□ 李康裕

廣東廣播電視臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)特有技術(shù)點(diǎn)分析

□ 李康裕

廣東廣播電視臺(tái)的高標(biāo)清同播系統(tǒng)是在原有臨時(shí)高清播出系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造擴(kuò)建，具備3個(gè)高清頻道播出規(guī)模的高標(biāo)清同播系統(tǒng)。本文介紹其系統(tǒng)整體架構(gòu)，并分析其特有的新技術(shù)點(diǎn)，為今后的新高標(biāo)清同播系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

高標(biāo)清同播；自動(dòng)倒換；UML；三級(jí)切換

國(guó)家新聞出版廣電總局第62號(hào)令《廣播電視安全播出管理規(guī)定》實(shí)施以來(lái)，廣電總局對(duì)高清電視臺(tái)頻道安全播出的重視與日俱增。加上電視觀眾隨著4K電視機(jī)的普及對(duì)高清電視的需求日益提高，高清電視系統(tǒng)的安全播出要求任務(wù)日益繁重。本文對(duì)廣東廣播電視臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱廣東臺(tái)）的高標(biāo)清同播系統(tǒng)進(jìn)行介紹，從多方面分析該系統(tǒng)特有技術(shù)點(diǎn)對(duì)安全播出的作用。

一、高標(biāo)清同播系統(tǒng)建設(shè)的原則和架構(gòu)概述

2012年，廣東臺(tái)在原來(lái)只有一個(gè)高清頻道播出系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造擴(kuò)建，建設(shè)了一個(gè)新的具備3個(gè)高清頻道播出規(guī)模的高標(biāo)清同播系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)在運(yùn)行播出的頻道包括上星的廣東衛(wèi)視高清頻道以及廣東體育頻道。該系統(tǒng)的建設(shè)遵循安全穩(wěn)定性、先進(jìn)性和實(shí)用性原則，具備技術(shù)先進(jìn)性、可擴(kuò)展性和高兼容性。根據(jù)廣東臺(tái)的播出流程規(guī)范和成本，高標(biāo)清同播系統(tǒng)在視頻存儲(chǔ)、編播和播出等方面上也有其特有的技術(shù)特點(diǎn)，所有工作站的建設(shè)、完善和運(yùn)行的最終目標(biāo)是節(jié)目的高清優(yōu)質(zhì)播出、安全播出。

所謂高標(biāo)清同播，指同一套節(jié)目同時(shí)以標(biāo)清和高清兩種格式播出，主要是輸出分離模式和信號(hào)源分離模式。而廣東臺(tái)的高清系統(tǒng)則支持輸出分離模式，支持下變換標(biāo)清同播。該同播系統(tǒng)用一個(gè)高清素材版本，就可以實(shí)現(xiàn)高清（HD-SDI）和標(biāo)清（SDI）兩路信號(hào)，其架構(gòu)如圖1：

圖1 高標(biāo)清同播系統(tǒng)架構(gòu)

從架構(gòu)可以看出，整個(gè)系統(tǒng)是以HD-SDI數(shù)字通道為基本的播出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全硬盤自動(dòng)播出，同時(shí)采取共享錄像機(jī)調(diào)度矩陣來(lái)磁帶播出應(yīng)急；架構(gòu)中，通過(guò)遷移服務(wù)器與視頻服務(wù)器通訊，視頻文件從上載服務(wù)器系統(tǒng)遷移到播出視頻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制播出。該系統(tǒng)要求所有的源信號(hào)必須是高清信號(hào)，如果外來(lái)信號(hào)是標(biāo)清信號(hào)，則需要在傳輸系統(tǒng)前采取兩側(cè)加邊（Pillar Box）的模式上變換為高清信號(hào)。該系統(tǒng)沒(méi)有引入有效活動(dòng)圖像格式描述AFD（Active Format Description）信息的應(yīng)用，只是在下變換板卡上設(shè)置下變換方式，系統(tǒng)中廣東衛(wèi)視頻道的高標(biāo)清同播的下變換模式為左右切邊（Edge Crop），廣東體育頻道的高標(biāo)清同播的下變換模式為左右擠壓（Squeeze）。按照播出流程，該系統(tǒng)要求節(jié)目源為高清的節(jié)目源，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)目的安全播出、完整播出。

