高清播出關鍵技術與運作探討

□ 李華青

高清播出關鍵技術與運作探討

□ 李華青

廣東廣播電視臺對原有的高清播出系統進行改造，具備了3個高清頻道播出規模的、獨立的高清系統。本文從視音頻系統、播控系統、服務器系統等方面詳細描述高清播出系統架構與設計思路，并深入探討高清播出系統的管理和維護。

一、設計思路及技術要求

為順應觀眾對視頻質量的不斷追求，廣東廣播電視臺的高清播出系統由原來的“標清為主，兼顧高清”過渡到“高清為主，兼顧標清”。在建設的過程中，我們提出了幾個原則：

●有利于節目播出流程的平穩過渡；

●有利于系統化繁為簡、確保播出安全；

●有利于提高技術質量，提供更好的技術手段；

●有利于發展，符合未來技術發展的方向。

新搭建的系統支持高標清同播，并且具有較強的技術先進性、可擴展性和可兼容性，在滿足當前需要的同時，也為日后的技術發展做好準備。

二、系統網絡結構

系統總體架構如圖1所示，與臨時高清系統相比，新的軟件模塊有自動技審和錄像機共享調度功能。系統利用數據庫技術進行管理，通過千兆以太網傳輸控制、管理信息，錄編播可同時進行。上載的視頻采用FTP的方式將審核后的素材同步到主備播出視頻服務器的存儲區，保證主備播出服務器的同步播放，提高系統的安全性。

圖1 系統總體架構

具備自動切換功能的主、備播控工作站采用VDCP控制協議，通過RS422對視頻服務器、切換臺、錄像機、臺標機、鍵混等設備進行控制，當遇到不同級別的故障時能得到妥善的應急處理。除此之外，播控軟件還對信號源設定了三級切換的應急機制，倘若主視源輸入信號中斷則自動切換到備路，倘若備路同時中斷則再倒到第三級應急通道，提高了內外部系統硬件故障的應急響應水平。

三、視頻服務器系統

廣東廣播電視臺首次在國內電視臺引入分布式在線存儲共享的多頻道硬盤播出方式。待播的節目和廣告磁帶進入播出環節后，首先在上載視頻服務器進行視頻壓縮編碼、統一MXF 封裝、文件級技審，經過播出系統內部遷移最終分別傳輸到主備播出視頻服務器解碼輸出。在改造后的高清播出系統中，也首次采用了UML-T 系列作為上載集群的主要存儲設備。UML系統配置2臺鏡像的UML服務器，并連接單一的存儲陣列。服務器設計有High Availability Server（SHAS）軟件。SHAS配置讓2臺UML服務器均可以訪問在硬盤陣列中的所有硬盤。它通過高速InfiniBand內部連接，在主機DRAM緩存間鏡像回寫數據，提供故障恢復功能。外部客戶端用標準網絡文件I/O協議訪問UML 文件系統。支持的協議包括CIFS（SMB）、FTP等。SHAS還對存儲陣列提供RAID-6的數據保護。

播出視頻服務器系統需要由主備2套高清播出視頻服務器組成。原系統有2 個BMLex24000 節點，需要新增1 套BMLex24003 集群和1 臺BMLex24000節點，由它們共同構成2個播出服務器集群，其中每個集群包含3個節點，此外增加2臺MCL配合播出集群作為高清解碼通道。播出視頻服務器編解碼部分采用MCL-6000系列媒體客戶端，MCL-6000系列采用高、標清通用的硬件平臺，根據實際需要配置通道數量和類型。當前配置為4臺MCL-6202高/標清同播解碼器，每臺含2路獨立解碼輸出通道。可自動完成同一素材的上變換或下變換，且同時輸出該素材的高清及標清信號。

四、自動播控系統

播出系統的先進性、可靠性以及播出質量、播出實效往往更大程度地取決于自動播控系統軟件。廣東廣播電視臺高清頻道采用中科大洋的高清播出控制軟件。播出軟件主要分為五大模塊。

（一）編單模塊

編單模塊主要負責導入廣告單或外部編單系統的節目單最終編排修改形成播出預編排節目單，并審核后提交到播出。可以先編單后上載，也可以先上載后編單；對于節目單中還未上載的素材，將生成上載任務保存到播出數據庫的上載任務數據表中，上載軟件可以隨時調用。一天的節目單可以分為不同的時段，方便編輯和管理節目單；節目單有嚴格的審核、審批制度；節目單的建立、刪除、修改由計算機智能管理，各頻道互不干擾。

（二）上載模塊

上載模塊通過同時控制錄像機播放和視頻服器錄制，

完成實際素材文件的生成，并在采集成功后將素材信息寫入數據庫，也包括對采集完成的素材進行修改入出點、審核通過等操作，對不合格的素材進行重新上載等操作。軟件內嵌素材管理器，便于對節目素材的管理；素材ID自動生成，每條上載的素材按照預定義的規則自動生成ID，確保素材的唯一性；設立單獨的廣告編單、上載審看工作站。對現有廣告公司的廣告播出串聯單實現文件格式轉換，能以通用的格式導出廣告素材播出情況的數據，與廣告部門的相關信息管理系統無縫銜接。支持廣告遠程上載和編單功能，具備完善、可靠的廣告、節目播出管理，播后統計和報表功能。

