硬盤(pán)播出素材上載管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

曹鋒 興化電視臺(tái)

一、概述

早期的播出系統(tǒng)采用的是人工找?guī)?、裝帶、切換播出的工作模式，稱(chēng)為人工播出模式。這種工作模式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且容易出現(xiàn)人為差錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)，播出系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)根據(jù)播出節(jié)目串聯(lián)單來(lái)控制錄像機(jī)和播出切換臺(tái)，減輕了播出人員的工作強(qiáng)度和人為播出錯(cuò)誤的概率。這一時(shí)期的播出稱(chēng)為半自動(dòng)播出模式。

真正的自動(dòng)播出系統(tǒng)是視頻服務(wù)器出現(xiàn)以后才開(kāi)始的，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，視頻服務(wù)器已不僅作為硬盤(pán)錄像機(jī)使用，還可以將視頻服務(wù)器作為播出系統(tǒng)的核心設(shè)備，利用它的不同組網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)組成網(wǎng)絡(luò)化、智能化、資源共享、安全高效的數(shù)字播出系統(tǒng)。

我臺(tái)的硬盤(pán)播出上載系統(tǒng)，視頻服務(wù)器中播出素材文件主要由視頻信號(hào)采集編碼與成品素材轉(zhuǎn)碼導(dǎo)入兩部分組成。視頻服務(wù)器以及相關(guān)二級(jí)存儲(chǔ)盤(pán)陣中的視頻文件，利用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理調(diào)度，確保素材安全優(yōu)質(zhì)播出。

二、硬盤(pán)播出素材上載系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

我臺(tái)播出上載系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

素材上載系統(tǒng)主要包括：硬件編碼上載和軟件轉(zhuǎn)碼導(dǎo)入。我臺(tái)硬件編碼上載主要用于外購(gòu)節(jié)目上載、自辦節(jié)目上載。所有上載模塊依托雙千兆以太網(wǎng)連接在一起，利用數(shù)據(jù)庫(kù)的管理控制，實(shí)現(xiàn)素材的共享與調(diào)度。素材經(jīng)過(guò)編碼或者轉(zhuǎn)碼后經(jīng)過(guò)調(diào)度大部分進(jìn)入二級(jí)盤(pán)塔作為備用，也可直接進(jìn)入視頻服務(wù)器進(jìn)行播出。

三、素材上載系統(tǒng)視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)

1. 播出視頻服務(wù)器

視頻服務(wù)器是整個(gè)播出系統(tǒng)中的核心設(shè)備，它的可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。與視頻服務(wù)器安全性相關(guān)的因素有硬件設(shè)備的穩(wěn)定性、硬盤(pán)的質(zhì)量、磁盤(pán)陣列的容錯(cuò)功能以及視頻服務(wù)器的設(shè)計(jì)工藝包括電源、風(fēng)扇、機(jī)箱工藝、防震特性等。

在本系統(tǒng)中，視頻服務(wù)器是硬盤(pán)播出系統(tǒng)的核心設(shè)備。我們選用國(guó)內(nèi)知名品牌視頻服務(wù)器完成臺(tái)內(nèi)2個(gè)標(biāo)清頻道的播出任務(wù)。

興化市廣播電視臺(tái)數(shù)字硬盤(pán)播出系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)2個(gè)頻道的播出。在本系統(tǒng)中播出視頻服務(wù)器嚴(yán)格按照主備冗余、所有播出通道進(jìn)行備份等多重備份結(jié)構(gòu)方式來(lái)設(shè)計(jì)，確保了播出的安全。

2. 節(jié)目上載工作站

硬盤(pán)播出系統(tǒng)中節(jié)目的上載是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。上載工作與播出工作分離，將會(huì)使播出服務(wù)器的負(fù)荷大幅減輕，播出服務(wù)器的系統(tǒng)資源更加合理分配，可使播出系統(tǒng)更安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

播出系統(tǒng)標(biāo)清上載工作站采用硬件編碼方式，選用專(zhuān)業(yè)視音頻編解碼卡，采用先進(jìn)的DSP和MPEG 2視音頻壓縮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視音頻的高質(zhì)量采集、播出和邊采集邊播出。支持4:2:2和4:2:0的采集播出格式。視音頻信號(hào)支持復(fù)合、分量和數(shù)字信號(hào)采集，復(fù)合和數(shù)字信號(hào)的播出預(yù)監(jiān)。

