施志宏 楊瑾 金壇電視臺

縣級臺高標清同播平臺建設實踐

施志宏 楊瑾 金壇電視臺

本文闡述了縣級臺搭建高標清同播平臺的背景和發(fā)展方向。圍繞建設過程中的技術(shù)挑戰(zhàn)及解決方案及實現(xiàn)安全性高、播出質(zhì)量高、傳輸效率高和流程架構(gòu)簡單這一目標，對金壇電視臺高標清同播平臺建設實踐進行了介紹。

共享源分離模式 集成化周邊 數(shù)據(jù)庫鏡像

1.金壇電視臺高標清同播平臺建設背景

現(xiàn)階段電視高清化發(fā)展日新月異，全國從中央臺到省臺的高標清同播均已改造完成，部分地方臺也完成了高標清播出改造，縣級臺高標清同步播出平臺的建設也勢在必行。跟中央臺、省臺和市級電視臺相比，縣級臺經(jīng)濟較為薄弱，且存在高清電視節(jié)目資源匱乏和高清攝制設備不普及的短板，加之專業(yè)技術(shù)人才缺乏，構(gòu)建復雜的大系統(tǒng)還不現(xiàn)實。因此，根據(jù)縣級臺安全播出的實際，搭建高性價比的高標清同播平臺具有現(xiàn)實的意義。我臺硬盤播出系統(tǒng)最早建于2009年，實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)字化播出。運行7年多，設備老化、兼容性差、數(shù)據(jù)庫缺乏管理、輸出信號質(zhì)量下降等問題逐漸顯現(xiàn)。經(jīng)過半年的前期調(diào)研和實際考察，我臺對原先的硬盤播出系統(tǒng)重新改造，搭建成2個頻道高標清節(jié)目同步播出平臺，達到“三高一簡”的標準，即系統(tǒng)安全性高、播出質(zhì)量高、傳輸效率高和流程架構(gòu)簡單。并保證現(xiàn)階段主要以標清為主，兼顧高清，未來5年內(nèi)逐步過渡到高清為主，兼顧標清的發(fā)展目標。

2．建設高標清同播平臺的技術(shù)挑戰(zhàn)及解決方案

在建設高標清同播平臺的過程中，常會遇到下述的技術(shù)挑戰(zhàn)：（1）如何合理利用原硬盤播出系統(tǒng)的資源（2）縣級臺采用哪種同播模式更貼合實際（3）如何減少設備環(huán)節(jié)，降低風險因素（4）數(shù)據(jù)管理采取哪種手段更合理有效。

2.1 合理利用原硬盤播出系統(tǒng)資源

在保證建設成本最小化及安全穩(wěn)定的前提下，我臺在建設高標清同播平臺時確立了必須遵循的以下原則：（1）核心設備不能用舊設備；（2）再次利用的舊設備各項指標必須達到播出要求；（3）為了節(jié)約維護成本，可利用的舊設備須在保修期內(nèi)。根據(jù)上述原則，資源利用情況如圖1所示。

圖1 原硬盤播出系統(tǒng)資源改造圖

通過對原硬盤播出系統(tǒng)資源進行考證和整理，從圖1中可見核心設備主（備）視頻服務器和二級存儲已更換；新增設備包括主（備）數(shù)據(jù)庫服務器和混合切換矩陣；千兆網(wǎng)、交換機等用于網(wǎng)絡傳輸設備保留再利用；上載工作站和播控工作站的硬件和軟件須升級后方可使用。

2.2 高標清同播模式的選擇

按照廣電總局的要求，所謂高標清同播，就是把現(xiàn)有頻道的節(jié)目，以標清和高清兩種格式同時播出，實現(xiàn)現(xiàn)有節(jié)目逐步高清化，而不是開辦新的頻道。高標清同播模式主要分三種。

（1）獨立同播模式

這種模式是在標清播控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，新建一套采編播一體的高清播控系統(tǒng)。系統(tǒng)的高清和標清分開獨立播出，內(nèi)部無任何關(guān)聯(lián)耦合，完全隔離，期間標清和高清素材不能共享，需要購置攝制設備、增加人力資源，維護成本高，央視和衛(wèi)視高清頻道播出都采用這種模式。

（2）輸出分離模式

這種模式是建立一套純高清播控系統(tǒng)，包括節(jié)目上載、播出切換及信號傳輸，所有環(huán)節(jié)均使用高清設備［1］。在高清輸出端安裝下變換設備，即可輸出標清信號，如圖2所示，標清和高清素材可以共享存儲設備和絡資源，節(jié)約設備和人力資資源，維護成本低，流程簡潔易維護。但是如果輸入是標清信號，就要經(jīng)過上變換、下變換共兩次變換，信號質(zhì)量變差，不能保證標清節(jié)目的收視效果。而縣級臺高清資源儲備不足，大量的標清資源采用這種模式播出，輸出信號質(zhì)量得不到保證。

