基于高清化改造系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

□ 王曉東

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)業(yè)余生活質(zhì)量的追求也是越來越高，電視媒體的頻道高清化迫在眉睫。深圳廣播電影電視集團(tuán)擬進(jìn)行高清化改造，將原有的四個(gè)標(biāo)清頻道改造成高標(biāo)清同播頻道，從而實(shí)現(xiàn)全臺(tái)所有頻道高清化的目標(biāo)。新改造的高清頻道不僅要滿足當(dāng)前的播出要求，更要考慮將來系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。以下就如何進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

一、播出系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)探討

高清化系統(tǒng)改造必須滿足高標(biāo)清同播，標(biāo)清信號(hào)也需要在有線網(wǎng)內(nèi)發(fā)布，即總控播出系統(tǒng)需要同時(shí)輸出一份標(biāo)清信號(hào)給下游單位使用。如果沿用原來高清系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的做法，在播出系統(tǒng)的架構(gòu)內(nèi)同時(shí)輸出高清信號(hào)和標(biāo)清信號(hào)，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。這種播出頻道系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，有著系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)較多、較為復(fù)雜、技監(jiān)信號(hào)較多、鏈路長等特點(diǎn)，同時(shí)故障排查時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增多，高標(biāo)清信號(hào)同時(shí)監(jiān)看，也增加了值班人員的工作量①。

為減輕播出值班人員的監(jiān)測監(jiān)控工作量，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡化優(yōu)化，減少系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，降低系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)，確保安全播出?，F(xiàn)在市場在售的系統(tǒng)周邊產(chǎn)品都是高標(biāo)清兼容設(shè)備，即使個(gè)別頻道有少量的標(biāo)清節(jié)目，也可以在高清設(shè)備上使用。優(yōu)化系統(tǒng)，簡化設(shè)計(jì)，將下變換環(huán)節(jié)去掉，即播出系統(tǒng)僅輸出高清信號(hào)，信號(hào)的下變換工作放在編碼環(huán)節(jié)，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，這種設(shè)計(jì)思路明顯減少了系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，在舊系統(tǒng)中，值班人員需要同時(shí)兼顧高標(biāo)清的PGM信號(hào)，同時(shí)還要監(jiān)看下變換板卡輸出信號(hào)狀況，以便于及時(shí)研判問題。而在新的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)里面，單獨(dú)輸出高清信號(hào)，值班人員只需要監(jiān)看一個(gè)PGM信號(hào)，主要注意力將集中在一個(gè)畫面上。下游單位所需要的標(biāo)清信號(hào)是通過轉(zhuǎn)碼來實(shí)現(xiàn)，在后面章節(jié)將會(huì)談到，另外，后續(xù)的編碼及傳輸環(huán)節(jié)也會(huì)對(duì)各個(gè)信號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)看。

二、編碼系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)探討

科技在不斷發(fā)展，廣電行業(yè)的專業(yè)設(shè)備也有了飛速的發(fā)展，電子設(shè)備更新?lián)Q代周期越來越短。根據(jù)摩爾定律，每18個(gè)月電子芯片的集成密度會(huì)增加1倍，所以基本上每一年半左右的時(shí)間電子產(chǎn)品就會(huì)升級(jí)一代。

圖1 舊高清系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 新高清系統(tǒng)架構(gòu)圖

深圳廣電集團(tuán)現(xiàn)已建成五個(gè)高標(biāo)清同播頻道，編碼器系統(tǒng)使用的是5+2編碼系統(tǒng)，即5個(gè)編碼器分別對(duì)5個(gè)高清頻道編碼，兩個(gè)編碼器接入一個(gè)16x2的矩陣輸出口，以此被網(wǎng)管控制做冗余備份，所使用的網(wǎng)管系統(tǒng)是NCC網(wǎng)管②。高清5+2編碼系統(tǒng)所使用的編碼器是原Tandberg公司的8090產(chǎn)品。由于電子設(shè)備的更新?lián)Q代時(shí)間越來越短，現(xiàn)在已經(jīng)無法購買到8090的編碼器，所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要綜合考慮編碼系統(tǒng)的實(shí)際情況，深圳廣電擬新改造的四個(gè)高標(biāo)清同播頻道的編碼系統(tǒng)就只能選擇新的編碼設(shè)備來滿足系統(tǒng)編碼的需求。

深圳廣電的高標(biāo)清編碼系統(tǒng)是兩套各自獨(dú)立的系統(tǒng)，考慮到傳輸鏈路和傳輸設(shè)備等因素，新改造的四個(gè)高標(biāo)清同播頻道的編碼信號(hào)需要融入這兩套系統(tǒng)，以便于簡化系統(tǒng)及管理。采用四通道的高清編碼器ELC9200，能夠同時(shí)對(duì)四路高清信號(hào)進(jìn)行編碼，同時(shí)輸出轉(zhuǎn)碼信號(hào)，以此達(dá)到高標(biāo)清同播的目標(biāo)。將四通道編碼器輸出碼流接入各自的復(fù)用系統(tǒng)，按照主備兩路信號(hào)的接入方式，以確保系統(tǒng)安全的設(shè)計(jì)思路，將四通道編碼器碼流接入MX8400復(fù)用器，在復(fù)用器中挑選需要的信號(hào)，高清編碼復(fù)用系統(tǒng)圖如圖3所示，圖中灰色部分為新加入的4通道高清編碼器。

圖3 新高清編碼系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖4 新標(biāo)清編碼系統(tǒng)架構(gòu)圖

