寧夏廣播電視臺衛視頻道高標清同播建設方案

田晨光

（作者單位：寧夏廣播電視臺）

寧夏廣播電視臺衛視頻道高標清同播建設方案

田晨光

（作者單位：寧夏廣播電視臺）

介紹寧夏廣播電視臺衛視頻道高標清同播建設項目，闡述了建設方案和技術特點。

廣播電視臺；衛視頻道；高標清同播；建設方案；寧夏

發展高清電視節目，是廣播電視技術進步的必然趨勢，是提高服務水平和服務質量的要求，從高清帶給用戶更加清晰的體驗效果來看，建設高清勢在必行。

寧夏廣播電視臺現有5套標清頻道，2011年搭建了全臺網絡化制播平臺，并且媒資系統、備播系統、制作系統、播出系統等環節已確立了相關業務流程，運行比較穩定。寧夏衛視頻道主要承載著介紹寧夏和宣傳寧夏的任務，為更好的宣傳服務“一帶一路”，并通過“中阿博覽會”平臺將寧夏的電視節目傳播到阿拉伯國家，讓世界認識寧夏。寧夏廣播電視臺對寧夏衛視頻道進行高清化系統建設，系統建設項目包括高標清播出分控系統、高清總控系統和高清整備系統三個部分，高清系統應滿足高清節目的網絡文件化制作和播出。

1 高標清同播的原則

（1）高清節目技術參數要求：高清節目采集、制作推薦采用4∶2∶2采樣方式。采用基于DCT幀內壓縮編碼技術時，碼率采用100Mbps或以上；采用MPEG-2長GOP編碼技術或新一代壓縮編碼算法時，碼率采用50Mbps或以上。

（2）高標清同播的圖像制作要堅持三個原則：一是制作用于同播的高清節目時，在一個節目內或一條新聞內，畫面幅型比應當保持統一；二是制作用于同播的標清節目時，原則上不能上下遮幅，如果要制作上下遮幅的標清節目，圖形字幕必須位于畫面內；三是高清節目制作采用標清素材，在幅型變換時，不應當產生圖像變形。

（3）聲音技術要求：高清節目應采用立體聲格式進行制作、播出；標清節目上變換在高清頻道播出，應滿足雙聲道輸出。

（4）高標清同播率要求：第一年高清節目源不低于50%，以后每年逐步提高高清節目的份額，最終高清節目與標清節目同播率實現100%。

2 高標清播出系統構成

2.1 高標清播出分控系統

整個系統鏈路采用主、備方式，高標清播出分控系統采用主路切換臺+備路切換矩陣方式架構；標清部分主、備路均使用切換開關的方式構成；從圖1可以看到，高清主路信號通過切換臺完成臺標和字幕的疊加，經過響度控制再送入2×1應急開關，經2×1應急開關輸出后的信號作為高清主路播出信號，高清備路信號通過備切換矩陣，經高清鍵控器進行臺標和字幕的疊加后，將信號送入2×1應急開關（帶響度控制模塊），經2×1應急開關輸出后的信號作為高清備路播出信號。

標清主路播出方式采用高清輸出的CLEAN信號進行下變換（擠壓方式）播出，下變換的信號送入切換開關后，經響度控制器，送入標清鍵混器進行臺標和字幕的疊加，疊加后的信號送入2×1應急開關，經2×1應急開關輸出后的信號作為標清主路播出信號，標清備路播出方式與標清主路大致相同，只是缺少獨立的響度控制器設備，而是使用帶響度控制模塊的2×1應急開關。

圖1 頻道分控系統圖

系統的特點：

（1）高清主路使用切換臺（16路直切面板），方便值機員的應急操作；

（2）在高清和標清的主路都增加了一體機響度控制器，可以對HD-SDI嵌入音頻進行控制，音頻采用PCM編碼，48KHZ取樣，16bit-24bit可量化，支持8聲道輸出；而高清和標清的備路都采用2×1應急開關含響度控制插件，來完成音量的控制，避免了節目播出時聲音的忽大忽小的問題；

（3）在分控系統中增加了2×1應急開關，該設備根據設定機制對故障信號進行自動倒換，避免播出過程中因設備故障、制作節目不規范等出現的黑場、靜幀等故障現象，大大提高了安全播出的機制。

2.2 高清總控系統

高清總控系統采用主、備兩臺72×72路高清矩陣，板卡支持信號的嵌入音頻和多碼流格式，具有均衡處理和時鐘再生功能，矩陣的電源、控制板卡、交叉點板卡全部為冗余配置，支持熱插拔。

高清總控矩陣是全臺信號調度中心，演播室信號、分控信號、外來信號都經過總控矩陣調度到播出分控系統、各演播室、傳輸中心、廣播總控、全臺網和新媒體中心等，并在高清矩陣系統中配置了高清幀同步器、高清延時器、上下交叉變換器，實現信號調度的延時播出、高標清信號上下變換，增強了總控矩陣系統的功能和用途。

