電視臺高清播出系統(tǒng)的設計與搭建

電視臺高清播出系統(tǒng)的設計與搭建郭翔

（柳州市廣播電視臺，廣西柳州545006）

0引言

柳州市廣播電視臺現(xiàn)有的電視播出系統(tǒng)為標清系統(tǒng)，已使用多年，設備逐漸老化，運行過程中已有不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)。按照國家廣播電視總局的要求，結合當前實際情況，柳州市廣播電視臺決定規(guī)劃建設3個全新的高標清同播頻道[1]。項目計劃新建一個數字化、文件化、網絡化、高標清兼容的電視播出系統(tǒng)，確保系統(tǒng)具有操作簡單、功能完善、實用性強等特點，以滿足電視臺的實際使用需求。

1系統(tǒng)設計要求

廣西柳州市電視臺高清播出系統(tǒng)在具體設計時，須滿足以下要求。

（1）要求系統(tǒng)軟硬件都能可靠穩(wěn)定運行，具有完善的熱備份，無單一崩潰點，系統(tǒng)設計除滿足臺內電視節(jié)目播出需要，還應留有擴充余地，以適應未來數年可能的升級改造需要，且未來的擴展升級工作不能影響現(xiàn)有系統(tǒng)的正常使用[2]。

（2）要求采用全冗余雙鏈路設計，播出鏈路均采用主備調度矩陣、主備鍵混、主備響度、主備4×1的模式；對單個故障點可實現(xiàn)在線更換修復，不影響整體播出業(yè)務；具備全面的硬件監(jiān)控能力，匯聚系統(tǒng)內所有IT及AV設備的報警信息，方便技術維護人員提前發(fā)現(xiàn)問題；播出控制部分具備智能監(jiān)控功能，可實時監(jiān)測信號格式、質量、狀態(tài)等，并在異態(tài)時報警；有合理完善的素材自動遷移、管理、刪除策略，安全可靠，界面友好；支持與制作系統(tǒng)的互聯(lián)，支持應急情況下的文件直送功能；項目需要滿足三級等保相關的要求[3]。

2系統(tǒng)總體架構設計

系統(tǒng)總體架構設計如圖1所示。

從圖1可以看出，該系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成。

（1）總控系統(tǒng)?？偪叵到y(tǒng)完成矩陣的調度、控制及管理，能夠實現(xiàn)矩陣路由調度功能，并對重要的輸入、輸出信號源上多畫面監(jiān)視器進行監(jiān)看。

（2）播出備播系統(tǒng)，具有播出編單、廣告編單、集中上載、內容管理、整備存儲以及節(jié)目保障等功能，主要負責對遷移至播出系統(tǒng)的素材進行技術審核和文件化自動備播工作。

（3）播控系統(tǒng)。播控系統(tǒng)具備節(jié)目單編輯、硬盤播出、應急播出、圖文編輯以及自動播出控制功能，同時支持利用多種途徑進行節(jié)目內容的對外發(fā)布[4]。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)可對整個播控系統(tǒng)進行信息采集、匯聚分析，最終完成信息展現(xiàn)，可以對設備、信號、流程進行整體監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)所使用的軟件有播控軟件、備播軟件、編單軟件、多功能上載軟件、文件遷移軟件、技審軟件、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、播出內容管理軟件以及圖文制作軟件等。

3系統(tǒng)功能模塊設計

3.1總控子系統(tǒng)設計

總控系統(tǒng)負責臺內播出信號的總體調度，采用主備設計。主路設備采用知名品牌Imagine，提供72×72路的信號調度功能；備路采用時代奧視矩陣，提供32×32路的信號調度功能。主備設備均配置主備冗余電源，支持高標清信號自適應，支持3G-SDI（SMPTE424M），HD-SDI（SMPTE292M）及SD-SDI（SMPTE259M）等信號。系統(tǒng)配置與矩陣同品牌帶液晶X-Y遙控全面板1套；總控通路上的周邊板卡機箱、多畫面監(jiān)視器采用雙電源設計，主備設備安裝于不同的機柜。主備設備的同步源不來源于同一級視分板卡。所有周邊機箱的板卡采用前插式安裝。

3.2分控子系統(tǒng)設計

播出頻道分控系統(tǒng)負責3個頻道的播出信號切換、字幕上鍵及響度控制等功能。本項目按照3個頻道的高標清同播頻道設計，統(tǒng)一末級下變換輸出為標清信號。播出分控的信號通路加裝跳線裝置，關鍵設備具備掉電直通能力，信號切換畫面平滑、音頻無噪音。每個頻道的主備通路設備間無共享設備，周邊板卡無單卡多通道配置，滿足每個頻道的主備通路信號流程零耦合設計思想。各頻道的主備板卡機箱獨立，不采用各頻道間共用板卡機箱方式。為方便擴展設備，每個機箱留有10%的插槽余量。播出分控通路上的周邊板卡機箱、響度控制器、遙控面板、多畫面配置雙電源設計，主備設備安裝于不同的機柜。

3.3信號傳輸子系統(tǒng)設計

3.3.1網絡傳輸信號源概述

信號傳輸子系統(tǒng)在實際設計期間，用到了大量的網絡傳輸信號源，并借助衛(wèi)星鍋（利用原有）調整到中星6A，126度方位，通過兩臺AVS+衛(wèi)星接收機接收、輸出廣西臺和CCTV1高清信號。每臺設備支持輸出二路SDI信號，一路信號送播出總控做外來信號轉播，一路信號上墻監(jiān)測。同時，從網絡公司引入兩路IP，通過兩臺IP接收解碼器，接收、輸出廣西臺和CCTV1高清信號。每臺設備輸出二路SDI信號，一路信號送播出總控作為外來信號轉播，一路信號作為上墻監(jiān)測。

