中小電視臺(tái)多頻道TS流播出系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

近年來(lái)，隨著三網(wǎng)融合時(shí)代的到來(lái)，數(shù)字電視發(fā)展已進(jìn)入了快車(chē)道。廣東省在2011年也基本完成了廣播電視網(wǎng)絡(luò)整合工作，實(shí)現(xiàn)了“全省一張網(wǎng)”的目標(biāo)。全省各級(jí)廣播電視臺(tái)不斷加快有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化、雙向化升級(jí)改造步伐。而作為節(jié)目源的各級(jí)電視臺(tái)，一方面紛紛以三網(wǎng)融合為新起點(diǎn)，創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新內(nèi)容、創(chuàng)新服務(wù)，大力推進(jìn)電視臺(tái)節(jié)目制播數(shù)字化、高清化建設(shè)，以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。另一方面，電視臺(tái)現(xiàn)有的模擬播出系統(tǒng)屬早期產(chǎn)品，已進(jìn)入故障率高發(fā)期，而且眾多配件廠(chǎng)家早已停產(chǎn)，系統(tǒng)迫切需要進(jìn)行改造升級(jí)以確保播出安全。

如何合理運(yùn)用新技術(shù)新產(chǎn)品，以有限的資金投入，為電視臺(tái)搭建一個(gè)高質(zhì)量、多功能的技術(shù)平臺(tái)，是電視臺(tái)工程技術(shù)人員的重要話(huà)題?，F(xiàn)在筆者以廣東省化州電視臺(tái)的播出系統(tǒng)為例，談?wù)劷M建電視臺(tái)多頻道傳輸碼流播出系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。

一、系統(tǒng)概述

當(dāng)前，電視系統(tǒng)正在由模擬系統(tǒng)向全數(shù)字轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的電視圖標(biāo)中的數(shù)據(jù)傳輸主要采用數(shù)字串行接口SDI(serial digital interface)（原始數(shù)字圖像Y，Cb，Cr數(shù)據(jù)）。傳統(tǒng)的模擬播出系統(tǒng)的視頻信號(hào)，可以經(jīng)過(guò)編碼器轉(zhuǎn)換成TS流，然后再經(jīng)過(guò)復(fù)用、調(diào)制，傳送到有線(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。這一方案雖然可以充分利用原有的設(shè)備，但經(jīng)過(guò)了數(shù)字到模擬，模擬又到數(shù)字的兩次轉(zhuǎn)換，圖像質(zhì)量下降明顯，從技術(shù)角度來(lái)看，這一方案必定是過(guò)渡性質(zhì)的。

MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視和高清晰度電視的壓縮方案和系統(tǒng)層的規(guī)定。在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中，為了將一個(gè)或多個(gè)的音頻、視頻或其他的基本數(shù)據(jù)流合成單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)流，以適應(yīng)于存儲(chǔ)和傳送，必須對(duì)其重新進(jìn)行打包編碼，這樣形成了傳送流和程序流。傳送流(Transport Stream)簡(jiǎn)稱(chēng)TS流，按MPEG-2傳輸流中復(fù)用的節(jié)目數(shù)量，可分為單節(jié)目傳輸流SPTS(Single Program Transport Stream)和多節(jié)目傳輸流MPTS(Multiple Programs Transport Stream)。數(shù)字電視多節(jié)目傳輸流MPTS，通常傳輸標(biāo)準(zhǔn)單流38.01Mbps，包含6-10個(gè)頻道節(jié)目，而且每個(gè)頻道播放不同的視頻，疊加不同的字幕信息，每個(gè)頻道根據(jù)節(jié)目單編排，實(shí)現(xiàn)完美的播出效果。

二、節(jié)目播出工作流程

1.節(jié)目單形成。由新聞部、廣告部將廣告上載至播出數(shù)據(jù)服務(wù)器，同時(shí)編輯相應(yīng)的串聯(lián)單，保存在播出數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

