有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)建設(shè)

周焱

【摘要】數(shù)字化是科學(xué)進(jìn)步的標(biāo)志。在數(shù)字化時(shí)代，世界各國紛紛開拓廣播影視服務(wù)領(lǐng)域，推動廣播影視產(chǎn)業(yè)不斷升級。根據(jù)國家廣電總局的要求，我國廣播電視已正式進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。合理應(yīng)用有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，不僅能夠發(fā)揮出系統(tǒng)自身的功能，還能對電視音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】有線數(shù)字電視;音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng);廣播電視

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.003

隨著我國廣播電視事業(yè)蒸蒸日上，電視節(jié)目越來越豐富，可充分滿足大眾對節(jié)目的需求。加強(qiáng)對廣播電視節(jié)目的監(jiān)管，嚴(yán)格按照國家廣播電視總局的要求，對節(jié)目的播出內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，提高節(jié)目質(zhì)量。在這一背景下，發(fā)揮出有線數(shù)字電視音視頻采集處理系統(tǒng)的作用，對系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼军c(diǎn)或區(qū)域節(jié)點(diǎn)，確保后期數(shù)據(jù)得到有效的開發(fā)和利用。

1. 有線數(shù)字電視技術(shù)體系

1.1 節(jié)目平臺

節(jié)目平臺主要是通過集成輸出的方式提供數(shù)字電視節(jié)目。該平臺的主要作用是為用戶提供基本的節(jié)目，同時(shí)提供相應(yīng)的付費(fèi)節(jié)目、具有高清晰度的節(jié)目、交互節(jié)目、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、數(shù)字廣播節(jié)目。平臺通過集成化播出的方式播出每一個(gè)頻道的節(jié)目，在這一過程中，會對信息進(jìn)行加密處理，然后再將其傳達(dá)到傳輸平臺。

1.2 傳輸平臺

傳輸平臺負(fù)責(zé)對節(jié)目進(jìn)行傳輸。構(gòu)成平臺的主要內(nèi)容是光纜干線網(wǎng)與衛(wèi)星傳輸網(wǎng)。

1.3 服務(wù)平臺

服務(wù)平臺負(fù)責(zé)為用戶提供接入服務(wù)。該平臺將每一個(gè)節(jié)目平臺中的數(shù)字節(jié)目與本地節(jié)目進(jìn)行集成化管理，根據(jù)每個(gè)節(jié)目的服務(wù)信息，生成更加完整的信息與電子節(jié)目單，再對其進(jìn)行加密處理，然后送入有線電視分配網(wǎng)。服務(wù)平臺會根據(jù)用戶訂購要求，為用戶的機(jī)頂盒授權(quán)，開通節(jié)目，再向節(jié)目平臺與監(jiān)管平臺提供與用戶相關(guān)的信息。服務(wù)平臺承擔(dān)著技術(shù)維護(hù)、用戶服務(wù)、用戶管理等重要的職能，與市場的開拓和發(fā)展密切相關(guān)。

1.4 監(jiān)管平臺

在有線數(shù)字電視技術(shù)體系中，監(jiān)管平臺是非常重要的內(nèi)容。監(jiān)管平臺不參與有線電視市場運(yùn)營，具有獨(dú)立的監(jiān)管職能，主要對有線電視的運(yùn)營秩序進(jìn)行監(jiān)管和協(xié)調(diào)。監(jiān)管平臺從服務(wù)平臺中獲取用戶管理信息、IC卡等相關(guān)內(nèi)容，為有線數(shù)字電視運(yùn)營的參與方提供重要的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)字電視碼流的規(guī)范性與合法性進(jìn)行監(jiān)督和管理，對平臺的運(yùn)營范圍進(jìn)行監(jiān)管。

在監(jiān)管平臺中主要包括中央監(jiān)管中心、省級監(jiān)管分中心和監(jiān)管前端。為了實(shí)現(xiàn)對有線數(shù)字電視的有效監(jiān)管，就要確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。監(jiān)管數(shù)據(jù)來自多個(gè)平臺的采集，通過監(jiān)管平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的匯總、處理和分析后，就要將分析結(jié)果上報(bào)相關(guān)部門和相關(guān)平臺。要充分發(fā)揮出節(jié)目平臺信息監(jiān)管的作用，通過接收節(jié)目信息，對有線電視節(jié)目單進(jìn)行匯總。節(jié)目平臺要及時(shí)向監(jiān)管平臺上傳信息，明確接口命令和相關(guān)數(shù)據(jù)，采用專門的語言對其進(jìn)行包裝，然后再將包裝后的信息發(fā)送到監(jiān)管平臺。此外，還要發(fā)揮出服務(wù)平臺的作用，及時(shí)對各項(xiàng)業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。

