硬盤自動播出系統設計與實踐

摘要：計算機技術正在推動廣電系統的技術革新，該文主要論述計算機技術在廣播電視臺自動播出系統設計與實踐。

關鍵詞：自動硬盤播出；音視頻服務器；Mpeg-2

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)26-1819-02

The Design and Using of Auto Hard Disk Playing System

ZHU Jian-ming

(Broadcasting and Television Station of YanDu district YanCheng city， Yancheng 224005， China)

Abstract: The computer technology is pushing technology revolution of the Broadcasting and Television System. This paper discuss design and using of computer technology in the Auto Hard Disk Playing System of Broadcasting and Television Station.

Key words: auto hard disk playing; audio video server; Mpeg-2

1 技術特點

隨著計算機技術的發展，電視節目的制作與播出從內容到形式均發生了巨大的變化。硬盤播出系統的出現，為電視節目的播出提供了一種全新的安全、高效的運行模式。各個電視臺在使用硬盤播出系統以后，可將原錄像機中實時播放錄像帶節目預先提前上載、審查，這不僅將錄像機機械故障引發的停播事故提前在節目上載的過程中顯現，而且還可大大減少技術人員值班維護強度，使整個播出系統自動化程度更高。硬盤播出系統與傳統錄像帶播出相比，還具有零幀預卷、非線性檢索、資源共享等特點。從而使得播出技術質量得到進一步提高，下面就我臺的硬盤播出系統實際情況，談談中小電視臺硬盤播出系統的組建。

2 技術現狀

目前市面上硬盤播出系統種類繁多，從性能、價格、穩定性各方面差異甚大。但總體而言，我們可將硬盤播出系統分為三大類：進口服務器類、國產服務器類和工作站類（板卡類）。進口音、視頻服務器一般性能優越、穩定性強，但往往價格較高，只有大型電視臺才會予以考慮。國產服務器類和工作站類是以北京“格非”公司MagiStream系列產品為代表。

格非公司服務器類產品全部硬件均自主設計制造，MagiStream視頻服務器從硬件結構和操作系統上充分保證服務器的穩定工作。它具有集成度高、各部件配合合理、系統散熱性好等特點。由于它采用自行設計硬件，因此系統成本較低，穩定性也能滿足大部分電視臺的需求。MagiStream視頻服務器可采用主、備機和N+1兩種備份方式工作。在主、備機工作方式下，由硬件實時監控主播通道的工作狀態，一旦發現主播通道問題，可以通過GPI觸發方式控制播出矩陣（切換臺）切換到備機通道播出。在N+1備份工作方式下，由播出控制機通過網絡實時檢測N個頻道的播出狀態信息，一旦發現有問題的通道，則控制播出矩陣（切換臺）自動切換到備機通道播出。

板卡式硬盤播出系統（硬盤音、視頻工作站）是一種硬盤播出單機。目前使用較多的編解碼卡有格非公司Magi1000和“神龍”編、解碼板卡。Magi1000具有組網靈活、便于格式轉換、技術開放等諸多優勢，且性價比較高，特別適合中小電視臺選擇使用。它采用普通工控計算機加MPEG2編解碼卡構成。這種類型的播出系統具有結構簡單、使用方便、價格低廉、升級換代便利，能正常播出MPEG-2信號，設備成本符合大多數縣級電視臺的承受能力，因此被廣大縣級電視臺廣泛采用。

MagiStream系列產品提供專業視音頻接口：串行數字SDI、模擬YUV分量、模擬復合等視頻接口及平衡音頻輸入輸出接口。支持素材本地上載與異地上載，支持素材以數據文件方式傳輸。采用標準的Mpeg-2文件格式，在近期內符合廣電技術發展要求。通過擴充選件，MagiStream可以直接接收DVB-ASI數據流，也可直接輸出TS碼流信號到數字電視復用調制器。

3 具體實踐

我臺于2004年上半年對播出機房前端進行數字化改造。根據經濟實力采用制定系統具體技術方案，然后逐漸安裝升級到位，這樣可以降低我臺一次投資的經濟壓力。遵循安全性原則，考慮節目數據的存儲、備份，以及應急措施，存儲數據使用穩定可靠的技術方案，硬盤容量需滿足日常播出需要；在數據格式上采用MPEG-2格式進行傳輸、存儲，保證節目的播出質量，同時符合廣電技術的發展方向；在系統網絡架設方面，考慮到非編制作網絡的接入與數據格式兼容問題；在選型方面，應考慮中小型電視臺的資金實力，價格貼近中小電視臺實際情況。結合我臺實際情況，我臺采用硬盤音視頻工作站方案，下圖是我臺雙頻道硬盤播出基本結構框圖。