我臺(tái)上載站在上載節(jié)目的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)目的自動(dòng)技審和響度控制。自動(dòng)檢測(cè)節(jié)目中的黑場(chǎng)、彩條、靜幀等視頻、音頻錯(cuò)誤?？梢远c(diǎn)查詢(xún)錯(cuò)誤信息，及時(shí)排除節(jié)目故障。上載節(jié)目在本地緩存后以離線(xiàn)方式傳送，配有MD5校驗(yàn)功能，保證了節(jié)目的安全傳輸。

在本系統(tǒng)中我們配置了4臺(tái)上載工作站，完成臺(tái)內(nèi)2個(gè)頻道所有節(jié)目素材的上載錄入工作。

3. 二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)

播出服務(wù)器的存儲(chǔ)空間有限，將大量的節(jié)目素材均存放于視頻服務(wù)器勢(shì)必大幅提高成本，而且不利于多頻道節(jié)目素材的共享。二級(jí)存儲(chǔ)陣列系統(tǒng)可存儲(chǔ)臺(tái)內(nèi)2個(gè)頻道的所有播出節(jié)目素材。本系統(tǒng)中配備的二級(jí)存儲(chǔ)容量為8TB，保證了素材的足夠存放空間。二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)作為正常播出流程中節(jié)目素材文件中轉(zhuǎn)、存儲(chǔ)、分發(fā)的重要環(huán)節(jié)，能提供穩(wěn)定的大數(shù)據(jù)量的文件讀寫(xiě)帶寬，有完備冗余備份措施，確保7×24小時(shí)正常工作。

四、數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

1. 數(shù)據(jù)庫(kù)文件服務(wù)器

播出數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為硬盤(pán)播出數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的載體，為系統(tǒng)運(yùn)行提供整個(gè)播出系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理、支撐、查詢(xún)和檢索的功能。本系統(tǒng)中兩臺(tái)主備文件服務(wù)器采用雙機(jī)熱備份方式，主備機(jī)運(yùn)行時(shí)互相實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)切換、在線(xiàn)修復(fù)，數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)以太網(wǎng)與播出系統(tǒng)連接。我臺(tái)播出系統(tǒng)中采用主+備的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，主備數(shù)據(jù)庫(kù)采用同步IO鏡像讀寫(xiě)。

2. 素材管理軟件

素材管理軟件主要包括：素材上載軟件、素材導(dǎo)入軟件、素材審片軟件、素材技審、素材遷移軟件、素材管理軟件、日志管理軟件。

素材上載軟件：素材上載主要負(fù)責(zé)根據(jù)總編室給出的節(jié)目單進(jìn)行素材采集工作。素材上載包括素材采集和素材編輯功能，可以將采集過(guò)程中的節(jié)目直接審看。素材上載軟件按照不同的采集模板可以將素材上載到任意的存儲(chǔ)設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)將素材上載到多個(gè)（1-4）存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)現(xiàn)主備視頻服務(wù)器素材同步，或素材多存儲(chǔ)區(qū)備份存儲(chǔ)。

素材導(dǎo)入軟件：素材導(dǎo)入是將不同格式的素材通過(guò)轉(zhuǎn)碼的形式直接存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)服務(wù)器中。素材自動(dòng)導(dǎo)入服務(wù)程序可根據(jù)事先設(shè)置好的路徑，對(duì)比此路徑下的素材在服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)中的狀態(tài)，按一定頻率自動(dòng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)目的服務(wù)器中沒(méi)有此素材則自動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)入，導(dǎo)入完成后通過(guò)審片軟件進(jìn)行審看和打點(diǎn)，入庫(kù)后即可播出。

素材審片軟件：在無(wú)需硬件板卡支持的情況下，可以審看已經(jīng)上載的素材，并可以設(shè)置素材入點(diǎn)出點(diǎn)，審核入庫(kù)。

素材技審軟件：主要用來(lái)對(duì)素材庫(kù)中缺少技審信息的素材進(jìn)行自動(dòng)技審，也可以選擇素材重新技審；能夠配合軟回放模塊來(lái)顯示技審信息。技審信息能`以文件類(lèi)型、框架類(lèi)別、視頻碼率、視頻寬度等詳細(xì)信息進(jìn)行查看素材屬性，提前發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，保證播出安全。

素材遷移軟件：素材遷移的功能是將已經(jīng)上載審核的硬盤(pán)素材在系統(tǒng)各個(gè)存儲(chǔ)區(qū)之間遷移。遷移服務(wù)程序可以按照播出需求建立各種自動(dòng)遷移任務(wù)，如上傳、維護(hù)、備份等，自動(dòng)遷移的依據(jù)是總編室節(jié)目單。 遷移的主要功能是按照播出需求將素材從二級(jí)存儲(chǔ)遷移到視頻服務(wù)器以供播出，并將一段時(shí)間內(nèi)不播的素材從服務(wù)器中刪除，以釋放服務(wù)器的存儲(chǔ)空間。

