李瑞民

(上海風(fēng)格信息技術(shù)股份有限公司，上海 201804)

播出應(yīng)急可視化一鍵式切換優(yōu)化算法

李瑞民

(上海風(fēng)格信息技術(shù)股份有限公司，上海 201804)

在電視節(jié)目的安全播出中，采用多路輸入互為備份的方式，可以有效地避免因單點(diǎn)故障而導(dǎo)致整個(gè)頻道的輸出異常。特別是大型電視臺(tái)，會(huì)采用主路、備路、備二、墊片四路輸入，然而四路之間復(fù)雜的切換關(guān)系，使值班人員通常要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間判斷，并且容易出錯(cuò)。通過(guò)可視化一鍵式切換優(yōu)化算法，將原來(lái)復(fù)雜的人工判斷交由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，將原來(lái)需要組合判斷的故障處理?xiàng)l件簡(jiǎn)為兩畫(huà)面之間的切換，并且明確給出“切”與“不切”的準(zhǔn)確提示，加之可視化效果，使整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單、明了、準(zhǔn)確、快捷。最終通過(guò) 程序驗(yàn)證，證實(shí)了算法在提高值班人員故障處理便捷性和準(zhǔn)確性上有很好的效果。

一鍵式切換；可視化；圖像層；切換邏輯；優(yōu)化算法

1 傳統(tǒng)的頻道播出監(jiān)控方式

電視節(jié)目信號(hào)的監(jiān)控中，監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警，值班員根據(jù)報(bào)警，迅速做出正確的切換動(dòng)作，是保障節(jié)目順利播出的決定性因素[1]。

在一個(gè)設(shè)施完善的電視頻道中，為了保障節(jié)目的順利播出，會(huì)使用多路信號(hào)作為信號(hào)源，值班員可以從多路信號(hào)源中任選一路輸入作為輸出[2]。以上海電視臺(tái)為例，每個(gè)頻道使用主路、備路、備二、墊片共四路信號(hào)，如果不經(jīng)過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，則這四路信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)“四選一”開(kāi)關(guān)輸出即可。這里的“四選一”開(kāi)關(guān)的作用即從上述四路輸入信號(hào)中選擇一路作為輸出，該輸出信號(hào)就是電視機(jī)用戶(hù)最終看到的電視節(jié)目，因此，值班員在四選一開(kāi)關(guān)上的操作直接決定最后輸出信號(hào)的正確性。采用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)完整頻道如圖1所示。

圖1 一個(gè)頻道的監(jiān)控示意圖

在圖1中，四路完全相同的信號(hào)分別通過(guò)信號(hào)監(jiān)控板卡，在輸出原封不動(dòng)的節(jié)目之外，還會(huì)通過(guò)網(wǎng)線輸出節(jié)目碼流中的報(bào)警，無(wú)論是報(bào)警，還是原來(lái)的碼流節(jié)目都匯集到“多畫(huà)面監(jiān)看系統(tǒng)”中，值班員平時(shí)在監(jiān)看多畫(huà)面監(jiān)看系統(tǒng)的同時(shí)，隨時(shí)會(huì)根據(jù)四路輸入中出現(xiàn)的報(bào)警，控制四選一開(kāi)關(guān)，使最終的輸出為四路輸入中沒(méi)有故障的那一路。

在四路輸入中，主路與備路采用同一套節(jié)目源，鏈路上設(shè)備相同但鏈路完全獨(dú)立，這樣做的目的，是因?yàn)閮商祖溌吠瑫r(shí)出現(xiàn)故障的概率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一條鏈路出現(xiàn)故障的概率；備二與主備在鏈路上的設(shè)備不同且完全獨(dú)立，這樣避免因設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷而導(dǎo)致節(jié)目受到影響；墊片則是前三路小概率事件下的“最后陣地”，不僅是完全獨(dú)立的設(shè)備鏈路和節(jié)目源，甚至從節(jié)目?jī)?nèi)容上，前三路信號(hào)的內(nèi)容是必須完全一樣的，而墊片為確保無(wú)故障，這條鏈路可以簡(jiǎn)化到只使用本地設(shè)備中風(fēng)景或廣告片的循環(huán)播出。

