基于AFD控制的雙切換臺高標清同播改造設計

潘黎明

（作者單位：浙江廣播電視集團）

基于AFD控制的雙切換臺高標清同播改造設計

潘黎明

（作者單位：浙江廣播電視集團）

目前，高標清同播是電視臺的主流播出方式，其播出系統(tǒng)架構的安全性和功能性尤為重要，本文簡要分析了高標清同播改造中切換臺等系統(tǒng)關鍵點的設計思路，并探討了同播應用策略。

高標清同播；切換臺；AFD策略

為了進一步滿足更多地面頻道高標清同播的技術需求，浙江廣播電視集團在具備衛(wèi)視高標清同播頻道播出能力的基礎上，在保證系統(tǒng)架構的一致性及技術延續(xù)性前提下，完成了三個頻道的高標清同播升級改造項目。在同播頻道系統(tǒng)架構設計上，遵循高安全性、高可用性、高可維護性原則，采用純高清模式實現(xiàn)具備高標清同播。

本文詳細闡述了在新型播出技術需求下，高標清同播升級改造中一些系統(tǒng)關鍵點的設計思路和同播應用策略。

1　高標清同播頻道改造系統(tǒng)設計

1.1系統(tǒng)設計要求

由于這次改造是原衛(wèi)視備播頻道改造以及地面標清頻道的高清升級，設計要求技術架構基本延續(xù)原系統(tǒng)的成熟方案，升級改造后頻道的播出模式與播出流程也需與現(xiàn)有系統(tǒng)保持一致。以下為本次升級改造中的主要技術特點及要求。

第一，全系統(tǒng)信號通路沒有單一崩潰點，主備切換處理的信號源完全相同，且采用設備關聯(lián)零耦合的視音頻通道系統(tǒng)，包括同步基準。

第二，同一頻道主備周邊設備盡可能不互相共享（同一頻道主備設備不共用機箱等），以減少頻道間的相關性和相互影響。

第三，視頻系統(tǒng)整體符合“一鍵應急”的設計需要。

第四，同播頻道設計需具備完整的衛(wèi)視備播功能。

1.2播出切換系統(tǒng)

原系統(tǒng)現(xiàn)有播出的線切換臺采用了Miranda公司的NV5100MC高清切換臺和NV5128標清切換臺，其多頻道共用機箱，插板式播出處理，多路鍵等靈活、安全的配置方式，非常適用臺內(nèi)的播出業(yè)務需求。本著設備選型與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性和利舊原則，改造考慮利舊改造衛(wèi)視最小備播2臺NV5100切換臺。

圖1為浙江衛(wèi)視高標清同播系統(tǒng)架構圖，在信號流程上，考慮到下變換后的幅型帶來的問題，高清及標清鍵信號、CCTV高清及標清信號在高清鏈路和標清鏈路中分別播出。

圖1　衛(wèi)視高標清同播系統(tǒng)圖

為了實現(xiàn)與衛(wèi)視頻道相同的高標清同播功能，并充分利用NVISON的切換臺架構。我們在利舊2臺NV5100切換臺機箱基礎上，新增采購2臺同型切換機箱，以形成該播出組雙切換臺架構。

4個NV5100MC機箱形成三個高標清同播的頻道播出組，采用高標清分離，且頻道主備交叉配置的雙切換臺模式，如圖2所示。高清信號進主備高清切換臺，標清信號進主備標清切換臺，3個高標清頻道的高清播出板卡主備交叉置于2個高清機箱內(nèi)，標清播出板卡主備交叉置于2個標清機箱內(nèi)，高清切換臺Clean口輸出凈信號經(jīng)下變換環(huán)回標清切換臺作為標清信號源，通過標清切換臺鍵混功能，完成對下變換后的標清Clean信號的疊加臺標、字幕鍵，并配置線路信號用于CCTV標清信號調(diào)度轉(zhuǎn)播，實現(xiàn)了一套結構清晰、安全性高、利于維護的高標清同播鏈路。

1.3視頻服務配置

播出視頻服務器作為關鍵信號源設備，在考慮高清文件的接入帶寬需求以及專業(yè)單一化的播出服務器的高安全性，我們選用了FTP有效傳輸帶寬為90MB/s.及每個編解碼模塊提供2路獨立解碼通道的OMNEON Media deck 7000視頻服務器及編解碼模塊。

在視頻服務器架構上采用主+備+熱備的模式，主備視頻服務器配置完全一致，熱備播出服務器在日常情況下負責輔助播出，應急情況下可以作為主備視頻服務器的備源使用。并配置提前播通道，用于提前半小時的素材播出，以檢查視頻服務器對于文件的兼容性以及提前審看素材內(nèi)容質(zhì)量。

1.4切換臺播出控制

在系統(tǒng)設計中，每個頻道的播出控制機采用主+備+熱備實現(xiàn)三級備份機制，通過掛接兩個RS422倒換器，靈活實現(xiàn)三臺控制機對主備播出鏈路兩套設備的控制管理，當主備機中任何一個發(fā)生故障時，熱備機都能實時通過422倒換，實現(xiàn)無縫接管，消除控制設備的故障隱患。

主控制機通過VDCP協(xié)議命令方式，同時控制高清主切、標清主切播出處理卡以及主視頻服務器，備控制機控制高清備切和標清備切播出處理卡及備視頻服務器，熱備機控制第三視頻服務器，及通過422倒換開關，實現(xiàn)對主切或備切的控制接管。

