硬盤播出系統數字化改造方案

文丨龔顯平

隨著科學技術飛速發展，電視臺的視頻壓縮、存儲和傳輸技術也在不斷完善，泗洪縣廣播電視臺在2005年購置一套硬盤播出系統，播出的信號是模擬信號。并且在工作中時而出現部分節目不能正常播放，偶爾停播現象。在2011年7月，泗洪縣廣播電視臺購置了數字硬盤播出系統，該系統主要以視頻服務器為核心，在泗洪縣廣播電視臺應用該系統已一年有余時間里，其一直保持安全運行狀態。下文也結合筆者實際工作對其進行簡要介紹。

1 系統設計的總體原則

1.1 安全性設計

為確保播出的安全性，對于系統中使用的關鍵設備，采用實時主備方式。采用各種有效的安全措施，播出工作站、節目編單、播控機等，均可采用雙機熱備份方式，可防止工作人員的操作失誤引起的意外事故，通過采取這樣的設計，就能夠有效確保播出時的安全性以及可靠性。

1.2 網絡設計

1000M以太網的技術已經完全成熟并已廣泛使用。泗洪縣廣播電視臺計算機設備也采用1000M以太網系統進行相互連接，播出網絡采用Mpeg2IBP視頻編碼格式。因此基于此種情況，就可以實現多個并發的數據傳輸，并且這樣的網絡也足夠滿足素材的傳輸播出；對于突發性的并發數據傳輸，也具有良好的效果。通過以太網交換機實現服務器、上載、播出的相互通信與數據共享。

1.3 分布式上載

系統中涉及到的上載工作站和播出工作站，完全可以獨立的分布到不同的樓層，甚至可以是不同的大樓。素材上載分成多個模式。所有的素材除了能夠上載到本地或者共享存儲外，也可同時上載到播出服務器上。這樣可以省去額外的拷貝工作，提高工作效率。

設計思路：我們必須提到的是，提供上載本地備份是必須的，因為上載過程中如果對傳輸網絡過分依賴的話，可能會對視頻數據有損害，因為我們無法確保所有時刻網絡都是暢通無阻的，設想：如果在上載過程中，網絡突然中斷，重新開始上載似乎不可避免。而我們在設計上載模式時，提供了可選方案，確保用戶上載素材時，不依賴網絡，并保證形成備份素材。

1.4 系統的升級擴容

數字硬盤播出系統在改造過程中，應當保證網絡帶寬、通道的數量、存儲空間等，都要滿足四通道的播出要求。因此，在改造過程中要讓系統保持足夠的升級能力以及擴容能力，以便滿足系統未來的升級及擴容需求。

1.5 系統的開放性

硬盤播出系統配置的應用軟件應具備開放性，以便滿足各個廠家的應用系統的接入并完成數據交換。

1.6 存播分離

為提高播出安全性，視頻素材存放所在服務器與播出工作站在播出過程中，不應該發生視頻數據的遷移，尤其是在播素材。對于在播出過程中不依賴網絡的播出，這樣的播出，才是最安全的，也只有這樣，才能夠將風險降到最低。

播出都是基于本地節目素材，也就是說，在播出前，所有要播出的素材在本地準備好，播出過程中，整個播出不依賴于網絡，可以最大程度提高播出安全性。基于以上分析，構建如下系統。該系統分成兩部分，一部分為制作系統部分，一部分為硬盤自動播出網絡，二者組成基于數字化的制播一體化網絡。

2 方案的具體應用

泗洪縣廣播電視臺的數字硬盤播出系統由以下幾個子系統組成：硬盤播出及視音頻分控、同步和時鐘、監視監聽系統以及軟件系統。

3 硬盤播出和視音頻分控系統

硬盤播出系統，其所要實現的主要功能是：上載、存儲、遷移、播出和進行網絡管理。而泗洪縣廣播電視臺購置的硬盤播出系統的組成結構是：2臺StreamRT視頻服務器、2臺上載工作站、2臺編表工作站、2臺播控工作站、1臺二級存儲服務器（包括15T的磁盤陣列）和2臺千兆以太網交換機組成。而在視音頻分控系統的組成結構中，主要有：4臺切換器、SDI分配器、A/D轉換器、音頻處理器以及加嵌和解嵌板。

3.1 主備服務器和網絡

泗洪縣廣播電視臺改造的數字硬盤播出系統，設計采用兩臺StreamRT視頻服務器互為主備，熱備份。主服務器如果產生故障，備用的服務器也可以進行無縫切換，以接替主服務器的播出工作，不影響視頻的播出質量。