2. 有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 實(shí)用性

進(jìn)行有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循實(shí)用性原則。設(shè)計(jì)人員要考慮到每個(gè)業(yè)務(wù)層的要求與用戶需求，對系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對軟件和硬件進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)得到有效的分配、處理、存儲，保證網(wǎng)絡(luò)帶寬的合理性，確保系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 安全性

要保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，采用完善的技術(shù)與功能齊全的設(shè)備，確保系統(tǒng)順利發(fā)揮作用，降低系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)揮出日常監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)的功能，確保監(jiān)管范圍內(nèi)的設(shè)備與數(shù)據(jù)得到全面監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全。建立可靠的系統(tǒng)訪問準(zhǔn)入與數(shù)據(jù)備份恢復(fù)機(jī)制，保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

2.3 可擴(kuò)展性

為了進(jìn)一步完善系統(tǒng)的功能，就要確保系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，使其與相關(guān)的信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順利連接，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。確保本系統(tǒng)具有平滑擴(kuò)容的功能，應(yīng)用模塊化結(jié)構(gòu)，一旦檢測到頻道資源有所增加，監(jiān)控設(shè)備增加等信息時(shí)，就要增加相應(yīng)的模塊，擴(kuò)大監(jiān)控范圍，豐富監(jiān)控的內(nèi)容，達(dá)到擴(kuò)容目的。通過這種方式就不必對系統(tǒng)進(jìn)行改造和升級，節(jié)省成本。

2.4 便于維護(hù)性

為了達(dá)到對監(jiān)管范圍內(nèi)所有廣播電視頻道的監(jiān)管，就要結(jié)合有線數(shù)字電視節(jié)目的播出特點(diǎn)，對系統(tǒng)進(jìn)行異地部署。首先，要保證其硬件設(shè)備性能完善。其次，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)，這樣就能在第一時(shí)間內(nèi)解決問題，不影響節(jié)目正常播放。

3. 有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)架構(gòu)

有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)架構(gòu)主要分為監(jiān)測分站臺和監(jiān)測中心，如圖1所示。

3.1 監(jiān)測臺分站點(diǎn)

在監(jiān)測臺分站點(diǎn)中，主要包括三層交換機(jī)、有線接收機(jī)、視頻轉(zhuǎn)碼器。其中，有線接收機(jī)負(fù)責(zé)將需要監(jiān)管的數(shù)字電視信號予以接收，使之成為TS IP流，再將其傳輸給編碼設(shè)備，通過調(diào)整后，再將其傳輸?shù)奖O(jiān)測中心。

3.1.1 三層交換機(jī)

在三層交換機(jī)中有兩個(gè)VLAN，第一個(gè)主要對設(shè)備進(jìn)行管理，另一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)組播傳輸。前者依靠三層VLAN實(shí)現(xiàn)，后者依靠二層VLAN實(shí)現(xiàn)。

3.1.2 有線信號接收設(shè)備

設(shè)置有線信號接收設(shè)備時(shí)，需確保設(shè)備支持多種信號輸入，為其設(shè)置雙電源，一臺機(jī)箱搭配8路接收模組，每路模組插入1塊CAM卡與智能卡，并與CA授權(quán)和配對。將有線接收機(jī)的管理網(wǎng)口與三層交換機(jī)管理VLAN相連接，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。將有線接收機(jī)組播流與視頻流TS VLAN三層交換機(jī)相接。

3.1.3 視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼設(shè)備

要保證視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼設(shè)備與GPU和CPU的編轉(zhuǎn)碼方案相兼容，提高圖像質(zhì)量，嚴(yán)格保障轉(zhuǎn)碼效率，采用Linux系統(tǒng)，這樣就能減少黑客和病毒攻擊的可能性。視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼設(shè)備支持雙網(wǎng)口輸入和輸出功能，還能實(shí)現(xiàn)對冗余的備份，確保系統(tǒng)的功能更加穩(wěn)定。在轉(zhuǎn)碼階段，會涉及到OSD文字水印疊加，該設(shè)備同樣支持這一功能。同時(shí)，視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼設(shè)備還支持對網(wǎng)口的連接狀態(tài)和負(fù)載狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與控制。輸出碼流主要采用HTTP TS IP方式，這樣有助于監(jiān)測中心對碼流的回傳進(jìn)行分析和確定。以該類方式為主的碼流涉及的網(wǎng)口與管理網(wǎng)口可采用同一個(gè)VLAN。

3.2 監(jiān)測中心

在監(jiān)測中心中包含若干個(gè)組成部分，這樣就能對各項(xiàng)硬件設(shè)備進(jìn)行部署，進(jìn)一步完善采集收錄系統(tǒng)、視頻綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的功能，確保分站點(diǎn)的音視頻信號回傳、收錄和存儲工作得到有效的監(jiān)測，還可對系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)。

3.2.1 采集收錄設(shè)備

通常要在采集收錄設(shè)備內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)流媒體功能，可確保監(jiān)測臺分站點(diǎn)的回傳音視頻流得到有效的管理。作為整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的控制區(qū)域，采集收錄設(shè)備包含若干個(gè)管理模塊，其界面操作比較方便，便于管理人員隨時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