素材管理軟件：素材管理軟件是系統(tǒng)中各個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備維護(hù)素材的管理工具，如刪除、驗(yàn)證素材、素材重命名等操作。

日志管理軟件：日志管理軟件的功能是完成系統(tǒng)內(nèi)操作信息的查詢(xún)、所有頻道的實(shí)際播出節(jié)目統(tǒng)計(jì)以及播出過(guò)程中各種情況的日志查詢(xún)。

五、素材上載系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)我臺(tái)實(shí)際情況，采用了多種上載模塊以適應(yīng)工作需求。達(dá)到高效安全的節(jié)目上載，保證節(jié)目安全及時(shí)播出。主要包括：遠(yuǎn)程廣告上載、外購(gòu)節(jié)目上載、自辦節(jié)目上載以及為適應(yīng)全臺(tái)網(wǎng)發(fā)展的節(jié)目素材導(dǎo)入。

1. 自辦節(jié)目上載

我臺(tái)自辦節(jié)目主要包括自辦專(zhuān)題欄目和新聞節(jié)目，這些節(jié)目由我臺(tái)自己的非編制作網(wǎng)制作完成。非編網(wǎng)與播出網(wǎng)通過(guò)數(shù)字信號(hào)切換矩陣連接在一起。每一臺(tái)非編工作站均可輸出一路高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入16 X 4切換矩陣。切換矩陣輸出四路中三路進(jìn)入上載工作站。這樣就可以實(shí)現(xiàn)任意地靈活上載。

這樣的上載模式跳過(guò)了錄像機(jī)的環(huán)節(jié)，減少了人力物力的投資，節(jié)約了成本。數(shù)字信號(hào)的直接傳輸，減少了素材信號(hào)質(zhì)量的劣化，提高了播出質(zhì)量。

2. 外購(gòu)節(jié)目上載

外購(gòu)節(jié)目一般都是電視劇電影之類(lèi)，普遍采用錄像磁帶的方式存儲(chǔ)、傳送。對(duì)此，我臺(tái)選用了松下AJD93錄像機(jī)作為磁帶播放設(shè)備。因?yàn)锳J-D93可以回放DV、DVCAM、DVCPRO和DVCPRO 50格式磁帶，所以它可以對(duì)多種格式磁帶進(jìn)行重放。

3. 節(jié)目素材導(dǎo)入

為適應(yīng)全臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制作網(wǎng)與播出網(wǎng)的互聯(lián)互通，我臺(tái)對(duì)部分自辦專(zhuān)題節(jié)目采用了基于文件的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。

制作部門(mén)利用非編工作站將編輯好的節(jié)目打包為成品文件，存儲(chǔ)在制作網(wǎng)存儲(chǔ)中指定的盤(pán)符下。播出網(wǎng)絡(luò)通過(guò)遷移轉(zhuǎn)碼軟件，訪問(wèn)非編節(jié)目存儲(chǔ)目錄，可以自動(dòng)選擇文件遷移轉(zhuǎn)碼，也可手動(dòng)指定文件遷移轉(zhuǎn)碼。在遷移轉(zhuǎn)碼的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)技審功能，確保安全優(yōu)質(zhì)播出。

六、素材管理機(jī)制

播出素材管理是以素材管理為核心，包含素材獲取、存儲(chǔ)、發(fā)布，具備多種遷移策略，以節(jié)目單為核心進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行播出服務(wù)器系統(tǒng)內(nèi)素材生命周期的管理。素材管理軟件功能包括：存儲(chǔ)管理、素材遷移管理、信息統(tǒng)計(jì)、策略制定等四個(gè)方面。

存儲(chǔ)管理：對(duì)二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)、播出服務(wù)器群中的素材進(jìn)行統(tǒng)一管理，提供對(duì)新聞網(wǎng)和制作網(wǎng)系統(tǒng)的接口；

素材遷移管理：根據(jù)一定的策略自動(dòng)或手動(dòng)在二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)與播出服務(wù)器群中進(jìn)行素材遷移，提供對(duì)新聞網(wǎng)和制作網(wǎng)系統(tǒng)的接口，接收通過(guò)新聞網(wǎng)和制作網(wǎng)系統(tǒng)遷移過(guò)來(lái)的素材，并且對(duì)遷移狀態(tài)實(shí)時(shí)有效地進(jìn)行管理；

