廣東廣播電視臺高標清同播系統(tǒng)特有技術(shù)點分析

□ 李康裕

廣東廣播電視臺高標清同播系統(tǒng)特有技術(shù)點分析

□ 李康裕

廣東廣播電視臺的高標清同播系統(tǒng)是在原有臨時高清播出系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造擴建，具備3個高清頻道播出規(guī)模的高標清同播系統(tǒng)。本文介紹其系統(tǒng)整體架構(gòu)，并分析其特有的新技術(shù)點，為今后的新高標清同播系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

高標清同播；自動倒換；UML；三級切換

國家新聞出版廣電總局第62號令《廣播電視安全播出管理規(guī)定》實施以來，廣電總局對高清電視臺頻道安全播出的重視與日俱增。加上電視觀眾隨著4K電視機的普及對高清電視的需求日益提高，高清電視系統(tǒng)的安全播出要求任務(wù)日益繁重。本文對廣東廣播電視臺（以下簡稱廣東臺）的高標清同播系統(tǒng)進行介紹，從多方面分析該系統(tǒng)特有技術(shù)點對安全播出的作用。

一、高標清同播系統(tǒng)建設(shè)的原則和架構(gòu)概述

2012年，廣東臺在原來只有一個高清頻道播出系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改造擴建，建設(shè)了一個新的具備3個高清頻道播出規(guī)模的高標清同播系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)在運行播出的頻道包括上星的廣東衛(wèi)視高清頻道以及廣東體育頻道。該系統(tǒng)的建設(shè)遵循安全穩(wěn)定性、先進性和實用性原則，具備技術(shù)先進性、可擴展性和高兼容性。根據(jù)廣東臺的播出流程規(guī)范和成本，高標清同播系統(tǒng)在視頻存儲、編播和播出等方面上也有其特有的技術(shù)特點，所有工作站的建設(shè)、完善和運行的最終目標是節(jié)目的高清優(yōu)質(zhì)播出、安全播出。

所謂高標清同播，指同一套節(jié)目同時以標清和高清兩種格式播出，主要是輸出分離模式和信號源分離模式。而廣東臺的高清系統(tǒng)則支持輸出分離模式，支持下變換標清同播。該同播系統(tǒng)用一個高清素材版本，就可以實現(xiàn)高清（HD-SDI）和標清（SDI）兩路信號，其架構(gòu)如圖1：

圖1 高標清同播系統(tǒng)架構(gòu)

從架構(gòu)可以看出，整個系統(tǒng)是以HD-SDI數(shù)字通道為基本的播出系統(tǒng)，實現(xiàn)全硬盤自動播出，同時采取共享錄像機調(diào)度矩陣來磁帶播出應(yīng)急；架構(gòu)中，通過遷移服務(wù)器與視頻服務(wù)器通訊，視頻文件從上載服務(wù)器系統(tǒng)遷移到播出視頻服務(wù)器，實現(xiàn)自動控制播出。該系統(tǒng)要求所有的源信號必須是高清信號，如果外來信號是標清信號，則需要在傳輸系統(tǒng)前采取兩側(cè)加邊（Pillar Box）的模式上變換為高清信號。該系統(tǒng)沒有引入有效活動圖像格式描述AFD（Active Format Description）信息的應(yīng)用，只是在下變換板卡上設(shè)置下變換方式，系統(tǒng)中廣東衛(wèi)視頻道的高標清同播的下變換模式為左右切邊（Edge Crop），廣東體育頻道的高標清同播的下變換模式為左右擠壓（Squeeze）。按照播出流程，該系統(tǒng)要求節(jié)目源為高清的節(jié)目源，從而實現(xiàn)節(jié)目的安全播出、完整播出。

