新型硬盤播出系統(tǒng)在移動(dòng)電視頻道的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)

范袁飛 揚(yáng)州電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部

1.引言

隨著移動(dòng)終端的不斷拓展，收視人群的逐步增多，移動(dòng)電視媒體重要性日漸凸顯，已成為各級(jí)電視臺(tái)主流頻道日間收視時(shí)段的有效補(bǔ)充。為了提升移動(dòng)電視的播出品質(zhì)，保障移動(dòng)電視的播出安全，實(shí)現(xiàn)“不間斷、高質(zhì)量”的播出要求，揚(yáng)州電視臺(tái)針對(duì)移動(dòng)電視頻道，設(shè)計(jì)并實(shí)施了全新的文件化硬盤播出系統(tǒng)。

2．移動(dòng)頻道播出系統(tǒng)需求分析與設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

針對(duì)移動(dòng)電視頻道播出控制方面的需求，需實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有延時(shí)播出、硬盤播出之間進(jìn)行高精度的自動(dòng)矩陣切換，避免因人工切換造成的黑場和丟幀；硬盤播出系統(tǒng)的主備系統(tǒng)在單個(gè)系統(tǒng)故障時(shí)，能夠進(jìn)行高同步精度的無縫熱切換功能；能夠?qū)崿F(xiàn)市級(jí)臺(tái)主流硬盤播出系統(tǒng)的功能，在播出控制精確的前提下，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的播出效果。

針對(duì)播出安全方面的需求，需滿足7×24小時(shí)穩(wěn)定工作的能力，能夠長時(shí)間高強(qiáng)度連續(xù)工作不死機(jī)；系統(tǒng)構(gòu)架完整穩(wěn)定，視頻播出服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、文件服務(wù)器、播出、編單、上傳應(yīng)功能分開；整個(gè)硬盤播出系統(tǒng)相對(duì)封閉，具備一定的抗病毒的能力；最后硬盤播出系統(tǒng)必須具有統(tǒng)一管理的能力，可以進(jìn)行操作權(quán)限的細(xì)分，以保障播出系統(tǒng)的控制安全性。

2.2 系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)播出的控制和安全需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，硬盤播出系統(tǒng)服務(wù)器采用支持多種高標(biāo)清文件格式的播出平臺(tái)；選擇的硬件板卡帶有各輸出通道有嵌入的數(shù)字音頻輸出，同時(shí)支持控制獨(dú)立的預(yù)監(jiān)通道，播出通道與預(yù)監(jiān)通道分離，在播出的同時(shí)可預(yù)覽所有條目。

本次系統(tǒng)中包含有兩類服務(wù)器，分別是數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用服務(wù)器。本系統(tǒng)采用了具有較高性價(jià)比的X86架構(gòu)服務(wù)器以及Windows操作系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)高安全性能的同時(shí)大幅度降低系統(tǒng)的維護(hù)成本。數(shù)據(jù)庫采用SQL SERVER系列軟件。在實(shí)際構(gòu)建過程中，部分服務(wù)器根據(jù)具體應(yīng)用，采用雙機(jī)的方式，提高系統(tǒng)的安全性。

核心設(shè)備中的關(guān)鍵性物理鏈路、關(guān)鍵服務(wù)器、關(guān)鍵工作站點(diǎn)都按照冗余方式設(shè)計(jì)。相關(guān)的核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、MDC共享文件系統(tǒng)服務(wù)器采用硬件設(shè)備冗余的方式，以保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。視頻服務(wù)器中的大部分部件支持熱插拔，方便維護(hù)。

視音頻數(shù)據(jù)是本網(wǎng)絡(luò)最重要的數(shù)據(jù)之一，我們?cè)谠O(shè)計(jì)核心視、音頻數(shù)據(jù)在線存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，采用硬件RAID數(shù)據(jù)冗余保護(hù)方式，對(duì)這些核心數(shù)據(jù)有冗余校驗(yàn)功能。除此以外，在線存儲(chǔ)體都配置在線熱備份硬盤，當(dāng)單塊硬盤損壞時(shí)不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，能夠立即替換故障盤，恢復(fù)數(shù)據(jù)，繼續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同樣也是本網(wǎng)絡(luò)最重要的數(shù)據(jù)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式時(shí)，也均采用硬件RAID數(shù)據(jù)冗余保護(hù)方式，保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)也具有冗余校驗(yàn)功能，保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全和可靠。此外，還定期將數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，即使有意外事故出現(xiàn)后，也能夠快速恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，繼續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行。

3．硬盤播出系統(tǒng)流程應(yīng)用分析

移動(dòng)頻道硬盤播出系統(tǒng)流程如圖1所示。首先編輯好一個(gè)節(jié)目單，節(jié)目素材準(zhǔn)備部門依據(jù)節(jié)目單設(shè)定的時(shí)段和時(shí)長準(zhǔn)備節(jié)目，在節(jié)目準(zhǔn)備完成以后，需要播出的節(jié)目素材與節(jié)目單一一對(duì)應(yīng)無誤后將節(jié)目單提交審核。節(jié)目單審核完成以后，播出系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)進(jìn)行播出素材到播出視頻服務(wù)器本地硬盤的同步工作。在開始播出以后，播出端還可以根據(jù)實(shí)際情況臨時(shí)修改節(jié)目單，并在最后的播出日志中記錄。第一步：編輯播出單：可按照不同頻道和欄目的方式編輯播出單，編輯方式靈活，可直接從資源管理軟件中拖拽需要播出的條目，并可靈活調(diào)整播出順序。