（3）共享源分離模式即獨立通道方式

這種模式是在獨立同播模式的基礎(chǔ)上優(yōu)化而來，系統(tǒng)定位是立足標清、面向高清，如同將高清頻道加在標清頻道上，設備使用、文件格式不一樣，業(yè)務流程、系統(tǒng)架構(gòu)、素材文件、存儲完全共享，如圖3所示。這種模式比較適合以標清節(jié)目為主、高清資源不足、高清制作設備受限的縣級臺，且能保證系統(tǒng)安全和播出信號質(zhì)量。

圖2 高標清同播輸出分離模式

圖3 高標清同播共享源分離模式（獨立通道方式）

2.3 集成化周邊

（1）集成化周邊設備

傳統(tǒng)的硬盤播出系統(tǒng)設備包含鍵混器、臺標機、字幕機、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器等周邊設備[2]，改建后的高標清同播平臺，如圖4所示。播出周邊設備高度集成，減少了設備環(huán)節(jié)，降低了風險因素。

（2）集成化高標清同播系統(tǒng)（獨立通道方式）

在“獨立通道方式”中，國產(chǎn)視頻服務器和進口服務器的區(qū)別，如表1所示。

圖4 集成化周邊設備

表1 國產(chǎn)視頻服務器和進口服務器性能比較

采用國產(chǎn)視頻服務器，可對系統(tǒng)的素材管理、存儲、遷移、播放、控制、同步、上下變換等模塊自行設計，而進口視頻服務器硬件、軟件都不能變動。若2個頻道，國產(chǎn)服務器提供2個高清輸出口和2個標清輸出口，進口視頻服務器只提供2個高清輸出端口，視頻服務器內(nèi)只存一份素材（高清或標清），播出過程中，國產(chǎn)視頻服務器會自動進行上下變換，得到高清和標清同步播出的信號[3]。

我臺建成的高標清播出平臺主要由混合型切換矩陣、視頻播出服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、二級存儲、播出控制等組成。其中視頻播出服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、二級存儲設備、播控設備等均共享使用；應急切換器、字幕控制機等為各個頻道專屬。整體設計架構(gòu)，如圖5所示。視頻服務器給一個頻道提供一個高清信號和一個標清信號，分別輸出到高清自動倒換器和標清自動倒換器。其中周邊設備不含上下變換，所有的上下變換都是在視頻服務器里的軟件完成。標清信號不是由高清信號下變換產(chǎn)生，而是同時直接同步播出高清、標清信號，原本標清的節(jié)目素材無需上變換，也無需下變換，信號質(zhì)量得以保證。在業(yè)務流程、系統(tǒng)架構(gòu)、素材文件、存儲上，高清和標清系統(tǒng)完全共享，如同在標清頻道上新擴展出一個高清頻道，只是數(shù)據(jù)格式、設備的使用有所不同[4]。

圖5 集成化高標清同播平臺架構(gòu)

圖5中，以2臺Dell R720雙通道視頻播出服務器為核心，互為主備，主備智能切換，主機優(yōu)先，分別設置2個輸出端口，作為2個頻道的播出；8臺上載工作站，均為分布式異地上載，主要完成上載、編單、技審、發(fā)布等功能；2臺播控工作站，完成節(jié)目串聯(lián)單編排，視頻服務器根據(jù)播控軟件發(fā)出的播出指令，控制視頻播出服務器智能播出。播控互為主備，應急情況下，可以控制任意一臺播控機，手動切換軟件界面，控制主備視頻服務器同步播出。

2.4 數(shù)據(jù)庫鏡像

（1）數(shù)據(jù)庫雙機熱備

配置2臺DELL R420服務器，在高標清同播平臺中做雙機數(shù)據(jù)庫服務器，雙機數(shù)據(jù)庫采用同步輸入／輸出鏡像W／R，可以實現(xiàn)鏡像和雙機熱備的功能。數(shù)據(jù)庫服務器（Dell R420）集成有千兆網(wǎng)卡，熱插拔冗余電源，安裝SQL SERVER 2005，便于管理和擴展。同時采用主備數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，保證數(shù)據(jù)庫鏡像的實時性。

數(shù)據(jù)庫的雙機熱備有兩種實現(xiàn)模式：一種是共享模式?；诠蚕泶疟P陣列或存儲區(qū)域網(wǎng)SAN，并安裝雙機軟件，實現(xiàn)雙機熱備。這種模式需要額外增加磁盤陣列，適合規(guī)模較大的播控系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)比較大[4]。另一種是純軟件模式（鏡像模式）。不存在共享存儲設備，只通過軟件實現(xiàn)共享。這種模式適用于小型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，這也是本平臺中所采用的模式。

