揚州電視臺高清頻道文件化備播系統設計

2014-07-02 00:30:12徐有聰

電視技術 2014年24期

徐儉，馬春，徐有聰

（揚州廣電傳媒集團（總臺）制播技術中心，江蘇揚州 225009）

揚州電視臺高清頻道文件化備播系統設計

徐儉，馬春，徐有聰

（揚州廣電傳媒集團（總臺）制播技術中心，江蘇揚州 225009）

從備播系統總體方案、接口軟件及自動備播流程、文件化送播操作流程、高清播出內容管理系統軟件等方面，總結和介紹了揚州電視臺高清頻道文件化備播系統設計與應用情況，實現了高清頻道播出內容備播流程的文件化和自動化，同時對備播流程進行全程實時監控。

高清播出系統；全臺網主干平臺；接口軟件；文件化備播；播出二級存儲系統；高清播出內容管理

在全臺網環境下，揚州電視臺高清頻道文件化備播系統通過全臺網主干平臺與高清新聞非編網、高清媒資網、高清廣告包裝網完成文件級互聯互通，將高清電視劇、高清自制節目、高清廣告等待播節目素材MXF文件和元數據XML文件從高清新聞非編網、高清媒資網、高清廣告包裝網自動遷移到高清播出系統的播出二級存儲系統和播出數據庫中，并對播出二級存儲系統中節目素材文件進行MD5校驗、自動技審和人工軟審查看，再依據節目單以及備播策略，通過文件遷移執行服務器，將播出二級存儲系統中節目素材文件遷移至一主二備播出視頻服務器中待播，實現了高清頻道播出內容備播流程的文件化和自動化，同時對備播流程進行全程實時監控。

1 備播系統總體方案

1.1 備播系統主要部件

備播系統主要包括全臺網主干平臺備播緩存系統、文件遷移接口服務器、USB擺渡/接口服務器、USB擺渡/入庫服務器、防火墻、數據擺渡網閘、文件遷移執行服務器、播出二級存儲系統、播出數據庫、MD5校驗服務器、自動任務生成服務器、自動技審服務器、人工軟審工作站等部分。

1.2 主干平臺互聯方案

在全臺網環境下，為了滿足高清頻道高清播出系統文件化備播通道需求，高清播出系統通過2臺防火墻和2臺USB擺渡服務器連接全臺網主干平臺，高清播出系統核心交換機通過防火墻與主干平臺核心交換機進行互聯，高清新聞非編網、高清媒資網（含高清電視劇縮編網）、高清廣告包裝網通過統一接口接入主干平臺，實現高清播出系統通過主干平臺與高清新聞非編網、高清媒資網等系統的文件級互聯互通，遷移傳輸的內容有節目素材MXF打包文件、元數據XML文件、互聯消息和流程監控信息[1-2]。為了提高網絡安全性和素材遷移效率，采用節目素材MXF文件（實體數據）與元數據XML文件、消息分開傳輸，節目素材MXF文件經防火墻通道傳輸到播出主二級存儲系統，元數據XML文件和消息經USB擺渡通道并自動注冊到播出數據庫。主干平臺互聯方案網絡拓撲結構示意圖如圖1所示。

圖1 主干平臺互聯方案網絡拓撲結構示意圖

接口系統由1臺USB擺渡/接口服務器、1臺USB擺渡/入庫服務器和2臺防火墻組成，USB擺渡/接口服務器部署在高清播出系統外網接口處，與主干平臺直接相連。主干平臺文件遷移接口服務器配置有MD5校驗程序模塊，用于在推送節目素材MXF文件時生成MD5碼的XML文件。USB擺渡/入庫服務器和4臺MD5校驗服務器部署在高清播出系統內網接口處。

2臺防火墻采取雙機熱備且負載均衡，每臺防火墻吞吐量不小于6 Gbit/s，提供8個千兆接口，支持鏈路聚合，輸入、輸出端都用4個千兆口聚合后提供不低于3 Gbit/s的通道帶寬。

USB數據擺渡系統由全臺網主干平臺文件遷移接口服務器、接口程序與2臺USB擺渡服務器和消息機制組成，通過私有程序實現節目素材MXF文件對應的元數據XML文件在高清播出系統與高清新聞非編網、高清媒資網等系統之間的雙向安全交換傳輸以及播出外網和播出內網之間的消息傳遞，實現節目素材元數據由打包推送環節自動繼承、導入到播出數據庫，實現文件化送播的節目素材在高清播出系統的自動注冊，且備播系統也支持手動注冊節目素材。

