吉林電視臺(tái)AVS+高清編碼及信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)

張志華

摘 要 AVS+是我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的視頻編碼技術(shù)，AVS和AVS+標(biāo)準(zhǔn)的推出，打破了外國對(duì)數(shù)字音視頻核心技術(shù)的壟斷。原國家廣電總局和工信部對(duì)此十分重視。為響應(yīng)號(hào)召，吉林電視臺(tái)也進(jìn)行了高清AVS+編碼系統(tǒng)升級(jí)，本文對(duì)吉林電視臺(tái)高清頻道AVS+高清編碼及信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了簡單介紹。

關(guān)鍵詞 AVS+；高清編碼；信號(hào)監(jiān)測

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）199-0091-02

2012年7月10日，原國家廣電總局正式頒布了AVS+行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，AVS+在編碼效率上與國際通用標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC基本相當(dāng)，AVS+的相關(guān)產(chǎn)品也已經(jīng)相當(dāng)成熟，經(jīng)受住了市場考驗(yàn)，原國家廣電總局已經(jīng)要求高清頻道逐漸向AVS+編碼過渡，為響應(yīng)原國家廣電總局和工信部的號(hào)召，推動(dòng)AVS+技術(shù)發(fā)展，吉林電視臺(tái)也對(duì)高清頻道進(jìn)行了AVS+編碼系統(tǒng)升級(jí)改造。

1 系統(tǒng)需求

1）建立高清頻道的AVS+編碼系統(tǒng)；

2）輸出ASI和TS流IP信號(hào)；

3）系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備按主備配置，不能出現(xiàn)單點(diǎn)崩潰，提高安全性；

4）使用三路信號(hào)源：播出機(jī)房高清SDI主路，播出機(jī)房高清SDI備路，總控矩陣高清SDI作為次備；

5）在各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處可以實(shí)時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽監(jiān)看，及碼流質(zhì)量監(jiān)測。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)以“安全性、先進(jìn)性、擴(kuò)展性”為基本指導(dǎo)原則，對(duì)編碼復(fù)用設(shè)備進(jìn)行選型及設(shè)計(jì)，以提高衛(wèi)星電視節(jié)目安全播出能力。

2.1 安全性

安全性是播出系統(tǒng)的基本要求，而播出系統(tǒng)的安全性主要取決于設(shè)備的穩(wěn)定和可靠性、控制系統(tǒng)的合理性以及應(yīng)急處理能力。吉林電視臺(tái)編碼傳輸設(shè)備均采用經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)測試并符合國家標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，具有完整的控制邏輯和處理各種應(yīng)急事件的能力，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多路并行，關(guān)鍵設(shè)備均有備份，整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)因任何單臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)問題而影響業(yè)務(wù)流程。

2.2 先進(jìn)性

先進(jìn)性是系統(tǒng)改造的追求。我們?cè)谠O(shè)備選型上適應(yīng)廣電行業(yè)的發(fā)展潮流，兼顧了先進(jìn)技術(shù)和市場考驗(yàn)。

2.3 擴(kuò)展性

在滿足目前需要的前提下，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇的設(shè)備均具有良好的擴(kuò)展性和升級(jí)能力，充分考慮到今后增加頻道數(shù)量以及新業(yè)務(wù)的開展。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)包括兩大部分：

3.1 AVS+編碼系統(tǒng)

包括信號(hào)源輸入部分、AVS+編碼部分、信號(hào)源切換部分、設(shè)備機(jī)房監(jiān)看部分，設(shè)計(jì)理念是最大程度地保證信號(hào)的傳輸安全。

1）信號(hào)源輸入部分

信源輸入分別為播出機(jī)房視分輸出主備各一路、總控機(jī)房矩陣一路，分別作為AVS+高清編碼系統(tǒng)的主、備、次備信號(hào)源，經(jīng)過Imagine的1：8有源分配器后，輸出至編碼器，同時(shí)預(yù)留了一塊應(yīng)急視分板卡作為主信號(hào)的備份。

2）AVS+編碼部分

編碼器采用柯維新的KU-E2000，輸出信號(hào)為ASI信號(hào)，共有5臺(tái)，分別定義為編碼器主1、主2、備1、備2和次備。其中主信號(hào)源接入編碼器主1和備1；備信號(hào)源接入編碼器主2和備2；次備信號(hào)源接入編碼器次備。

3）信號(hào)源切換部分

共采用4臺(tái)ASI二選一切換器，切換器可以通過手動(dòng)或者自動(dòng)切換，可以保證至少有一路穩(wěn)定的信號(hào)給后級(jí)傳輸。其中兩臺(tái)分別作為主備切換器，另兩臺(tái)作為冷備，有需要時(shí)接線即可使用，編碼器主1和主2信號(hào)接入切換器主，編碼器備1和備2信號(hào)接入切換器備，編碼器次備直接連接到跳線板備用。這樣可以保證無論是編碼器還是切換器出現(xiàn)故障，都不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4）設(shè)備機(jī)房監(jiān)看部分：

除ASI信號(hào)外，編碼器和切換器還分別輸出主備路TS 流IP信號(hào)，進(jìn)后級(jí)主備數(shù)據(jù)交換機(jī)，可以在Web管理平臺(tái)上監(jiān)看。在設(shè)備機(jī)房還配置了4臺(tái)AVS+解碼器，分別對(duì)編碼器輸出的ASI碼流解碼，連接到監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)看監(jiān)聽，檢查編碼器的視頻、音頻處理是否正常。

3.2 信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測部分

多畫面監(jiān)看子系統(tǒng)，語音告警平臺(tái)，收錄控制平臺(tái)，Web管理平臺(tái)，內(nèi)容對(duì)比平臺(tái)