（三）自動技審模塊

廣東廣播電視臺的標清系統和臨時衛視高清系統一直沿用人工審核機制，然而隨著越來越多的節目需要上載，如何提高效率和準確性成了需要解決的問題。這次國際頻道高清系統中，就首次引用自動技審。中科大洋的技審平臺包括自動技審和人工復檢軟件。在技審平臺軟件中，通過策略服務器來實現按照一定條件（存儲區、頻道、節目類型以及節目單等）自動生成技審任務。

（四）錄像機共享調度模塊

錄像機共享調度模塊優勢在于播出頻道設置使用共享錄像機的配額，而不需要指定使用具體的錄像機。在廣東廣播電視臺的臨時高清系統中，衛星高清頻道有指定的2路VTR1和VTR2，將2路VTR信號直接接入切換臺來實現放像播出，而新搭建的正式高清系統將具備3個高清頻道的規模，新增的錄像機共享功能實現了更合理地分配播出端錄像機設備的功能，實現錄像機自動分配和共享調度。

（五）播出模塊

播出模塊主要負責加載預編排節目單，形成正播單，并可根據需要對正播單進行修改編排，實時與數據庫服務器保持通訊，及時將更新的播出節目單提交到視頻服務器，再根據節目單指令調用上載機數據，經千兆以太網從上載機將數據同步切到播出服務器。該播出模塊可實現定時播出、順序播出、定時插播、連續插播、手動插播，保證幀精度的切換。播出模塊按照正播單內容控制視頻服務器，VTR、矩陣、鍵混、切換臺422倒換器等可控設備協調動作，實現不同信號源節目的播出。播出模塊還可自動檢測所有受控設備的連接及受控狀態，在出現故障時給出相應警示信息，提供各種安全及應急手段保障播出安全：工作站主備，完全主備控制方式，Take，HOLD保持，應急切換等。如果出現播出軟件非正常退出的情況，重新登錄播出軟件以后，只要進入編輯狀態，選擇加載正播表子菜單，就可以直接調用播控數據庫正播表中的播出節目單，最大限度地提高播出系統的安全性和穩定性；寫入播后數據信息供播后統計查詢，有詳細完善的日志記錄。

五、本系統有待改進和完善的問題

在高清播出系統中，播出控制機和視頻服務器在主備控制機制上采用完全主備的方式，備播出控制機與所有設備的控制鏈路接通，可以無縫接管所有受控設備的控制權，確保節目正常播出。在系統投入使用后，這項方案存在以下缺點：

（1）由于主備播控機共用倒換器，形成了單一故障點隱患。如果倒換器在主播控機發出觸發命令的瞬間死機或崩潰，將無法觸發所連接相應的信號源，導致播出事故的產生。

（2）在日常播出中，由于主備視頻服務器都是由主播出控制機控制的，備播出控制機在主播出控制機瞬間死機或重啟時根本沒有足夠的時間響應并接管視頻服務器的控制權，視頻服務器無法接收到備播控機發出的節目源觸發信號，從而導致主備兩臺視頻服務器同時出現靜幀，在這種情況下，播出系統就無法快速恢復正常播出，只能人工將最終輸出信號切換到墊片通道上進行應急播出。另外，主、備播出控制機觸發同一信號源時，存在觸發信號易丟失的問題，主播控機同時控制主、備視頻服務器，備用視頻服務器仍然無法在主播出控制機死機或重啟時接收到備播出控制機發出的觸發信號。

考慮到以上問題，我們使用2個422倒換器。正常情況下，422倒換器1承擔主播出視頻服務器的控制倒換，由主播出控制機主控、備播出控制機備份；422倒換器2承擔備播出服務器的控制倒換，由備播出控制機主控、主播出控制機備份。當主機死機，備機自動接管為“主控”狀態，同時由7250卡觸發422倒換器倒換至備路，由備機控制主備視頻服務器通道。這樣，主播出控制機死機僅會導致主視頻服務器靜幀，而備視頻服務器由備播控工作站控制，并不受影響。此時，只要將最終播出信號切換到備視頻服務器信號通道，即可恢復正常播出。

六、結束語

廣東廣播電視臺衛視高清頻道已投入使用，高清播出系統運行安全、可靠，充分體現了電視播出網絡化、現代化的播出理念，有效地保障電視的安全播出，也為今后的高清播出系統的設計、使用提供了有益的經驗。

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2.張麗娜.基于文件的視音頻自動技審設備[J].現代電視技術.2009（1）：41-43

3.何韻怡.高清播出系統設計與技術應用[J].廣播與電視技術 2012 (8): 20-25.

4.張琦，楊盈昀，張遠，林正豹.數字電視中心技術[M ].北京廣播學院出版社

（作者單位：廣東廣播電視臺）