雖然在播出中，四路輸入按主路、備路、備二、墊片的順序，后一路信號(hào)都是前一路信號(hào)的備份，并且在四選一開(kāi)關(guān)所用的信號(hào)嚴(yán)格按照這個(gè)順序進(jìn)行切換。不難想象，無(wú)論是理論上，還是實(shí)際中，四路節(jié)目都可能出現(xiàn)故障，并且其出故障的概率都是相同的。不過(guò)，作為一個(gè)完整的頻道，所關(guān)注的不是哪一路輸入信號(hào)出現(xiàn)故障了，而是關(guān)注兩點(diǎn)：一是當(dāng)前的輸出所對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)是否正常；二是萬(wàn)一現(xiàn)在輸出的信號(hào)對(duì)應(yīng)的是有故障的輸入，那么應(yīng)該從剩下的三路正常信號(hào)中選擇哪一路作為輸出。這不僅僅是正確與否的問(wèn)題，而是要在最短的時(shí)間內(nèi)迅速做出正確操作的問(wèn)題。

2 當(dāng)前模式存在的問(wèn)題

前面提到的這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題中，其實(shí)存在很多需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。首先是人的生理問(wèn)題。因?yàn)樾盘?hào)出現(xiàn)故障是小概率事件，但正是這種小概率事件，會(huì)使長(zhǎng)期處于第一線的值班員在工作中時(shí)時(shí)刻刻處于緊張狀態(tài)，而當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，反而因麻痹而錯(cuò)過(guò)切換時(shí)間。其次是判斷流程的復(fù)雜，也是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。當(dāng)某一路輸入信號(hào)提示發(fā)生故障時(shí)，并不意味著一定要做“切”的操作，此時(shí)的值班員首先要考慮的是最終的“輸出”信號(hào)是否正常，如果輸出正常，只需要排查故障鏈路即可；如果輸出有故障，則值班員還要馬上判斷輸出所對(duì)應(yīng)的輸入是哪一路，在排除出故障發(fā)生所在路之后，再在剩下的三路信號(hào)中，按主路、備路、備二、墊片的順序優(yōu)先選擇要切換的輸入信號(hào)。整個(gè)過(guò)程不僅耗費(fèi)較長(zhǎng)的判斷時(shí)間，而且還會(huì)因?yàn)榫o急情況下要考慮因素較多而造成錯(cuò)切事故。

綜上分析，上述傳統(tǒng)的工作方式下，系統(tǒng)的瓶頸在于人為干預(yù)的太多，且都是安全播出中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

2.1 算法分析

撇開(kāi)人為因素，分析圖1所示傳統(tǒng)的工作方式，不難發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)頻道中，四路輸入信號(hào)中的每一路，在經(jīng)由監(jiān)控板卡發(fā)現(xiàn)故障，并將報(bào)警送給多畫(huà)面監(jiān)看程序的時(shí)候，多畫(huà)面程序很容易將沒(méi)有發(fā)生故障的信號(hào)源按主路、備路、備二、墊片的優(yōu)先級(jí)順序排列。例如，備路有故障，則沒(méi)有故障的排序是主路、備二、墊片。

僅僅有了上述排序還不夠，因?yàn)榇藭r(shí)要不要“切”，還取決于四選一開(kāi)關(guān)當(dāng)前的輸出選擇的是哪一路輸入。同樣是上例，如果當(dāng)前開(kāi)關(guān)的輸出是主路，雖然備路發(fā)生了報(bào)警，但仍然不能“切”；但如果當(dāng)前是備路，則要“切”，并且要切到主路；如果當(dāng)前是備二或墊片，雖然二者的信號(hào)都沒(méi)有問(wèn)題，但由于主路是正常的，也要切回到主路。

