AVS+格式監(jiān)測(cè)在廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

玉溪市廣播電視安全播出監(jiān)測(cè)中心 李 俊

在“十三五”規(guī)劃中提出加快轉(zhuǎn)換無線發(fā)射臺(tái)廣播電視要求，保證節(jié)目高效、安全、優(yōu)質(zhì)播出，廣播電視應(yīng)當(dāng)建立監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)。本文主要根據(jù)數(shù)字電視特點(diǎn)，結(jié)合系統(tǒng)整體統(tǒng)一實(shí)用、安全可靠、開放兼容和先進(jìn)成熟的要求，采取AVS+格式監(jiān)測(cè)廣播電視，可適用于多種接口，為數(shù)字電視播出提供保障。

自數(shù)字電視誕生以來，高速發(fā)展下使其成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭重點(diǎn)，我國相繼試行青島、佛山、杭州等數(shù)字電視推廣模式，近期又展開數(shù)字電視衛(wèi)星直播戰(zhàn)略，推動(dòng)了數(shù)字電視的發(fā)展。數(shù)字電視系統(tǒng)中，為更好地完成數(shù)字電視發(fā)射、補(bǔ)點(diǎn)等工作，則需要改造更新機(jī)房監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)，以原有監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，添加碼流檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)AVS+格式檢測(cè)系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)檢測(cè)，將其融入至統(tǒng)一平臺(tái)中，便于人員查找故障點(diǎn)，反映高清信號(hào)，為地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)工作提供支持。

1 系統(tǒng)整體要求

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)初期，AVS+格式逐漸實(shí)現(xiàn)普及推廣，地面數(shù)字行業(yè)也實(shí)現(xiàn)了模數(shù)兼容轉(zhuǎn)型，綜合考慮實(shí)際發(fā)展與技術(shù)條件要求，AVS+格式廣播電視系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求。

1.1 統(tǒng)一實(shí)用

統(tǒng)一管理、統(tǒng)一建設(shè)，保證整體系統(tǒng)中硬件、軟件均與國家、國際標(biāo)準(zhǔn)相符，實(shí)現(xiàn)功能、截面、業(yè)務(wù)內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效性管理以及規(guī)范化服務(wù)。可借助廣播電視系統(tǒng)已有網(wǎng)絡(luò)資源與合法頻點(diǎn)，結(jié)合系統(tǒng)檢測(cè)需求與條件，構(gòu)建擁有當(dāng)?shù)靥厣膹V播電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.2 安全可靠

系統(tǒng)應(yīng)用可靠性高的技術(shù)與產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間連續(xù)不斷的工作，需對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行整體安全機(jī)制與策略加以考慮，擁有良好恢復(fù)能力與容錯(cuò)能力，具備完善技術(shù)監(jiān)看以及規(guī)范化綜合網(wǎng)管功能。

1.3 開放兼容

系統(tǒng)接口應(yīng)滿足開放系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，便于連接、整合、替換與廣播標(biāo)準(zhǔn)相符的撥快設(shè)備。硬件平臺(tái)則應(yīng)當(dāng)具備可擴(kuò)展能力，便于后續(xù)更新升級(jí)系統(tǒng)，適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的發(fā)展。

1.4 先進(jìn)成熟

采取最新AVS+格式技術(shù)，以確保系統(tǒng)處于技術(shù)領(lǐng)先位置，在完成系統(tǒng)建設(shè)后一段時(shí)間中，不會(huì)由于技術(shù)滯后造成大規(guī)模調(diào)整，且能夠借助升級(jí)方式為系統(tǒng)成熟性與先進(jìn)性提供保障。

2 系統(tǒng)組成架構(gòu)

