基于AFD控制的雙切換臺高標清同播改造設計

潘黎明

（作者單位：浙江廣播電視集團）

基于AFD控制的雙切換臺高標清同播改造設計

潘黎明

（作者單位：浙江廣播電視集團）

目前，高標清同播是電視臺的主流播出方式，其播出系統架構的安全性和功能性尤為重要，本文簡要分析了高標清同播改造中切換臺等系統關鍵點的設計思路，并探討了同播應用策略。

高標清同播；切換臺；AFD策略

為了進一步滿足更多地面頻道高標清同播的技術需求，浙江廣播電視集團在具備衛視高標清同播頻道播出能力的基礎上，在保證系統架構的一致性及技術延續性前提下，完成了三個頻道的高標清同播升級改造項目。在同播頻道系統架構設計上，遵循高安全性、高可用性、高可維護性原則，采用純高清模式實現具備高標清同播。

本文詳細闡述了在新型播出技術需求下，高標清同播升級改造中一些系統關鍵點的設計思路和同播應用策略。

1　高標清同播頻道改造系統設計

1.1系統設計要求

由于這次改造是原衛視備播頻道改造以及地面標清頻道的高清升級，設計要求技術架構基本延續原系統的成熟方案，升級改造后頻道的播出模式與播出流程也需與現有系統保持一致。以下為本次升級改造中的主要技術特點及要求。

第一，全系統信號通路沒有單一崩潰點，主備切換處理的信號源完全相同，且采用設備關聯零耦合的視音頻通道系統，包括同步基準。

第二，同一頻道主備周邊設備盡可能不互相共享（同一頻道主備設備不共用機箱等），以減少頻道間的相關性和相互影響。

第三，視頻系統整體符合“一鍵應急”的設計需要。

第四，同播頻道設計需具備完整的衛視備播功能。

1.2播出切換系統

原系統現有播出的線切換臺采用了Miranda公司的NV5100MC高清切換臺和NV5128標清切換臺，其多頻道共用機箱，插板式播出處理，多路鍵等靈活、安全的配置方式，非常適用臺內的播出業務需求。本著設備選型與現有系統的兼容性和利舊原則，改造考慮利舊改造衛視最小備播2臺NV5100切換臺。

圖1為浙江衛視高標清同播系統架構圖，在信號流程上，考慮到下變換后的幅型帶來的問題，高清及標清鍵信號、CCTV高清及標清信號在高清鏈路和標清鏈路中分別播出。

圖1　衛視高標清同播系統圖

為了實現與衛視頻道相同的高標清同播功能，并充分利用NVISON的切換臺架構。我們在利舊2臺NV5100切換臺機箱基礎上，新增采購2臺同型切換機箱，以形成該播出組雙切換臺架構。

4個NV5100MC機箱形成三個高標清同播的頻道播出組，采用高標清分離，且頻道主備交叉配置的雙切換臺模式，如圖2所示。高清信號進主備高清切換臺，標清信號進主備標清切換臺，3個高標清頻道的高清播出板卡主備交叉置于2個高清機箱內，標清播出板卡主備交叉置于2個標清機箱內，高清切換臺Clean口輸出凈信號經下變換環回標清切換臺作為標清信號源，通過標清切換臺鍵混功能，完成對下變換后的標清Clean信號的疊加臺標、字幕鍵，并配置線路信號用于CCTV標清信號調度轉播，實現了一套結構清晰、安全性高、利于維護的高標清同播鏈路。

1.3視頻服務配置

播出視頻服務器作為關鍵信號源設備，在考慮高清文件的接入帶寬需求以及專業單一化的播出服務器的高安全性，我們選用了FTP有效傳輸帶寬為90MB/s.及每個編解碼模塊提供2路獨立解碼通道的OMNEON Media deck 7000視頻服務器及編解碼模塊。

在視頻服務器架構上采用主+備+熱備的模式，主備視頻服務器配置完全一致，熱備播出服務器在日常情況下負責輔助播出，應急情況下可以作為主備視頻服務器的備源使用。并配置提前播通道，用于提前半小時的素材播出，以檢查視頻服務器對于文件的兼容性以及提前審看素材內容質量。

1.4切換臺播出控制

在系統設計中，每個頻道的播出控制機采用主+備+熱備實現三級備份機制，通過掛接兩個RS422倒換器，靈活實現三臺控制機對主備播出鏈路兩套設備的控制管理，當主備機中任何一個發生故障時，熱備機都能實時通過422倒換，實現無縫接管，消除控制設備的故障隱患。

主控制機通過VDCP協議命令方式，同時控制高清主切、標清主切播出處理卡以及主視頻服務器，備控制機控制高清備切和標清備切播出處理卡及備視頻服務器，熱備機控制第三視頻服務器，及通過422倒換開關，實現對主切或備切的控制接管。