標(biāo)清播出信號(hào)的編碼使用的是13+2編碼系統(tǒng)，編碼器使用的是原Tandberg公司的E5710編碼器，以及NCC網(wǎng)管系統(tǒng)，同樣，現(xiàn)在也已經(jīng)無法購買E5710編碼器。新改造的四個(gè)高標(biāo)清同播頻道增加了高清編碼信號(hào)，標(biāo)清編碼信號(hào)并沒有增加，因此可以考慮直接用原來的標(biāo)清編碼器E5710對(duì)標(biāo)清信號(hào)進(jìn)行編碼，這樣就需要有四個(gè)標(biāo)清的PGM信號(hào)送來編碼器，需要播出系統(tǒng)輸出標(biāo)清的PGM信號(hào)，那么播出系統(tǒng)的架構(gòu)就沒有改變，還是原來的模式，這樣也就改變了我們的初衷，不能達(dá)到簡化系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)的目的。

為融入現(xiàn)有13+2編碼系統(tǒng)，標(biāo)清編碼復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示，圖中灰色部分為4通道標(biāo)清MPII編碼信號(hào)。信號(hào)進(jìn)入復(fù)用系統(tǒng)后，再經(jīng)切換開關(guān)和傳輸設(shè)備，送到下游單位，供其信號(hào)發(fā)布系統(tǒng)使用。復(fù)用器內(nèi)增了4通道的標(biāo)清信號(hào)，那么原來的13+2系統(tǒng)就可以縮減成9+2系統(tǒng)，即原來的四套標(biāo)清信號(hào)由下面的4通道編碼器代替編碼，這樣也增加了編碼器的備份設(shè)備，縮小了系統(tǒng)規(guī)模，剩余的設(shè)備也便于將來系統(tǒng)的擴(kuò)展使用。

三、系統(tǒng)監(jiān)控檢測架構(gòu)設(shè)計(jì)探討

信號(hào)的監(jiān)測監(jiān)控是一項(xiàng)非常重要的工作。一個(gè)好的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)不但能夠確保系統(tǒng)的安全播出，還能夠節(jié)省人力物力，使效益最大化。系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)監(jiān)測，根據(jù)各個(gè)科室的播出值班任務(wù)劃分，可以分為頻道信號(hào)監(jiān)測監(jiān)控和編碼傳送系統(tǒng)鏈路監(jiān)測監(jiān)控。

各個(gè)播出頻道的信號(hào)監(jiān)測監(jiān)控主要是重點(diǎn)信號(hào)的監(jiān)測監(jiān)控，包括服務(wù)器信號(hào)、PGM播出信號(hào)等。頻道信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)是基于格非的XIO 9050HSM卡而設(shè)計(jì)，XIO 9050HSM數(shù)字信號(hào)監(jiān)測卡是高性能高質(zhì)量視音頻處理技術(shù)平臺(tái)。該平臺(tái)采用模塊化處理結(jié)構(gòu)，功能主要涵蓋對(duì)目前高端信號(hào)的各種處理，包括3G、高清、標(biāo)清等視音頻信號(hào)的多種轉(zhuǎn)換、顯示、分配等。利用XIO 9050HSM數(shù)字信號(hào)監(jiān)測卡設(shè)計(jì)一套信號(hào)比對(duì)系統(tǒng)，它可以監(jiān)測一路備同步信號(hào)與主同步信號(hào)間的相位關(guān)系，并且可以同時(shí)監(jiān)測兩路HD/SD-SDI信號(hào)的信號(hào)狀態(tài)、行場相位、AFD、EDH、CRC和內(nèi)嵌音頻等二十余種參數(shù)監(jiān)測。我們分別取二選一切換開關(guān)之前的主、備路信號(hào)，將信號(hào)接入板塊，利用板卡監(jiān)測軟件，分析信號(hào)的狀態(tài)，從而更好更快地發(fā)現(xiàn)并解決問題。

傳輸鏈路的監(jiān)測監(jiān)控采用的是博匯多畫面檢測軟件進(jìn)行檢測③，播出信號(hào)的最終發(fā)布要通過編碼傳輸系統(tǒng)發(fā)送給下游單位，所以傳輸鏈路的監(jiān)控監(jiān)測也非常重要。根據(jù)工作界面責(zé)任劃分對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽點(diǎn)監(jiān)看，即抽取的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)是播出的PGM信號(hào)，第二個(gè)節(jié)點(diǎn)是編碼后的該頻道信號(hào)，第三個(gè)節(jié)點(diǎn)是傳輸設(shè)備的輸出信號(hào)監(jiān)控監(jiān)測，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)是信號(hào)的回傳監(jiān)看，此設(shè)計(jì)思路基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)播出信號(hào)的閉環(huán)監(jiān)看，能夠清晰判斷播出信號(hào)在傳輸鏈路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，可以滿足播出監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

四、結(jié)語

深圳廣電高清化系統(tǒng)改造工作已經(jīng)在如火如荼地進(jìn)行中，系統(tǒng)建設(shè)有明確的設(shè)計(jì)思路，并在實(shí)踐中不斷的完善。科技在不斷發(fā)展進(jìn)步，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也要本著以人為本的思想，以科技為助力，設(shè)計(jì)出高可用性系統(tǒng)。好的系統(tǒng)架構(gòu)不但能夠減輕值班人員的負(fù)擔(dān)，還能夠更有效的保障安全播出。

注釋：

①劉偉寧.電視播出系統(tǒng)的高清化改造討論[J].科技傳播,2017(8).

②杜書.前端編碼復(fù)用系統(tǒng)建設(shè)方案分析與改造技術(shù)的研究[D].天津大學(xué),2015.

③馮秀燕.博匯監(jiān)測系統(tǒng)在廣播電視傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].西部廣播電視,2017(16).