龍海廣播電視臺(tái)的數(shù)字高清改造工程

【摘要】隨著各地高清數(shù)字化播出改造熱潮，龍海廣播電視臺(tái)也跟進(jìn)改造高清化播出，文中仔細(xì)論述了在進(jìn)行方案考慮時(shí)，對(duì)如何利用舊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高清化改造，進(jìn)行了詳細(xì)的論述，這對(duì)于低投入高產(chǎn)出具有重要意義，同時(shí)，也對(duì)于進(jìn)行高清化改造工作具有一定的參考意義。

【關(guān)鍵詞】高清改造;媒體網(wǎng)關(guān);HD-SDI;高標(biāo)清同播;上下變換;自動(dòng)校時(shí);二級(jí)存儲(chǔ)

引言：當(dāng)前，隨著高清數(shù)字電視的發(fā)展，我臺(tái)也在2017年進(jìn)行了高清化播出改造。由于改造方案許許多多，有幾十萬、幾百萬等的改造方案，我們根據(jù)本臺(tái)實(shí)際情況，結(jié)合改造資金狀況，充分利用舊設(shè)備，制定出既節(jié)省又能運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠的高清改造方案，投入幾十萬就順利實(shí)現(xiàn)全臺(tái)采編播從標(biāo)清播出轉(zhuǎn)向高清化播出。

1. 改造前的現(xiàn)狀

我臺(tái)在高清改造前的設(shè)備現(xiàn)狀：二個(gè)標(biāo)清頻道、一個(gè)模擬頻道播出，播出系統(tǒng)是2003年早期的基于MPEG2數(shù)字標(biāo)清系統(tǒng)。臺(tái)標(biāo)、時(shí)標(biāo)、滾動(dòng)字幕機(jī)，錄播工作站，媒資系統(tǒng)等均只支持標(biāo)清素材;只有2013年以后投建的“媒體網(wǎng)關(guān)”防毒系統(tǒng)、非編無卡工作站、虛擬演播室及EXIR等攝像機(jī)支持高清格式。監(jiān)視監(jiān)聽用電視：控制桌上是兩臺(tái)模擬電視，電視墻上為42寸HDMI高清電視。時(shí)鐘同步系統(tǒng)：TVZ衛(wèi)星校時(shí)設(shè)備。

2. 高清改造技術(shù)方案

2.1 總體技術(shù)設(shè)計(jì)思路

（1）播出素材采用基于數(shù)據(jù)庫的管理方式，具備播出素材錄入合法性檢測(cè)功能。并具有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自動(dòng)備份功能。

（2）錄制工作站更換為高清錄制工作站;原來的標(biāo)清媒資系統(tǒng)升級(jí)改造為高清媒資系統(tǒng);在播出系統(tǒng)升級(jí)改造后，同步將支持高清的攝像機(jī)全部設(shè)為高清錄制模式;非編工作站統(tǒng)一使用高清格式。

（3）增加兩個(gè)HD-SDI高清播出頻道，每個(gè)頻道同時(shí)下變換同步在原來的標(biāo)清頻道播出，進(jìn)行高標(biāo)清同播。同時(shí)將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模變換為復(fù)合模擬信號(hào)，同步播出原來的模擬頻道。每個(gè)頻道選擇主、備播出服務(wù)器來保證故障時(shí)自動(dòng)切換。主備機(jī)均具備臺(tái)標(biāo)、時(shí)標(biāo)、字幕滾動(dòng)功能，作為字幕機(jī)的備機(jī)之用。

（4）添加兩套編單工作站，每個(gè)頻道單機(jī)設(shè)置，兩套相互備份，當(dāng)某一編單機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)另一頻道的編單機(jī)自動(dòng)接替使用。

（5）添加一套雙通道的SDI數(shù)字高清臺(tái)標(biāo)滾動(dòng)字幕機(jī)+高清鍵混控制器系統(tǒng)作為主臺(tái)標(biāo)、時(shí)標(biāo)、字幕滾動(dòng)主機(jī)，利用播出主備機(jī)內(nèi)置的臺(tái)標(biāo)、時(shí)標(biāo)、字幕滾動(dòng)功能作為每個(gè)頻道的臺(tái)標(biāo)、時(shí)標(biāo)、字幕備機(jī)。