二、高標(biāo)清同播系統(tǒng)特有技術(shù)點(diǎn)

廣東臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)的改造和擴(kuò)建，不僅要增加兩個(gè)新高清頻道視頻通道以及周邊等設(shè)備，還要進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的鏈路安全播出技術(shù)。根據(jù)廣東臺(tái)的播出流程規(guī)范和成本，為了節(jié)目的高清優(yōu)質(zhì)播出、安全播出，該系統(tǒng)在改造擴(kuò)建時(shí)對(duì)播出倒換、視頻存儲(chǔ)等方面也有其特有的技術(shù)特點(diǎn)。

（一）播控主備工作站之間的自動(dòng)倒換

當(dāng)前主流的硬盤播出系統(tǒng)為了安全播出，必須給播出控制工作站和視頻服務(wù)器增加設(shè)備的冗余度配置，還要重點(diǎn)保證播出設(shè)備之間數(shù)據(jù)交互渠道的暢通。如圖2所示，廣東臺(tái)對(duì)高清播出主備控制工作站進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì)，采用完全主備的方式，主備控制工作站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和串口進(jìn)行心跳檢測(cè)，以及用422倒換器連接受控設(shè)備（主備視頻服務(wù)器、主備切換臺(tái)等），422倒換器是一個(gè)針對(duì)串口通訊的2選1開(kāi)關(guān)，通過(guò)GPI觸發(fā)來(lái)控制倒換。

正常播出時(shí)，422倒換器接通主控制通道，備控制工作站通過(guò)心跳線檢測(cè)主控制工作站通訊，判斷是否正常運(yùn)行；而當(dāng)備控制工作站發(fā)現(xiàn)主控制工作站異常時(shí)，會(huì)立刻通過(guò)安裝在備控制工作站的7250卡發(fā)出GPI命令觸發(fā)422倒換器，將其倒換到備控制通道，備控制工作站為主控狀態(tài)，接管主備視頻服務(wù)器等所受控設(shè)備，確保節(jié)目的安全播出。待主控制工作站恢復(fù)正常時(shí)，人工手動(dòng)倒換主播控機(jī)接管設(shè)備。而主備控制工作站都出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備會(huì)維持當(dāng)前節(jié)目狀態(tài)播出，但是播出完后不會(huì)切到下一個(gè)節(jié)目，會(huì)出現(xiàn)定幀，所以平時(shí)應(yīng)保持主控制工作站為主控狀態(tài)，這樣才能處于級(jí)別最高的安全狀態(tài)。

圖2 高標(biāo)清同播系統(tǒng)主備控制機(jī)自動(dòng)倒換

（二）以UML為核心的高清存儲(chǔ)系統(tǒng)

廣東臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)采用SeaChange視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)，該視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)以UML（Universal Media Library）集群為核心。高清中央存儲(chǔ)UML集群配置兩臺(tái)Head鏡像服務(wù)器，與一個(gè)單獨(dú)72塊3.5英寸1TB的熱插拔硬盤組成的冗余磁盤存儲(chǔ)陣列連接。兩臺(tái)鏡像服務(wù)器同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)陣列進(jìn)行管理控制，互為備份，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，排除故障重啟后可從另一服務(wù)器恢復(fù)原有系統(tǒng)。磁盤存儲(chǔ)陣列采用RAID6類型冗余存儲(chǔ)，擁有獨(dú)立機(jī)箱，其中有兩塊硬盤用來(lái)存儲(chǔ)校驗(yàn)位，增強(qiáng)了容錯(cuò)功能，72塊硬盤平均存放在6個(gè)抽屜式刀片存儲(chǔ)盤箱中，所以豎向允許一個(gè)盤箱中2塊硬盤壞掉，橫向只能允許壞2塊（RAID6），硬盤可在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)拔出。