二、高標清同播系統(tǒng)特有技術(shù)點

廣東臺高標清同播系統(tǒng)的改造和擴建，不僅要增加兩個新高清頻道視頻通道以及周邊等設(shè)備，還要進一步加強系統(tǒng)的鏈路安全播出技術(shù)。根據(jù)廣東臺的播出流程規(guī)范和成本，為了節(jié)目的高清優(yōu)質(zhì)播出、安全播出，該系統(tǒng)在改造擴建時對播出倒換、視頻存儲等方面也有其特有的技術(shù)特點。

（一）播控主備工作站之間的自動倒換

當前主流的硬盤播出系統(tǒng)為了安全播出，必須給播出控制工作站和視頻服務(wù)器增加設(shè)備的冗余度配置，還要重點保證播出設(shè)備之間數(shù)據(jù)交互渠道的暢通。如圖2所示，廣東臺對高清播出主備控制工作站進行了冗余設(shè)計，采用完全主備的方式，主備控制工作站之間通過網(wǎng)絡(luò)和串口進行心跳檢測，以及用422倒換器連接受控設(shè)備（主備視頻服務(wù)器、主備切換臺等），422倒換器是一個針對串口通訊的2選1開關(guān)，通過GPI觸發(fā)來控制倒換。

正常播出時，422倒換器接通主控制通道，備控制工作站通過心跳線檢測主控制工作站通訊，判斷是否正常運行；而當備控制工作站發(fā)現(xiàn)主控制工作站異常時，會立刻通過安裝在備控制工作站的7250卡發(fā)出GPI命令觸發(fā)422倒換器，將其倒換到備控制通道，備控制工作站為主控狀態(tài)，接管主備視頻服務(wù)器等所受控設(shè)備，確保節(jié)目的安全播出。待主控制工作站恢復(fù)正常時，人工手動倒換主播控機接管設(shè)備。而主備控制工作站都出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)設(shè)備會維持當前節(jié)目狀態(tài)播出，但是播出完后不會切到下一個節(jié)目，會出現(xiàn)定幀，所以平時應(yīng)保持主控制工作站為主控狀態(tài)，這樣才能處于級別最高的安全狀態(tài)。

圖2 高標清同播系統(tǒng)主備控制機自動倒換

（二）以UML為核心的高清存儲系統(tǒng)

廣東臺高標清同播系統(tǒng)采用SeaChange視頻存儲系統(tǒng)，該視頻存儲系統(tǒng)以UML（Universal Media Library）集群為核心。高清中央存儲UML集群配置兩臺Head鏡像服務(wù)器，與一個單獨72塊3.5英寸1TB的熱插拔硬盤組成的冗余磁盤存儲陣列連接。兩臺鏡像服務(wù)器同時對存儲陣列進行管理控制，互為備份，當一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，排除故障重啟后可從另一服務(wù)器恢復(fù)原有系統(tǒng)。磁盤存儲陣列采用RAID6類型冗余存儲，擁有獨立機箱，其中有兩塊硬盤用來存儲校驗位，增強了容錯功能，72塊硬盤平均存放在6個抽屜式刀片存儲盤箱中，所以豎向允許一個盤箱中2塊硬盤壞掉，橫向只能允許壞2塊（RAID6），硬盤可在系統(tǒng)運行時拔出。

相對于 SeaChange傳統(tǒng)的 BMC (Broadcast Media Cluster)和BML(Broadcast Media Library)視頻服務(wù)器，UML將Codec（編碼板）分離，同時將主機服務(wù)器分離，硬盤存儲更加獨立安全，應(yīng)用服務(wù)器對可用性存儲陣列影響較小。就架構(gòu)而言，BMC和BML使用傳統(tǒng)的NAS(Network Attached Storage)網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)，就是應(yīng)用服務(wù)器通過CIFS協(xié)議訪問NAS文件系統(tǒng)；而UML使用SAN（Storage Area Network）的網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)，就是應(yīng)用服務(wù)器以IP地址通過Block協(xié)議直接訪問硬盤陣列。因此，UML把文件系統(tǒng)放在主機服務(wù)器上，更容易實現(xiàn)對系統(tǒng)容量的擴充，提高存儲設(shè)備的穩(wěn)定性，實現(xiàn)負載均衡。

