文丨龔顯平

隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，電視臺(tái)的視頻壓縮、存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)也在不斷完善，泗洪縣廣播電視臺(tái)在2005年購置一套硬盤播出系統(tǒng)，播出的信號(hào)是模擬信號(hào)。并且在工作中時(shí)而出現(xiàn)部分節(jié)目不能正常播放，偶爾停播現(xiàn)象。在2011年7月，泗洪縣廣播電視臺(tái)購置了數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要以視頻服務(wù)器為核心，在泗洪縣廣播電視臺(tái)應(yīng)用該系統(tǒng)已一年有余時(shí)間里，其一直保持安全運(yùn)行狀態(tài)。下文也結(jié)合筆者實(shí)際工作對(duì)其進(jìn)行簡要介紹。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原則

1.1 安全性設(shè)計(jì)

為確保播出的安全性，對(duì)于系統(tǒng)中使用的關(guān)鍵設(shè)備，采用實(shí)時(shí)主備方式。采用各種有效的安全措施，播出工作站、節(jié)目編單、播控機(jī)等，均可采用雙機(jī)熱備份方式，可防止工作人員的操作失誤引起的意外事故，通過采取這樣的設(shè)計(jì)，就能夠有效確保播出時(shí)的安全性以及可靠性。

1.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1000M以太網(wǎng)的技術(shù)已經(jīng)完全成熟并已廣泛使用。泗洪縣廣播電視臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備也采用1000M以太網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行相互連接，播出網(wǎng)絡(luò)采用Mpeg2IBP視頻編碼格式。因此基于此種情況，就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)并發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，并且這樣的網(wǎng)絡(luò)也足夠滿足素材的傳輸播出；對(duì)于突發(fā)性的并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，也具有良好的效果。通過以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、上載、播出的相互通信與數(shù)據(jù)共享。

1.3 分布式上載

系統(tǒng)中涉及到的上載工作站和播出工作站，完全可以獨(dú)立的分布到不同的樓層，甚至可以是不同的大樓。素材上載分成多個(gè)模式。所有的素材除了能夠上載到本地或者共享存儲(chǔ)外，也可同時(shí)上載到播出服務(wù)器上。這樣可以省去額外的拷貝工作，提高工作效率。

設(shè)計(jì)思路：我們必須提到的是，提供上載本地備份是必須的，因?yàn)樯陷d過程中如果對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)過分依賴的話，可能會(huì)對(duì)視頻數(shù)據(jù)有損害，因?yàn)槲覀儫o法確保所有時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)都是暢通無阻的，設(shè)想：如果在上載過程中，網(wǎng)絡(luò)突然中斷，重新開始上載似乎不可避免。而我們?cè)谠O(shè)計(jì)上載模式時(shí)，提供了可選方案，確保用戶上載素材時(shí)，不依賴網(wǎng)絡(luò)，并保證形成備份素材。

1.4 系統(tǒng)的升級(jí)擴(kuò)容

數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)在改造過程中，應(yīng)當(dāng)保證網(wǎng)絡(luò)帶寬、通道的數(shù)量、存儲(chǔ)空間等，都要滿足四通道的播出要求。因此，在改造過程中要讓系統(tǒng)保持足夠的升級(jí)能力以及擴(kuò)容能力，以便滿足系統(tǒng)未來的升級(jí)及擴(kuò)容需求。

1.5 系統(tǒng)的開放性

硬盤播出系統(tǒng)配置的應(yīng)用軟件應(yīng)具備開放性，以便滿足各個(gè)廠家的應(yīng)用系統(tǒng)的接入并完成數(shù)據(jù)交換。

1.6 存播分離

為提高播出安全性，視頻素材存放所在服務(wù)器與播出工作站在播出過程中，不應(yīng)該發(fā)生視頻數(shù)據(jù)的遷移，尤其是在播素材。對(duì)于在播出過程中不依賴網(wǎng)絡(luò)的播出，這樣的播出，才是最安全的，也只有這樣，才能夠?qū)L(fēng)險(xiǎn)降到最低。