（6）整個(gè)系統(tǒng)具備時(shí)間自動(dòng)校時(shí)功能和時(shí)基、幀同步功能。同時(shí)利用原有的“媒體網(wǎng)關(guān)”的防毒系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)仍具有防毒功能。

（7）為保證設(shè)備恒溫防塵環(huán)境，機(jī)房主機(jī)都放置在設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)，而鍵鼠則放在播控機(jī)房?jī)?nèi)，通過KVM進(jìn)行遠(yuǎn)程操作;兩個(gè)頻道的矩陣切換器及鍵混控制器均采用本地面板和遙控面板分離的設(shè)備，主機(jī)放設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)，遙控面板同樣放在播控機(jī)房;操作人員在播控機(jī)房進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

2.2 需要更換及新添加為高清的設(shè)備

高清錄制工作站及高清監(jiān)視器，兩頻道視頻播出服務(wù)器、編單機(jī)，字幕機(jī)。控制桌上的兩臺(tái)高清監(jiān)視器，兩套播出高清切換器。兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器，高清編碼器，復(fù)用器，高標(biāo)清下變換器，HD-SDI數(shù)字分配器，HDMI-SDI轉(zhuǎn)換器，SDI-HDMI轉(zhuǎn)換器，數(shù)字下變換為復(fù)合信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。

2.3 需要升級(jí)的設(shè)備

標(biāo)清媒資系統(tǒng)升級(jí)為支持高清素材的系統(tǒng)，只做軟件升級(jí)，不做硬件更新。

3. 實(shí)現(xiàn)功能和技術(shù)參數(shù)要求

（1）兩個(gè)高清頻道共用一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器，兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器相互構(gòu)成主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，主備數(shù)據(jù)庫具備鏡像功能和相互備份的功能;

（2）數(shù)字播出系統(tǒng)采用廣播級(jí)高清視音頻板卡，能夠定時(shí)自動(dòng)加載節(jié)目單和字幕單;斷電直通播出，來電自動(dòng)恢復(fù)斷點(diǎn)播出;高、標(biāo)清素材混播、素材自適應(yīng)上下變換播出;輸出HD-SDI嵌入式數(shù)字信號(hào)。具備字幕播出功能。

（3）播出矩陣切換器： 8路SD/HD SDI輸入，2路模擬CVBS輸入;帶本地面板及遙控面板;內(nèi)置模擬信號(hào)幀同步器及模擬音頻加嵌器，自帶時(shí)基發(fā)生器功能。

（4）高標(biāo)清下變換處理器，HD-SDI輸入，下變換為2路SD-SDI信號(hào)輸出及高清環(huán)通輸出口;帶有內(nèi)置幀同步和REF外同步輸入功能。

（5）二通道高清字幕機(jī)：具有HD/SD-SDI 輸入、輸出及預(yù)監(jiān)輸出接口;斷電直通功能;內(nèi)外同步模式;具有動(dòng)、靜態(tài)角標(biāo)、臺(tái)標(biāo)、時(shí)標(biāo)和多種滾動(dòng)字幕功能。高清鍵混控制器：臺(tái)標(biāo)、時(shí)鐘疊加，兩路鍵信號(hào)輸入、兩路填充信號(hào)輸入、REF外同步，LTC時(shí)鐘接口，遙控面板接口。

（6）高清編碼器：CVBS及SD/HD-SDI等輸入接口， 2×ASI輸出接口; 復(fù)用器：8路路ASI輸入，2組（4路）TS流輸出。

（7）媒資管理系統(tǒng)：利用原媒資設(shè)備，僅升級(jí)管理軟件來實(shí)現(xiàn)高清素材媒資管理功能，具備節(jié)目、片段、場(chǎng)景、鏡頭、用戶、權(quán)限、角色、密級(jí)等管理方式;并具備關(guān)鍵幀、模糊等檢索方式。

（8）高清錄制工作站，采用廣播級(jí)非編板卡，具有HDMI /HD/SD、數(shù)字音頻AES/EBU輸入輸出接口。

4. 具體的實(shí)施方案

4.1 高標(biāo)清播出系統(tǒng)

高清改造，重點(diǎn)在于播出系統(tǒng)的改造，播出系統(tǒng)按下圖所示進(jìn)行設(shè)計(jì)。（見圖1）

（1）播出服務(wù)器的播出格式：視頻：1080/50i，幀率：25，分辨率：1920*1080，畫面寬高比：16：9，HD-SDI輸出。

（2）上下變換設(shè)置

播出機(jī)的標(biāo)清素材上變換為高清設(shè)置，一般有上下切邊、左右加邊、水平拉伸三種模式。我們采用左右“拉伸”的變形方式，使4：3標(biāo)清格式的節(jié)目畫面上變?yōu)?6：9的高清格式。

