高清播出系統的規劃與設計

彭利川

（攸縣融媒體中心，湖南 株洲 412300）

新媒體的出現和迅速發展對電視這個傳統媒體造成了巨大的沖擊，構建高清播出系統已成為縣級電視臺重點建設項目，以此重新吸引受眾、占領市場，滿足時代發展要求。

1 系統設計原則

縣級電視臺高清播出系統在具體設計時須滿足以下要求。

1.要求整個系統都能可靠穩定地運行，系統設計除滿足縣級融媒體中心當前及今后5-7 年的融媒體中心所需要具備的數字化、網絡化、高清化播出條件，還應具有可擴展性，以供電視臺未來可能的升級改造發展需要。

2.播出系統要求具有高度的安全性。采用主備調度矩陣的模式，頻道播出支持轉（直）播方式，要求具備智能監控功能，可實時對設備運行狀態、視音頻信號質量進行監測。

3.系統中的所有設備均采用符合國家廣播級要求的行業技術標準，并在各級電視臺應用主流廠商品牌[1]。系統采用的品牌應注重穩定性、先進性、高效性、擴展性，從而構建功能完善的廣播電視臺高標清播出系統。

2 系統設計要求

2.1 圖文疊加功能

高清播出系統可以在播出服務器內置圖文播出模塊（包含臺標、角標、字幕、時鐘、倒計時），不用單獨添加臺標疊加、字幕疊加、鍵混等設備在后端進行圖文疊加，從而在架構上降低系統的復雜度，增加播出系統的穩定性。

2.2 高標清混播功能

高清播出系統具備高標清信號實時上下變換的功能，不用考慮素材是高清還是標清、NTSC 制還是PAL制，實現多種格式、多種碼率的高標清素材混播。

2.3 高標清同播功能

高標清硬盤播出系統具備真正意義上的高標清同播功能。高清頻道、標清頻道共用一套播出設備，共用一個節目單完成兩個頻道的播出工作。

2.4 實時音頻及圖文處理功能

在播出服務器中進行音頻實時混音和音頻電平自動均衡，不用再添加音頻處理器設備在后端進行處理。

2.5 完善的硬件級備份機制

支持播控工作站硬件級主備、支持播出服務器硬件級主備，以便提升整個系統的安全性和穩定性。

2.6 多級審查機制

支持節目單和素材審核進行流程自定義審查，最高可支持三級審查。各級審查人員權限配置分離，高級別審片人員可打回低級審片結果，保證播出素材的審核的嚴謹性，可以根據系統操作人員的不同崗位，靈活地分配人員權限，保證各崗位操作人員的權限分離，各崗位人員各司其職，從人員操作方面提高了整個系統的安全性。

3 系統總體架構設計

如1 圖所示。從圖1 中可以看出廣播電視臺的高清播出系統主要分為播出、編單、上載三大功能模塊。播控系統主要由視頻服務器、節目播出單編輯、上載審看、節目播出切換、二級存儲等部分構成。

圖1

3.1 視頻服務器

為最大限度保障播出安全，播控系統要有2 臺多通道視頻服務器，保證廣播電視節目信號自動無縫切換，兩臺服務器采用主、備方式。當主視頻服務器播出通道出現突發故障時，系統會自動無縫切換到備視頻服務器的備播出通道，能夠兼容標清與高清信號，且視頻服務器與二級存儲相分離，音頻信號的控制方式為嵌入式，支持對音頻自動均衡調整，從而保障輸出信號質量。同時，為進一步提高節目播出的安全性，要為每臺視頻服務器掛接獨立存儲，支持節目單駐留，保證在后續廣播電視節目播放過程中，即便播控機或者播控網絡出現故障，服務器仍能以節目單為依據播出廣播電視節目。

3.2 二級存儲系統

因高清視頻的數據占用存儲空間大，而視頻服務器的存儲空間有限，播出系統須增加播存儲應用服務器這個二級存儲來存儲和處理大量的高碼率視頻數據。

1.大量高清節目會導致服務器存儲空間不足，為減輕服務器負擔，二級存儲中心可作為服務器的外部存儲，在不占用服務器系統資源和帶寬的情況下簡化了服務器結構。視頻服務器只要保證當天和次天播出節目素材即可，其它的存儲則由二級存儲來完成。上載的節目首先傳到二級存儲中心，二級存儲中心將當天播出節目的素材和信息在網絡空閑時間自動遷移到本地服務器中，保證了視頻服務器的播出安全，即使二級存儲發生故障，也不會影響視頻服務器和當天節目的正常播出。

2.存儲系統采用雙控和RAID 冗余的方式，可以在某塊磁盤出現問題時自動恢復，從而避免素材和數據信息丟失，避免了單潰點危險，充分保障存儲陣列及其內容的安全。

3.對素材的傳輸信息通過數據庫模塊來記錄源數據信息。數據庫管理系統通過對數據庫的操縱與管理功能，實現數據庫對象的創建、數據庫存儲數據的查詢、添加、修改與刪除操作和數據庫的用戶管理、權限管理等來保證整個數據庫系統的安全，防止數據庫備份或數據文件被盜而造成數據泄露[2]。