第二步：審核播出單：編輯好后的播出單可在演播室播出控制軟件的審核頁面中進(jìn)行審核，并可實(shí)時(shí)預(yù)監(jiān)條目內(nèi)容。

第三步：瀏覽播出單模塊：播出單審核通過后，在播出前可通過預(yù)監(jiān)通道瀏覽需要播出的節(jié)目，是保證播出視頻質(zhì)量的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。

第四步：播出模塊：在播出頁面中進(jìn)行節(jié)目播出，采用雙機(jī)熱備的播出方式保證播出的安全性。

4．硬盤播出系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

移動(dòng)電視頻道硬盤播出系統(tǒng)如圖2所示，由以下核心設(shè)備組成：兩臺(tái)iChannel服務(wù)器；上游設(shè)備為16X2切換器，作為信號(hào)源調(diào)度使用；下游設(shè)備為3X1倒換器，作為主備機(jī)之間的切換設(shè)備。3X1倒換器安裝在i-Mod機(jī)箱中，該機(jī)箱配置IM-NET以太網(wǎng)控制卡。此外還要用網(wǎng)線連接一個(gè)外置遙控面板DVS-RM。外來信號(hào)（或者是延時(shí)播出系統(tǒng)輸出的SDI信號(hào)）進(jìn)入本硬盤播出系統(tǒng)，經(jīng)過一個(gè)16X2切換器調(diào)度。16X2的輸出PGM/EXT和PGM分別接入到主備服務(wù)器的輸入接口上。主備服務(wù)器之間需要連通網(wǎng)絡(luò)。3X1倒換器接入到網(wǎng)絡(luò)中，可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。

視音頻信號(hào)的連接如下：

（1）多路外來信號(hào)分別接入到16X2倒換器的1-16號(hào)輸入信號(hào)接口；

（2）16X2倒換器的PGM/EXT端口與主播出服務(wù)器的IN 接口相連接；

（3）16X2倒換器的PGM端口與備播出服務(wù)器的IN 接口相連接；

（4）主播出服務(wù)器的輸出接口與3X1倒換器的MAIN IN接口相連接；

（5）備播出服務(wù)器的輸出接口與3X1倒換器的STBY IN接口相連接；

（6）備用信號(hào)（如使用機(jī)頂盒1的加嵌后的SDI信號(hào)作為應(yīng)急備用信號(hào)）與3X1倒換器的AUX IN接口相連接；

（7）3X1倒換器的OUT1信號(hào)接最終輸出，OUT2可接監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)同步監(jiān)看。

4.1 鍵疊加技術(shù)

圖1 移動(dòng)頻道硬盤播出系統(tǒng)流程

圖2 硬盤播出系統(tǒng)組成

圖3 鍵疊加后效果圖

本系統(tǒng)中的服務(wù)器支持多個(gè)臺(tái)標(biāo)和字幕的疊加，在不使用臺(tái)標(biāo)機(jī)、字幕機(jī)和鍵控器的情況下，可以疊加臺(tái)標(biāo)和時(shí)鐘，還可以疊加角標(biāo)和跑馬字幕。如果疊加的是掛角文本字幕或者是跑馬字幕，在服務(wù)器軟件中可以替換原模板中的文本。

4.2 同步播放技術(shù)

在主備機(jī)播出系統(tǒng)中，其中一臺(tái)播出服務(wù)器故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)播出服務(wù)器單機(jī)播出，在故障排除或檢修結(jié)束以后，需要將其上線與正常的播出服務(wù)器并機(jī)播出。一般情況下，恢復(fù)的機(jī)器需要等到節(jié)目單下一條節(jié)目開始播出時(shí)才能并機(jī)。例如：10點(diǎn)播放一個(gè)電視劇，時(shí)長45分鐘，故障機(jī)在10點(diǎn)10分修復(fù)，此時(shí)故障機(jī)不能播出10點(diǎn)的電視劇，需要等到10點(diǎn)45分電視劇播完以后，播放下一條節(jié)目時(shí)再和正常播出的機(jī)器同步并機(jī)播出。

如果具有同步播放技術(shù)，在機(jī)器恢復(fù)并機(jī)播出時(shí)就不必等到下一條節(jié)目開始播出時(shí)，即可直接并機(jī)播出。例如在上面的例子中，故障機(jī)在10點(diǎn)10分修復(fù)時(shí)，可馬上根據(jù)節(jié)目單和當(dāng)前時(shí)間，計(jì)算出當(dāng)前該播出電視劇的時(shí)碼點(diǎn)，立即與正常播出機(jī)同步并機(jī)播出。在這種情況下，該電視劇后面的35分鐘就是主備播出，而傳統(tǒng)方式下這35分鐘是單機(jī)播出。

4.3 雙屏瀏覽技術(shù)

在播出模塊界面上共有兩個(gè)回顯窗口。主窗口用于顯示當(dāng)前正在播出的素材；第二顯示窗口主要有2個(gè)作用：一是預(yù)監(jiān)外來的信號(hào)；二是在硬盤播出時(shí)，可以提前顯示下一條播出信號(hào)的首幀。

5．結(jié)語

揚(yáng)州電視臺(tái)移動(dòng)頻道播出系統(tǒng)建成后，運(yùn)行情況良好。從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)到最終運(yùn)行，我們親身參與并與廠家反復(fù)探討，對(duì)這套全新型硬盤播出系統(tǒng)的工作原理有了更深入的了解，同時(shí)也為以后的技術(shù)管理工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

圖4 同步播放技術(shù)對(duì)比示意圖

圖5 雙屏瀏覽窗口