馬云峰

吉林省德惠廣播電視臺(tái) 吉林 德惠 130300

引言

很多地方電視臺(tái)的播出視頻服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)從播出機(jī)房落差搭建至今已經(jīng)十年了,中間雖然經(jīng)過(guò)了小型升級(jí),部分設(shè)備更新?lián)Q代,總體的結(jié)構(gòu)一直沒(méi)有改變。經(jīng)過(guò)近十年來(lái)的使用,設(shè)備已經(jīng)相對(duì)落后,存在安全隱患；另一方面,隨著視頻服務(wù)器的更新?lián)Q代,頻道的增加和視頻清晰度的提高,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和處理能力要求進(jìn)一步提高,原有網(wǎng)絡(luò)的承載力和穩(wěn)定度需要進(jìn)一步優(yōu)化。播出中視頻服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定,對(duì)播出安全至關(guān)重要,因此經(jīng)過(guò)反復(fù)討論和研究后,我們決定優(yōu)化播出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),保證播出的穩(wěn)定和安全。

1 傳統(tǒng)廣播電視架構(gòu)方案

改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)廣電事業(yè)迅速發(fā)展,在全球化的當(dāng)今時(shí)代,廣播電視逐漸走上產(chǎn)業(yè)化和集團(tuán)化的道路。由于廣播電視是文化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,廣播電視產(chǎn)業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)文化大發(fā)展、大繁榮的號(hào)召,深化內(nèi)部體制改革,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí),實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展。

此前,廣播電視傳統(tǒng)設(shè)備廠商提供的產(chǎn)品大部分都是基于ARM、DSP、FPGA等嵌入式芯片處理數(shù)據(jù)的單一功能硬件產(chǎn)品。整個(gè)播出鏈路每一個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都靠一臺(tái)設(shè)備來(lái)完成。

信號(hào)從前置調(diào)度矩陣傳輸?shù)讲コ龇?wù)器,服務(wù)器將此信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)播,轉(zhuǎn)播出的信號(hào)要經(jīng)過(guò)高標(biāo)清上下變換器、臺(tái)標(biāo)字幕機(jī)、編碼器等設(shè)備才能最終進(jìn)入后端的復(fù)用、加擾、調(diào)制等環(huán)節(jié)。

但這種方式已經(jīng)滿足不了廣播電視快速發(fā)展的腳步。隨著內(nèi)容質(zhì)量的快速發(fā)展,現(xiàn)在信號(hào)分辨率已經(jīng)從標(biāo)清、高清升級(jí)到4K、VR乃至將來(lái)的8K等。傳統(tǒng)同軸電纜傳輸高質(zhì)量、高碼率的信號(hào)已顯得力不從心。如果想在云端架設(shè)播出,傳統(tǒng)設(shè)備完全無(wú)用武之地。實(shí)現(xiàn)云端播出必須將傳統(tǒng)功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn),這樣才可以解決以上問(wèn)題。由于傳統(tǒng)方案的設(shè)備節(jié)點(diǎn)多,其出現(xiàn)設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)也就越高。每增加一個(gè)功能,就需要多部署一臺(tái)設(shè)備,風(fēng)險(xiǎn)也就增加一分。

2 視頻服務(wù)器播出系統(tǒng)改進(jìn)

2.1 素材檢查錯(cuò)誤 播出控制軟件會(huì)自動(dòng)對(duì)視頻服務(wù)器進(jìn)行素材檢查,自動(dòng)素材檢查分為兩種,第一種是小范圍時(shí)素材檢查,時(shí)間范圍是節(jié)目開(kāi)播前3小時(shí)；第二種是全單間斷素材檢查,間隔時(shí)間是可配置的。當(dāng)視頻服務(wù)器中素材存在錯(cuò)誤,如不存在或素材短的情況,直接將錯(cuò)誤條目錯(cuò)誤報(bào)警輸出到提示信息中心的窗口并加以聲音報(bào)警,如在節(jié)目開(kāi)播前還未修復(fù)素材錯(cuò)誤,則軟件會(huì)自動(dòng)控制切換設(shè)備切換到素材狀態(tài)正常的信號(hào)源上。

2.2 視頻服務(wù)器應(yīng)急備份源改進(jìn) 基于地方電視臺(tái)節(jié)目播出的實(shí)際需求,視頻服務(wù)器播出系統(tǒng)的應(yīng)急備份源需要改進(jìn),并且與視頻播出系統(tǒng)之間保持各自獨(dú)立的狀態(tài)。實(shí)際上,應(yīng)急備份源在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中并不常常使用,長(zhǎng)期保持在備用狀態(tài),因此,應(yīng)急備份源的相關(guān)指標(biāo)設(shè)置并不一定要與主服務(wù)器保持同等高度,一般能夠保證電視節(jié)目播出圖像、聲音正常繼續(xù)即可。應(yīng)急備份源應(yīng)與原系統(tǒng)相脫離,并且采取單機(jī)硬盤的模式,也就是利用單獨(dú)計(jì)算機(jī)來(lái)配備編解碼卡,通過(guò)時(shí)間點(diǎn)控制的方式,同主服務(wù)器之間保持一致。在這一情況下,一旦主服務(wù)器出現(xiàn)故障,如死機(jī)等問(wèn)題,應(yīng)急備份源快速接入,從而能夠保證播出系統(tǒng)完全正常,不會(huì)出現(xiàn)視頻切中斷的現(xiàn)象。此外,應(yīng)急備份源的使用頻率較低,電視臺(tái)處于成本控制因素,可以采取碼流較小的模式,并且將編解碼卡的指標(biāo)也降低,在保證視頻播出質(zhì)量的前提下,避免資源浪費(fèi)。

