電視臺高清播出系統(tǒng)的設(shè)計與搭建

郭 翔

（柳州市廣播電視臺，廣西 柳州 545006）

0 引 言

柳州市廣播電視臺現(xiàn)有的電視播出系統(tǒng)為標清系統(tǒng)，已使用多年，設(shè)備逐漸老化，運行過程中已有不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)。按照國家廣播電視總局的要求，結(jié)合當(dāng)前實際情況，柳州市廣播電視臺決定規(guī)劃建設(shè)3個全新的高標清同播頻道[1]。項目計劃新建一個數(shù)字化、文件化、網(wǎng)絡(luò)化、高標清兼容的電視播出系統(tǒng)，確保系統(tǒng)具有操作簡單、功能完善、實用性強等特點，以滿足電視臺的實際使用需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計要求

廣西柳州市電視臺高清播出系統(tǒng)在具體設(shè)計時，須滿足以下要求。

（1）要求系統(tǒng)軟硬件都能可靠穩(wěn)定運行，具有完善的熱備份，無單一崩潰點，系統(tǒng)設(shè)計除滿足臺內(nèi)電視節(jié)目播出需要，還應(yīng)留有擴充余地，以適應(yīng)未來數(shù)年可能的升級改造需要，且未來的擴展升級工作不能影響現(xiàn)有系統(tǒng)的正常使用[2]。

（2）要求采用全冗余雙鏈路設(shè)計，播出鏈路均采用主備調(diào)度矩陣、主備鍵混、主備響度、主備4×1的模式；對單個故障點可實現(xiàn)在線更換修復(fù)，不影響整體播出業(yè)務(wù)；具備全面的硬件監(jiān)控能力，匯聚系統(tǒng)內(nèi)所有IT及AV設(shè)備的報警信息，方便技術(shù)維護人員提前發(fā)現(xiàn)問題；播出控制部分具備智能監(jiān)控功能，可實時監(jiān)測信號格式、質(zhì)量、狀態(tài)等，并在異態(tài)時報警；有合理完善的素材自動遷移、管理、刪除策略，安全可靠，界面友好；支持與制作系統(tǒng)的互聯(lián)，支持應(yīng)急情況下的文件直送功能；項目需要滿足三級等保相關(guān)的要求[3]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

從圖1可以看出，該系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成。

（1）總控系統(tǒng)?？偪叵到y(tǒng)完成矩陣的調(diào)度、控制及管理，能夠?qū)崿F(xiàn)矩陣路由調(diào)度功能，并對重要的輸入、輸出信號源上多畫面監(jiān)視器進行監(jiān)看。

（2）播出備播系統(tǒng)，具有播出編單、廣告編單、集中上載、內(nèi)容管理、整備存儲以及節(jié)目保障等功能，主要負責(zé)對遷移至播出系統(tǒng)的素材進行技術(shù)審核和文件化自動備播工作。

（3）播控系統(tǒng)。播控系統(tǒng)具備節(jié)目單編輯、硬盤播出、應(yīng)急播出、圖文編輯以及自動播出控制功能，同時支持利用多種途徑進行節(jié)目內(nèi)容的對外發(fā)布[4]。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)可對整個播控系統(tǒng)進行信息采集、匯聚分析，最終完成信息展現(xiàn)，可以對設(shè)備、信號、流程進行整體監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)所使用的軟件有播控軟件、備播軟件、編單軟件、多功能上載軟件、文件遷移軟件、技審軟件、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、播出內(nèi)容管理軟件以及圖文制作軟件等。

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

3.1 總控子系統(tǒng)設(shè)計

總控系統(tǒng)負責(zé)臺內(nèi)播出信號的總體調(diào)度，采用主備設(shè)計。主路設(shè)備采用知名品牌Imagine，提供72×72路的信號調(diào)度功能；備路采用時代奧視矩陣，提供32×32路的信號調(diào)度功能。主備設(shè)備均配置主備冗余電源，支持高標清信號自適應(yīng)，支持3G-SDI（SMPTE424M），HD-SDI（SMPTE292M）及SD-SDI（SMPTE259M）等信號。系統(tǒng)配置與矩陣同品牌帶液晶X-Y遙控全面板1套；總控通路上的周邊板卡機箱、多畫面監(jiān)視器采用雙電源設(shè)計，主備設(shè)備安裝于不同的機柜。主備設(shè)備的同步源不來源于同一級視分板卡。所有周邊機箱的板卡采用前插式安裝。