2.播出部節(jié)目單。播出部根據(jù)每個(gè)頻道調(diào)出編輯好的節(jié)目單，發(fā)送后進(jìn)行插播。

3.信號(hào)采集。播出部節(jié)目單形成后會(huì)將系統(tǒng)中沒(méi)有準(zhǔn)備好的素材在采集工作站會(huì)顯示相應(yīng)的素材名稱(chēng)，廣告部可根據(jù)名稱(chēng)采集相應(yīng)的素材。

4.素材遷移。素材由新聞部、廣告部采集完成后將會(huì)直接保存至共享存儲(chǔ)中。各頻道導(dǎo)入當(dāng)天的節(jié)目單后發(fā)送，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)各播出站點(diǎn)本地素材是否準(zhǔn)備完畢，如果檢測(cè)沒(méi)有節(jié)目將會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器自動(dòng)遷移至播出服務(wù)器本地。

5.節(jié)目播出。節(jié)目準(zhǔn)備完畢，播出部可直接在控制機(jī)控制素材播出。

6.播出完畢。每一條節(jié)目播出完畢后，將不可更改，便于以后檢查實(shí)際播出情況。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

化州廣播電視臺(tái)原有的播出系統(tǒng)是在2002年投入使用，辦有2個(gè)自辦頻道和4個(gè)插播頻道，新聞部、廣告部自己制作節(jié)目，審片，通過(guò)總編室編單，然后將節(jié)目上傳到播出機(jī)房，播出部統(tǒng)一調(diào)出各個(gè)頻道的節(jié)目單播出。TS流播出系統(tǒng)采用主備服務(wù)器熱插播架構(gòu)，并設(shè)計(jì)了用磁帶或DVD放機(jī)作為備份的方式，確保播出安全穩(wěn)定運(yùn)行。如圖1。

圖1 化州電視臺(tái)多頻道TS流播出系統(tǒng)

1.系統(tǒng)信號(hào)從數(shù)字機(jī)房單節(jié)目碼流（SPTS）輸出后，連接至碼流分配器，分配為3路分別輸出：一路輸出至碼流播插切換器的主輸入接口；第二路輸出至碼流插播服務(wù)器的輸入口，服務(wù)器輸出連接至切換器第二路，服務(wù)器在正常工作的時(shí)候切換器保持第二路輸出；第三路輸出至碼流切換器第三路，當(dāng)主插播服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)切換器會(huì)自動(dòng)倒換至備插播服務(wù)器第三路，萬(wàn)一當(dāng)主備插播服務(wù)器同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換到第一路主信號(hào)，從而確保信號(hào)直通，保證播出安全。

2.系統(tǒng)中備有兩套熱備播服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)插播服務(wù)器主備互為熱備份，相互檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，素材自動(dòng)同步。系統(tǒng)中控制機(jī)采用3臺(tái)，每臺(tái)機(jī)作為主播控機(jī)控2個(gè)頻道，備份控制2個(gè)頻道，當(dāng)系統(tǒng)中的任何一臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)問(wèn)題也不會(huì)影響播出的正常工作。

3.系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一臺(tái)服務(wù)器作主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)保存數(shù)據(jù)信息以及素材儲(chǔ)存。

四、碼流視頻服務(wù)器

碼流視頻服務(wù)器負(fù)責(zé)播放硬盤(pán)中的碼流信號(hào)，TS流視頻服務(wù)器可由一臺(tái)單機(jī)實(shí)現(xiàn)同時(shí)處理6至10路信號(hào)。在工作原理上，它成協(xié)調(diào)播出的作用，播出時(shí)，它調(diào)用存儲(chǔ)在本地硬盤(pán)中的素材，接受播出控制機(jī)的命令，負(fù)責(zé)信號(hào)播出。系統(tǒng)硬件必須功能具備，具有良好的穩(wěn)定性。