在程序控制切換臺邏輯上，高清播出控制程序上配置存在高清切換臺和標清切換臺路由控制，高清主切切換高清輸入源的任意一路（除CCTV信號），標清主切始終配置控制切換下變換主的標清主路。在CCTV轉播上，當高清切換臺切高清CCTV信號，程序同時控制標清切換臺CCTV標清信號，以達到與衛視同樣的同播業務功能。

圖2　雙切換臺高標清同播系統圖

2　高標清同播的幅型變換控制策略

在高標清同播中，較為重要的問題是制定恰當的下變換寬高比管理策略，由于演播室新聞類節目及頻道綜藝娛樂類節目等有著不同的副型變換要求，因而，在頻道播出設計中采用AFD（有效幅型描述），形成自動化的幅型變換流程。

由于系統中存在媒體文件中與SDI信號中兩種方式的AFD信息嵌入情況，為了同播流程的高效、統一，對這兩種方式以及信號環節上的具體實現制定了相應的策略與規范。

2.1媒體文件中嵌入

按照SMPTE436M-2006標準，在MXF文件中嵌入AFD信息，有頭部元數據和體部元數據包兩種嵌入方式。

從原則上來說，在播出環節中，一個節目應只允許有一種幅型比變換模式，并考慮制作環節中對MXF文件進行體部元數據的逐幀加入AFD值以及播出審看中需逐幀解析AFD值的效率問題。對于文件形式送播節目，出于簡潔高效的考慮，我們約定在對文件打包環節，只在嵌入MXF文件頭元數據嵌入AFD值，并且該文件只有這一個AFD值（無逐幀AFD數據）。目前主流視頻服務器均支持對MXF文件包頭的AFD信息進行重寫，只需要審片程序調取視頻服務器的這部分功能，就可完成對該文件的AFD改寫，從而進行幅型應急。

2.2信號中嵌入

按照SMPTE 2016-3-2007標準，可以將AFD和其Bar Data信息寫入SDI信號逆程的垂直輔助數據區（VANC），共8bytes字節，“AFD代碼”為其中的4Bits碼字。對于隔行掃描的兩場信號，每一場的輔助數據包都應攜帶AFD信息。對于HD-SDI，AFD信息需要插入到亮度信號Y的VANC中。

在SMPTE 2016-3-2007中規定的AFD信息嵌入行為切換行后的第二行到有效畫面開始都可以，在實際設計中，考慮到下變換器的讀取執行開銷，并參考了廣電總局發布的相關標準，我們認為在1920x1080/50i系統中AFD嵌入行為，第13行、第576行較為合適。

2.3在播出不同信號環節添加AFD值，按如下策略進行設計實現

2.3.1同播下變換

同播鏈路的下變換器，統一設置為默認自動識別信號源AFD信息下變換。對于沒有AFD信息的高清信號，設置為左右切邊方式下變換。

2.3.2播出視頻服務器

視頻服務器根據媒體文件的AFD信息在解碼輸出的SDI信號每一幀的VANC中嵌入相應節目類型AFD信息。

2.3.3線路信號

演播室線路信號通過選用EVERTZ公司的帶AFD嵌入功能7847FSE高清幀同步，可實現逐幀在VANC中加入相應AFD信息。

總控調度直播、延時播線路信號通過設置總控7847FSE高清幀同步，實現嵌入相應AFD信息；標清信號需上變換至高清播出時，則規定為左右加邊方式。

2.3.4應急介質播出

由于常規磁帶介質無AFD信息，則常規下應變換為切邊方式；如需幅型應急，則在錄像機的輸出鏈路中環接7847FSE高清幀同步，實現嵌入相應AFD信息。

3　結語

網絡媒體的發展已經逐漸成為了傳統電視媒體的強大競爭對手，電視節目高清化是電視媒體保持競爭優勢的重要技術手段，而高標清同播也是廣電技術發展的必經階段。本文論述了高標清同播頻道設計要充分結合自身業務需求，不斷改進和完善高標同播類型電視技術平臺和業務流程，希望能給電視技術工作者帶來一些幫助和思考。

[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[EB/OL].(2011-09-08)[2016-04-25].http://wenku.baidu.com/link?url=VtMRsqctGpePY9D5S385VpMJgafhKjGLrOtvv4WyuDmUmoLn3F7mO0CCVAiqe3lBtQ9eWjiLXqYwz7cxJYiKiFSZZwDL_7C_hf6MeufvneK.

[2]SMPTE.SMPTE2016-3-2007Vertical ancillary data mapping of active format description and Bar data,2007.

[3]王萌亞.AFD在CCTV-6頻道高標清同播系統中的應用[J].現代電視技術,2013(11).