縣級廣播電視臺制播系統(tǒng)的高清化改造實踐

延文章

衡東縣廣播電視臺 湖南省 衡陽市 421400

1 系統(tǒng)改造背景

廣播電視技術(shù)已發(fā)展到數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化的時代，提升視覺觀感體驗是滿足縣級廣播電視臺發(fā)展的內(nèi)在需求，也是提高收視率的重要手段。衡東縣廣播電視臺現(xiàn)有的設(shè)備只能支持標清信號，節(jié)目輸出效果不是很好，此外，設(shè)備在節(jié)目的生產(chǎn)過程中故障率越來越高，已影響到安全播出，不宜繼續(xù)使用。國家廣電總局與湖南省廣電局先后有文件指示，要在2020年前完成電視節(jié)目的高清化改造?？h級廣播電視臺要遵循國家廣播電視建設(shè)規(guī)范，建設(shè)高清數(shù)字化、采編播一體化的先進平臺。

2 建設(shè)目標

堅持以整體系統(tǒng)安全為中心，堅持統(tǒng)一規(guī)劃和部署，堅持兼顧經(jīng)濟效益，以確保全臺制播系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行為終極目標。堅持把業(yè)務支撐平臺做為重點，堅持做好全臺的內(nèi)容調(diào)度工作，堅持做好全臺的設(shè)備調(diào)度工作，要求設(shè)計一個集上傳、制作、直播、工程包裝、后臺渲染、媒體管理、新媒體發(fā)布、硬盤播出、計算機網(wǎng)絡(luò)信息平臺、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能于一體、覆蓋全臺的全站式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3 高清化設(shè)計具體要求

高清制播系統(tǒng)是全臺的節(jié)目內(nèi)容生產(chǎn)系統(tǒng)，是日常新聞專題制作的核心系統(tǒng)，負責很多新聞和專題，如《衡東新聞》《今日衡東》《衡東故事》等。因此，這個系統(tǒng)必須具備安全、可靠、穩(wěn)定、高效的特點。在整合原有標清系統(tǒng)的情況下，衡東縣廣播電視臺提出了以下建設(shè)目標：（1）大幅度提高非編制作、編輯審片、總編上傳、機房播出等軟件的制作效率與穩(wěn)定性；（2）磁盤陣列系統(tǒng)需要滿足日常高碼率、高清晰度在線編輯的要求；（3）升級客戶端管理和登錄名制作模式，實現(xiàn)權(quán)限分區(qū)管理；（4）數(shù)據(jù)保護能力、過程監(jiān)控能力和故障預警機制達到國家規(guī)定的安全級別；（5）將升級后的高清制播系統(tǒng)與原有的標清系統(tǒng)及其他相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)無縫連接起來。

制播系統(tǒng)的升級要考慮兼容性、可持續(xù)性、安全性。需要與原有標清系統(tǒng)實現(xiàn)兼容，升級后的系統(tǒng)必須是可持續(xù)發(fā)展的可以升級2K 及4K的，最重要的是要確保安全播出。因此要構(gòu)建一個高標準、高兼容和高安全的高清內(nèi)容生產(chǎn)平臺。

4 高清化具體改造措施

以上述具體要求為依據(jù)，從節(jié)目內(nèi)容制作和節(jié)目審核播出的流程出發(fā)，衡東縣廣播電視臺對整個高清制播系統(tǒng)進行了各個環(huán)節(jié)的測試和驗證，對整個網(wǎng)絡(luò)進行了高質(zhì)量的改造。

4.1 存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)升級

高清節(jié)目編輯過程中對磁盤陣列系統(tǒng)要求很高，因為需要進行實時編輯讀取寫入，整個制播系統(tǒng)帶寬要求足夠?qū)?，才能使高清制播系統(tǒng)的編輯性能完全發(fā)揮出來。在當前的編輯方法中，由于故事板的編輯操作導致存儲速度低于寫入速度，這樣就容易出現(xiàn)編輯軟件編輯節(jié)目的時候出現(xiàn)卡頓及丟幀或者花屏等狀況。存儲系統(tǒng)以萬兆NAS 存儲作為依托，整體架構(gòu)體現(xiàn)了技術(shù)的先進性，且網(wǎng)絡(luò)清晰明了，易于維護。萬兆NAS 存儲系統(tǒng)和高清非編工作站等設(shè)備組成一個整體網(wǎng)絡(luò)。此外系統(tǒng)預留了設(shè)備擴展和接口擴展，后期可根據(jù)需要實現(xiàn)整體系統(tǒng)擴展。

中心存儲采用一臺16 盤位萬兆NAS 存儲節(jié)點，向外界提供兩個萬兆以太網(wǎng)接口通道，滿足高清節(jié)目制作要求。配置17 塊4TB 企業(yè)級專業(yè)硬盤，其中16 塊采用RIAD5+2S 容錯方式，1 塊作為冷備硬盤存儲，有效容量52TB。經(jīng)過系統(tǒng)壓力測試，通過人工制造故障、模擬異常存儲等試驗，來驗證存儲系統(tǒng)的性能，測試結(jié)果顯示現(xiàn)有NAS存儲是可行的，具備的高可用性高兼容性及高可靠性，能達到衡東高清制播系統(tǒng)的高標準存儲要求。