根據(jù)這一分析，說(shuō)明應(yīng)急操作要同時(shí)考慮兩個(gè)因素，一是四選一開(kāi)關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)，另一個(gè)是給值班員一個(gè)“切”或“不切”的提示。

2.2 切換邏輯

很顯然，當(dāng)某一路作為輸出的信號(hào)且有報(bào)警時(shí)，必切到其他路；同時(shí)當(dāng)某路信號(hào)有報(bào)警時(shí)，不會(huì)由其他路信號(hào)切至該路?；谶@一原則，不難發(fā)現(xiàn)，一個(gè)頻道的各路信號(hào)之間，由于每路均有正常和報(bào)警兩種可能，因而一個(gè)頻道的狀態(tài)總共有24=16種組合。如果再加上“當(dāng)前的輸出所對(duì)應(yīng)的輸入”的4種可能，則整個(gè)頻道所有狀態(tài)的組合數(shù)共有16×4=64種。而這64種組合中，無(wú)論是哪一種，最終所要的結(jié)果都是向用戶(hù)給出“切”與“不切”的提示。

根據(jù)上述分析，可以列出切換邏輯表，如表1所示。

表1 “‘四選一’開(kāi)關(guān)”切換邏輯全表

主路備路備二墊片當(dāng)前輸出應(yīng)急畫(huà)面提示————主備路不切————備、播、墊主路切報(bào)警———主、播、墊備路切報(bào)警———備備二不切—報(bào)警——主備二不切—報(bào)警——備、播、墊主路切——報(bào)警—主備路不切——報(bào)警—備、播、墊主路切———報(bào)警主備路不切———報(bào)警備、播、墊主路切報(bào)警報(bào)警——主、備、墊備二切報(bào)警報(bào)警——備墊片不切報(bào)警—報(bào)警—主、播、墊備路切報(bào)警—報(bào)警—備墊片不切報(bào)警——報(bào)警主、播、墊備路切報(bào)警——報(bào)警備備二不切—報(bào)警報(bào)警—主墊片不切—報(bào)警報(bào)警—備、播、墊主路切—報(bào)警—報(bào)警主備二不切—報(bào)警—報(bào)警備、播、墊主路切——報(bào)警報(bào)警主備路不切——報(bào)警報(bào)警備、播、墊主路切報(bào)警報(bào)警報(bào)警—主、備、播墊片切報(bào)警報(bào)警報(bào)警—墊墊片不切報(bào)警報(bào)警—報(bào)警主、備、墊備二切報(bào)警報(bào)警—報(bào)警備備二不切報(bào)警—報(bào)警報(bào)警主、播、墊備路切報(bào)警—報(bào)警報(bào)警備備路不切—報(bào)警報(bào)警報(bào)警主主路不切—報(bào)警報(bào)警報(bào)警備、播、墊主路切報(bào)警報(bào)警報(bào)警報(bào)警主、備、播、墊——

表1中，“主路”、“備路”、“備二”、“墊片”4個(gè)字段分別表示4路輸入是否有報(bào)警發(fā)生，空白表示沒(méi)有報(bào)警、“報(bào)警”表示有報(bào)警發(fā)生；“當(dāng)前輸入”字段中，對(duì)主路、備路、備二、墊片的稱(chēng)呼進(jìn)行了簡(jiǎn)化，分別用“主”、“備”、“播”、“墊”代替，當(dāng)有多個(gè)字時(shí)，表示各項(xiàng)之間是“邏輯或”(OR)的關(guān)系；最后一列“提示”字段則表示要不要切換；倒數(shù)第二列“應(yīng)急畫(huà)面”字段則表示如果切換，則切換到哪一路。

2.3 算法優(yōu)化

傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程上，用戶(hù)讀到報(bào)警狀態(tài)改變(報(bào)警發(fā)生或報(bào)警消失)時(shí)，首先要看開(kāi)關(guān)當(dāng)前的輸出所對(duì)應(yīng)的輸入，并在四個(gè)輸入中將該路去掉，然后在剩下的三路輸入中，找到按主路、備路、備二、墊片順序中，最靠前的那個(gè)正常的輸入路數(shù)，通過(guò)該值與開(kāi)關(guān)當(dāng)前所對(duì)應(yīng)的路數(shù)相比：如果前者小于后者，則實(shí)施切換的操作；如果前者大于后者，則不要切換。

