互聯(lián)網(wǎng)視角下高、標(biāo)清兼容的集群播出系統(tǒng)設(shè)計探析

文/卞力

引言

當(dāng)前，很多人選擇通過電腦等途徑觀看娛樂節(jié)目，但作為傳統(tǒng)娛樂方式的電視，依然依靠過去的積累擁有著極大數(shù)量的觀眾。傳統(tǒng)的標(biāo)清電視已經(jīng)很難滿足人們的要求，必須要對電視的播出系統(tǒng)升級，建立高、標(biāo)清兼容的集群系統(tǒng)。

1.高、標(biāo)清兼容集群播出系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

1.1 播出系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計

電視臺的播出系統(tǒng)視頻服務(wù)單元由很多子系統(tǒng)構(gòu)成，包括播出控制單元、數(shù)據(jù)庫管理、技術(shù)審片、遷移調(diào)度等。在這些不同的構(gòu)成部分中，以數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)的重要模塊，系統(tǒng)依靠遷移調(diào)度系統(tǒng)支撐電視節(jié)目播出的相關(guān)業(yè)務(wù)，使用自動播出軟件保證系統(tǒng)能夠自動播放。

節(jié)目的信號源有數(shù)字信號和模擬信號兩種，在實際工作中，需要使用專門的信號處理裝置處理不同的信號，并做好信號的分類，才能保證節(jié)目播出順利。如果要進(jìn)行系統(tǒng)信號變換，需要經(jīng)過節(jié)目上載、模擬信號調(diào)度、音頻加解嵌系統(tǒng)、視頻服務(wù)信號調(diào)度來實現(xiàn)，與此同時，還會對部分信號進(jìn)行歸類處理。

1.2 播出系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)框架

電視臺的播出系統(tǒng)需要具備節(jié)目上載、儲存以及管理等功能，系統(tǒng)需要不同的服務(wù)器，并且使用傳輸速度很快的千兆以太網(wǎng)將不同的服務(wù)器連接在一起，保證各項功能的協(xié)同。由于系統(tǒng)的功能很多，使得系統(tǒng)出現(xiàn)問題的可能性也大大增加。為了避免因為某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題導(dǎo)致節(jié)目無法播放，電視臺的播放系統(tǒng)會使用兩臺千兆以太網(wǎng)交換機(jī)來建立系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)匯集層，使用雙機(jī)互聯(lián)的方法，保證一個服務(wù)器出現(xiàn)故障時其他服務(wù)器也能夠代替它的工作。[2]

在對節(jié)目的播出、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器的管理上，使用千兆以太網(wǎng)進(jìn)行工作站和服務(wù)器之間的信息交流，能夠使播出系統(tǒng)的功能變得更加完善和高效。在建立高、標(biāo)清兼容集群播放系統(tǒng)時，由于需要存儲大量的數(shù)據(jù)和節(jié)目，系統(tǒng)必須要有較強(qiáng)的存儲能力，使遷移、入庫、后臺轉(zhuǎn)碼等任務(wù)能夠快速進(jìn)行，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行有效的調(diào)度。而在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性上，可以利用雙服務(wù)器運行的方式，并用軟件保證雙服務(wù)器可以互為主設(shè)備。

2.高、標(biāo)清兼容集群播出系統(tǒng)的運作流程

2.1 節(jié)目素材的傳遞

節(jié)目素材的傳遞需要經(jīng)過上載、審查、納入節(jié)目播放列表等步驟。首先，節(jié)目的素材儲存到上載站的上載中心，而媒資系統(tǒng)和制作系統(tǒng)的素材，則需要上傳到播出系統(tǒng)。審查人員會審查上傳過來的節(jié)目，通過審查后，編單工作站、播出控制工作站會將經(jīng)過審查的節(jié)目素材納入到節(jié)目播出表當(dāng)中。節(jié)目的播出表會被傳給數(shù)據(jù)庫，此時調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)就會檢測表單當(dāng)中的內(nèi)容，并將其中沒有被移動到播出系統(tǒng)當(dāng)中的節(jié)目進(jìn)行遷移，在規(guī)定的時間，按照播放列表播放節(jié)目。