3.3.2編碼方式選擇

信號傳輸子系統(tǒng)所采用的編碼方式為：視頻編碼支持H.264/MPEG-2，音頻編碼支持MPEG1-L2和AAC，支持“高清”二個字的疊加，最后輸出兩路IP和兩路ASI信號，設備選擇主、備、輔三臺編碼綜合處理平臺設備，然后把主備編碼器的輸出經過應急切換器輸出一路信號送給網絡公司，最后把輔路編碼器的信號輸出給網絡公司的備路，便于用戶查看和調用[5]。

3.3.3末級輸出信號處理

信號傳輸子系統(tǒng)所產生的末級輸出信號經過播出后輸出3路高清、3路標清以及3路廣播信號。編碼器選用裕寬YUK700設備，支持6路HD/SDSDI信號輸入以及4路數字音頻或者模擬音頻信號輸出。設備具有兩種接口，可以自行選擇輸入信號源。末級輸出信號還要傳送到高山臺站進行地面數字電視發(fā)射，此路信號的視頻編碼格式為AVS+，采用主備編碼并具備解復用和復用的功能，將原編碼器信號的音頻解復用出來，與本地4路標清的AVS+信號復用在一起，通過光纖和微波鏈路同時傳輸到發(fā)射臺。發(fā)射臺需要配置解復用設備，支持解碼輸出3路立體聲和3路數字音頻AES/EBU信號，最后由發(fā)射機發(fā)射，從而實現(xiàn)對末級輸出信號的規(guī)范化、科學化處理，使得信號的利用率得以大幅度提高。

3.3.4系統(tǒng)業(yè)務流程

從業(yè)務的角度分析，本次系統(tǒng)建設能夠實現(xiàn)文件化的節(jié)目備播流程、規(guī)范化的節(jié)目單傳輸流程，并在播出系統(tǒng)按照節(jié)目單將節(jié)目文件轉化為信號輸出的業(yè)務，為用戶更好地操作系統(tǒng)業(yè)務提供了極大的便利。

3.4播控系統(tǒng)設計

信息時代背景下，播控系統(tǒng)技術取得了快速的發(fā)展?，F(xiàn)階段，將收集好的節(jié)目錄入到播控系統(tǒng)中，播控系統(tǒng)會自動切換電視節(jié)目。播控系統(tǒng)主要包含三大模塊，分別是編單模塊、播出模塊以及播出安全模塊。這些模塊的設計，可以確保播控系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定、安全地運行，為用戶提供良好的使用體驗。

3.4.1編單模塊設計

編單模塊是播控系統(tǒng)的重要模塊。在實際設計中，首先，要向系統(tǒng)內部服務器導入廣告單和節(jié)目單，此時，系統(tǒng)會自動形成所定制好的節(jié)目單。當這些節(jié)目單通過工作人員的審核后，方可對其進行自動化播放。其次，根據系統(tǒng)實際播出需求，確定節(jié)目單上傳順序。將未上傳的節(jié)目單素材資料安全、可靠地傳輸和存儲到數據列表中，確保節(jié)目被合理地安排在當天的不同時間段，以保證節(jié)目管理的高效性和便捷性。最后，為了確保系統(tǒng)所播出的頻道互不關聯(lián)，表現(xiàn)出一定的獨立性，需要利用計算機系統(tǒng)，科學地編輯和管理所需要的節(jié)目單，便于用戶根據自己的需求增刪改查節(jié)目單，從而為用戶提供優(yōu)質的編單服務體驗。

3.4.2播出模塊設計

系統(tǒng)會自動觸發(fā)播出模塊，自動編排和呈現(xiàn)節(jié)目單。因此，播出模塊在整個播控系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。該模塊在實際設計中，首先，通過改善和優(yōu)化播單內容，對節(jié)目單進行修改和編制。同時，利用系統(tǒng)服務器，借助通信網絡，向服務器內錄入和存儲需要播出的節(jié)目單，確保系統(tǒng)能夠在第一時間順利調用和執(zhí)行節(jié)目單上的指令。其次，利用以太網向服務器安全、可靠地傳輸節(jié)目相關信息，并對節(jié)目內容進行播出。節(jié)目播出方式主要包含順序播出方式、連續(xù)插播方式以及定時播出方式。通過選用合適的播出方式，確保節(jié)目畫面切換的高效性、順暢性。

3.4.3播出安全模塊設計

播控系統(tǒng)在實際運行中，一旦出現(xiàn)異常退出，系統(tǒng)會提醒用戶重新進行登錄操作。這得益于播出安全模塊的設計和應用。該模塊在實際設計時，要根據節(jié)目實際編輯狀態(tài)，對所要播放的節(jié)目菜單進行加載，然后利用系統(tǒng)數據庫，調用數據庫內存儲的節(jié)目單，使得系統(tǒng)具有更高的可靠性和安全性。另外，其他子系統(tǒng)一旦遇到異常退出問題，同樣會調用播出安全模塊，提醒用戶重新進行登錄。這樣不僅可以有效