東莞臺高標清同播系統升級改造設計

朱錦標 梁德華

【摘 要】隨著廣播電視技術的快速發展、受眾對信息多元化和高質量需求的環境下，廣電行業自上而下自我升級完善的需求越來越迫切。根據國家新聞出版廣電總局相關要求，東莞臺把100%高標清同播提上日程。實現這一目標，需對現有的電視播控系統進行全高清化升級改造。本文簡要介紹東莞臺現有播出系統結構，并且提出高標清同播系統的升級改造設計。

【關鍵字】高清化；高標清同播；62號令；升級改造

中圖分類號： TN948.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）20-0021-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.007

【Abstract】With the rapid development of television technology， the environment of information diversity and high quality demand of the audience， the demand of self-upgrading is more and more urgent. According to the relevant requirements of the State Administration of Radio， Film and Television， Dongguan Taiwan has put 100 % of the high standards on the agenda. To achieve this goal， we need to upgrade the existing television broadcasting control system. This paper briefly introduces the structure of the current broadcasting system in Dongguan， and puts forward the upgrade and reconstruction design of the high standard broadcast system.

【Key words】High definition； High standard definition broadcast； 62 orders； Upgrade

0 引言

在東莞市政府、宣傳部和文廣新局等部門的大力支持下，早在2012年，東莞臺就已經按照高標清同播系統的基本要求設計了現有播出系統。系統前級采用高標清兼容信號源輸入，通道主要部分為高清架構、末級采用下變換后標清輸出到有線前端，由于設備缺乏和政策要求，目前還沒有真正實現高清播出。

1 現有系統基本結構

1.1 播出通道為主備獨立雙通道設計，通道基本是高清信號傳輸。如圖1：

1.1.1 信號源設置

信號源主要有：主備視頻服務器（K2）、第二備視頻服務器（3000）；省網中一信號、微波干線中一信號、衛星中一信號、墊播信號和測試卡信號。

通過主備128路大矩陣調度輸入信號源有8路，外加兩個用于直播播出的延時器輸入信號各2路。這里涉及到標清信號源問題，比如：衛星信號和其他外來信號的輸入。因此，系統增加了6張上下變換板卡輸入到128主備大矩陣，另加3張上下變換板卡可以通過大矩陣靈活變換高標清信號。

1.1.2 切換臺設置

系統采用GigaTec的16路高清切換器，主備切換相互獨立、互為備份。

1.1.3 應急系統設置

通道應急：系統配置了三選一墊播系統，通過信號輪詢系統，分別檢測延時器主備信號是否有黑場、定幀，把正常信號通過控制32*32矩陣切換到末級分配，這樣就為播出系統爭取了延時前的15秒應急時間。

末級應急：系統采用哈雷網管系統，檢測主路編碼器輸出ASI流是否正常，如果空包或者異常少流量包，則系統自動切換備編碼器輸出信號到主備復用器。

1.2 存儲系統

存儲系統主要由：二級存儲（二級存儲包括主備兩個機頭和一個硬盤柜）、磁帶庫和視頻服務器組成。基本原理是：非編系統經過主備核心交換機，上傳素材到二級存儲，二級存儲再根據播出節目單中需要的素材遷移到相應的視頻服務器（主備K2和主備3000）。

1.3 數據庫

數據庫由主備數據庫和第二備數據庫組成。主備數據庫互為熱備份，通過心跳線映射。第二備數據庫每30分鐘保存一次數據庫表，作為冷備。當主備數據庫同時崩潰，則第二備可通過還原最新數據庫和更改IP頂替主備數據庫。為安全播出提供足夠的數據庫冗余。

1.4 控制系統

控制系統主要包括主備播出工作站和周邊設備，主備播出軟件互為同步，并且同時控制主備切換器，當主控死機，則備控接管，同時還可以控制主備切換器。周邊設備包括外來信號源、比如CCTV、墊片、測試卡、用于直播的延時器、虛擬播放器（播放新聞素材）和上下字幕。

