電視臺(tái)高清化改造實(shí)踐

文/單潤(rùn)超 馬 彪（淮北市傳媒中心）

近年來(lái)，依據(jù)國(guó)家廣電總局《關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》，繼央視、各省級(jí)衛(wèi)視實(shí)施高清化改造之后，市、縣級(jí)電視臺(tái)紛紛開(kāi)啟高清化改造進(jìn)程。淮北市廣播電視臺(tái)全臺(tái)電視高清化升級(jí)改造項(xiàng)目于2019 年8 月完工并檢測(cè)合格，2019 年9 月新聞綜合、公共、教育頻道正式施行高標(biāo)清同播。

一、全臺(tái)高清化技術(shù)改造總體思路

淮北市廣播電視臺(tái)開(kāi)辦有新聞綜合、公共、教育3 個(gè)電視頻道，2015 年初廣電中心投入使用，擁有800m2和400m2演播廳各1 座、6+1 訊道數(shù)字電視轉(zhuǎn)播車1 輛，4 套標(biāo)清數(shù)字電視制播系統(tǒng)安全運(yùn)行多年。

本次升級(jí)改造涉及采、編、播全部流程，總體技術(shù)思路是：新聞綜合、公共、教育3 個(gè)電視頻道，按照4（3+1）個(gè)制播通道一體建設(shè)；項(xiàng)目包含高清攝像機(jī)、融合平臺(tái)及非線性編輯網(wǎng)、演播室及周邊、高標(biāo)清同播系統(tǒng)、高清電視轉(zhuǎn)播車5 個(gè)子項(xiàng)，根據(jù)財(cái)政預(yù)算資金額度，分步實(shí)施；利用現(xiàn)有播出機(jī)房進(jìn)行播出高清化改造，先行拆除標(biāo)清播出系統(tǒng)，再搭建高清播出系統(tǒng)，為保障不間斷播出，搭建臨時(shí)播出系統(tǒng)用以過(guò)渡。

項(xiàng)目實(shí)施滿足以下技術(shù)要求：先進(jìn)性，采用符合國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的、穩(wěn)定成熟的先進(jìn)技術(shù)，兼顧廣播電視領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展方向，適應(yīng)數(shù)字技術(shù)發(fā)展的要求；安全性，系統(tǒng)具有應(yīng)變能力和容錯(cuò)能力，關(guān)鍵設(shè)備采用冗余配置，確?！盁o(wú)單一崩潰點(diǎn)”，建立各種故障快速恢復(fù)機(jī)制，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；擴(kuò)展性，系統(tǒng)遵從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，軟、硬件設(shè)備嚴(yán)格按照模塊化設(shè)計(jì)，模塊間接口統(tǒng)一、協(xié)議規(guī)范，滿足軟件系統(tǒng)的升級(jí)迭代需求；維護(hù)性，系統(tǒng)功能的完善性，設(shè)備操作簡(jiǎn)單直觀，日常維護(hù)在線式操作。

二、技術(shù)方案及實(shí)施

1.融合平臺(tái)及非線性編輯網(wǎng)

高清節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)分置2 個(gè)區(qū)域（東區(qū)、西區(qū)），兩地相距3km，東、西區(qū)通過(guò)兩條不同路由的內(nèi)部專用48 芯光纖鏈接，實(shí)現(xiàn)了跨地域一體運(yùn)行。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 高清節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖

采用萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)，以超融合虛擬化核心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為技術(shù)支撐。硬件平臺(tái)核心為高密度超融合系統(tǒng)，分布式架構(gòu)，配備萬(wàn)兆核心交換機(jī)1 臺(tái)，帶萬(wàn)兆接口的千兆接入交換機(jī)2 臺(tái)，若干個(gè)高清非編站點(diǎn)，鋪設(shè)專用光纖通道，連接?xùn)|、西區(qū)控制中心。存儲(chǔ)系統(tǒng)采用全局命名空間，最大容量38.4PB，配置物理容量144TB，內(nèi)置4 個(gè)獨(dú)立超融合節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)2 個(gè)INTEL XEON 十核心處理器，緩存96GB，配置2 塊企業(yè)級(jí)SSD 系統(tǒng)硬盤(pán)，提供SAN 存儲(chǔ)池以及對(duì)象存儲(chǔ)池，以供超融合平臺(tái)上的不同業(yè)務(wù)虛擬機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)。節(jié)點(diǎn)內(nèi)部磁盤(pán)采用RAID 機(jī)制進(jìn)行保護(hù)，并配置RAID 掉電保護(hù)裝置；節(jié)點(diǎn)之間采用副本方式或網(wǎng)絡(luò)糾刪碼方式，保護(hù)超融合存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。全網(wǎng)共享服務(wù)器硬件平臺(tái)，采用超融合平臺(tái)虛擬化服務(wù)器，作為CRE 后臺(tái)服務(wù)、節(jié)目制作網(wǎng)的主備域控、非編網(wǎng)絡(luò)管控服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