USB數據傳輸通道采用USB2.0標準，能夠切斷TCP/IP網絡連接，阻止利用網絡協議傳播的各種木馬病毒，數據傳輸通道帶寬可達30 Mbit/s。

1.3 點對點互聯方案

文件化備播優先使用主干平臺互聯方式，同時高清新聞非編網、高清媒資網還通過數據擺渡網閘等安全設備經高清播出系統核心交換機與播出二級存儲系統之間構建了文件直送應急備份通道，實現點對點方式互聯，用于應急備播流程，只傳輸節目素材MXF文件，元數據采取在播出環節由人工注冊到播出數據庫，完成節目素材文件化應急備播。

極端情況下，高清新聞非編網、高清媒資網采用應急介質直接送播。

2 接口軟件及自動備播流程

2.1 接口軟件

1）ServiceTaskMonitor，在后臺邏輯層面處理接口的各種消息。

2）ClipTaskServer，分發素材遷移任務。

3）TransferClip，素材遷移執行。

4）Interface，查看素材遷移狀態。

5）MyIntegration，MD5校驗。

6）BCInterface，播出系統對外接口，包括3個接口：素材入庫請求接口（ImportAllowService）、素材遷移接口（FileVerifyService）、元數據導入接口（MetadataIm?portService）。

7）ImportAllowService，接受導入允許請求，功能上不做任何操作，只是為了配合主干平臺送播流程，生成消息，發送到ImportAllowQueue消息隊列，ServiceTask?Monitor取得消息后，通過回調函數調用Sobey接口返回調用結果。

8）FileVerifyService，遷移素材并作MD5校驗，接受遷移素材請求后，發送消息到FileVerifyQueue，Servi?ceTaskMonitor取得消息后，寫素材源名稱、邏輯ID到 t_PrepareTrans表。ClipTaskServer取得此信息后，分發給T_TRANSTASK表，由TransferClip執行遷移操作，遷移完成后，注冊數據庫中t_FMBTasks表，由MD5程序作MD5校驗后從遷移緩存遷移到目的地址，寫Verify?CallBack隊列，ServiceTaskMonitor讀取此信息，通過回調函數調用Sobey接口返回遷移結果。

9）MetadataImportService，元數據導入，將素材信息注冊到數據庫。生成消息發送到MetadataImport消息隊列，ServiceTaskMonitor讀取消息，并進行數據庫注冊，完成后發送消息到MetadataImportCallBack隊列，MetadataImportService接受消息，并通過回調函數調用Sobey接口返回注冊結果。

2.2 素材入庫軟件執行流程

圖2所示為文件化備播系統素材入庫軟件執行流程，其中（9）為注冊t_PrepareTrans，（10）為輪詢t_Prepa?reTrans并分配任務，（11）為注冊T_TRANSTASK，（12）為素材遷移，（13）為遷移完成后注冊t_FMBTasks，（14）為輪詢t_FMBTasks并進行MD5校驗，（15）為MD5校驗反饋。

圖2 素材入庫軟件執行流程示意圖

2.3 備播數據交互流程

主干平臺與高清播出系統之間備播數據交互流程示意圖如圖3所示。

圖3 主干平臺與高清播出系統之間備播數據交互流程示意圖

揚州臺高清頻道文件化備播系統數據交互流程為：

1）高清新聞非編網、高清媒資網打包生成播出格式的成片備播節目素材MXF文件后，送播人員通過主干平臺送播客戶端程序調用該MXF文件并暫存到主干平臺備播緩存區，手動填寫相關元數據，生成與MXF文件對應的元數據XML文件，通過主干平臺ESB將備播申請消息通知到文件遷移接口服務器。

2）主干平臺文件遷移接口服務器定期掃描主干平臺備播緩存區，同時獲取ESB備播申請消息，生成備播申請消息XML文件和節目素材的MD5碼XML文件，與節目素材的元數據XML文件一道由USB擺渡/接口服務器擺渡到USB擺渡/入庫服務器。

3）USB擺渡/入庫服務器接收到XML文件，解析后導入高清播出系統數據庫，并發起節目素材MXF文件遷移任務。

4）由主干平臺文件遷移接口服務器啟動FTP服務，從主干平臺備播緩存區將節目素材MXF文件經過網絡傳輸遷移至播出主二級存儲后，MD5校驗服務器對MXF文件進行MD5校驗，重新計算一次MD5碼，如果計算值與XML文件中含帶的初始值一致，則算通過MD5校驗，表示文件在遷移過程中沒有變化，本次遷移成功。高清MXF文件MD5校驗速度約為1.2倍速。若未通過MD5校驗，則通知送播人員重新打包、傳輸。