StreamRT視頻服務器，主要采用的是CPU+GPU+多通道I/O的技術，編、解碼任務完全由CPU完成。硬件平臺為DELLPowerEdge2900服務器，該服務器兼容SAS/SATA盤，系統機構組成為：2個系統盤以及8個工業級SATA素材盤，磁盤存儲結構所采用的是RAID5，是一種具有較高的安全級別的結構。但是，對于該結構還需要采取一系列的數據保護措施，使磁盤最后的有效容量能夠達到6.4T，通過實際數據可以得出：如果視頻播出以8Mb/s碼計算的話，也可以儲存大約1600h的節目。這樣也就可以完全滿足和實現四個通道的全硬盤播出。

該服務器所有的輸出接口有：SDI音頻嵌入接口、模擬視音頻輸出接口。并且雙網配置、兩臺交換機互為主備，這樣就可以確保網絡數據傳輸的暢通無阻。

3.2 數據庫管理服務器

該系統通過配備兩臺DELLPowerEdgeR410主備數據庫管理服務器，同時熱備份工作，這也保證了主數據庫發生故障時，備數據庫自動完成數據的切換。數據庫采用SQLServer2003。

3.3 上載工作站和二級存儲服務器

由于泗洪縣廣播電視臺是制播一體網，上載站有嵌入式SDI、模擬分量、模擬復合等多種接口，上載時，可以上傳到二級存儲服務器，也可以直接上傳到視頻服務器。

二級存儲系統組成結構為：1臺DELLPowerEdgeR410托管服務器和一臺DELLMd1000磁盤，磁盤陣列安裝15塊1T的SATA硬盤，通過該方式做成REID5存儲結構，磁盤的有效容量就能夠達到11.8T，這樣就可以輕松存儲大約3000小時的視頻數據。該系統還高速檢索視音頻素材，靈活實現前后臺的遷移。

3.4 播出控制、節目編單工作站

本系統通過配置2臺播控機，互為主備，同步工作。當主播控機發生故障，備播控機就能夠及時自動接替播出工作，該系統還配置了兩臺節目編單工作站。

3.5 視音頻播控系統

在泗洪縣廣播電視臺視音頻播控系統中的兩個頻道，同文中提到的其他系統一樣，均采用互為主備方式，切換器采用大連科迪KD7200-801數字矩陣切換器，該矩陣輸入采用8路數字信號，輸出采用2路信號。

矩陣切換器對每個頻道的信號源進行自動切換，什么時間切換什么節目受節目表控制。其中信號源包括：中央臺信號、江蘇公共頻道信號、主備服務器信號以及本地的現場直播信號。信號的播出流程是：每個頻道的播出矩陣中的PGM輸出送到解嵌后輸出音視頻送監視器；數字信號經過數字視分器分多路供頻道輸出。數字信號經過編碼復用器，輸出ASI碼流，通過光發射機送至網絡機房，經過光接收機再送至數字設備。

4 同步和時鐘系統

泗洪縣廣播電視臺播出系統采用的是嵌入音頻數字信號，因此，對于同步的要求是要以相同的頻率和相位。大連科迪同步信號發生器和轉換器是雙電源，它有兩路黑場同步信號，如果第一同步信號出現故障，系統就能夠自動檢測出問題，然后切換到第二同步信號進行輸出，同時將同步鎖相信號傳送到所有相關設備。

本系統中的時鐘系統采用了BS-330GPS衛星校時器，通過將時鐘信號傳送到數據庫服務器，并在各個計算機中安裝校時軟件，通過以太網網絡服務器自動校對時間，這樣就可以保證精準的播出時間。

5 監看監聽系統

本系統中所需要監測的信號很多，所以設計采用多畫面分割器對信號進行監看。監看監聽系統的主要組成結構為：2臺MIOMV四圖像處理器、5個大屏幕顯示器以及4個小屏幕監控，以此來對系統中的每個頻道實施監看監聽。主要監看監聽的信號有：主備服務器和切換器的所有輸出信號，以及切換器外來信號。尤其是四畫面處理器的輸出信號具有告警功能，如果信號出現丟失、靜幀、靜音等問題的時候，就能進行報警提示，更有利進行播出質量的監控。

6 電源保障系統

本臺外電保證兩路不同供電線路供電，內部配備一套UPS不間斷電源，保障系統不間斷工作。

7 結 語

硬盤播出設備經過改造升級后泗洪縣廣播電視臺已實現了數字化標清SDI信號播出，播出質量明顯提高。節目存儲量、設備的穩定性都達到了明顯的改善，并減輕了值班人員的工作量。

[1] 王開河.數字硬盤播出系統方案在中小型電視臺的應用[J].電腦知識與技術，2012（10）.

[2] 沈春風.中小電視臺3頻道數字硬盤播出系統設計與應用[J].視聽界（廣播電視技術），2011（4）.