系統(tǒng)采用配置相同的兩臺(tái)視頻服務(wù)器，主備服務(wù)器各有兩個(gè)輸出（播出）通道，熱備份工作，供兩個(gè)頻道播出用。兩臺(tái)服務(wù)器互為鏡像，即第一個(gè)服務(wù)器為頻道一主播，頻道二備播，第二個(gè)服務(wù)器為頻道一備播，頻道二主播。兩個(gè)服務(wù)器的另外二個(gè)通道作為上載通道，在上載計(jì)算機(jī)的控制下，同時(shí)將調(diào)度及主播矩陣送來(lái)的上載內(nèi)容上載到本地，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)上載到另外一個(gè)服務(wù)器的硬盤(pán)中。

1.視頻服務(wù)器要求

﹡視頻解碼支持4：2：2或4：2：0格式，碼流最高支持可至50Mbps

﹡支持精確到幀的視頻內(nèi)容搜索、剪切、播放

﹡支持不同碼率混合播放

﹡支持所有的MPEG-1、MPEG-2幀/IBP幀的PS流 ES流、﹡MPEG-4以及各種制式的VCD、DVD文件混播

﹡支持MATROX、CANOPUS、DPS、PINNACLE等公司主流非編MPEG-2文件直接播放

﹡支持完全獨(dú)立的多個(gè)播出通道

2.碼流卡技術(shù)參數(shù)

①碼流卡特點(diǎn)：

﹡高速DVB-ASI輸入輸出接口，符合EN50083-9和DVB文檔A010

﹡輸入輸出可以同時(shí)獨(dú)立的工作，速率可以達(dá)到0-214 Mbps

﹡可以反轉(zhuǎn)輸出DVB-ASI信號(hào)進(jìn)行特別測(cè)試

﹡自動(dòng)分辨和調(diào)整反轉(zhuǎn)DVB-ASI輸入碼流

②碼流卡參數(shù)：

﹡物理接口：DVB-ASI（同軸）

﹡DVB-ASI連接頭：75-Ω BNC

﹡發(fā)送率：0-214 Mbps

﹡發(fā)送率精度：<1 bps

﹡發(fā)送速率穩(wěn)定度：<±10 ppm

﹡最大發(fā)送抖動(dòng)：70ns p-p

﹡接收速率：0-214 Mbps

﹡輸入發(fā)射損耗：>17 dB

五、播出、插播控制工作站

1.數(shù)據(jù)管理

與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，提供節(jié)目檢索方式。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)可以在本機(jī)系統(tǒng)中，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。在網(wǎng)絡(luò)方式中，節(jié)目流在播出前自動(dòng)下載到本機(jī)硬盤(pán)，以保證播出的安全。

2.播出表制作

播出表制作與播出互不影響，也即可以在播出期間制作其它播表。同時(shí)，制作的播表數(shù)量沒(méi)有限制，每一個(gè)播表間可以復(fù)制數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化重復(fù)操作，制作方式可以是鼠標(biāo)拖放和鍵盤(pán)輸入。

3.播出控制

播出表進(jìn)入待播狀態(tài)后，系統(tǒng)根據(jù)播表指定的頻道在數(shù)據(jù)流與解碼卡間建立連接，并實(shí)現(xiàn)節(jié)目間的無(wú)縫連播。播出工作站即相當(dāng)于硬盤(pán)放像機(jī)，同時(shí)可以控制播出通道、播出切換器、錄像機(jī)、鍵混等，把播控系統(tǒng)和播出系統(tǒng)完美結(jié)合。

六、結(jié)束語(yǔ)

隨著廣播電視數(shù)字化進(jìn)程的日益加快，傳輸碼流播出已成為電視臺(tái)播出系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢(shì)。選擇TS流播出系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)與有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化無(wú)縫對(duì)接，也滿(mǎn)足了廣大人民群眾對(duì)電視信號(hào)質(zhì)量不斷提高的要求，使自辦頻道的質(zhì)量躍上了一個(gè)新臺(tái)階。

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