2.1 AVS+技術(shù)

我國于2006年2月頒布了擁有自主產(chǎn)權(quán)的《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼第2部分：視頻》AVS P2。以AVS P2標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)制定了AVS+技術(shù)，主要用于3D電視節(jié)目和高清節(jié)目的視頻編碼，于2012年7月向社會(huì)正式頒布。在AVS基礎(chǔ)上AVS+增添了增強(qiáng)場(chǎng)編碼技術(shù)、圖像級(jí)自適應(yīng)加權(quán)量化、高級(jí)熵編碼、同極性場(chǎng)跳過模式編碼這四種新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)AVS的完全下兼容，與H.264編碼算法相比專利費(fèi)用較低、復(fù)雜性不高；以軟硬件成本而言，也更為低廉。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是立足于地面數(shù)字電視平臺(tái)增設(shè)，且借助IP技術(shù)可實(shí)現(xiàn)信源編轉(zhuǎn)碼、信源接收、接收回傳部分逐級(jí)監(jiān)測(cè)與信源復(fù)用適配。系統(tǒng)主要是有接收解碼器、多畫面碼流監(jiān)測(cè)客戶端、碼流檢測(cè)服務(wù)器、監(jiān)看屏幕、MPEG Ⅱ格式電視、數(shù)據(jù)交換機(jī)等構(gòu)成。其中，接收解碼器可接收開路信號(hào)，調(diào)解輸入信號(hào)與多節(jié)目解擾，解擾完成后，借助組播方式傳輸至匯聚交換機(jī)；多畫面碼流監(jiān)測(cè)客戶端能夠利用專網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)與監(jiān)測(cè)服務(wù)器相連接，讀取服務(wù)器中分析、解碼及報(bào)警數(shù)據(jù)，輸出監(jiān)看節(jié)目至屏幕上，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程添加、配制與刪除監(jiān)看參數(shù)、服務(wù)器人物等。在客戶端安裝MPEG Ⅱ格式電視，實(shí)現(xiàn)雙屏輸出，在顯示器中同時(shí)投放2路輸出畫面；碼流檢測(cè)服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)服用處理器、信源級(jí)、輸入MPTS、回傳接收級(jí)等；監(jiān)看屏幕可顯示報(bào)警信息與被監(jiān)看節(jié)目。系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)測(cè)，服務(wù)器轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信號(hào)源為H.264格式壓縮編碼，在SDH干線中與相關(guān)數(shù)據(jù)借助EI通道將監(jiān)測(cè)信息與音視頻畫面向中心傳輸，以達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)看效果。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)箱電源

在系統(tǒng)硬件選擇中，系統(tǒng)機(jī)箱選用嵌入式BHC200型號(hào)機(jī)箱2臺(tái)，用以安裝BHA31板卡1塊、BHDT56板卡1塊、BHAA49板卡1塊、BHAF33板卡1塊、BHIP12板卡1塊、BHDA54板卡1塊及CV23板卡1塊，機(jī)箱每臺(tái)能夠放置功能不同的板卡4塊。

在電源選擇中，系統(tǒng)配置BHP1000/2+1冗余電源1臺(tái)，可為機(jī)箱提供點(diǎn)亮。應(yīng)用3路電源模塊負(fù)載均衡設(shè)計(jì)方式，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)2+1冗余備份。在系統(tǒng)應(yīng)用中，機(jī)箱面板能夠顯示風(fēng)扇與電源工作狀態(tài)，具有良好散熱性能，和用電設(shè)備進(jìn)行隔離，可避免設(shè)備發(fā)熱與電源發(fā)熱互相影響，促進(jìn)了熱穩(wěn)定性的提高；并且，該電源擁有短路、過流、過壓、過溫保護(hù)功能，支持遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制電源重啟、關(guān)斷，監(jiān)測(cè)和報(bào)警工作溫度、電源工作狀態(tài)，電源還支持熱插拔。

3.2 切換系統(tǒng)

在切換系統(tǒng)中，機(jī)箱選用嵌入式BHC1000 iMOD2U型號(hào)機(jī)箱，其具有較高靈活度，布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊，該設(shè)計(jì)不僅便于安裝、升級(jí)和維護(hù)系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)接口類型不同的功能模塊任意混插在同一機(jī)箱內(nèi)；并且，應(yīng)用智能三選一切換卡BHA08TS301型號(hào)1塊，系統(tǒng)配置該型號(hào)卡，可實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)1路與數(shù)字電視衛(wèi)星信號(hào)1路之間的切換，傳輸流為毫秒級(jí)，即便產(chǎn)生主系統(tǒng)故障，當(dāng)故障恢復(fù)后也能夠手動(dòng)或自動(dòng)播出主路信號(hào)。

切換控制軟件服務(wù)器中，選用TrinityAres-TS301型號(hào)控制服務(wù)器1臺(tái)，通過配制該服務(wù)器軟件，可實(shí)現(xiàn)切換功能的自動(dòng)控制，承擔(dān)切換器配制、狀態(tài)檢查與管理的功能，能夠接收檢測(cè)服務(wù)器信息，實(shí)現(xiàn)節(jié)目替換與快速碼流切換。

3.3 信號(hào)源傳輸

在信號(hào)源傳輸中應(yīng)用碼流微波傳輸系統(tǒng)，由天饋系統(tǒng)、ODU室外單元及IDU室內(nèi)單元構(gòu)成，集成至播控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)ASI信號(hào)輸出，2路分別與主備IDU單元接入。主室內(nèi)單元輸出中頻信號(hào)600Hz通過主室外單元變頻為8.2GHz，放大功率；備用室內(nèi)輸出中頻信號(hào)650Hz通過備室外單元變頻為8.25GHz，放大功率。室外單元主備輸出信號(hào)經(jīng)過1、2端口連接雙極化潰源，通過同一天線以垂直極化和水平極化方式發(fā)射信號(hào)至發(fā)射臺(tái)。