播出都是基于本地節(jié)目素材，也就是說，在播出前，所有要播出的素材在本地準(zhǔn)備好，播出過程中，整個(gè)播出不依賴于網(wǎng)絡(luò)，可以最大程度提高播出安全性。基于以上分析，構(gòu)建如下系統(tǒng)。該系統(tǒng)分成兩部分，一部分為制作系統(tǒng)部分，一部分為硬盤自動(dòng)播出網(wǎng)絡(luò)，二者組成基于數(shù)字化的制播一體化網(wǎng)絡(luò)。

2 方案的具體應(yīng)用

泗洪縣廣播電視臺(tái)的數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：硬盤播出及視音頻分控、同步和時(shí)鐘、監(jiān)視監(jiān)聽系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)。

3 硬盤播出和視音頻分控系統(tǒng)

硬盤播出系統(tǒng)，其所要實(shí)現(xiàn)的主要功能是：上載、存儲(chǔ)、遷移、播出和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。而泗洪縣廣播電視臺(tái)購置的硬盤播出系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)是：2臺(tái)StreamRT視頻服務(wù)器、2臺(tái)上載工作站、2臺(tái)編表工作站、2臺(tái)播控工作站、1臺(tái)二級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器（包括15T的磁盤陣列）和2臺(tái)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)組成。而在視音頻分控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)中，主要有：4臺(tái)切換器、SDI分配器、A/D轉(zhuǎn)換器、音頻處理器以及加嵌和解嵌板。

3.1 主備服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)

泗洪縣廣播電視臺(tái)改造的數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)StreamRT視頻服務(wù)器互為主備，熱備份。主服務(wù)器如果產(chǎn)生故障，備用的服務(wù)器也可以進(jìn)行無縫切換，以接替主服務(wù)器的播出工作，不影響視頻的播出質(zhì)量。

StreamRT視頻服務(wù)器，主要采用的是CPU+GPU+多通道I/O的技術(shù)，編、解碼任務(wù)完全由CPU完成。硬件平臺(tái)為DELLPowerEdge2900服務(wù)器，該服務(wù)器兼容SAS/SATA盤，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)組成為：2個(gè)系統(tǒng)盤以及8個(gè)工業(yè)級(jí)SATA素材盤，磁盤存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)所采用的是RAID5，是一種具有較高的安全級(jí)別的結(jié)構(gòu)。但是，對(duì)于該結(jié)構(gòu)還需要采取一系列的數(shù)據(jù)保護(hù)措施，使磁盤最后的有效容量能夠達(dá)到6.4T，通過實(shí)際數(shù)據(jù)可以得出：如果視頻播出以8Mb/s碼計(jì)算的話，也可以儲(chǔ)存大約1600h的節(jié)目。這樣也就可以完全滿足和實(shí)現(xiàn)四個(gè)通道的全硬盤播出。

該服務(wù)器所有的輸出接口有：SDI音頻嵌入接口、模擬視音頻輸出接口。并且雙網(wǎng)配置、兩臺(tái)交換機(jī)互為主備，這樣就可以確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩o阻。

3.2 數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器

該系統(tǒng)通過配備兩臺(tái)DELLPowerEdgeR410主備數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器，同時(shí)熱備份工作，這也保證了主數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時(shí)，備數(shù)據(jù)庫自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的切換。數(shù)據(jù)庫采用SQLServer2003。

3.3 上載工作站和二級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器

由于泗洪縣廣播電視臺(tái)是制播一體網(wǎng)，上載站有嵌入式SDI、模擬分量、模擬復(fù)合等多種接口，上載時(shí)，可以上傳到二級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器，也可以直接上傳到視頻服務(wù)器。

二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)為：1臺(tái)DELLPowerEdgeR410托管服務(wù)器和一臺(tái)DELLMd1000磁盤，磁盤陣列安裝15塊1T的SATA硬盤，通過該方式做成REID5存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，磁盤的有效容量就能夠達(dá)到11.8T，這樣就可以輕松存儲(chǔ)大約3000小時(shí)的視頻數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還高速檢索視音頻素材，靈活實(shí)現(xiàn)前后臺(tái)的遷移。

