湖州市新聞傳媒中心融媒體高清播總控系統建設

慎 寒

（湖州市新聞傳媒中心，浙江 湖州 313000）

0 引言

湖州市新聞傳媒中心原有播出系統建設于2007年，系統容量為3個標清播出頻道，運行了13年之久，核心設備的穩定性降低，安全播出壓力與日俱增。同時，湖州市新聞傳媒中心近幾年逐步升級了高清攝錄設備、高清節目制作系統，具備了高清播出的基礎，打通播出這一環節后將實現全流程的高清化。在這樣的背景下，湖州市新聞傳媒中心于2020年啟動了高清播總控系統的升級項目。

1 系統方案選型

在整體技術方案的選型方面，目前主要有傳統基帶播出和新興無壓縮IP播出兩種方式。傳統基帶播出應用廣泛，技術成熟；無壓縮IP播出架構簡潔，具有通用IT化，向后兼容4K等特性。主要影響我們最終選擇的因素是：傳統基帶播出信號調度及處理的任務是由多級分立的專業設備完成，需要維護的設備種類繁多，物理連接較為復雜，但相對直觀，現有人員具有多年基帶系統維護經驗，能夠直接適應；無壓縮IP播出基于通用IT設備和網絡設備，結合虛擬化技術、SDN技術能夠最大發揮IP播出的優勢[1]，但需要技術維護人員具備維護IT、網絡設備，虛擬化平臺等的能力，從我中心現有技術維護人員的知識結構上分析，與IP播出維護需求還不匹配。在確定技術路線后，此次方案中還根據現有系統多年的運行經驗，對總控調度、管理服務、質量審核等流程提出了新的要求，結合工作流程進行了多項改進。

2 總控調度系統設計

總控調度系統由基準時鐘、同步系統、矩陣系統、周邊處理設備系統、監看和提示系統等部分構成，承擔著對參與播出的各種視音頻信號調度、處理、分配，并向播出頻道視音頻處理系統輸出信號的任務。基準時鐘、同步系統均采用主備+倒換的成熟方案，并在時鐘系統中增加了高穩時鐘，在惡劣天氣等情況下衛星信號弱時，能夠有持續時碼。同時在校時服務軟件端增加防跳變功能，當時鐘系統發生故障導致時碼大范圍跳變時，軟件將鎖定當前系統時間繼續運行并告警，當時鐘設備恢復后，可通過“確認恢復”選項，將時間服務器指向校時系統，并通過軟件算法實現緩步減小時差，在穩定性方面有所提高。我中心原有總控調度規模為32×32路輸入輸出，此次系統中除了用于頻道直播的各路信號調度外，也需要向制作系統、新媒體系統、IPTV以及無線發射進行信號調度，原有規模已不能滿足需求，所以設計為72×72路輸入輸出矩陣。向新媒體的信號傳送采用基帶方式，在新媒體端再按照所需格式進行編碼。在總控系統的信號調度方式上，我們結合業務需求增加了任務式路由調度控制系統，根據實際調度任務編排調度單，定時控制矩陣進行切換動作，支持單路切換或多路群切。調度單具有任務沖突檢查功能，避免調度失誤的發生。操作使用方面，調度控制系統以任務為驅動，在每個切換動作前對值機人員進行提醒，并在切換動作后要求值機人進行復核確認并記錄到日志中，降低出錯風險。

3 播出流程管理控制子系統

3.1 任務式能力代理的應用

首先，節目準備一般要經過采集上載或文件導入入庫、文件技審、文件轉碼、傳輸遷移、MD5校驗等過程，在以往的播出系統中，這些過程是通過單機單功能軟件實現，功能固化的做法雖明確了任務劃分，但同時也造成了資源的浪費。本項目采用了“任務式能力代理”方式，軟件由任務管理分配服務+N個能力代理組成，任務管理分配服務根據節目單的驅動，將節目準備流程分解為一個個任務，并按照優先級進行任務發布；能力代理將文件導入入庫、技審、轉碼、傳輸遷移、MD5校驗功能集合，在偵聽到任一種類型任務后均可通過競爭機制獲取任務，繼而進行處理并反饋狀態。這種機制下，每一個代理都具有多種業務處理能力，可以動態的根據業務量完成所有任務，如在只有二級存儲向視頻服務器遷移的任務時，所有的能力代理可全部投入遷移工作中，使資源最大化利用，同時提高了工作效率。軟件中也能夠限定每個能力代理完成某項或某幾項指定業務，可根據實際的業務需求來靈活調配。