3.4 畫面監(jiān)測(cè)

多畫面監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)選用型號(hào)為TrinityAres-Display，應(yīng)用最新博匯畫面云技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)集群式音頻、視頻內(nèi)容自由靈活展示、異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)訴求，降低了維護(hù)與施工復(fù)雜性。系統(tǒng)整體是以TS overIP技術(shù)為核心，可監(jiān)測(cè)廣播電視內(nèi)部內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼錄像與組合多畫面顯示等功能，廣泛用于網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)、廣電網(wǎng)絡(luò)公司、廣播電視臺(tái)、地球站、電視臺(tái)、發(fā)射臺(tái)、監(jiān)測(cè)中心等。并且，系統(tǒng)應(yīng)用中配合Ares系列監(jiān)測(cè)板卡（博匯科技），可監(jiān)測(cè)DVB-S/S2、IP、CMMB、ASI、CVBs、AM/FM、DTMB、ABS-S、模擬音頻、模擬RF等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)廣播電視編碼、制作、加擾、復(fù)用及調(diào)制的多個(gè)環(huán)節(jié)覆蓋。

該系統(tǒng)中支持不同輸入信號(hào)、單流多節(jié)目及多個(gè)視頻壓縮格式混合處理，多畫面碼流檢測(cè)器配制信源插入板，輸入信號(hào)方式包含單播、組播、ASI、SDI、RF等，便于接入各種輸入信號(hào)。多畫面顯示中為人員提供組合調(diào)度畫面功能，支持廣播節(jié)目、電視、高標(biāo)清節(jié)目混合現(xiàn)實(shí)，提示節(jié)目寬帶、節(jié)目名稱、傳輸流名稱等信息，有助于值班員定位。

音頻層監(jiān)測(cè)中可測(cè)試音頻多通道、音頻點(diǎn)評(píng)、過飽和量化等，節(jié)目格式包含DB、MP-1、DRA等，借助波形監(jiān)控能夠?qū)⒁纛l流峰值點(diǎn)評(píng)、長期聲音波形、瞬時(shí)波形等顯示出來。

視頻層監(jiān)測(cè)中，可測(cè)試H.264、MP-2、AVS+節(jié)目的視頻完整一致性、靜幀和視頻量化參數(shù)、視頻黑場(chǎng)、宏塊大小、運(yùn)動(dòng)矢量、編碼參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)檔次等。在視頻信號(hào)解析中，可顯示虛擬體序列、序列頭文件、圖片設(shè)置參數(shù)等信息，為人員提供柱狀分析圖，能夠展示視頻圖像比特率以解碼類型；提供量化曲線圖，以展示最大/最小量化比例、視頻平均內(nèi)部量化值，且在時(shí)間軸上對(duì)視頻質(zhì)量粗略顯示。

3.5 系統(tǒng)報(bào)警

在碼流檢測(cè)中，可讀取檢測(cè)服務(wù)器解碼、報(bào)警數(shù)據(jù)，為人員提供完善報(bào)警機(jī)制。如：即時(shí)疊加報(bào)錯(cuò)信息、碼流錄像報(bào)警觸發(fā)、日志、報(bào)警燈、刷新動(dòng)態(tài)列表等。碼流自動(dòng)錄制能夠根據(jù)錯(cuò)誤類型展開自動(dòng)錄制，或是按照錯(cuò)誤信息ID展開自動(dòng)錄制，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，可自動(dòng)記錄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)流；日志查詢則擁有完備查詢功能，詳細(xì)描述了故障情況。人員通過不同權(quán)限管理，定位角色定義，為系統(tǒng)管理、監(jiān)測(cè)和運(yùn)行提供支持。

4 應(yīng)用效果

本系統(tǒng)中采取創(chuàng)新畫面云技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)分布式并行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)節(jié)目異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、按需接入的訴求，能夠自由定義系統(tǒng)規(guī)模。而在顯示畫面方式中，系統(tǒng)支持輸出顯示1-3塊大屏，每屏能夠顯示不同內(nèi)容節(jié)目且支持輪訓(xùn)功能，在節(jié)目畫面實(shí)時(shí)和輪訓(xùn)顯示之間互不影響，能夠平滑切換輪訓(xùn)畫面。

總結(jié)：綜上所述，本文主要通過AVS+格式監(jiān)測(cè)數(shù)字電視節(jié)目播出情況，最大程度降低伴音、黑場(chǎng)與靜幀等情況，以實(shí)現(xiàn)全站點(diǎn)、全時(shí)段的監(jiān)管。通過該方法強(qiáng)化廣播電視監(jiān)管效率，從而為節(jié)目內(nèi)容高質(zhì)量播出提供支持，推動(dòng)廣播電視行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。