圖3 高清SeaChange視頻存儲系統(tǒng)架

如圖3所示，廣東臺高標清同播系統(tǒng)是以UML集群作為核心的存儲框架，還有兩個播出存儲服務(wù)器BMLex集群，一主一備，互為鏡像。素材在 MCL-6111或MSV-1200上壓縮編碼上載為MXF格式文件，寫入到UML時，素材也會遷移到自動技術(shù)審看服務(wù)器上進行技審，確保上載到UML素材文件的視音頻的技術(shù)質(zhì)量；從UML遷移到播出存儲服務(wù)器BMLex的素材，則采用MD5校驗技術(shù)來保證素材文件數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

（三）軟件的三級切換

廣東臺高標清同播系統(tǒng)硬盤節(jié)目播出時，自動播控工作站對于主播出服務(wù)器、備播出服務(wù)器和應(yīng)急源（風景片CYC）之間的切換，設(shè)置了三級自動軟件切換，如圖4所示。

1.第一級，正常時自動播出控制工作站的播控軟件通過RS422倒換，控制切換臺信號輸出PGM為主播出服務(wù)器播出；

2.第二級，通過監(jiān)測器畫面發(fā)現(xiàn)主播出服務(wù)器出現(xiàn)故障，輸出信號均為黑屏或靜幀多秒，設(shè)備連接狀態(tài)會顯示“未連接”，備播出服務(wù)器輸出信號正常，節(jié)目正常播出下，自動播出控制軟件會通過RS422倒換，自動將信號PGM切換到備播出服務(wù)器播出；

3.第三級，通過監(jiān)測器畫面發(fā)現(xiàn)主、備播出服務(wù)器同時出現(xiàn)故障，輸出信號均為黑屏或靜幀多秒，自動播出控制軟件會通過RS422倒換，自動將信號PGM切換到應(yīng)急源CYC播出。

軟件的三級切換能給予高清系統(tǒng)安全播出堅實的保障，減輕值班人員的工作壓力。如果出現(xiàn)故障時信號沒有自動切換，現(xiàn)場操作人員需要手動控制，切換至安全的播出源。同時值班人員檢查故障具體原因，排除故障，待主或備服務(wù)器完全恢復(fù)正常后，手動切換為主播出服務(wù)器的輸出通道，處于最高安全播出級別。

圖4 軟件的三級切換

三、結(jié)語

根據(jù)各個電視臺播出側(cè)重點不同和操作習(xí)慣傳承，每個電視臺的播出系統(tǒng)有著其特有的技術(shù)點。這些特有技術(shù)點保證了電視節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出。廣東臺的高標清同播系統(tǒng)具有3個高清頻道同播的播出規(guī)模，其特有技術(shù)點在原有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路穩(wěn)定性、存儲冗余的可擴展性以及播出安全性。廣東臺高標清同播系統(tǒng)運行至今，廣東衛(wèi)視高清頻道和廣東體育高標清頻道節(jié)目播出安全、優(yōu)質(zhì)可靠。該系統(tǒng)特有技術(shù)點也為今后新的高清播出系統(tǒng)設(shè)計提供了有益的參考。

1.趙子忠.中國高清電視:內(nèi)容·技術(shù)·市場[M].北京:中國傳媒大學(xué)出版社,2012.

2.范創(chuàng)奇.廣東電視臺高標清同播技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2010(01):64-68.

3.王希.廣東電視臺高清播出系統(tǒng)改造項目設(shè)計與實現(xiàn)[J].電視技術(shù),2013(16):31-33.

4.楊榮飛.高標清同播時代下的高清播出系統(tǒng)分析[J].電視技術(shù),2010(10):87-88.

（作者單位：廣東廣播電視臺播出部）