5）入庫服務器讀取元數據XML文件中的相關素材信息，寫入播出數據庫，完成節目素材注冊入庫，節目素材MXF文件從高清播出系統外網到內網的遷移過程結束。

6）節目素材MXF文件遷移到播出主二級存儲后，播出內容管理系統技審調度程序會分配技審任務給技審服務器，對進入主二級存儲的MXF文件進行自動技審和人工軟審查看，高清MXF文件自動技審速度約為1.2倍速。技審和軟審通過的MXF文件將被文件遷移執行服務器從主二級存儲遷移到1主2備視頻服務器、備二級存儲，至此完成節目素材自動備播流程。

2.4 文件化備播過程監控

對節目素材文件化備播過程進行實時監控和立即告警，記錄備播狀態及錯誤信息，可對執行錯誤的備播任務按步驟進行重置執行：1）MXF文件從主干平臺備播緩存區傳輸到二級存儲過程；2）素材注冊到數據庫過程；3）素材自動技審過程；4）素材從二級存儲遷移至視頻服務器過程。

3 文件化送播操作流程

3.1 高清新聞非編網向高清播出系統送播

首先確認非編站點處于高清編輯模式，高清新聞非編網成片自制節目推送到高清播出系統的文件規定為高清格式編碼的MPEG-2 IBP 50 Mbit/s碼率、MXF封裝的文件。具體操作為：

1）故事版制作并校對完成后，在故事版第一幀畫面前加上10 s彩條和10 s黑場。

2）在故事版打開的狀態下選擇故事版輸出到文件，如圖4所示，點亮V、A1、A2按鈕，選擇打包格式為預置好的MXF-HD。

圖4 填寫文件名并選擇路徑界面（截圖）

3）如果格式下拉選單中沒有MXF-HD預置項，則可在高級設置中增加一條格式項，其參數如圖5所示。

圖5 高清新聞非編網成片推送打包格式界面（截圖）

4）點擊文件名輸入框右側的畫幅調整按鈕，出現畫幅設置窗口。揚州臺規定所有高清節目除高清電視劇和高清綜藝節目之外都使用默認左右切邊的下變換方式（AFD值為1001）。

5）寫文件名，其規范為[高清]開頭+節目名+日期或集數。

6）選擇文件輸出路徑為I盤。

7）通過IE瀏覽器打開主干平臺BS界面，點擊收藏夾中的主干推送頁面，出現主干統一登錄界面，填寫用戶名和密碼，登錄系統。

8）點擊BS遷移選項。

9）選擇去新播出，選擇待遷移文件，正確完整地填寫元數據信息。

圖2為不同添加量FeCrBSi對304L不銹鋼試樣顯微組織的影響．從圖2可以看出：當FeCrBSi添加量為1%時，孔隙較多不規則，且大都分布在晶界處，這是由于燒結試樣中液相量較少導致的；隨著添加量的增加，液相在晶界處、氣孔-晶粒邊界處及顆粒接觸處迅速發生擴散，孔隙由不規則形狀逐漸球化且孔隙度明顯減少，晶粒開始長大；當FeCrBSi添加量增大到7%時，孔隙進一步球化，但晶粒出現異常長大的現象，表現為大晶粒吞并小晶粒，顯微組織粗化．

10）點擊“任務提交”按鈕，返回任務發起成功。

11）任務發起成功后，點擊“素材遷移流程監看”按鈕，可查詢流程進展情況。

如圖6，可查看具體流程條目，右側“當前步驟”欄中如果出現“結束”字樣，表示高清播出系統已經成功接收該文件。雙擊某個流程條目，可以查看該條流程的詳細執行步驟，如圖7所示。

圖6 送播流程狀態查詢界面（截圖）

圖7 送播流程詳細執行步驟查看界面

3.2 高清媒資網向高清播出系統送播

1）高清電視劇由責任編輯在高清電視劇縮編網用文件方式上載高清格式編碼的MPEG-2 IBP 50 Mbit/s碼率、MXF封裝的文件，上載介質為高清藍光盤。

2）將上載完成的高清電視劇素材文件提交到媒資。

3）對提交成功的電視劇素材文件進行技審、編目、審核等流程，編目時應在每集電視劇文件名后加上“（高清）”字樣。

接下來的備播流程是在高清播出系統內部利用播出內容管理系統軟件對遷移到高清播出系統的成片自制節目、電視劇MXF進行自動技審、人工軟審和播前審看，參見圖8。

圖8 節目素材文件審核流程示意圖

3.3 自動技審與人工軟審

1）遷移結束后，播出內容管理系統自動生成文件技審任務，啟動對MXF文件的自動技審。

2）自動技審程序讀取二級存儲系統中的節目素材MXF文件，對視頻黑場、靜幀、彩場、彩條及音頻靜音、爆音、聲音丟失、音頻過高、音頻過低等錯誤和AFD信息、MXF文件格式、視音頻碼率數、音頻通道數等進行檢測和報警，報警閾值可調。