3.2 分控子系統(tǒng)設(shè)計

播出頻道分控系統(tǒng)負責(zé)3個頻道的播出信號切換、字幕上鍵及響度控制等功能。本項目按照3個頻道的高標清同播頻道設(shè)計，統(tǒng)一末級下變換輸出為標清信號。播出分控的信號通路加裝跳線裝置，關(guān)鍵設(shè)備具備掉電直通能力，信號切換畫面平滑、音頻無噪音。每個頻道的主備通路設(shè)備間無共享設(shè)備，周邊板卡無單卡多通道配置，滿足每個頻道的主備通路信號流程零耦合設(shè)計思想。各頻道的主備板卡機箱獨立，不采用各頻道間共用板卡機箱方式。為方便擴展設(shè)備，每個機箱留有10%的插槽余量。播出分控通路上的周邊板卡機箱、響度控制器、遙控面板、多畫面配置雙電源設(shè)計，主備設(shè)備安裝于不同的機柜。

3.3 信號傳輸子系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸信號源概述

信號傳輸子系統(tǒng)在實際設(shè)計期間，用到了大量的網(wǎng)絡(luò)傳輸信號源，并借助衛(wèi)星鍋（利用原有）調(diào)整到中星6A，126度方位，通過兩臺AVS+衛(wèi)星接收機接收、輸出廣西臺和CCTV1高清信號。每臺設(shè)備支持輸出二路SDI信號，一路信號送播出總控做外來信號轉(zhuǎn)播，一路信號上墻監(jiān)測。同時，從網(wǎng)絡(luò)公司引入兩路IP，通過兩臺IP接收解碼器，接收、輸出廣西臺和CCTV1高清信號。每臺設(shè)備輸出二路SDI信號，一路信號送播出總控作為外來信號轉(zhuǎn)播，一路信號作為上墻監(jiān)測。

3.3.2 編碼方式選擇

信號傳輸子系統(tǒng)所采用的編碼方式為：視頻編碼支持H.264/MPEG-2，音頻編碼支持MPEG1-L2和AAC，支持“高清”二個字的疊加，最后輸出兩路IP和兩路ASI信號，設(shè)備選擇主、備、輔三臺編碼綜合處理平臺設(shè)備，然后把主備編碼器的輸出經(jīng)過應(yīng)急切換器輸出一路信號送給網(wǎng)絡(luò)公司，最后把輔路編碼器的信號輸出給網(wǎng)絡(luò)公司的備路，便于用戶查看和調(diào)用[5]。

3.3.3 末級輸出信號處理

信號傳輸子系統(tǒng)所產(chǎn)生的末級輸出信號經(jīng)過播出后輸出3路高清、3路標清以及3路廣播信號。編碼器選用裕寬YUK700設(shè)備，支持6路HD/SDSDI信號輸入以及4路數(shù)字音頻或者模擬音頻信號輸出。設(shè)備具有兩種接口，可以自行選擇輸入信號源。末級輸出信號還要傳送到高山臺站進行地面數(shù)字電視發(fā)射，此路信號的視頻編碼格式為AVS+，采用主備編碼并具備解復(fù)用和復(fù)用的功能，將原編碼器信號的音頻解復(fù)用出來，與本地4路標清的AVS+信號復(fù)用在一起，通過光纖和微波鏈路同時傳輸?shù)桨l(fā)射臺。發(fā)射臺需要配置解復(fù)用設(shè)備，支持解碼輸出3路立體聲和3路數(shù)字音頻AES/EBU信號，最后由發(fā)射機發(fā)射，從而實現(xiàn)對末級輸出信號的規(guī)范化、科學(xué)化處理，使得信號的利用率得以大幅度提高。