信息統(tǒng)計(jì)：對(duì)素材的上載、播出、遷移等相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和日志記錄，達(dá)到全方位有效地進(jìn)行素材管理的目的；

策略定制：對(duì)素材的管理和遷移策略進(jìn)行定制，便于系統(tǒng)能有效地、更加智能地按照要求自動(dòng)地進(jìn)行工作。

在播出服務(wù)器系統(tǒng)中，采用策略描述的方式對(duì)節(jié)目遷移工作來(lái)進(jìn)行定義。自動(dòng)遷移策略用來(lái)規(guī)范和描述節(jié)目播出內(nèi)容在存儲(chǔ)系統(tǒng)中自動(dòng)遷移的方式，由自動(dòng)遷移系統(tǒng)進(jìn)行解析、驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行。播出服務(wù)器系統(tǒng)素材管理軟件按照所定義的策略，自動(dòng)完成素材的管理和遷移工作。素材管理策略包括：素材管理策略、素材遷移策略和應(yīng)急策略。

1. 素材管理策略

主要指素材的自動(dòng)刪除策略，包括：播出服務(wù)器素材的刪除策略、二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)素材的刪除策略，如能夠按照素材基本信息（最晚播出日期或可播次數(shù)）或者按照服務(wù)器的存儲(chǔ)容量水位線(xiàn)等進(jìn)行素材刪除。不同類(lèi)型的內(nèi)容（素材）其刪除策略是不相同的，素材管理軟件能根據(jù)策略對(duì)不同類(lèi)型的素材進(jìn)行單獨(dú)刪除、統(tǒng)一管理。

2. 素材遷移策略

素材遷移策略的制定以播出串聯(lián)單為核心進(jìn)行，正常情況下的流程是：根據(jù)播出串聯(lián)單和定義的遷移策略，上載服務(wù)器完成節(jié)目上載審片后先遷移到二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，新聞網(wǎng)系統(tǒng)和制作網(wǎng)中的素材也先上傳到二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，然后由二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)作為素材的統(tǒng)一分發(fā)平臺(tái)遷移至各播出服務(wù)器。素材遷移策略是指按照上述的流程去定義各個(gè)遷移環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，然后系統(tǒng)自動(dòng)完成各個(gè)環(huán)節(jié)的素材遷移工作。此外，素材遷移策略還包括素材遷移優(yōu)先級(jí)的定義，比如新聞、廣告類(lèi)素材遷移優(yōu)先級(jí)別高，主頻道等重要頻道的素材遷移優(yōu)先級(jí)別高等。

3. 應(yīng)急策略

應(yīng)急策略是指當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)設(shè)備故障需要啟用應(yīng)急機(jī)制時(shí)的策略。按照應(yīng)急場(chǎng)景的不同，可以定義針對(duì)性的應(yīng)急策略。例如：在鏈路故障或時(shí)間緊迫時(shí)，新聞網(wǎng)和制作網(wǎng)系統(tǒng)的素材可以直接遷移到上載服務(wù)器，由上載服務(wù)器直接向主備播出服務(wù)器遷移素材；在素材遷移任務(wù)較少的時(shí)間段（例如夜間），將需要長(zhǎng)期保存的素材從主備播出服務(wù)器向二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)回遷。

應(yīng)急策略包括：?jiǎn)蝹€(gè)播出服務(wù)器故障應(yīng)急策略、二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)故障應(yīng)急策略、單個(gè)素材管理系統(tǒng)故障應(yīng)急策略等。在定義好各種應(yīng)急策略后，素材管理軟件支持手動(dòng)應(yīng)用新的策略，確保系統(tǒng)針對(duì)突發(fā)情況靈活地實(shí)現(xiàn)應(yīng)急播出。

七、總結(jié)

素材上載管理是播出系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)節(jié)目素材的高質(zhì)量安全上載和完善的管理，保證了播出的優(yōu)質(zhì)安全。上載過(guò)程中，工作人員應(yīng)該按照相關(guān)規(guī)范和工作流程，認(rèn)真踏實(shí)的對(duì)待上載過(guò)程中每個(gè)環(huán)節(jié)。上載的素材要及時(shí)管理維護(hù)，過(guò)期不播的素材及時(shí)處理，有效的控制素材量。只有素材上載質(zhì)量有足夠的保障，素材管理及時(shí)有效，才能實(shí)現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)的播出。