2.演播室及周邊

按照“整體規(guī)劃、分布實(shí)施”的原則，對(duì)全臺(tái)演播室實(shí)施高清化改造，分期完成新聞演播室、虛擬演播室、政風(fēng)行風(fēng)熱線演播室、150m2演播室的設(shè)備高清升級(jí)改造，800 m2、400m2演播室及周邊設(shè)備的升級(jí)改造。面向融媒體的制、播、發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目演播室制作的高清化、網(wǎng)絡(luò)化。

高清虛擬演播室。在原有標(biāo)清虛擬演播室的基礎(chǔ)上改造升級(jí)，硬件配置為雙機(jī)位、雙通道數(shù)字真三維虛擬演播系統(tǒng)，采用主控機(jī)、圖形工作站分離的網(wǎng)絡(luò)連接方式，圖形工作站為64 位硬件平臺(tái),支持PIC-E 總線的專業(yè)高端三維圖形加速卡及全場(chǎng)景實(shí)時(shí)反走樣。實(shí)時(shí)渲染具有6 萬(wàn)個(gè)以上的帶紋理三角片的三維場(chǎng)景，在攝像機(jī)推、拉、搖的運(yùn)動(dòng)情況下，保證場(chǎng)景渲染的平滑、穩(wěn)定；具備強(qiáng)大的三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)編輯功能，實(shí)時(shí)修改場(chǎng)景中三維物體的位置、紋理、材質(zhì)、空間等屬性；支持實(shí)時(shí)三維字、視頻開(kāi)窗及外部視頻采集，具備無(wú)限藍(lán)箱及鍵遮擋功能、粒子系統(tǒng)功能、虛擬燈光功能，用戶操作界面友好。

150m2演播室。主要用于完成一些臺(tái)內(nèi)訪談欄目及淮北市新聞發(fā)布會(huì)的錄播、直播。視頻系統(tǒng)的主要設(shè)備有：4套高清攝像機(jī)、1 套導(dǎo)播一體機(jī)（含4 路TALLY、通話系統(tǒng)）、1 臺(tái)高標(biāo)清錄像機(jī)、2 臺(tái)高標(biāo)清監(jiān)視器、1 臺(tái)數(shù)字調(diào)音臺(tái)等。

800m2、400m2演播室。主要為完成各類大型綜藝類節(jié)目的高清錄制及直播，兩個(gè)演播室通過(guò)安裝在演播室內(nèi)部的高清攝像機(jī)光纜接口共用高清轉(zhuǎn)播車視音頻系統(tǒng)。

3.高清攝像機(jī)

本次高清攝錄設(shè)備升級(jí)改造項(xiàng)目，面向融媒體的制、播、發(fā)數(shù)字高清建設(shè)，在將原有的33 臺(tái)標(biāo)清攝錄設(shè)備升級(jí)為高清攝錄設(shè)備的基礎(chǔ)上，集中采購(gòu)了38 臺(tái)高清攝像機(jī)（便攜式高清攝像機(jī)22 臺(tái)，肩扛式攝像機(jī)1 臺(tái)，系統(tǒng)高清攝像機(jī)8 臺(tái)，4K 全畫(huà)幅攝像機(jī)1 臺(tái)，4K 便攜式超高清攝像機(jī)6 臺(tái)），全臺(tái)共計(jì)有高清攝像機(jī)71 臺(tái)，可滿足本臺(tái)各個(gè)欄目攝錄需求。攝錄素材的高清化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，為融合媒體發(fā)展奠定了強(qiáng)有力的高清素材基礎(chǔ)。

高清攝像機(jī)選型注重考慮系統(tǒng)性、標(biāo)準(zhǔn)性、先進(jìn)性、擴(kuò)展性，兼顧記者使用習(xí)慣。

4.高清電視轉(zhuǎn)播車

淮北市廣播電視臺(tái)原標(biāo)清“6+1”訊道中型電視轉(zhuǎn)播車，于2012 年10 月投入使用。本次升級(jí)改造，以大型高清轉(zhuǎn)播車為目標(biāo)，要求具備綜藝與體育賽事轉(zhuǎn)播的功能，能與省級(jí)電視臺(tái)轉(zhuǎn)播車進(jìn)行無(wú)障礙級(jí)聯(lián)，日常供本臺(tái)800m2、400m2演播廳使用，也能滿足大型節(jié)目直播需求。使用原有底盤(pán)及箱體，采用34×34 路調(diào)度矩陣，8 個(gè)有線訊道、2 個(gè)WiFi 攝像機(jī)訊道、2 個(gè)4G/5G 網(wǎng)絡(luò)訊道，12 路外來(lái)信號(hào)處理能力，4臺(tái)常規(guī)錄像機(jī)，1 套4 通道慢動(dòng)作制作系統(tǒng)。同時(shí)設(shè)置了12路視頻矩陣作為融媒體制作區(qū)域信號(hào)調(diào)度，也能在轉(zhuǎn)播車級(jí)聯(lián)時(shí)做為信號(hào)調(diào)度使用。該轉(zhuǎn)播車的功能設(shè)置基本符合《數(shù)字電視轉(zhuǎn)播車技術(shù)要求和測(cè)量方法》（GY/T 222—2006）中大型轉(zhuǎn)播車的有關(guān)要求。