2.2 節(jié)目表單、素材、用戶管理

編單工作站的主要工作內(nèi)容是對電視臺每天播出的節(jié)目進(jìn)行規(guī)劃，比如廣告節(jié)目的播出，就需要編單工作站進(jìn)行制定。系統(tǒng)當(dāng)中的其他用戶是沒有修改廣告條目權(quán)限的，而播出站則依靠廣告段的標(biāo)記自動播出。播出系統(tǒng)的用戶應(yīng)該采用統(tǒng)一管理的方式，對登陸權(quán)限和空間分配進(jìn)行管理，避免出現(xiàn)權(quán)限和空間使用的混亂。

2.3 節(jié)目控制指令的運作

播出系統(tǒng)的服務(wù)體系需要使用到該服務(wù)的調(diào)度模塊進(jìn)行管理，完善節(jié)目素材的使用情況，以完成對節(jié)目文件的二級緩存和管理。[4]對于播出的MPC轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊，需要針對上載站、非編站或者媒資下載站完成對節(jié)目的高清、標(biāo)清轉(zhuǎn)換目的，比如節(jié)目是標(biāo)清素材，但是要在高清環(huán)境下播出時，播出MPC轉(zhuǎn)換模塊就能夠在后臺進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將素材加入到播出數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

3.系統(tǒng)的安全機(jī)制

3.1 監(jiān)控報警安全機(jī)制

監(jiān)控報警安全機(jī)制能夠?qū)Σ煌匾碾娨曅盘栠M(jìn)行多畫面合成，在節(jié)目信號出現(xiàn)中斷和音量過低等故障時，可以將故障信息在監(jiān)控窗上標(biāo)識，還可以通過語音警報的方式提醒，并且將各種故障記錄下來。

3.2 播前審檢

即將播出的節(jié)目當(dāng)中可能會存在畫面損壞、音頻損壞等問題，這就需要使用到播前審檢技術(shù)，對素材進(jìn)行檢測，及時發(fā)現(xiàn)素材當(dāng)中存在的損壞，并利用冗余備份技術(shù)及時播出相關(guān)的節(jié)目，保證播放系統(tǒng)的安全。

3.3 備份安全機(jī)制

播出系統(tǒng)出現(xiàn)故障是難以避免的，為了可以在最短的時間之內(nèi)解決故障，一般會采用硬件備份的方式，比如采用鏡像備份的方式進(jìn)行備份，并做好條線處理等機(jī)制，使故障發(fā)生時可以及時做出反應(yīng)。

3.4 供電故障安全機(jī)制

整個系統(tǒng)的播出需要有電力作為支撐，因此，如果系統(tǒng)的電力供應(yīng)出現(xiàn)了障礙，播出系統(tǒng)就會無法工作。為了避免因為電力問題導(dǎo)致系統(tǒng)停止工作，通常都會使用雙回路模式進(jìn)行供電，使用兩套主機(jī)或者兩套獨立電池進(jìn)行供電，保證一個電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，另一個系統(tǒng)能夠維持播出系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

4.系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中的常見問題和解決方法

4.1 監(jiān)視系統(tǒng)存在問題

一般都會有兩種信號存在在高、標(biāo)清兼容的演播室或者轉(zhuǎn)播車當(dāng)中，分別是4:3的標(biāo)清信號和16:9的高清信號，高、標(biāo)清兼容的集群播放系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)視時，需要對兩種信號都進(jìn)行監(jiān)控，因此，合理的選擇視頻信號進(jìn)行監(jiān)控，能夠提升監(jiān)控效率，并保證節(jié)目播放的穩(wěn)定性。一般而言，系統(tǒng)當(dāng)中的監(jiān)控圖像都是由兩部分構(gòu)成，分別是信號源監(jiān)控和節(jié)目監(jiān)控：信號源監(jiān)控的監(jiān)視內(nèi)容就是信號源，監(jiān)視的內(nèi)容包括攝像機(jī)和錄像機(jī)，還有字幕機(jī)等關(guān)鍵圖像上的內(nèi)容，在使用信號源監(jiān)控時，一般使用普通標(biāo)清信號源信號進(jìn)行，降低成本；節(jié)目監(jiān)控是在切換臺輸出PGM和PST系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)監(jiān)視；通常導(dǎo)演和導(dǎo)播人員都是通過節(jié)目監(jiān)控的監(jiān)視器來評判一個節(jié)目的質(zhì)量，所以節(jié)目監(jiān)控需要使用廣播級的高清監(jiān)視器。但在不同的模式下，也會產(chǎn)生另一個問題，那就是由于高清信號和標(biāo)清信號的幅型不同，但是監(jiān)控工作通常都是針對一種信號。為了能夠?qū)Σ煌偷墓?jié)目進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)視器必須使用能夠切換幅型的型號，并且為了提高調(diào)整的快捷程度，還需要在監(jiān)視器上添加一個控制單元，保證在需要時能夠在16:9和4:3兩種幅型之間自由切換，提高監(jiān)控的效率。