根據(jù)2.1節(jié)的結(jié)論，應(yīng)急操作要同時(shí)考慮兩個(gè)因素。體現(xiàn)在值班員的工作上，就是值班員其實(shí)并不需要同時(shí)看主路、備路、備二、墊片這4路信號(hào)，在出現(xiàn)故障的時(shí)候，值班員所關(guān)注的只是“下一個(gè)要切換的開(kāi)關(guān)是哪一路”。因此，該系統(tǒng)的屏幕可以縮減為兩個(gè)，如圖2所示。

圖2 單頻道應(yīng)急操作示意圖

在圖2中，原來(lái)監(jiān)控輸入的主路、備路、備二、墊片、輸出，現(xiàn)在優(yōu)化為：“輸出”仍然保留，而前4路改為1路“應(yīng)急”。應(yīng)急屏幕所顯示的內(nèi)容按表1的邏輯進(jìn)行自動(dòng)切換，這意味著，用戶(hù)在看到故障發(fā)生的時(shí)候，只要看到“應(yīng)急”是正常的，就可以將當(dāng)前信號(hào)切換到應(yīng)急所在那一路即可。按照這樣的邏輯，其實(shí)這里只要提供一個(gè)提示切換的按鈕即可。并且這個(gè)按鈕在不需要切換的時(shí)候，可以隱藏或者無(wú)效，以防值班員誤切。

而經(jīng)過(guò)上述分析以后，系統(tǒng)則將問(wèn)題由原來(lái)的“看輸出”、“輸入的四選一”、“切不切”3個(gè)步驟，簡(jiǎn)化為“切與不切”一個(gè)步驟，最終實(shí)現(xiàn)“一鍵式”的操作。

3 程序設(shè)計(jì)和測(cè)試

要實(shí)現(xiàn)上述算法，需要對(duì)原有多畫(huà)面監(jiān)看系統(tǒng)進(jìn)行功能

擴(kuò)充，為了保持原有兼容性，可以在系統(tǒng)中增加一個(gè)程序，該程序像多畫(huà)面監(jiān)看程序一樣，接收四路板卡發(fā)送來(lái)的報(bào)警和節(jié)目碼流，所接碼流用于顯示圖2中的輸出和應(yīng)急兩路視頻，報(bào)警則用于判斷四路輸入中，哪一路的信號(hào)有故障，同時(shí)，還要通過(guò)串口與四選一開(kāi)關(guān)相連，一則是讀取其輸入是哪一路狀態(tài)，二則是必要的時(shí)候向其發(fā)送切換命令。該程序的架構(gòu)如圖3所示。

圖3 實(shí)現(xiàn)一鍵式切換優(yōu)化后的系統(tǒng)圖

結(jié)合具體的業(yè)務(wù)，上海電視臺(tái)采用的是每個(gè)值班員看4個(gè)或9個(gè)頻道，以4個(gè)頻道為例，該軟件的界面如圖4所示。

圖4 可視化一鍵式切換軟件主界面實(shí)物圖(截圖)

在圖4中，共有四個(gè)頻道，以2×2的布局展示，每個(gè)頻道布局相同，對(duì)于每個(gè)頻道所在的區(qū)域中，左邊主顯示區(qū)顯示的是四選一開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)，右上角顯示的是經(jīng)過(guò)算法選擇的非輸出、不報(bào)警、最優(yōu)輸出的“應(yīng)急畫(huà)面”。下面的按鈕中，“主路”、“備路”、“備二”和“墊片”四個(gè)提示框表示四路輸入的報(bào)警狀態(tài)，“智能應(yīng)急”提示框表示當(dāng)前的應(yīng)急畫(huà)面。