1.5 鍵控系統

本系統為自主開發系統，根據6年使用情況，穩定、可靠，避免了大量人為手動操作風險。鍵控系統包括聲道控制、臺標控制、鍵混控制、上下變換控制和通道應急切換。

聲道控制：通過控制ACO板塊，根據播出單要求選擇正確聲道播出。

臺標控制：目前只涉及到臺標的上下鍵（logo），基本保持logo on狀態。

鍵混控制：通過控制鍵混，上下字幕。

下變換控制：下變換方式選擇。

通道應急切換：應急墊播系統提供一個接口給鍵控系統，給應急墊播系統客戶端死機、三選一單片機不可控情況下多一個應急切換手段。

1.6 墊播

系統的墊播主要采用單機blackmagic播放器，對應急墊片素材循環播放，墊播信號通過分配進入主備128大矩陣、主備切換器和32*32末級切換。

2 高清化升級改造設計

現有系統架構大部分滿足高標清同播要求，比如：高清切換器、鍵混、VC80、ACO、高清延時器等。但是，要實現100%高標清同播還需要完善以下幾個方面

2.1 有效畫幅的升級改造

針對大部分受眾的電視屏幕為高清顯示屏，盡量選用16：9素材用左右壓縮的方式使畫面不變形地顯示在高清顯示屏上。有效畫幅控制具體有以下幾種方式：

2.1.1 原始素材為標清素材

畫幅滿屏時，上變換方式為左右拉伸，下變換時默認左右壓縮；畫面為上下有黑邊時，標清上載站標記AFD信息為16：9，上變換去除黑邊并拉伸畫面到全屏。下變換為左右壓縮如圖2。

2.1.2原始素材為高清素材

畫幅為左右黑邊時，標記AFD信息為4：3，下變換方式為左右切邊，如圖3。

2.1.3 外來高清信號

比如：新聞直播或者是演播室直播默認提供高清16：9信號，默認下變換方式為左右壓縮，如圖4。

2.2 字幕系統的升級改造

根據高標清同播要求，目前東莞臺的舊標清字幕機已經不能滿足，需要采購4臺高清字幕設備，實現一對一備份。這里主要涉及到通道高清信號下變換后的標清臺標、字幕問題。結合東莞臺現有系統情況，重點考慮兩個方案設計：

方案1：把高清字幕的輸出經過高清鍵混后直接給下變換（原來是從ACO給），下變換設置為全部壓縮，如圖5：

這個方案的優點是對原有系統改動少，項目實施也比較方便；缺點是標清信號不可以獨立上臺標，因為臺標是由鍵混直接提供，當使用了高清鍵混后，高清臺標已經在標清信號前級存在，所以，標清臺標不能再疊加，只能不上標清臺標。比如：高清頻道的臺標為：logo+東莞1套高清，那么，這個方案就會把標清頻道的臺標也顯示為：logo+東莞1套高清，這樣就容易讓觀眾混淆。為了解決這個問題，我們又提出了方案2。

方案2：把高清字幕的Key Fill 分別獨立下變換輸出到標清鍵混，如圖6：

這個方案的優點是高標清都可以獨立上臺標，下變換方式和原來方式一樣，并且，對原有系統改動也少；缺點是需要增加下變換卡，成本需要增加。

對比方案1、2，很明顯，方案2優勝。

2.3 編碼傳輸系統升級改造

高標清同播相當于在現有基礎上增加兩套高清節目，高標清編碼器的數量需要增加，同時復用器和光纖傳輸設備也要補充。

原系統標清編碼采用一備二方式，利用哈雷網管系統，檢測主路編碼器輸出ASI流是否正常，如果空包或者異常少流量包，則系統自動切換備編碼器輸出信號到主備復用器。按照高標清同播系統要求，高清編碼和標清編碼都采用1備1方案。如圖7：

此方案安全系數高，施工容易，結構合理。具體實施步驟可以分幾步走，第一步：先配置好新增的復用器，把備路新增的一二套標清、高清和原備份標清編碼器，共4個編碼器輸出到新增復用器；第二步：在不影響播出安全的系統維護時段，把通道切換到主通道，用新增復用器替換原備復用器，然后再把新增的一二套標清、高清編碼器接入新增復用器，再用碼流分析儀測試新增復用器輸出高標清ASI流是否正確，這樣備路就完成了改造；第三步：把通道切換到備通道輸出，把原來使用的備編碼器和新增高清編碼器接入原主復用器，并且重新配置復用器，最后再用碼流分析儀測試主復用器輸出高標清ASI流是否正確。

復用器到末級需要新增加兩對光收發和高清三選一，確保輸出到有線前端的高標清信號都有備份。

2.4 監測系統的升級改造

原有系統的監測沒有覆蓋末級的高清信號（比如高清延時器輸出信號）和高清RF信號，按照目前機房的監測系統布局，監測系統升級改造部分主要分為頻道監測、總控監測和告警系統