①、②、③上載工作站主要用于音視頻節目的上載，編輯審片和節目單的編輯等硬盤播出系統前期節目準備工作，可以滿足兩個頻道播出節目準備工作。④、⑤主備播出工作站主要用于無線發射機房前端電視節目的播出工作，其中音視頻信號經音視頻分配器分兩路送至無線電視發射機和有線電視前端機架。⑥、⑦主備播出工作站主要用于有線機房前端電視節目的正常播出工作。主（備）服務器互為備份主要用于兩個頻道的電視節目的日常存儲和管理，任何一臺發生故障不影響系統正常工作。主（備）服務器是硬盤播出系統的核心和紐帶，通過交換機組建的局域網為整個系統提供素材存儲，管理播出表節目單等服務。

播出工作站可從音視頻服務器中通過網絡直接讀取素材播出，但如果服務器或網絡工作不正常，播出工作站的播出肯定會受到影響。因此針對上述服務器的單點效應和播出對網絡依賴性過大的問題，硬盤播出系統采用先將素材下載到本地，然后播出的辦法，在播出工作站中無素材的情況下再通過網絡讀取服務器中素材，這樣可以提高播出工作站的可靠性和播出的穩定性，避免網絡阻塞，提高系統可靠性。

經過四年使用后發現：系統在穩定性和安全性方面與服務器系統肯定有一定差距，主要是由于工作站的可靠性不高而影響整個系統性能，偶爾會出現工作站死機、定幀不能正常工作，但經過重新啟動機器就可重新正常工作。總體運行情況良好，整個系統基本穩定，圖像質量主觀評價優良。在實際播出中還遇到過一些問題，也是我們日常工作要注意的細節，主要是播控軟件存在漏洞所引起，這些故障隨著軟件升級也將逐步得到改善。主要有以下幾點：

1) 素材上載的正確性要嚴格審核，缺幀的壞素材會引起系統的死機。

2) 工作站在播出過程中始終準備后1分鐘的節目。若要更改播出表里的內容，一定要保證刷新動作在規定播出前的1分鐘前完成。否則服務器有可能來不及反應，會出現播出表內容無法更改現象。

3) 由于每天新聞節目的上載時間比較緊張，上載人員在審片工作站中未更新完畢，值班人員不能同時進行刷新動作。否則會出現亂播現象。

4) 由于本系統中沒有設計成嵌入式音頻方式，節目上載時的音頻取樣頻率必須按照規定選取，否則會出現音視頻不同步現象。

音視頻數據庫服務器是整個系統穩定性的關鍵節點，我臺數據庫存貯視頻服務器采用RAID5結構，其中有6個SAS熱插拔盤位。最高支持配置5個500GB SAS高速硬盤時，總容量1.8TB，在6Mb/s的采集碼率下，可以存儲大約500小時的節目素材。目前硬盤容量配置4個500GB SAS高速硬盤，存儲大約300多小時廣播級電視節目。冗余電源設計是數據庫存貯視頻服務器正常工作的保障，它由兩個PC專用電源組成，兩個電源之間通過特殊的電路進行連接，在一個電源工作時，另一個電源處于備用狀態，當工作的電源突然出現故障時，另一個備用電源能在很短的時間內接替故障電源進行工作。由于電源單元支持熱插撥特性，所以單個電源單元出現故障，可以不用關閉系統而直接更換備用電源，保證系統工作的連續性，以防止服務器出現停機影響整個系統工作。

在視頻硬盤播放工作站中的素材盤采用的是工業監控320GB硬盤，保證一周正常工作不用清理。即使工作站中素材硬盤出現故障，可以切換到備份播出工作站工作，可用最短時間替換故障備份件，確保正常播出。

4 發展方向

中小電視臺經過多年發展，添置了許多計算機設備，但都是零散的，沒有構成一個整體，設備使用效率受到很大限制。現在隨著數字電視技術的快速發展，各電視臺都在進行大規模改造建設，在自動播出系統、非線性編輯網絡系統中投資力度較大，技術構架的優劣直接影響今后幾年的發展，所以建設初期必須進行統一規劃、合理布局，能將所有計算機設備進行改造和聯網，實現資源共享，才能獲得最佳的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1] 劉曉輝，楊建，張任.局域網一點通（高級版）.上海:浦東電子出版社，2003.

[2] 杜百川，王蓓，王效杰.廣播影視數字化普及讀本.北京:中國國際廣播出版社，2006.