3.3 播出控制工作站

1.主備播控站完成跨天節目單的調取及播出，控制主備切換器和主備視頻服務器按照節目單順序運行。根據在線播出節目單中的素材進行快速瀏覽檢查，對節目單中未審查通過的節目素材出示提示，對播出列表中的素材進行存在性檢測，不存在的素材將提前經出醒目的提示，保證節目素材的正常播出。

2.播出控制站和播出服務器是相對獨立分離的，當播控工作站異常而需重啟時也不會影響節目的正常播出。如果主播出控制工作站在短時間無法恢復正常，只需切換至備用工作站即可，再組織人員及時檢修主播控制工作站，不會影響當天節目的正常運行。

3.4 節目編單系統

節目編單系統具有靈活編輯功能，不僅實現了廣播電視節目單的編排、外部節目單的導入、節目單的審核等功能，工作人員還可能夠根據播出的實際情況來針對編單與上載過程中的順序與流程進行具體結合。可將播出節目單保存為模板進行修改及替換節目快速編輯播出節目單。支持離線播出節目單編輯，通過離線節目單編輯模式提前編輯完成各頻道播出節目。支持對當天在播節目單在線修改，修改后的節目單能夠被播控工作站自動刷新。在編單工作站上可進行臺標、角標、字幕的編輯，并自動與播出節目關聯。能夠自動檢查節目單，自動優化播出時間；檢查節目審核狀態，并有相應的提醒機制。而且可以進行廣告單的合并、節目單的邏輯校驗等功能，提高節目信號編排的安全性與可靠性。

3.5 節目上載系統

節目上載系統具有自動審核文件、自動處理響度、MD5 校驗等功能，節目素材上載后能完成素材審核，并提供技審報告，保證素材傳輸的安全性與可靠性[3]。開展技術審查工作中，工作站的主要工作內容包括審查節目素材的格式、代碼數據、時長等信息的準確性，如果在檢查過程中發現黑場、彩條等問題，在處理素材后要對素材進行人工復核，避免節目素材存在問題。

3.6 監測監看系統

用硬件驅動，使用安全送播系統提供完善的監測監看系統，配備多路信號監測設備，采用大屏多畫面分割監控界面，對播出鏈路各關鍵節點、節目輸出點的播出信號進行視音頻監看監聽[4]，和主要技術指標進行監測。支持對圖像內容進行監測、對圖像中出現的靜順、黑場、彩條進行報警，支持對音頻內容進行監測，對音頻中出觀的靜音、爆音進行報警，同時可設置爆音監測電平閾值。運用錄音、錄像或者保存技術監測信息等方式將輸出的電視節目及信號的質量寫入相應硬盤中，正常信息可保存30 天以上。

3.7 高清播出系統中其他系統構成情況

3.7.1 編碼器

編碼器支持四路HD/HDMI 信號輸入，壓縮方式可選MEPG-2/H.264，具有下變換功能，高清信號輸入，選擇MEPG-2 壓縮方式可以輸出標清碼流。這一編碼平臺使用的是高標清雙路編碼顯卡，且一塊板卡可以支持兩路節目的編碼。在高標清節目信號輸出過程中，編碼器采用標配雙路ASI 輸出將信號通過交換機傳送至網絡公司、新媒體平臺等播出平臺。

3.7.2 時鐘系統

為保證整個廣播電視高清播出系統的時間與標準時間相一致，采用GPS 衛星校時器，LCD 液晶屏顯示年月日時分秒及衛星數量，天線異常及無星蜂鳴器報警。在系統工作過程中，通過從GPS 衛星上獲取標準的時間信號，將這些信號通過各種接口傳輸給需要時間信息的播出設備中，達到時間同步。為提升系統校時的有效性，主備服務器及各工作站都有安裝時鐘服務軟件，令系統借助網絡體系完成校時工作。

3.7.3 同步系統

廣播電視高清播出同步系統的主要構成設備包括同步信號發生器與同步信號轉換器。同步信號發生器自身產生的同步信號，經過轉換器處理后，輸入視頻分配器當中，然后分別傳輸到系統的視頻服務器、衛星同步設備等設備當中。

3.7.4 雙時基數字高清切換器

高性能智能矩陣開關控制將各路輸入信號切換到一路輸出通道中。內置雙時基，輸入信號無需同步時切換輸出無閃爍、抖動，支持掉電直通，支持外同步無縫切換。

3.7.5 3X1 數字高清自動倒換器

數字高清自動倒換器，共支特3 路嵌音頻數字高/標清視頻信號（SDI）輸入，2 路嵌音頻數字高/標請視頻信號SDD 輸出，采用最新標準規格研發設計的應急自動倒換產品。可對3 路輸入數字信號進行檢測，在信號異常時自動進行信號倒換，并對異常信號進行聲光報警提醒。

3.7.6 USB 安全隔離盒

為方便外來播出素材導入，保證系統安全，采用USB 安全隔離盒，通過嵌入式硬件架構，對專有文件驅動進行訪問控制，隔離普通的USB 移動硬盤[5]，杜絕病毒隨意進出，安全有效地將內、外部進行了網絡隔離，解決了移動硬盤帶來的系統病毒泛濫，保障了電視臺的網絡安全運行。

4 結語

在當下信息化高速發展的大環境下，縣級電視臺應加大投入，加快電視臺高清播出系統的建設，最大程度確保播出業務流程安全、高效、平穩運行，加快高清數字信號建設，為觀眾帶來更好的視聽體驗。