3.2 嵌入式技審、上載多路由的應用

嵌入式技審和上載多路由功能主要是在上載方面的功能提升。節目素材的質量技審是保障正常播出的關鍵環節，檢測的是編碼后文件的三個層面問題，包括文件級（檢測文件頭信息，檢查素材打包信息是否合法）、編碼級（編碼錯誤檢測，檢查素材是否有誤碼）、內容級（信號靜幀、黑場、音頻超標）的深層檢測。這在原有的系統中需要通過人工對節目進行審核，費時費力。嵌入式技審的“嵌入式”是指在上載的同時自動完成技審，無須另外花費時間，不需要專門的技審服務器，在上載過程中素材檢測出問題時即可立即提供告警，無須整個上載過程完成后再技審才發現錯誤重新上載，為高時效性節目的處理提供更寬松的時間裕度。上載后的素材正常流程是實時寫入二級存儲，根據節目播出安排，遷移到主備播出視頻服務器中，而對于播出較為緊急的節目，可以通過上載多路由傳輸方式，同時將上載的節目寫入主、備播出視頻服務器以及二級存儲，節省節目準備時間。

3.3 節目單駐留控制方式的應用

對于播出系統而言，播出視頻服務器是主力播放源，在本系統中播控的實現是由播控機與獨立的控制服務器組成C/S結構，控制服務器再通過RS422串口控制播出視頻服務器。播控工作站提取當天節目單后，將節目單發送往控制服務器，如果在當天對節目單進行了在線編輯和修改，修改完成后播控工作站將新的節目單發送至控制服務器，服務端更新本地節目單，并按照新的節目單進行播出。這樣的架構是將節目單的修改與播出控制分離，在播控機故障或播控網絡故障的情況下，控制服務器仍能夠根據當前駐留的節目單控制視頻服務器正常播出。對視頻服務器播出控制流程見圖1。

圖1 對視頻服務器播出控制流程圖

4 視音頻處理子系統設計

本系統中視音頻處理系統規劃為3個高清主頻道播出通道，以及利舊原有設備構成的3個標清輔助頻道播出通道，所有通道均采用主備通道結構，獨立的信號路由，實現獨立的信號切換、獨立的臺標字幕疊加，在通道末級通過4×1倒換器將主備路信號與墊片信號實現自動切換，滿足安全、可靠的播出需求。高標清同播方面參考常規方式，在鏈路末級進行下變換同步輸出標清信號[2]。另外，在主備切換器的信號接入方面，常規做法是主備信號為鏡像方式，即信號序列一一對應，我們在信號接入上將主備播出視頻服務器信號在備切換器中調換了順序，這樣當主服務器故障時，自動倒換器識別并切換到備路時，輸出為備服務器的正常信號。頻道視音頻處理鏈路見圖2。

圖2 頻道視音頻處理鏈路圖

除了常規通道設計之外，此次方案中我們加入了一致性對比功能，實時對比主備視頻服務器信號，并結合信號黑場、靜幀、彩場、彩條、視頻中斷、聲音中斷、聲音過低檢測，對故障進行告警提示，縮短值機人員應急響應處理時間。

5 結束語

湖州市新聞傳媒中心融媒體高清播總控系統建設達到了我們初步的設計需求，打通了我中心高清制播體系的最后一個環節。在整個系統設計及建設的過程中，我們體會到了新技術所帶來的便捷，也看到了自身知識結構上的不足之處，希望能夠在今后的實踐中進行技術儲備，迎接超高清升級的到來。