四川廣播電視臺播出系統高標清同播改造設計與實現

周 賓

（作者單位：四川廣播電視臺電視播出部）

四川廣播電視臺播出系統高標清同播改造設計與實現

周 賓

（作者單位：四川廣播電視臺電視播出部）

摘 要：隨著廣播電視技術的不斷發展，高清成為電視發展的主流趨勢，高清電視節目逐漸成為電視媒體在激烈競爭中保持優勢的重要手段。四川廣播電視臺為了保持其在電視媒體激烈競爭中的優勢，拓展高清發展空間，于2014年底對播出系統兩個備份標清頻道進行高標清同播改造。本文對此次高標清同播改造系統設計、實現進行了闡述。

關鍵詞：高標清同播；上下變換；高清化

四川廣播電視臺電視播出系統于2011年底建設完成，并于2012年初投入使用。播出系統共建有14個電視播出頻道，其中12個標清頻道、2個高清頻道。目前在播四川衛視高清、影視文藝高清2個高清頻道、10個標清頻道及2個備份標清頻道，經過3年多的運行，整個播出系統運行安全、穩定。但隨著近年來大尺寸、高清晰度平板電視走進千家萬戶，觀眾對高清電視節目的需求不斷增加，高清電視節目逐漸成為電視媒體在激烈競爭中保持優勢的重要手段，廣播電視行業內對建設高清播出系統的需求越來越迫切。為了保持川臺在電視媒體激烈競爭中的優勢，拓展高清發展的空間，四川廣播電視臺電視播出部于2014年底對兩個備份標清頻道進行高清升級，并在進行高清升級的同時進行高標清同播改造。本文詳細闡述了在充分利用現有設備并兼顧高安全性、高可靠性、高可用性、高可維護性的原則下，播出系統高清同播改造的設計思路。

1 高標清同播改造的原則和實現目標

四川廣播電視臺高標清同播改造項目的設計和實施，遵循高安全性、高可靠性、高可用性、高可維護性、并兼顧經濟性的原則，即除了保證系統的安全穩定外，還需充分利用備份頻道現有的標清設備。

系統架構在現有標清架構下不做大的改動，結構合理；機房設備布局在現有架構下進行，設備布線不做大的變動；設備選用兼顧先進性與成熟性，能匹配現有播出線上產品；所設計系統能受現有播出、圖文軟件控制，升級改造后頻道需要保持與現有的播出模式與播出流程一致。

最終改造完成后實現頻道一體化高標清同播

2 高標清同播改造系統設計

（1）播出切換系統：

目前四川廣播電視臺播出系統按每兩個頻道劃分為一個播出組，每個播出組中的2個頻道共用2臺OMNEON視頻服務器、2臺NVISION播出切換臺機箱以及1臺切換臺面板。進行高清同播改造的2個備份頻道正好在同一個播出組中，其播出切換系統架構如圖1：

通過上圖我們不難看出，要實現高標清同播，首先，上圖系統架構中所有設備、信號源必須先實現高清化。其次，在實現高清化后，我們選擇利用下變換器對高清信號進行下變化，從而實現一套播出系統進行高標清同播。下面，我們對圖中各設備、信號源的高清化進行分析：

視頻服務器信號源：現階段四川廣播電視臺播出系統使用的是OMNEON Media deck 3000視頻服務器，每臺視頻服務器我們配置了一塊5501解碼卡和一塊5321編解碼卡，5321編解碼卡我們配置為1個上載通道和一個素材審看通道，5501解碼卡配置為2個播出通道。其中5501解碼卡播出通道可以通過配置軟件設置為高清播放通道或者標清播放通道，二者選擇其一。高標清同播改造中視頻服務器可以通過其配置軟件設置5501中的2個播放通道為高清播放通道即滿足高清信號要求，5321編解碼卡也可以通過配置軟件設置為高清上載通道和高清審片通道。因此，視頻服務器滿足高標清同播要求，可繼續使用。