3.2.2 集群管理

為了進(jìn)一步發(fā)揮監(jiān)測中心的作用，通常要通過監(jiān)測中心對若干個(gè)分站點(diǎn)進(jìn)行管理，管理數(shù)目通常不能低于三個(gè)，這樣才能確保大量的視音頻信號得到有效的回傳和收錄。要架勢完善的集群架構(gòu)，配備專門的集群管理服務(wù)器，設(shè)置視頻綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，確保多臺編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)獲得部署，實(shí)現(xiàn)對編轉(zhuǎn)碼設(shè)備的統(tǒng)一管理，保證各項(xiàng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)順利切換，還能及時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

將該系統(tǒng)與綜合網(wǎng)管系統(tǒng)相結(jié)合，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的安裝比較方便，可隨時(shí)對其進(jìn)行更新和升級，定期對其進(jìn)行維護(hù)。該系統(tǒng)支持國際標(biāo)準(zhǔn)的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議要求，還可與其他設(shè)備兼容，只需保證設(shè)備同樣支持該網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)即可。系統(tǒng)可對故障進(jìn)行全面的監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)報(bào)警，還能對故障事件進(jìn)行全面的統(tǒng)計(jì)與分析。綜合網(wǎng)管系統(tǒng)具有一定的擴(kuò)展性，操作界面友好，可充分滿足用戶的需求。

3.2.3 網(wǎng)絡(luò)專線

要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求，為監(jiān)測分站點(diǎn)和監(jiān)測中心設(shè)置合適的網(wǎng)絡(luò)帶寬。以常規(guī)40個(gè)頻道為例，可將高清信號和標(biāo)清信號進(jìn)行壓縮，將其壓縮到指定的數(shù)值后，明確總帶寬需求。為了確保轉(zhuǎn)碼后的信號能夠及時(shí)回傳到監(jiān)測中心，通常會使用不低于100M及以上專線。要確保帶寬的有效性，還要為其設(shè)置相應(yīng)的冗余，這樣才能提高傳輸效率，滿足后期的擴(kuò)展需求。

4. 有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的應(yīng)用

為了進(jìn)一步發(fā)揮出有線數(shù)字電視音視頻采集處理系統(tǒng)的作用，就要確保系統(tǒng)在監(jiān)測臺完全獲得部署，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證其能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷運(yùn)行。通過這一系統(tǒng)能夠及時(shí)采集到廣播電視節(jié)目音視頻數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)回傳到監(jiān)測中心，對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲，確保電視節(jié)目內(nèi)容得到合理監(jiān)管。系統(tǒng)支持對轉(zhuǎn)碼和收錄任務(wù)的批處理，即使資源有限，也能隨時(shí)對收錄節(jié)目進(jìn)行更改，提高系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和靈活性。系統(tǒng)可對各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與控制，判斷主機(jī)存儲的具體情況，對網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就能在第一時(shí)間內(nèi)處理。同時(shí)，系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)在線直播，可將直播信號進(jìn)行多畫面展示，并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與查看。

隨著國家對有線數(shù)字電視監(jiān)管要求不斷提高，要進(jìn)一步完善有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的功能，對其進(jìn)行進(jìn)一步拓展，制定合理的方案。要進(jìn)一步發(fā)揮出監(jiān)測中心的功能，通過異地部署的方式設(shè)置監(jiān)測臺分站點(diǎn)，充分發(fā)揮出有限接收機(jī)和轉(zhuǎn)碼服務(wù)器的功能，就能對音視頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)碼與回傳。通過監(jiān)測中心的收錄服務(wù)器就能對各類信號進(jìn)行統(tǒng)一的收錄和管理。

在設(shè)計(jì)和建設(shè)有線數(shù)字電視音視頻采集處理系統(tǒng)時(shí)，要嚴(yán)格按照廣播電視節(jié)目監(jiān)管的要求，保證系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性，以便廣播電視節(jié)目監(jiān)管機(jī)構(gòu)獲得完整的電視音視頻節(jié)目，為后期監(jiān)管工作提供重要的參考依據(jù)，有效提高節(jié)目的質(zhì)量，促進(jìn)廣播電視行業(yè)實(shí)現(xiàn)騰飛。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟浩坤.有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)建設(shè)分析[J].聲屏世界，2020（09）：57-58.

[2]郭振南.有線數(shù)字電視音視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[J].廣播電視信息，2020（04）：48-50.

[3]李培琳，陳永煒，張凱.有線數(shù)字電視的射頻監(jiān)測指標(biāo)探析[J].廣播與電視技術(shù)，2017，44（06）：106-113.

[4]楊蘇衛(wèi)，班增輝.有線數(shù)字電視音視頻質(zhì)量監(jiān)測[J].有線電視技術(shù)，2017（06）：100-102.