以左上角“東方衛(wèi)視”頻道為例，左邊表示“輸出”的信號(hào)為主路，此時(shí)備選的最優(yōu)輸入應(yīng)該是備路，假設(shè)發(fā)生了主路和備路同時(shí)出現(xiàn)故障，這時(shí)“主路”和“備路”的提示框會(huì)呈現(xiàn)紅色的報(bào)警狀態(tài)，系統(tǒng)根據(jù)上述算法得出智能應(yīng)急的輸入應(yīng)該是“備二”，并在“應(yīng)急畫(huà)面”上顯示備二節(jié)目，在其畫(huà)面上顯示出“切”的字樣，由于系統(tǒng)采用觸摸屏的方式，因而此時(shí)值班人員，只需要用手單擊“切”字即可。切換后，“備二”輸入這一路的信號(hào)將在作為“輸出”的左邊大屏幕區(qū)顯示，同時(shí)根據(jù)算法，如果當(dāng)前主路、備路仍然故障，備二已作為輸出，則切換操作后的“應(yīng)急畫(huà)面”上將顯示墊片的節(jié)目。

經(jīng)過(guò)測(cè)試和試運(yùn)行，上述軟件將復(fù)雜的、需要由人工進(jìn)行的判斷，轉(zhuǎn)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷，給值班員留下的只有兩路信號(hào)之間切與不切的選擇。并且，從實(shí)際使用中，值班員不再需要目光不停地在多畫(huà)面和開(kāi)關(guān)切換面板之間切來(lái)?yè)Q去，減少了工作強(qiáng)度。

軟件經(jīng)第三方專(zhuān)業(yè)測(cè)試，報(bào)警反應(yīng)時(shí)間(從軟件報(bào)警產(chǎn)生到界面顯示出提示)三輪分別是470 ms、430 ms、400 ms；在強(qiáng)制切換時(shí)間(從軟件下發(fā)切換指令到實(shí)際切換成功)三輪分別是270 ms、130 ms、170 ms。由于優(yōu)化后的程序，變成了“一鍵式切換”，省去了判斷是否要切、切換到哪一路等諸多人為的、受外界影響波動(dòng)最大的因素，因而可以大大提高反應(yīng)速度和準(zhǔn)確度。

4 小結(jié)

可視化一鍵式切換的優(yōu)化算法，是在分析傳統(tǒng)工作業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有各流程中的一些的不足，綜合了值班員的業(yè)務(wù)工作[3]提出的一種改進(jìn)方案。通過(guò)程序驗(yàn)證了算法的正確性和可靠性。通過(guò)測(cè)試證明，算法是可行的，并在實(shí)際上減少了電視臺(tái)值班人員工作時(shí)的工作量，減少了出錯(cuò)概率，提出了工作效果。相信通過(guò)對(duì)算法的研究，為電視信號(hào)監(jiān)控“消滅漏報(bào)，減少誤報(bào)”作出貢獻(xiàn)。

[1] 董玫.河南電視臺(tái)高標(biāo)清新聞網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理和安全防護(hù)[J].電視技術(shù)，2013，37(12)：66-68.

[2] 惠新標(biāo)，鄭志航.數(shù)字電視技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009.

[3] 崔建秋，崔宇良.江門(mén)電視臺(tái)新聞制播系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施[J].電視技術(shù)，2012，36(24)：67-70.

上海市廣播電視臺(tái)項(xiàng)目“播出智能監(jiān)管與應(yīng)急輔助系統(tǒng)”(130009)

TN919.83

B

10.16280/j.videoe.2015.20.018

2015-03-27

【本文獻(xiàn)信息】李瑞民.播出應(yīng)急可視化一鍵式切換優(yōu)化算法[J].電視技術(shù),2015，39(20).

李瑞民(1973— )，工學(xué)博士，高級(jí)工程師，多年來(lái)一直專(zhuān)注于廣電領(lǐng)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與信號(hào)監(jiān)控等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，出版專(zhuān)著6部，論文數(shù)十篇。

責(zé)任編輯：哈宏疆