總控矩陣系統是各種信號的匯集地，對于信號的監看、技監、信號檢測都尤為重要。總控的監看采用8個50寸等離子監視器，通過16×2和8×2畫面分割進行畫面分割，并對重要信號進行集中顯示，也可以對總控任一信號進行選擇監看，如信號丟失，畫分也會自動進行閃爍報警。由于信號傳輸的環節較多，對于信號的傳輸質量也更為嚴格，在總控機房配置了廣播級的視音頻監測儀WFM7200，可以對圖像和音頻進行實時測量。信號檢測選用了博匯高清報警系統，它可以對輸入高清信號源進行分析檢測，如信號中的靜幀、靜音、黑場、音量過高、彩條、臺標丟失等進行聲、光、電報警，記錄故障日志，并對實施監控的信號進行采集和錄制，支持回放功能。

2.3 高清整備系統

為了實現高清文件化的播出，要新建一套高清整備系統，直接與現有全臺網（媒資系統、高清制作網、播出系統）進行互聯互通，實現高清節目與原標清節目的分離存儲，并互不影響。

新建高清整備系統以主/備存儲體為核心，包含編單系統、域控服務器系統、備播/接口服務器系統、FTP服務器系統、遷移服務器系統、視頻轉碼服務器系統，還增加了自動技審和應急上載的功能。

高清整備系統的業務流程是按照預播單進行節目備播，在節目關門時間前，高清整備系統向媒資查詢待播節目并遷移待播節目至高清播出整備存儲。高清整備系統對于不在節目單中的節目禁止進入，對于存在于播出節目單的節目，有條件限制節目進入高清播出整備存儲，保證高清播出整備系統的存儲安全和文件讀寫安全，降低系統安全風險。

高清整備系統的增加對全臺業務系統的優化和調整也將起到積極的作用：

(1)提高了高清播出視頻服務器的安全性；外系統不能直接對高清播出視頻服務器進行讀寫，保證了高清播出存儲的節目安全性；

(2)增強了高清整備系統節目的可管理性；制作網的節目由高清整備備播后，待播節目由播出系統按節目單有計劃地按設置天數進行備播，有效保證高清節目進入量，保證高清節目的計劃性和可控性；

(3)增強了高清整備系統的安全性，配備了應急上載通道、P2和藍光機，避免在全臺網故障導致高清節目無法進行遷移，可通過應急上載通道對高清節目進行本地應急上載。

3 高標清播出系統建設技術說明

高清素材需要在節目素材中添加AFD信息，AFD(Active Format Destriptor)是有效圖像幅型描述，主要用來描述一個視頻編碼中用戶在進行畫幅變換后希望保留的有效區域（該區域往往是用戶在前期拍攝時確定的），它包含了視頻畫面的寬高比信息，以及所需要進行的變換方式。AFD信息在高標清上下變換中是一個非常重要的概念和數據，要求在整體系統中都支持嵌入AFD信息，方便各系統能自動識別并進行正確的幅型轉換。

高清節目下變換為標清節目方式：

（1）擠壓方式（Squeeze）：將畫面橫向壓縮，保留了全部畫面內容，清晰度好，但畫面產生變形。

（2）左右切邊（Edge crop）：畫面左右兩側被剪切，清晰度好，畫面比例正常，但損失了一部分畫面內容。

（3）上下鑲邊；（Letter box）：在畫面的上下兩側加黑邊，保留了全部面畫內容，畫面比例正常，但清晰度有損失。

標清節目上變換為高清節目方式：

（1）拉伸方式（Stretch）：將畫面橫向拉伸，保留了全部畫面內容，但畫面產生變形。

（2）左右鑲邊（Pillar box）：在畫面的左右兩側加黑邊，保留了全部畫面內容，畫面比例正常，但視覺效果降低。

（3）上下切邊（Full width）：將畫面進行縱向剪切，畫面比例正常，但損失了一部分畫面內容。

經過廣泛的論證，凡采用的幅型變換最大限度要保證畫面的完整度和視覺效果，并要杜絕節目的反復變換使用和畫面出現四邊黑框等情況。高清節目轉標清節目主要采用擠壓方式，這是因為現在家庭電視機普遍為16：9幅型顯示，高清信號通過擠壓后的標清信號，顯示在16：9電視的節目內容，畫面內容完整并沒有任何變形；標清節目轉高清節目采用拉伸方式，標清信號經過擴展拉伸方式后，所有標清畫面內的內容信息完整保留，但在16：9的電視機上觀看內容稍會顯胖。

4 高標清播出系統建設方案小結

寧夏廣播電視臺高標清播出系統方案經多方論證，此方案系統簡潔、安全、可靠，也為其它頻道高清化改造提供了依據。寧夏廣播電視臺的衛視頻道高清化建設，不僅可以提高現有節目制作和播出的質量，也能夠為我臺帶來巨大的經濟和社會效益。