其他輸入信號源信號源：信號類型包括衛星信號、SDH信號、各演播室信號、延時器信號等等，這些信號源通常是由總控主矩陣調度給頻道，而四川廣播電視臺在建設之初，總控主矩陣就設計為高清矩陣，向下兼容標清信號，并且在總控配置了高清衛星接收機、哈里斯X85多媒體格式變換器、高清延時器、高清墊片機等，半數以上的演播室也為高清演播室，能為總控傳送高清信號，標清演播室信號可以在總控通過哈里斯X85進行上變換。因此在除了視頻服務器以外的信號源上，也滿足高標清同播對于高清信號源的要求。

切換臺：四川廣播電視臺播出系統標清頻道使用的切換臺為Miranda Nv5128標清切換臺，此次改造的2個備份頻道也是使用該型號的標清切換臺。

該切換臺不支持高清信號的切換，所以切換臺需新置。在考慮新置切換臺時，本著充分利用現有設備的原則，新置切換臺應受控于現有的切換臺NV5100MCFECP控制面板。

圖1　

圖2　

圖3　

視分：在原有標清系統中使用的是Evertz 7700DA6-L標清視分，對于高清信號的分配則需新購置Evertz 7700DA6-HD-L高清視分。

等響度二選一開關：原備份標清頻道使用的是Evertz 7700R2*2-HES+IG+3RU等響度二選一開關,該板卡為高標清兼容板卡，對于高標清同播標清播出部分，該板卡可繼續使用，高清播出部分則需另外購置該類型板卡。

（2）上下變換器：

該設備算是高標清同播中比較關鍵的設備，上下變換器在我們的系統中只作為下變換器使用，我們在設計系統時考慮該設備應具有自動識別視頻信號源中AFD值，并作出相應下變換的功能，下變后應保持畫面的原汁原味。對于視頻中嵌有AFD值的，下變換器做相應的左右裁邊或者上下加黑邊，對于沒有AFD值的，如矩陣信號，直播信號等，統一做左右裁邊處理。

（3）編碼復用系統：

目前我臺的標清編碼復用系統采用的是TANDBERG公司的“N+1”編碼復用架構，本次高標清同播改造，需要利用現有的復用器、二選一碼流切換器及網管系統，只需要新增2臺高清電視頻道的編碼設備，采用編碼1+1冗余備份，與我臺現有的2套高清節目的H.264編碼信號復用。通過現有復用器、2選1碼流切換器和網管系統，實現包含了4套高清電視節目的主備碼流自動或手動切換。

編碼復用示意圖如圖2：其中橘黃色部分是需新采購的編碼器，灰色為已有設備。

3 系統設備選型

經過前期大量的調研、研究以及借鑒其他省臺高清同播改造的一些經驗，確定了最終的高標清同播改造方案，系統構架如圖3：

高標清同播系統在整個系統架構上和原有的標清系統基本相同，同時也充分利用了原有標清系統的設備，標清同播只是利用高清切換臺Clean口輸出的干凈信號進行下變換，對下變換后的標清干凈信號通過鍵控器疊加臺標、字幕等，即實現了一套播出系統的高標清同播。下面對系統中重點設備的選型進行介紹：

（1）高清播出切換臺

通過前期的市場調研并結合現有設備的使用經驗，我們選擇了Miranda的IS-750高清切換臺。IS-750高清切換臺完全受控于我們現有的NV5100MC-FECP控制面板和播控軟件，播出值班員可直接上手使用。

該款切換臺采用1RU單體設計，每頻道播出切換臺為一臺獨立的單機設備；支持至少4個鍵通道，3層外鍵，支持內置動態和靜態LOGO；允許不同步信號通過切換臺，信號源不同步時，或切換臺同步丟失時，切換臺輸出信號不會顯示逆程或彩場；支持Dolby E音頻直通，具有時鐘再生，自動均衡等功能。

（2）16×4高標清視頻矩陣

我們把16×4高清視頻矩陣作為播出切換臺的前置路由矩陣使用，對于設備品牌、型號選取，我們選擇了Miranda CR1604-HD 16×4矩陣，這款小型高清矩陣為1RU標準機架單體設計，帶時鐘重整功能，具備高可靠性主備冗余電源，受高清播出切換臺的完全控制。