播出的高清信號(hào)下變換為標(biāo)清信號(hào)設(shè)置：一般有信箱（上下加邊）、左右切邊、左右壓縮三種模式：我們采用左右畫面“壓縮”的變形方式，使16：9高清格式的節(jié)目信號(hào)源下變換為4：3的標(biāo)清格式。

（3）頻點(diǎn)設(shè)置參數(shù)：調(diào)制器采用64QAM（正交振幅調(diào)制）調(diào)制方式，在8MHz模擬頻道帶寬下，總碼流為38Mbps。編碼器的輸出碼流設(shè)置：設(shè)為VBR 動(dòng)態(tài)碼率模式，高清最大控制在8Mbps，標(biāo)清控制在3.8Mbps。

（4） 時(shí)鐘的同步：

軟件客戶端同步方式：所有服務(wù)器均安裝時(shí)鐘同步客戶端，均通過局域網(wǎng)對(duì)原時(shí)鐘服務(wù)器自動(dòng)校時(shí)。硬件連接直接同步方式：將高清鍵混控制器的時(shí)鐘 LTC&GPIO接口，對(duì)接原有的時(shí)鐘分配器TVZ3100的EBU輸出口，將EBU輸出口的1、2、3腳分別連接LTC&GPIO接口的3腳LTCP口、6腳LTCN口 、8腳GND口。

（5）幀同步

將切換器、鍵混、下變換器的幀同步輸入REF接口，連接到幀同步發(fā)生器輸出的REF接口，并設(shè)為外同步模式（注：除了鍵混控制器外，亦可設(shè)為內(nèi)同步模式）。

（6）在編單、播出服務(wù)器以及二級(jí)存儲(chǔ)器設(shè)置文件夾共享，以便播出局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)互訪和已安裝網(wǎng)關(guān)客戶端的媒體網(wǎng)關(guān)非編網(wǎng)側(cè)的服務(wù)器訪問。

（7）防毒與播出安全措施的處理

所有服務(wù)器都必須經(jīng)過殺毒后，再通過設(shè)置注冊(cè)表來禁用USB的U盤功能的使用，并將除了usb鼠標(biāo)、usb鍵盤要用的端口外全部用硅膠封堵處理，同時(shí)，將光驅(qū)也拆除，再接入原來的二級(jí)“媒體網(wǎng)關(guān)”的局域網(wǎng)中，媒體文件通過媒體網(wǎng)關(guān)客戶端軟件互訪，達(dá)到防毒效果。具體的媒體網(wǎng)關(guān)的功能及使用方法，本人己在《電視技術(shù)》第8、9期分別作了詳細(xì)介紹，在此不再繁述。

（8）將原有的NAS矩陣存儲(chǔ)器，設(shè)置為播出二級(jí)存儲(chǔ)器，并將四個(gè)IP端口作balance-alb負(fù)載均衡方式并入播出局域網(wǎng)，需要訪問的服務(wù)器設(shè)置訪問矩陣存儲(chǔ)器的共同一個(gè)IP即可高速訪問數(shù)據(jù)。

4.2 錄制工作站

將高清攝像機(jī)的HD-SDI輸出口連接到錄制工作站的HD-SDI輸入口，然后將錄制工作站的HD-SDI輸出口連接到高清監(jiān)視器的HD-SDI輸入口即可。

5. 運(yùn)行情況

我臺(tái)自2017年進(jìn)行高清改造以來，兩套（棕合、影視）高標(biāo)清同播的播出系統(tǒng)，每天均擔(dān)負(fù)十七個(gè)多小時(shí)的播出量，一直狀態(tài)良好，穩(wěn)定運(yùn)行。

6. 結(jié)語

僅投入幾十萬就實(shí)現(xiàn)全部的高清化改造，充分利用舊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)少投入，高產(chǎn)出的效果。更使我臺(tái)的兩套電視自辦節(jié)目實(shí)現(xiàn)高清化的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)高清、標(biāo)清、模擬三種播出頻道達(dá)到同步、穩(wěn)定、安全地播出。

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