5.高標(biāo)清同播系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)新聞綜合、公共、教育3 個(gè)電視頻道高清、標(biāo)清同步播出。信源、播控均按照高清格式設(shè)計(jì)，在臺(tái)標(biāo)鍵混之后“高清”字幕之前，分配出高清視頻信號(hào)進(jìn)行下變換，轉(zhuǎn)換成標(biāo)清格式，下變換采用擠壓方式。使用現(xiàn)有播出機(jī)房進(jìn)行建設(shè)，包括總控系統(tǒng)、播出分控系統(tǒng)、上載導(dǎo)入系統(tǒng)、編單系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、顯示監(jiān)看系統(tǒng)及配套設(shè)施集成。高、標(biāo)清信號(hào)分別編碼后送入無(wú)線、有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸覆蓋。

高標(biāo)清同播系統(tǒng)承擔(dān)了全臺(tái)架構(gòu)下各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)容發(fā)布,主要包括播出系統(tǒng)、總控系統(tǒng)、文件化整備送播系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)及基礎(chǔ)支撐平臺(tái)等子系統(tǒng)。為適應(yīng)文件化和網(wǎng)絡(luò)化制播的要求，各個(gè)系統(tǒng)間無(wú)縫集成，業(yè)務(wù)流程分為計(jì)劃、備播、播出、播后四個(gè)階段。系統(tǒng)各模塊的總體設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 高標(biāo)清同步播出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

高清播出信號(hào)主備編碼復(fù)用后，經(jīng)兩條不同路由的光纜鏈路傳輸至網(wǎng)絡(luò)公司機(jī)房，兩路信號(hào)通過(guò)自動(dòng)三選一切換器實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，經(jīng)調(diào)制后混入有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸覆蓋。高清信號(hào)傳輸路徑如圖3 所示。標(biāo)清播出信號(hào)沿用原路由進(jìn)行傳輸及覆蓋。

圖3 高清信號(hào)傳輸系統(tǒng)圖

三、主要技術(shù)特點(diǎn)

全臺(tái)新聞綜合、公共、教育3 個(gè)電視頻道不分先后同步改造，全流程按照采、編、播環(huán)節(jié)順序?qū)嵤４罱ㄅR時(shí)播出系統(tǒng)，確保建設(shè)期間安全播出不間斷。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)播車基于KVM 的服務(wù)器操作終端，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同操作工位與不同服務(wù)器之間的靈活調(diào)度（可帶電操作），極大地提高了車內(nèi)工位的靈活度，滿足不同導(dǎo)演、不同節(jié)目的操作調(diào)度需求。

基于NDI 協(xié)議，創(chuàng)新應(yīng)用通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò)對(duì)廣播級(jí)質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和接收。在臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)播車、各個(gè)演播室、制作室等架設(shè)千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)各演播室以及各個(gè)系統(tǒng)之間的信號(hào)靈活調(diào)度，構(gòu)建全中心數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化業(yè)務(wù)一體網(wǎng)。

融合平臺(tái)及非編實(shí)現(xiàn)同網(wǎng)異地運(yùn)行。東區(qū)、西區(qū)相距3km，通過(guò)兩條不同路由的內(nèi)部專用48 芯光纖鏈接，高清節(jié)目制作非編網(wǎng)站點(diǎn)分置兩地，實(shí)現(xiàn)了跨地域一體運(yùn)行。

高標(biāo)清同播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全鏡像備份。本播出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包括視頻服務(wù)器及周邊功能的完整備份，具有完整的第二備份，達(dá)到真正的完全雙鏡像備份播出，安全性明顯提升。

信號(hào)傳輸鏈路無(wú)單一崩潰點(diǎn)。高標(biāo)清信號(hào)編碼復(fù)用（主、備）后，經(jīng)兩條不同路由的傳輸鏈路傳輸至704 臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)公司，實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清信號(hào)有線無(wú)線全覆蓋。

四、結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目投入1 550 萬(wàn)元，完成了全臺(tái)采、編、播等環(huán)節(jié)的高清化升級(jí)，性價(jià)比較高，得益于技術(shù)方案的整體性、合理性、科學(xué)性，也得益于國(guó)產(chǎn)設(shè)備的使用。2020 年9 月，安徽省廣播電視局組織專家對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行鑒定，認(rèn)為該項(xiàng)目對(duì)市、縣級(jí)電視臺(tái)高清升級(jí)建設(shè)具有借鑒意義。