2.4.1 頻道監測

主要是頻道值班員監看監聽，這部分需要修改格非頻道多畫面分割器設置，把原來6畫面中的標清鍵混輸出更改為高清延時后輸出（由32*32矩陣輸出SDI到多畫面），如圖8：這個模板考慮了目前值班員的監看習慣和視覺習慣， 同時，增加頻道值班員高清RF回收信號，此信號還是由多畫面分割器的旁路輸出提供（增加高清機頂盒輸出信號接入多畫面分割器HDMI從輸入口即可）。

2.4.2 總控監測

主要是總控帶班組長監看監聽，這部分需要修改總控主備多畫面和RF多畫面。總控主備多畫面需要增加一二套高清延時器前和延時器后各4個畫面（由32*32矩陣輸出）；RF多畫面需要增加高清機頂盒輸出信號接入到RF多畫面。

2.4.3 告警系統

目前機房告警系統主要包括4個節點，一是多畫面自帶的圖像告警，比如畫面顯示：視頻丟失、音頻丟失；二是PGM輸出告警，采用了自主開發告警軟件，切換器PGM輸出異常則通過LED燈帶聲光報警；三是RF告警，采用自主開發報警軟件，RF信號異常則通過蜂鳴告警；這里的PGM輸出告警已經是高清信號告警，不用改造；重點是增加一二套高清RF輸出告警。

同時，按照國家廣電總局62號令電視中心實施細則要求，原有系統還缺少對播出通道和末級傳輸系統等關鍵設備的監測：比如VC80、ACO輸出信號的獨立監測，主備復用器輸出信號監測。在領導的重視下，已經增加了VC80和ACO的節點監看，但是，主備復用器輸出ASI信號還缺乏監測，需要增加光收發和解碼器，把末級三選一輸出ASI流納入機房監測范圍，這樣就能確保監測到輸出到有線前端的最后一級。

2.5 機箱板卡線路改造

現有系統中，測試信號、墊片輸入到主備切換器和傳輸系統部分的主備光收發板卡都是共用一個機箱。按照國家廣電總局62號令電視中心實施細則第十一條，播出系統應設置完整的主備信號通路，主備通路的設備板卡應安裝在不同的機箱內。所以針對這個要求，需要增加機箱和高清用板卡，并且把主備通道涉及的板卡合理分布在不同機箱。

2.6 信號源升級改造

這部分主要針對系統一直缺少高清P2播放機問題。按照國家廣電總局62號令電視中心實施細則第五十條，災備與應急播出系統應符合規定：二級、一級應配置應急播出系統，播出系統短時間內無法恢復時，能夠應急播出重要節目；以及第十三條，硬盤播出系統應符合規定，二級應配置播放機，實現應急播出功能。

目前，東莞臺的新聞類節目主要采用虛擬播放器形式播放（除新聞直播外），在控制關鍵提供一個虛擬播放器信號源，此信號源為索貝系統提供，新聞節目制作審核完成后上傳素材到索貝系統節目單，在新聞播出的時候，播出系統控制站觸發播放。對于播出部門來說是透明的，一旦控制軟件崩潰、索貝系統新聞系統崩潰或者是新聞節目單不規范導致無法正常播放新聞，應急手段單一且不易恢復，存在較大安全隱患。在上級部門的重視和同事配合下，目前已經增加主備高清P2播放器，直接輸入到主備切換器。但是還沒有實現播出控制站自動播出，需要人手切換播出。此次升級改造的目標是實現主備播出控制機自動播出，并且實現所有自辦欄目都有P2備份。

3 結語

東莞臺，作為廣東省標桿城市臺，播出系統無論是設備性能還是系統功能等方面都是名列前茅的。但是，現有系統經過6年的穩定運行，各種設備和系統也逐漸出現或著或那的小問題，安全播出無小事，借高標清同播系統升級改造機會，使系統更加完善，在全省地方臺率先真正實現高標清同播，邁入新的臺階而努力！

【參考文獻】

[1]卞德森.基于62號令的高標清同播電視播控系統的設計和實踐[J].福建省.現代電視技術.2017.4.

[2]《廣播電視安全播出管理規定》（總局62號令）電視中心實施細則（2014年10月版）.