在實際的數(shù)據(jù)庫維護工作中，最穩(wěn)妥的辦法就是采取多種備份手段相結(jié)合。除了在SQL Server維護計劃中，安排每天的中午和凌晨數(shù)據(jù)庫讀寫量較少時進行自動備份兩次，一次數(shù)據(jù)庫優(yōu)化，每月一次數(shù)據(jù)庫全面檢查外，還會在晚間節(jié)目播出結(jié)束后手動備份一次數(shù)據(jù)庫，并將備份數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸至備服務器，以保證每天數(shù)據(jù)庫的完整和安全。

與SQL Server相關(guān)的數(shù)據(jù)管理模塊包含：節(jié)目素材庫信息、用戶、權(quán)限、存儲、素材、設備等，如圖6所示，它對保障系統(tǒng)安全起到非常重要的作用。整個系統(tǒng)權(quán)限只需要Administrator管理，根據(jù)用戶不同崗位職責設置不同的權(quán)限，同時建立一系列的管理流程和管理權(quán)限，通過對不同管理權(quán)限的分配，在每個工作流程節(jié)點制定相關(guān)的安全工作機制，保證網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)信息互不干擾，安全高效地流通[6]。

圖6 SQL Server管理

表2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配置

（2）數(shù)據(jù)庫鏡像

在高標清同播平臺中，用SQL Server2005企業(yè)版對數(shù)據(jù)庫鏡像三個角色主體服務器、鏡像服務器、見證服務器進行配置。系統(tǒng)配備了2臺數(shù)據(jù)庫服務器，見證服務器是安裝在主服務器上的。最終的效果就是主體數(shù)據(jù)庫連不上了或者宕機了，鏡像數(shù)據(jù)庫跳轉(zhuǎn)為主體數(shù)據(jù)庫，見證數(shù)據(jù)庫就是始終在線，否則不跳轉(zhuǎn)，理解為見證人一樣，告知主找不到了，鏡像要轉(zhuǎn)為主角色工作。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配置如表2所示。

3．總結(jié)

縣級臺實現(xiàn)完全高清播出還有很長的一段路要走，還有一些關(guān)鍵的技術(shù)要解決。目前，高標清同播平臺在其運行和實際操作的過程中多少還存在著缺憾。本文對國內(nèi)高清播出系統(tǒng)進行分析和研究，主要從兩個方面對高標清同播平臺進行展望：一是高清化，從高標清同播逐步向高清化過渡；二是全臺網(wǎng)建設。

對我臺高清化的發(fā)展考慮，一是建立2個完整的高清頻道，未來完全達到高清播出能力。二是設備選型和方案設計時兼顧未來高清化的發(fā)展，混合型矩陣是高標清兼顧的，播出切換卡換高清的，視頻服務器中有高清解碼卡，二級存儲要增加存儲陣列，周邊板卡大多是高標清兼容的，有的僅需要更換板卡，軟件也是高標清兼容的，千兆網(wǎng)改造成萬兆網(wǎng)。

未來對全臺網(wǎng)建設的考慮，一是與媒資系統(tǒng)及非編制作網(wǎng)互聯(lián)互通?？梢越ㄔO成以媒資系統(tǒng)為核心，各非編制作網(wǎng)先與媒資系統(tǒng)相互聯(lián)通，將節(jié)目傳輸?shù)矫劫Y系統(tǒng)中，再通過媒資系統(tǒng)輸送到播控系統(tǒng)播出。二是本設計中節(jié)目從始至終都是一個唯一代碼，有統(tǒng)一的代碼管理，未來全臺網(wǎng)建設中只需增加代碼管理組件，修改部分軟件的工作模式即可。

[1] 劉香鳳. 高標清同播環(huán)境下的播出系統(tǒng)技術(shù)方案探析.數(shù)字通信世界,2015.04

[2] 黎潔珍. 高標清同播下播出總控的信號流程與探析.現(xiàn)代電視技術(shù),2014.01

[3] 劉繼陽. 高標清播出系統(tǒng)的同播方案.記者搖籃,2013.11

[4] 白金曉. 高標清同播的研究與分析.內(nèi)蒙古大學碩士論文,2013.11

[5] 楊星光. 忻州電視臺播出系統(tǒng)數(shù)字化建設.山西電了技術(shù),2016.08

[6] 宋鍵. 郭常宏. 崔曉東. 山東廣播電視臺電視衛(wèi)星頻道高清后期制作合成網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn).現(xiàn)代電視技術(shù),2013.03