3.4 播出控制、節(jié)目編單工作站

本系統(tǒng)通過配置2臺(tái)播控機(jī)，互為主備，同步工作。當(dāng)主播控機(jī)發(fā)生故障，備播控機(jī)就能夠及時(shí)自動(dòng)接替播出工作，該系統(tǒng)還配置了兩臺(tái)節(jié)目編單工作站。

3.5 視音頻播控系統(tǒng)

在泗洪縣廣播電視臺(tái)視音頻播控系統(tǒng)中的兩個(gè)頻道，同文中提到的其他系統(tǒng)一樣，均采用互為主備方式，切換器采用大連科迪KD7200-801數(shù)字矩陣切換器，該矩陣輸入采用8路數(shù)字信號(hào)，輸出采用2路信號(hào)。

矩陣切換器對(duì)每個(gè)頻道的信號(hào)源進(jìn)行自動(dòng)切換，什么時(shí)間切換什么節(jié)目受節(jié)目表控制。其中信號(hào)源包括：中央臺(tái)信號(hào)、江蘇公共頻道信號(hào)、主備服務(wù)器信號(hào)以及本地的現(xiàn)場直播信號(hào)。信號(hào)的播出流程是：每個(gè)頻道的播出矩陣中的PGM輸出送到解嵌后輸出音視頻送監(jiān)視器；數(shù)字信號(hào)經(jīng)過數(shù)字視分器分多路供頻道輸出。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過編碼復(fù)用器，輸出ASI碼流，通過光發(fā)射機(jī)送至網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，經(jīng)過光接收機(jī)再送至數(shù)字設(shè)備。

4 同步和時(shí)鐘系統(tǒng)

泗洪縣廣播電視臺(tái)播出系統(tǒng)采用的是嵌入音頻數(shù)字信號(hào)，因此，對(duì)于同步的要求是要以相同的頻率和相位。大連科迪同步信號(hào)發(fā)生器和轉(zhuǎn)換器是雙電源，它有兩路黑場同步信號(hào)，如果第一同步信號(hào)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就能夠自動(dòng)檢測出問題，然后切換到第二同步信號(hào)進(jìn)行輸出，同時(shí)將同步鎖相信號(hào)傳送到所有相關(guān)設(shè)備。

本系統(tǒng)中的時(shí)鐘系統(tǒng)采用了BS-330GPS衛(wèi)星校時(shí)器，通過將時(shí)鐘信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并在各個(gè)計(jì)算機(jī)中安裝校時(shí)軟件，通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器自動(dòng)校對(duì)時(shí)間，這樣就可以保證精準(zhǔn)的播出時(shí)間。

5 監(jiān)看監(jiān)聽系統(tǒng)

本系統(tǒng)中所需要監(jiān)測的信號(hào)很多，所以設(shè)計(jì)采用多畫面分割器對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)看。監(jiān)看監(jiān)聽系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)為：2臺(tái)MIOMV四圖像處理器、5個(gè)大屏幕顯示器以及4個(gè)小屏幕監(jiān)控，以此來對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)頻道實(shí)施監(jiān)看監(jiān)聽。主要監(jiān)看監(jiān)聽的信號(hào)有：主備服務(wù)器和切換器的所有輸出信號(hào)，以及切換器外來信號(hào)。尤其是四畫面處理器的輸出信號(hào)具有告警功能，如果信號(hào)出現(xiàn)丟失、靜幀、靜音等問題的時(shí)候，就能進(jìn)行報(bào)警提示，更有利進(jìn)行播出質(zhì)量的監(jiān)控。

6 電源保障系統(tǒng)

本臺(tái)外電保證兩路不同供電線路供電，內(nèi)部配備一套UPS不間斷電源，保障系統(tǒng)不間斷工作。

7 結(jié) 語

硬盤播出設(shè)備經(jīng)過改造升級(jí)后泗洪縣廣播電視臺(tái)已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化標(biāo)清SDI信號(hào)播出，播出質(zhì)量明顯提高。節(jié)目存儲(chǔ)量、設(shè)備的穩(wěn)定性都達(dá)到了明顯的改善，并減輕了值班人員的工作量。

[1] 王開河.數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)方案在中小型電視臺(tái)的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012（10）.

[2] 沈春風(fēng).中小電視臺(tái)3頻道數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].視聽界（廣播電視技術(shù)），2011（4）.