4.2 高清編輯性能優(yōu)化

高清制播系統(tǒng)的編輯性能關(guān)系著整個系統(tǒng)的工作效率，與磁盤陣列系統(tǒng)、編輯工作站性能、整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境均有關(guān)。我們重點考慮了兩個方面的內(nèi)容，一是編輯工作站的硬件性能，二是非線性編輯軟件的節(jié)目編輯性能，最終的落腳點是持續(xù)優(yōu)化高清內(nèi)容的制作效率。

圖1 衡東縣廣播電視臺制播系統(tǒng)的整體拓撲圖

在經(jīng)過對備選的幾種常見的非編制作平臺進行性能測試后，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的大洋非線性編輯軟件，對工作效率更有幫助，最后決定使用HP Z8 G4 作為高清非編編輯工作站點。非編制作系統(tǒng)采用英特爾Xeon 4114 雙處理器渲染引擎，利用NVIDIA 2080ti 專業(yè)級別顯卡，基于DirectX12 的架構(gòu)，采用專業(yè)廣播級視音頻板卡，能廣泛應用于從4K 內(nèi)容編輯到標清視頻剪輯，具備多規(guī)格視頻接口采集與輸出的功能，多色域空間也可實現(xiàn)完美支持，且可用于2D、3D 的制作和監(jiān)看全流程，此外具有豐富的音頻接口，獨立的音頻監(jiān)聽通道不會占用專業(yè)音頻接口，配合音頻編輯軟件，可輕松實現(xiàn)從立體聲混音到環(huán)繞聲及更復雜的音頻制作，能夠滿足后期專業(yè)音頻制作的需要。

4.3 安全播出能力提升

安全播出是廣播電視臺的生命線。系統(tǒng)改造以滿足高清生產(chǎn)能力和整個內(nèi)容流程要求為出發(fā)點，還要充分考慮數(shù)據(jù)存儲的可靠性、現(xiàn)場新聞的安全性和流程運行的穩(wěn)定性?；诠饫w通道的數(shù)據(jù)傳輸過程讓傳輸速度得到了很大提升。播出控制工作采用主備交叉?zhèn)浞莘绞娇刂埔曨l播出服務器、播出切換矩陣等設(shè)備，相互配合進行調(diào)度，確保安全播出。任一播控工作站出現(xiàn)問題，由其它工作站即時接管并執(zhí)行該頻道播出的控制工作。當主播有故障時，能夠自動切換到備播；主備都出問題，自動切換到應急信號播出；主播控出現(xiàn)問題時，備播控自動接管所有設(shè)備的控制權(quán)。在緊急情況下，記者可以直接將文件發(fā)送到播出機房完成直播，這樣就讓整個網(wǎng)絡(luò)發(fā)生重大故障時有了極好的應急效果。整個系統(tǒng)對技術(shù)人員要求比較高，為了快速有效的定位和處理流程故障，衡東廣播電視臺部署了多節(jié)點預警機制，分析了業(yè)務流程，提出有效的監(jiān)控點，并實現(xiàn)監(jiān)控和預警。通過短信和微信平臺，機房值班人員被提示要積極地發(fā)現(xiàn)問題，確保節(jié)目的安全播出。

4.4 多格式內(nèi)容支持

高清內(nèi)容制作在分辨率、比特率等方面相比原有的標清內(nèi)容有更高的要求。視頻來源比較復雜，既有記者們用攝像機拍攝的高清視頻，還有許多其他不同來源的視頻內(nèi)容，如網(wǎng)絡(luò)下載、手機拍攝、航拍視頻等。由于編碼功能的格式不同，在編輯過程中，我們需要找到適合不同格式和不同比特率的最佳方法。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)對絕大部分文件具有良好的兼容能力。通過構(gòu)建統(tǒng)一的轉(zhuǎn)碼平臺，將轉(zhuǎn)碼任務放置在背景中，并根據(jù)設(shè)定的標準格式進行轉(zhuǎn)碼，該轉(zhuǎn)碼平臺支持多格式轉(zhuǎn)碼，它可以處理提交的不同文件夾和格式設(shè)置，轉(zhuǎn)碼后的文件仍然可以根據(jù)原始文件夾名稱進行不同的存儲，且處理速度快而好，大大提高了編輯記者的工作效率。

5 結(jié) 語

未改造之前我們對高清化改造還存在一些困惑和疑慮，經(jīng)過對整個系統(tǒng)的仔細論證、詳細測試、認真分析與透徹研究之后，在不影響原有系統(tǒng)運行、工程改造進度的情況下，高清制播系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)過一個月左右的奮戰(zhàn)圓滿完成。在改造過程中，我們經(jīng)歷了存儲系統(tǒng)的選擇、原始數(shù)據(jù)資源的遷移、軟件兼容問題的分析和修改、攝像機存儲卡導入格式的增加和優(yōu)化、總編室審片綜合效率的優(yōu)化等，所有的難題都迎刃而解?？h級廣播電視臺的整體高清化趨勢不可阻擋，我們要注重理論聯(lián)系實際，完善高清制播系統(tǒng)缺陷，規(guī)范高清制播流程，優(yōu)化高清制播系統(tǒng)性能，努力構(gòu)建安全高效、先進優(yōu)質(zhì)的高清制播體系。