內(nèi)的廣播電視頻譜進(jìn)行掃描；碼流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)ETSI TR101-290三級(jí)錯(cuò)誤標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)TS源流進(jìn)行碼流層面的監(jiān)測(cè)；音視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)信號(hào)源畫面和音頻的質(zhì)量進(jìn)行研判和錄像存儲(chǔ)。

2 基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)，是將IP技術(shù)融入數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之中，借助IP技術(shù)的全面化、自動(dòng)化、數(shù)字化、簡易化、適用性、穩(wěn)定性、廉潔性等優(yōu)勢(shì)來賦能數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)能力和效果的明顯提升[3]。

該監(jiān)測(cè)方法和模式的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為對(duì)IP信號(hào)碼流和多畫面監(jiān)測(cè)的能力提升。自2003年我國正式使用數(shù)字電視以來，數(shù)字監(jiān)測(cè)技術(shù)在數(shù)字電視信號(hào)傳輸質(zhì)量的跟蹤和保障方面發(fā)揮了重要的作用。而隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展以及IP傳輸協(xié)議的不斷改進(jìn)，數(shù)字電視前端的信號(hào)逐漸由原來的ASI結(jié)構(gòu)過渡到全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)，這對(duì)IP信號(hào)碼流監(jiān)測(cè)的能力和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)的能力提出了更高的要求[4]。通過引入基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法，可以極大地提升對(duì)IP信號(hào)碼流和多畫面監(jiān)測(cè)的能力。當(dāng)然，監(jiān)測(cè)能力的提升，也使得數(shù)字電視信號(hào)傳輸質(zhì)量的保障能力隨之提升，進(jìn)而可以更好地為受眾提供良好的信號(hào)傳輸服務(wù)，使數(shù)字電視節(jié)目內(nèi)容的播出更加順暢、安全。

3 基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)分析

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)，是借助IP化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)、TS核心處理和QAM信號(hào)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)數(shù)字電視信號(hào)質(zhì)量、內(nèi)容和安全性方面的完整監(jiān)測(cè)。在實(shí)際的碼流深度監(jiān)測(cè)中，主要借助IP信號(hào)碼流監(jiān)測(cè)卡，對(duì)通過IP傳輸?shù)腡S核心信號(hào)流進(jìn)行全面的碼流分析和參數(shù)監(jiān)測(cè)報(bào)警。其中，IP信號(hào)碼流監(jiān)測(cè)卡既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MDI指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IP信號(hào)碼流的TR101-290指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而滿足數(shù)字電視前端系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)要求[5]。下面主要從RF信道監(jiān)測(cè)、IP信號(hào)碼流監(jiān)測(cè)及IP信號(hào)帶寬監(jiān)測(cè)三個(gè)方面，對(duì)基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)進(jìn)行介紹分析。

3.1 RF信道監(jiān)測(cè)

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)中，對(duì)RF信道的監(jiān)測(cè)主要是對(duì)相關(guān)信道指標(biāo)進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量、反饋。這里的信道指標(biāo)包括RF信號(hào)鎖定狀態(tài)、載波電平指標(biāo)、載噪比指標(biāo)、信噪比指標(biāo)、Eb/NO指標(biāo)比較、比特出錯(cuò)概率指標(biāo)、調(diào)制誤碼率指標(biāo)以及頻點(diǎn)偏移數(shù)據(jù)等。

3.2 IP信號(hào)碼流監(jiān)測(cè)

IP信號(hào)碼流監(jiān)測(cè)是對(duì)TR101-290、EPG、TDT表及CA信息等進(jìn)行監(jiān)測(cè)[6]。其中，對(duì)TR101-290的監(jiān)測(cè)主要對(duì)通過可視化的頁面將監(jiān)測(cè)到的TR101-290 監(jiān)測(cè)三級(jí)錯(cuò)誤狀態(tài)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自定義的故障狀態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)，并反饋碼流歷史故障的相關(guān)信息，使故障的判斷和處理有更詳實(shí)的信息參考。在這方面的監(jiān)測(cè)中，用戶或者管理員可以根據(jù)情況設(shè)置頻次報(bào)警，進(jìn)而提高信號(hào)監(jiān)測(cè)的有效性和時(shí)效性。EPG監(jiān)測(cè)是對(duì)EPG信息進(jìn)行多層次的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而獲得不斷深入的EPG信息，可以對(duì)信號(hào)傳輸過程中的故障進(jìn)行更為具體詳細(xì)的分析和定位。TDT表監(jiān)測(cè)是借助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)TDT的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通常這種監(jiān)測(cè)的目的在于識(shí)別TDT表中的常規(guī)錯(cuò)誤和TDT表的時(shí)間性錯(cuò)誤。在對(duì)TDT表中常規(guī)錯(cuò)誤的識(shí)別中，系統(tǒng)會(huì)在監(jiān)測(cè)到錯(cuò)誤后發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而在對(duì)數(shù)字電視TDT表時(shí)間錯(cuò)誤進(jìn)行識(shí)別時(shí)，系統(tǒng)會(huì)判斷表中描述的時(shí)間信息是否與當(dāng)前實(shí)際的時(shí)間一致，如果存在不一致的情況，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行報(bào)警。CA信息監(jiān)測(cè)是對(duì)CA系統(tǒng)中的加擾信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中包括EMM和ECM監(jiān)測(cè)、CA信息帶寬監(jiān)測(cè)及CW加密控制字監(jiān)測(cè)等，目的是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)相關(guān)信息在傳輸中是否出現(xiàn)丟失的情況。