（3）上下變化器：

上下變化器作為高標清同播中的關鍵設備，我們通過調研選擇了Snell的kudopro sv2000上下變化器。這款上下變換器在設備安裝、調試之初，只能進行固定方式的下變換處理，不具備自動識別視頻中的AFD值作出相應變化的功能。經過與廠商的溝通，升級其配置軟件，現我們使用的sv2000上下變換器具備了識別視頻中AFD值進行指定變換的功能：即視頻中嵌有AFD值的，下變換器按照參數設置做相應的左右裁邊或者上下加黑邊處理，對于沒有AFD值的，如矩陣信號，直播信號等，統一做左右裁邊處理。除此之外，Snell Sv2000還全面支持主要元數據，標配支持隱藏字幕、時間碼、Dolby E音頻透傳，具備至少兩聲道嵌入音頻聲道交叉和復制功能，獨立雙通道，參數、功能可分別設置等。

（4）高清編碼器：

對于高清編碼器我們選擇了愛立信AVP 2000 H.264高清編碼器。這款編碼器采用1RU機箱設計，支持2路獨立高清信號編碼，支持前面板和web瀏覽器參數設置，BNC接口HD/SD-SDI視頻（含3對以上立體聲嵌入音頻）輸入。視頻編碼格式：H.264 HD 4：2：0 8bit，1-25 Mbps輸出碼率連續可調，音頻編碼：支持MPEG-1 layer2、杜比E解碼及5.1聲道杜比數字編碼。其PCR精度不超過±500ns，PCR重復間隔≤40ms，PAT（節目關聯表）重復間隔≤500 ms，PMT重復間隔≤500 ms，PTS重復間隔≤700 ms，產品通用性好，高可靠設計，運行穩定。除此之外該款高清編碼器不用太復雜的配置就可直接加入我們現有的編解碼、復用器網管系統，方便值班人員對編碼器狀態進行實時監控和管理。

（5）高標清字幕機

高標清同播在標清播出字幕方面，備份頻道原有的標清字幕機可繼續使用，高清字幕機我們仍然選擇了新奧特A10 HD高清字幕機。選擇這款字幕機原因是現階段我臺在播的高清頻道、標清頻道均使用的是新奧特A10系列，且使用的新奧特字幕機及軟件除了具備一般傳統字幕機的功能外，最主要是其具備根據播控單節目播出時間自動更新字幕單條目播出時間的功能，即實現字幕單和播控單的聯動。此項功能極大的降低了以往因節目播出時間調整，值班人員手動修改字幕單中對應條目播出時間出現錯誤的風險。此外，字幕軟件還能識別播控軟件發出的“Take”、“Skip”、“Hold”等應急切換指令，并自動在字幕單中作出相應的條目切換。現階段我們使用的整個字幕系統，從角標、字幕單的制作到播出線上字幕單的加載、字幕播出內容、播出時間的修改完全實現了網絡化和自動化，系統運行3年多以來安全、穩定，這一點也是我們繼續采用新奧特字幕機的重要原因。

4 總結

高清是電視發展的主流趨勢，也是新的歷史條件下滿足人民群眾精神文化需求的必然選擇。當前正是在國際上延續了幾十年的標準清晰度電視向高清晰度電視躍進的重要時段，四川廣播電視臺此次高標清同播改造，解決了節目層面原動力問題，解決了高清頻道產業化運營問題，也順應了廣播電視由標清向高清過度的必由之路。在此次系統改造中，我們大膽采用既符合我臺節目播出、安全播出要求，又能夠充分利用現有設備、節省資金的設計理念。播出系統高標清同播改造于2014年底完成至今，兩個高標清同播頻道系統運行穩定、可靠，實現了系統設計之初的要求。

參考文獻：

[1]電視臺數字化網絡化編寫組.電視臺數字化網絡化建設白皮書—電視臺高標清同播技術策略研究 2009.12 ：50-59

作者簡介：周賓（1981.3—），男，碩士學歷，職稱：工程師，四川廣播電視臺電視播出部主管。