在程序控制切換臺邏輯上，高清播出控制程序上配置存在高清切換臺和標清切換臺路由控制，高清主切切換高清輸入源的任意一路（除CCTV信號），標清主切始終配置控制切換下變換主的標清主路。在CCTV轉(zhuǎn)播上，當高清切換臺切高清CCTV信號，程序同時控制標清切換臺CCTV標清信號，以達到與衛(wèi)視同樣的同播業(yè)務功能。

圖2　雙切換臺高標清同播系統(tǒng)圖

2　高標清同播的幅型變換控制策略

在高標清同播中，較為重要的問題是制定恰當?shù)南伦儞Q寬高比管理策略，由于演播室新聞類節(jié)目及頻道綜藝娛樂類節(jié)目等有著不同的副型變換要求，因而，在頻道播出設計中采用AFD（有效幅型描述），形成自動化的幅型變換流程。

由于系統(tǒng)中存在媒體文件中與SDI信號中兩種方式的AFD信息嵌入情況，為了同播流程的高效、統(tǒng)一，對這兩種方式以及信號環(huán)節(jié)上的具體實現(xiàn)制定了相應的策略與規(guī)范。

2.1媒體文件中嵌入

按照SMPTE436M-2006標準，在MXF文件中嵌入AFD信息，有頭部元數(shù)據(jù)和體部元數(shù)據(jù)包兩種嵌入方式。

從原則上來說，在播出環(huán)節(jié)中，一個節(jié)目應只允許有一種幅型比變換模式，并考慮制作環(huán)節(jié)中對MXF文件進行體部元數(shù)據(jù)的逐幀加入AFD值以及播出審看中需逐幀解析AFD值的效率問題。對于文件形式送播節(jié)目，出于簡潔高效的考慮，我們約定在對文件打包環(huán)節(jié)，只在嵌入MXF文件頭元數(shù)據(jù)嵌入AFD值，并且該文件只有這一個AFD值（無逐幀AFD數(shù)據(jù)）。目前主流視頻服務器均支持對MXF文件包頭的AFD信息進行重寫，只需要審片程序調(diào)取視頻服務器的這部分功能，就可完成對該文件的AFD改寫，從而進行幅型應急。

2.2信號中嵌入

按照SMPTE 2016-3-2007標準，可以將AFD和其Bar Data信息寫入SDI信號逆程的垂直輔助數(shù)據(jù)區(qū)（VANC），共8bytes字節(jié)，“AFD代碼”為其中的4Bits碼字。對于隔行掃描的兩場信號，每一場的輔助數(shù)據(jù)包都應攜帶AFD信息。對于HD-SDI，AFD信息需要插入到亮度信號Y的VANC中。

在SMPTE 2016-3-2007中規(guī)定的AFD信息嵌入行為切換行后的第二行到有效畫面開始都可以，在實際設計中，考慮到下變換器的讀取執(zhí)行開銷，并參考了廣電總局發(fā)布的相關標準，我們認為在1920x1080/50i系統(tǒng)中AFD嵌入行為，第13行、第576行較為合適。

2.3在播出不同信號環(huán)節(jié)添加AFD值，按如下策略進行設計實現(xiàn)

2.3.1同播下變換

同播鏈路的下變換器，統(tǒng)一設置為默認自動識別信號源AFD信息下變換。對于沒有AFD信息的高清信號，設置為左右切邊方式下變換。

2.3.2播出視頻服務器

視頻服務器根據(jù)媒體文件的AFD信息在解碼輸出的SDI信號每一幀的VANC中嵌入相應節(jié)目類型AFD信息。

2.3.3線路信號

演播室線路信號通過選用EVERTZ公司的帶AFD嵌入功能7847FSE高清幀同步，可實現(xiàn)逐幀在VANC中加入相應AFD信息。

總控調(diào)度直播、延時播線路信號通過設置總控7847FSE高清幀同步，實現(xiàn)嵌入相應AFD信息；標清信號需上變換至高清播出時，則規(guī)定為左右加邊方式。

2.3.4應急介質(zhì)播出

由于常規(guī)磁帶介質(zhì)無AFD信息，則常規(guī)下應變換為切邊方式；如需幅型應急，則在錄像機的輸出鏈路中環(huán)接7847FSE高清幀同步，實現(xiàn)嵌入相應AFD信息。

3　結語

網(wǎng)絡媒體的發(fā)展已經(jīng)逐漸成為了傳統(tǒng)電視媒體的強大競爭對手，電視節(jié)目高清化是電視媒體保持競爭優(yōu)勢的重要技術手段，而高標清同播也是廣電技術發(fā)展的必經(jīng)階段。本文論述了高標清同播頻道設計要充分結合自身業(yè)務需求，不斷改進和完善高標同播類型電視技術平臺和業(yè)務流程，希望能給電視技術工作者帶來一些幫助和思考。

[1]電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡化編寫組.電視臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書——電視臺高標清同播技術策略研究[EB/OL].(2011-09-08)[2016-04-25].http://wenku.baidu.com/link?url=VtMRsqctGpePY9D5S385VpMJgafhKjGLrOtvv4WyuDmUmoLn3F7mO0CCVAiqe3lBtQ9eWjiLXqYwz7cxJYiKiFSZZwDL_7C_hf6MeufvneK.

[2]SMPTE.SMPTE2016-3-2007Vertical ancillary data mapping of active format description and Bar data,2007.

[3]王萌亞.AFD在CCTV-6頻道高標清同播系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代電視技術,2013(11).