3.3 IP信號(hào)帶寬監(jiān)測(cè)

對(duì)IP信號(hào)帶寬的監(jiān)測(cè)，主要是對(duì)信號(hào)總帶寬、信號(hào)有效帶寬、節(jié)目具體PID設(shè)置相應(yīng)的上下限以及信號(hào)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)中，系統(tǒng)可以以圖形化的方式展示每個(gè)節(jié)目或者PID的帶寬情況（包括總帶寬、有效帶寬、碼流空包、單個(gè)節(jié)目帶寬以及每個(gè)PID帶寬的最大最小值等）。

除了對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)以外，基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以對(duì)節(jié)目的預(yù)覽和音視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，并以可視化的方式呈現(xiàn)每個(gè)節(jié)目的音視頻信息和各類參數(shù)，便于用戶了解信號(hào)傳輸?shù)那闆r，確保信號(hào)傳輸?shù)恼＿M(jìn)行。

4 基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)分析

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)主要是借助節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)數(shù)字電視節(jié)目的音視頻異態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并提供信息報(bào)警和多畫面組合顯示功能。與基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)有所不同，基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)是針對(duì)畫面這一單一元素進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)的原理相對(duì)簡單，對(duì)象相對(duì)明確。在監(jiān)測(cè)中，系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)多個(gè)節(jié)目平臺(tái)的多個(gè)載波進(jìn)行實(shí)時(shí)和輪巡的監(jiān)聽監(jiān)看，將音視頻狀態(tài)實(shí)時(shí)地反饋出來，并在節(jié)目出現(xiàn)問題時(shí)發(fā)出明顯的聲光報(bào)警。具體來說，節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

4.1 音視頻播放

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以支持用戶通過實(shí)時(shí)或者錄制的方式進(jìn)行TS流的回傳監(jiān)看和節(jié)目監(jiān)看。同時(shí)，支持視頻類節(jié)目采用H.264格式轉(zhuǎn)碼，音頻節(jié)目則可以采用AAC格式轉(zhuǎn)碼，然后通過TS格式封裝[7]。另外，系統(tǒng)可以采用超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）、實(shí) 時(shí) 流 傳 輸 協(xié) 議（Real Time Streaming Protocol，RTSP）或者實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議（Real Time Messaging Protocol，RTMP）等通用流媒體協(xié)議進(jìn)行回傳。在音視頻播放過程中，系統(tǒng)也可以根據(jù)用戶的操作顯示所播放節(jié)目的EPG信息、信道和碼流等方面的參數(shù)信息。

4.2 音視頻質(zhì)量異態(tài)報(bào)警

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以支持對(duì)音視頻的靜幀、無伴音、黑場(chǎng)、馬賽克、彩條等情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，并在監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)這些情況時(shí)做出報(bào)警的處置，并且可以支持圖像色彩和亮度方面的報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了對(duì)錯(cuò)誤的準(zhǔn)確定位。同時(shí)，系統(tǒng)支持根據(jù)重大情況進(jìn)行歸類監(jiān)測(cè)，用戶可以根據(jù)需求配置報(bào)警的條件和方式。

4.3 多畫面集中顯示

在使用基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)時(shí)，各個(gè)監(jiān)測(cè)站配備有多畫面服務(wù)器，用戶可以根據(jù)需要靈活組織畫面的顯示，并進(jìn)行數(shù)字節(jié)目的多畫面監(jiān)看[8]。同時(shí)，相關(guān)系統(tǒng)也為節(jié)目顯示提供了高清顯示性能的支持，確保監(jiān)看的畫面質(zhì)量和效果。

5 結(jié) 語

基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)，是數(shù)字電視IP化改造過程的重要內(nèi)容之一。IP傳輸?shù)囊?，使?shù)字電視碼流監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)的方式均發(fā)生了明顯的變化，而監(jiān)測(cè)的方式也得到了優(yōu)化，監(jiān)測(cè)的質(zhì)量得到了提升，從而保證了數(shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)的能力和效果。當(dāng)然，目前關(guān)于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)正處于探索深化階段，相關(guān)技術(shù)和方法的應(yīng)用也存在一定的缺陷和不足，需要在后續(xù)的研究與實(shí)踐中加以深化和推進(jìn)，以發(fā)揮基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視碼流深度監(jiān)測(cè)和節(jié)目多畫面監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)。