3.3.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

從業(yè)務(wù)的角度分析，本次系統(tǒng)建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)文件化的節(jié)目備播流程、規(guī)范化的節(jié)目單傳輸流程，并在播出系統(tǒng)按照節(jié)目單將節(jié)目文件轉(zhuǎn)化為信號輸出的業(yè)務(wù)，為用戶更好地操作系統(tǒng)業(yè)務(wù)提供了極大的便利。

3.4 播控系統(tǒng)設(shè)計

信息時代背景下，播控系統(tǒng)技術(shù)取得了快速的發(fā)展?，F(xiàn)階段，將收集好的節(jié)目錄入到播控系統(tǒng)中，播控系統(tǒng)會自動切換電視節(jié)目。播控系統(tǒng)主要包含三大模塊，分別是編單模塊、播出模塊以及播出安全模塊。這些模塊的設(shè)計，可以確保播控系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定、安全地運行，為用戶提供良好的使用體驗。

3.4.1 編單模塊設(shè)計

編單模塊是播控系統(tǒng)的重要模塊。在實際設(shè)計中，首先，要向系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)器導(dǎo)入廣告單和節(jié)目單，此時，系統(tǒng)會自動形成所定制好的節(jié)目單。當(dāng)這些節(jié)目單通過工作人員的審核后，方可對其進行自動化播放。其次，根據(jù)系統(tǒng)實際播出需求，確定節(jié)目單上傳順序。將未上傳的節(jié)目單素材資料安全、可靠地傳輸和存儲到數(shù)據(jù)列表中，確保節(jié)目被合理地安排在當(dāng)天的不同時間段，以保證節(jié)目管理的高效性和便捷性。最后，為了確保系統(tǒng)所播出的頻道互不關(guān)聯(lián)，表現(xiàn)出一定的獨立性，需要利用計算機系統(tǒng)，科學(xué)地編輯和管理所需要的節(jié)目單，便于用戶根據(jù)自己的需求增刪改查節(jié)目單，從而為用戶提供優(yōu)質(zhì)的編單服務(wù)體驗。

3.4.2 播出模塊設(shè)計

系統(tǒng)會自動觸發(fā)播出模塊，自動編排和呈現(xiàn)節(jié)目單。因此，播出模塊在整個播控系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。該模塊在實際設(shè)計中，首先，通過改善和優(yōu)化播單內(nèi)容，對節(jié)目單進行修改和編制。同時，利用系統(tǒng)服務(wù)器，借助通信網(wǎng)絡(luò)，向服務(wù)器內(nèi)錄入和存儲需要播出的節(jié)目單，確保系統(tǒng)能夠在第一時間順利調(diào)用和執(zhí)行節(jié)目單上的指令。其次，利用以太網(wǎng)向服務(wù)器安全、可靠地傳輸節(jié)目相關(guān)信息，并對節(jié)目內(nèi)容進行播出。節(jié)目播出方式主要包含順序播出方式、連續(xù)插播方式以及定時播出方式。通過選用合適的播出方式，確保節(jié)目畫面切換的高效性、順暢性。

3.4.3 播出安全模塊設(shè)計

播控系統(tǒng)在實際運行中，一旦出現(xiàn)異常退出，系統(tǒng)會提醒用戶重新進行登錄操作。這得益于播出安全模塊的設(shè)計和應(yīng)用。該模塊在實際設(shè)計時，要根據(jù)節(jié)目實際編輯狀態(tài)，對所要播放的節(jié)目菜單進行加載，然后利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的節(jié)目單，使得系統(tǒng)具有更高的可靠性和安全性。另外，其他子系統(tǒng)一旦遇到異常退出問題，同樣會調(diào)用播出安全模塊，提醒用戶重新進行登錄。這樣不僅可以有效地保證用戶信息的安全性，還能提高系統(tǒng)的運行性能，為整個系統(tǒng)的運行提供安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4 結(jié) 語

此次對播出系統(tǒng)的更新改建，不僅保證了界面的簡潔、友好、高清，還重點處理了目前高清資源嚴重不足等問題，更好地推廣和普及了高清設(shè)備，使得柳州市廣播電視臺制播節(jié)目質(zhì)量得到顯著改善，各方反映良好，達到了預(yù)期目的，有效地滿足了柳州市廣播電視臺播出相關(guān)標準和要求。