相對(duì)于 SeaChange傳統(tǒng)的 BMC (Broadcast Media Cluster)和BML(Broadcast Media Library)視頻服務(wù)器，UML將Codec（編碼板）分離，同時(shí)將主機(jī)服務(wù)器分離，硬盤存儲(chǔ)更加獨(dú)立安全，應(yīng)用服務(wù)器對(duì)可用性存儲(chǔ)陣列影響較小。就架構(gòu)而言，BMC和BML使用傳統(tǒng)的NAS(Network Attached Storage)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)，就是應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)CIFS協(xié)議訪問(wèn)NAS文件系統(tǒng)；而UML使用SAN（Storage Area Network）的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)，就是應(yīng)用服務(wù)器以IP地址通過(guò)Block協(xié)議直接訪問(wèn)硬盤陣列。因此，UML把文件系統(tǒng)放在主機(jī)服務(wù)器上，更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)容量的擴(kuò)充，提高存儲(chǔ)設(shè)備的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

圖3 高清SeaChange視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)架

如圖3所示，廣東臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)是以UML集群作為核心的存儲(chǔ)框架，還有兩個(gè)播出存儲(chǔ)服務(wù)器BMLex集群，一主一備，互為鏡像。素材在 MCL-6111或MSV-1200上壓縮編碼上載為MXF格式文件，寫入到UML時(shí)，素材也會(huì)遷移到自動(dòng)技術(shù)審看服務(wù)器上進(jìn)行技審，確保上載到UML素材文件的視音頻的技術(shù)質(zhì)量；從UML遷移到播出存儲(chǔ)服務(wù)器BMLex的素材，則采用MD5校驗(yàn)技術(shù)來(lái)保證素材文件數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

（三）軟件的三級(jí)切換

廣東臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)硬盤節(jié)目播出時(shí)，自動(dòng)播控工作站對(duì)于主播出服務(wù)器、備播出服務(wù)器和應(yīng)急源（風(fēng)景片CYC）之間的切換，設(shè)置了三級(jí)自動(dòng)軟件切換，如圖4所示。

1.第一級(jí)，正常時(shí)自動(dòng)播出控制工作站的播控軟件通過(guò)RS422倒換，控制切換臺(tái)信號(hào)輸出PGM為主播出服務(wù)器播出；

2.第二級(jí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)器畫面發(fā)現(xiàn)主播出服務(wù)器出現(xiàn)故障，輸出信號(hào)均為黑屏或靜幀多秒，設(shè)備連接狀態(tài)會(huì)顯示“未連接”，備播出服務(wù)器輸出信號(hào)正常，節(jié)目正常播出下，自動(dòng)播出控制軟件會(huì)通過(guò)RS422倒換，自動(dòng)將信號(hào)PGM切換到備播出服務(wù)器播出；

3.第三級(jí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)器畫面發(fā)現(xiàn)主、備播出服務(wù)器同時(shí)出現(xiàn)故障，輸出信號(hào)均為黑屏或靜幀多秒，自動(dòng)播出控制軟件會(huì)通過(guò)RS422倒換，自動(dòng)將信號(hào)PGM切換到應(yīng)急源CYC播出。

軟件的三級(jí)切換能給予高清系統(tǒng)安全播出堅(jiān)實(shí)的保障，減輕值班人員的工作壓力。如果出現(xiàn)故障時(shí)信號(hào)沒(méi)有自動(dòng)切換，現(xiàn)場(chǎng)操作人員需要手動(dòng)控制，切換至安全的播出源。同時(shí)值班人員檢查故障具體原因，排除故障，待主或備服務(wù)器完全恢復(fù)正常后，手動(dòng)切換為主播出服務(wù)器的輸出通道，處于最高安全播出級(jí)別。

圖4 軟件的三級(jí)切換

三、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)各個(gè)電視臺(tái)播出側(cè)重點(diǎn)不同和操作習(xí)慣傳承，每個(gè)電視臺(tái)的播出系統(tǒng)有著其特有的技術(shù)點(diǎn)。這些特有技術(shù)點(diǎn)保證了電視節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出。廣東臺(tái)的高標(biāo)清同播系統(tǒng)具有3個(gè)高清頻道同播的播出規(guī)模，其特有技術(shù)點(diǎn)在原有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路穩(wěn)定性、存儲(chǔ)冗余的可擴(kuò)展性以及播出安全性。廣東臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)運(yùn)行至今，廣東衛(wèi)視高清頻道和廣東體育高標(biāo)清頻道節(jié)目播出安全、優(yōu)質(zhì)可靠。該系統(tǒng)特有技術(shù)點(diǎn)也為今后新的高清播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有益的參考。

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（作者單位：廣東廣播電視臺(tái)播出部）