1）監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

我們采用了16X16高清SDI矩陣，對(duì)各節(jié)點(diǎn)的高清SDI信號(hào)進(jìn)行視音頻的監(jiān)測；同時(shí)部署了高清SDI嵌入式監(jiān)測設(shè)備，通過多畫面分割器對(duì)視音頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)看。

針對(duì)ASI信號(hào)，部署有ASI信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)編碼后的ASI信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可以及時(shí)告警，還可以對(duì)碼流信號(hào)進(jìn)行全協(xié)議解析，對(duì)傳輸?shù)南嚓P(guān)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

采用多畫面實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，可以檢測設(shè)備的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無視頻、畫面彩條、畫面靜幀、黑場、無音頻、馬賽克、臺(tái)標(biāo)丟失等錯(cuò)誤的實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)報(bào)警。

Web管理平臺(tái)可以接收編碼器和切換器輸出的IP信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)看視音頻狀態(tài)，實(shí)時(shí)接收語音報(bào)警平臺(tái)的報(bào)警信息。

系統(tǒng)配備了節(jié)目錄制服務(wù)器，對(duì)SDI信號(hào)及AVS+轉(zhuǎn)碼后的信號(hào)全程實(shí)時(shí)收錄，可存儲(chǔ)長達(dá)30天以上的節(jié)目。

2）監(jiān)測系統(tǒng)功能

（1）SDI信號(hào)監(jiān)測分析及告警

我們采用嵌入式SDI監(jiān)測硬件對(duì)信號(hào)進(jìn)行直接分析，且支持SDI斷電直通；支持高標(biāo)清SDI信號(hào)，并支持自動(dòng)檢測SDI視頻格式。支持SDI視頻信號(hào)的編碼（H.264）；帶有1路千兆以太網(wǎng)口；支持黑場、白場、靜幀檢測和報(bào)警，并支持指定矩形區(qū)域中的上述報(bào)警；支持臺(tái)標(biāo)和馬賽克檢測和報(bào)警；支持音頻分析報(bào)警功能，包括信號(hào)電平過低、反相等；用戶可自定義報(bào)警門限和報(bào)警過濾。

（2）IP信號(hào)監(jiān)測分析及告警

可以實(shí)時(shí)監(jiān)測IP信號(hào)，統(tǒng)計(jì)信號(hào)帶寬，支持設(shè)定帶寬越限告警，支持檢測TR101290三級(jí)錯(cuò)誤并告警，支持IP傳輸相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，支持碼流全協(xié)議解析。

（3）多畫面組合監(jiān)看及報(bào)警

同時(shí)支持SD、HD、MPEG2、MPEG4、AVS+等各種數(shù)字視頻文件格式。支持可編碼率（VBR），204/188包長自動(dòng)判定的基本功能，同時(shí)自適應(yīng)單聲道、雙聲道、組合立體聲、立體聲和DolbyE 5+1聲道的音頻編碼。每一類報(bào)警都可以由用戶設(shè)置門限和時(shí)間參數(shù)來減少誤報(bào)。

（4）信號(hào)錄制（實(shí)時(shí)/觸發(fā)）

采用NAS進(jìn)行收錄節(jié)目的存儲(chǔ)，全程實(shí)時(shí)收錄SDI信號(hào)和AVS+轉(zhuǎn)碼后的信號(hào)，節(jié)目可以存儲(chǔ)30天以上，支持自定義節(jié)目存儲(chǔ)最大時(shí)限，支持定時(shí)自動(dòng)刪除過期節(jié)目。

（5）語音報(bào)警平臺(tái)

虛警是目前困擾數(shù)字電視安全播出的一個(gè)重要因素，大量的虛警不僅給維護(hù)人員帶來困擾，而且還降低了維護(hù)人員對(duì)異常事件的敏感度。本平臺(tái)可以通過配置報(bào)警條件，根據(jù)報(bào)警類型和系統(tǒng)建模，通過比對(duì)技術(shù)、報(bào)警自適應(yīng)以及報(bào)警策略算法，將告警信息分成多個(gè)等級(jí)，屏蔽無用報(bào)警信息、過濾虛警，使報(bào)警系統(tǒng)能夠真正有效的對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行及時(shí)的提示和警告。

在本系統(tǒng)內(nèi)，報(bào)警管理進(jìn)程會(huì)將具備時(shí)間和路徑相關(guān)性的報(bào)警進(jìn)行整合，形成事件報(bào)警，并且支持事件查詢。這樣，維護(hù)人員可以清楚的看到某時(shí)某刻，一個(gè)異態(tài)對(duì)哪些系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)（設(shè)備）造成了影響，便于定位故障原因并對(duì)異態(tài)影響進(jìn)行評(píng)估。

4 結(jié)論

原國家廣電總局與工信部聯(lián)合大力推動(dòng)AVS+技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，電視臺(tái)播出系統(tǒng)、有線、衛(wèi)星、地面數(shù)字電視及互聯(lián)網(wǎng)電視、IPTV等都在開展AVS+技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施。相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)也加大了研發(fā)生產(chǎn)力度，不斷提高產(chǎn)品性能。隨著AVS+產(chǎn)品線的成熟，以及AVS2標(biāo)準(zhǔn)的逐步推動(dòng)，我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)AVS標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)和國際產(chǎn)業(yè)化道路將更上一層樓。

參考文獻(xiàn)

[1]劉勇.AVS%2b視頻編解碼技術(shù)在播出系統(tǒng)中的應(yīng)用及思考[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2017（4）：22-24.endprint