在實際工作中，一方面需要滿足4:3的標(biāo)清輸出需求，還需要有高清信號源儲備，因此，高標(biāo)清兼容的演播室一般會需要一次錄制高清和標(biāo)清兩種版本的信號，而不是對不同信號進(jìn)行分別錄制。但兩種畫面的幅型不同，在構(gòu)圖上會有不同的需求，這就需要保證拍攝到的畫面可以滿足兩種不同幅型的構(gòu)圖需要。通常，會在16:9的尋像器上添加4:3的區(qū)域標(biāo)線，攝像師在拍攝時就可以清楚兩種不同幅型畫面的構(gòu)圖情況，從而設(shè)計滿足兩種不同畫面幅型的構(gòu)圖。在高清演播室內(nèi)的監(jiān)視系統(tǒng)中采用可以切換幅型的監(jiān)視器，在兩種不同清晰度的節(jié)目同時錄制時，將監(jiān)視器的畫面調(diào)整到16:9幅型，也能夠看到4:3的安全線，導(dǎo)演和導(dǎo)播就可以根據(jù)節(jié)目和畫面的需求同時對兩種畫面進(jìn)行構(gòu)圖，在需要時，只需要調(diào)整一下幅型就可以實現(xiàn)監(jiān)控的需求。

4.2 音畫不同步

標(biāo)清節(jié)目源有很多，在節(jié)目的錄制過程中，導(dǎo)演會根據(jù)實際需求加入一些節(jié)目畫面，為此，在系統(tǒng)當(dāng)中必然需要加入上下變換器，但也會不可避免地出現(xiàn)音畫不同步的問題。為了解決由于變換帶來的問題，如果是上變換導(dǎo)致了音畫不同步，會使用到演播室音頻系統(tǒng)當(dāng)中的獨立可調(diào)音頻延遲功能，去補(bǔ)償由于信號源出現(xiàn)上變換而出現(xiàn)的延遲；如果由于下變換導(dǎo)致了音畫不同步，就需要對音頻自身進(jìn)行變換，保證音頻和視頻的同步延遲，使信號能夠?qū)崿F(xiàn)聲音和畫面的同步。

在實際工作中，演播室中會存在兩個信號，分別是音畫同步的高清信號和經(jīng)過延遲之后的標(biāo)清音頻同步信號。為了防止音頻混亂造成導(dǎo)演難以正常對節(jié)目進(jìn)行監(jiān)控，一般只選擇上述兩種信號的一種進(jìn)行監(jiān)控，而究竟監(jiān)聽哪一個信號在過去的系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中已經(jīng)形成了習(xí)慣，就是監(jiān)聽聲音最終輸出端，所以傳統(tǒng)情況下都是監(jiān)聽延遲之后的聲音。但在實際工作中，由于無論是主監(jiān)還是預(yù)監(jiān)，視頻信號都沒有延遲，這種情況下，導(dǎo)演看到的監(jiān)視器上的圖像就會和現(xiàn)場拾取的聲音不同步，現(xiàn)場的工作人員會覺得節(jié)目的效果非常不舒服，導(dǎo)致對節(jié)目進(jìn)行了一些錯誤的處理。所以，在使用了高標(biāo)清兼容的集群播出系統(tǒng)后，演播室的監(jiān)聽?wèi)?yīng)該是沒有延遲并且和高清信號同步的聲音，保證監(jiān)視器上的音畫能夠和現(xiàn)場拾取的畫面相同，方便監(jiān)視工作，避免導(dǎo)演判斷錯誤，而為了能夠監(jiān)聽延遲后的聲音質(zhì)量，通常會在系統(tǒng)中加入音頻解嵌入設(shè)備。

結(jié)語

高標(biāo)清兼容的電視播出系統(tǒng)具有安全、統(tǒng)一、高效的特點，但同時也需要付出大量的成本，因此，需要在滿足播出安全的情況下，有效地控制成本。隨著近年來數(shù)字電視建設(shè)完成后，高清信號的用戶會越來越多，而通過高標(biāo)清兼容的集群播出系統(tǒng)，可以滿足不同觀眾的需求。