3）自動技審結果和報警信息保存到播出數據庫中，并對異常技審結果進行報警，如圖9所示。

4）人工通過軟審工作站對二級存儲系統中的節目素材MXF文件進行軟審解碼審片，同時查看其技審結果，確認報警信息所報問題。

圖9 自動技審結果查看界面（截圖）

3.4 播前審看

人工通過播前審看軟件在播出前對待播節目單中新遷入視頻服務器中的節目素材進行自動快速解碼預覽，確認待播節目素材在視頻服務器中準備情況和播出效果，保證播出安全，預覽方式可通過軟件配置來選擇整條或頭段、中段、尾段等。

4 高清播出內容管理系統軟件

4.1 素材管理

如圖10所示，素材管理軟件界面可對素材進行查詢、修改素材信息、生成遷移和技審任務、刪除等操作，實現二級存儲系統、播出視頻服務器群分級存儲管理。基于數據庫系統，素材管理軟件可按照預定策略對二級存儲系統、播出視頻服務器群中的素材進行自動同步、遷移、回遷、刪除等操作，有權限用戶也能手動刪除素材。素材遷移策略是以播出節目單為核心，使節目素材在二級存儲系統和播出視頻服務器之間有序遷移。素材管理界面分為查詢、回收站、一致性等子頁面，通過自動比對主備二級存儲、1主2備視頻服務器5個存儲節點的節目素材文件，可在一致性頁面對空殼及不一致素材作一致性恢復處理。

圖10 素材管理軟件界面（截圖）

4.2 任務監管

任務頁面主要顯示通過界面手動提交的和自動任務生成自動提交的遷移、技審、刪除任務，如圖11，任務頁面左邊是查詢面板，右邊是任務列表，可重置任務、刪除任務、對任務進行優先級設置。選中技審任務時，右下的面板中將顯示素材的AFD信息等技審結果信息。

圖11 任務管理軟件界面（截圖）

4.3 管理中心后臺

播出內容管理中心后臺CentrumAdmin軟件是內容管理系統的核心后臺模塊，所有其他模塊都必須與管理中心后臺連接，受其控制和支配，如圖12所示。

圖12 管理中心后臺軟件界面（截圖）

啟動管理中心后臺程序后，點擊“刷新”按鈕將顯示當前連接的所有其他后臺程序。如果某后臺程序沒有顯示，則說明該程序已經與管理中心斷開連接。管理中心后臺程序上有2個右鍵選單“啟動”、“停止”，用來啟動和停止后臺程序。

4.4 插件容器

插件容器ArseContainer軟件是用來放置后臺插件的后臺容器，可以根據配置文件將任務容器、FTP遷移、遷移調度、技審、技審調度等后臺插件集成到一個容器中。

4.5 任務容器

任務容器TaskStorage軟件用來從播出內容管理中心收集遷移、技審、刪除等所有任務。

4.6 遷移調度

遷移調度FtpDispatcher軟件從任務容器取得遷移任務，然后分配給各個FTP遷移Actor（遷移執行者），可根據任務分配策略解決任務下發的負載均衡。遷移調度FtpDispatcher依據播出節目單按照事先設定的遷移策略實現二級存儲系統、播出視頻服務器之間素材遷移傳輸，對遷移任務進行統一管理，必須正確配置遷移調度配置文件中的遷移通道。遷移調度支持集群式工作方式，可以配置多個遷移調度軟件FtpDispatcher來提高調度速度，并通過增加FTP遷移Actor來增加文件遷移速度。可配置素材自動遷移策略，可手動修改素材遷移優先級，可手動進行素材遷移操作。

4.7 FTP遷移

FTP遷移Actor軟件用來執行遷移調度分配的遷移任務，可以配置多個遷移Actor來提高遷移速度。

4.8 技審調度

技審調度FcvsDispatcher軟件用來從任務容器領取技審任務，分配給各個技審Actor。

4.9 技審

技審AvCheck Actor軟件用來執行技審調度分配的技審任務，可配置多個技審Actor來提高技審速度。

4.10 自動任務生成

自動任務生成AutoTaskCreator軟件用來根據策略自動生成遷移、技審、刪除任務，其界面如圖13所示。策略執行線程管理軟件界面如圖14所示。