2.3 視頻服務(wù)器播出系統(tǒng)自動(dòng)切換改進(jìn) 視頻服務(wù)器播出系統(tǒng)自動(dòng)切換的改進(jìn)實(shí)際上指的是在主服務(wù)器出現(xiàn)死機(jī)等故障后,備用服務(wù)器能夠完成自動(dòng)切換,從而保證電視節(jié)目播出的無(wú)縫銜接。如果服務(wù)器運(yùn)行中出現(xiàn)故障,視頻播放出現(xiàn)無(wú)視頻信號(hào),在這一情況下,視頻鎖相電路會(huì)從輸出端輸出低電平,隨后這一情況將會(huì)被電路識(shí)別,應(yīng)急備份源隨之會(huì)自動(dòng)接入其中,節(jié)目的正常播出不會(huì)受到干擾。相反,如果視頻服務(wù)器運(yùn)作正常,電路電平按照正常路徑運(yùn)行,主服務(wù)器負(fù)責(zé)電視節(jié)目的播出,備份應(yīng)急系統(tǒng)則仍然處于備用狀態(tài)中,不會(huì)干擾到視頻的正常播放進(jìn)度。這一改進(jìn)方案所遵循的思路是在上傳的視頻信號(hào)中進(jìn)行信號(hào)識(shí)別,由鎖相相關(guān)電路進(jìn)行低電平轉(zhuǎn)換,通過(guò)電路的轉(zhuǎn)換完成系統(tǒng)自動(dòng)切換。

3 未來(lái)廣播電視架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 IP化發(fā)展 IP的全稱是InternetProtocol,IP化就是互聯(lián)網(wǎng)化。進(jìn)一步說(shuō),IP化就是開(kāi)放,就是交互化、去中心化。傳統(tǒng)電視臺(tái)舊的內(nèi)容生產(chǎn)發(fā)行模式、舊的內(nèi)容控制和傳播體制隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展勢(shì)必要向IP化靠攏。

3.2 All－in－One以及平臺(tái)化發(fā)展 今天的廣播電視正處于變革的時(shí)代,特別是人們對(duì)4K的推崇和熱衷很高,傳統(tǒng)的基于SDI的播出解決方案已經(jīng)不能滿足廣播電視高清化的需求。伴隨著高清和4K的發(fā)展,IP技術(shù)的成熟為傳統(tǒng)廣電向IP化過(guò)渡帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì),在廣播電視行業(yè)播出端以及鏈路傳輸端將呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢(shì)。

(1)信號(hào)拓?fù)浞桨岗呄蛲ㄓ梅桨浮?014年,廣播電視IP化剛剛起步,SMPTE2022－6標(biāo)準(zhǔn)剛剛提出。但經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展,PC通用設(shè)備發(fā)展已相當(dāng)完善,并有更好的發(fā)展趨勢(shì)。IP化技術(shù)也已非常成熟,典型代表是SDN交換機(jī)技術(shù)。用一個(gè)PC架構(gòu)的通用標(biāo)準(zhǔn)方案,基本能夠覆蓋大部分電視臺(tái)的需求。

(2)播控專業(yè)化硬件向“通用PC＋軟件”方向發(fā)展,并有虛擬化和云化趨勢(shì)。近年來(lái),隨著傳統(tǒng)播控方式發(fā)生改變,新興的播控廠家都不再基于專業(yè)視頻服務(wù)器開(kāi)發(fā),而是更多地基于PC架構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)視頻服務(wù)器。專業(yè)化的硬件向通用PC發(fā)展,并逐漸在虛擬化和云上部署。自動(dòng)控制系統(tǒng)、切換矩陣、鍵混、切換開(kāi)關(guān)燈設(shè)備直接被通用的PC設(shè)備所替代,所有功能都通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3)視頻服務(wù)器向All－in－One方向發(fā)展。播出作為電視臺(tái)業(yè)務(wù)的最后環(huán)節(jié),在電視臺(tái)技術(shù)系統(tǒng)中占有重要地位。隨著數(shù)字電視、高清晰度電視的出現(xiàn),播出已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新時(shí)代,具有繼承播控能力、圖文渲染能力、矩陣能力、上下變換能力的播出服務(wù)器逐漸成為主流。

服務(wù)器廠商都在使用All－in－One模式,這種模式在4K解決方案以及云播出方案中具有優(yōu)勢(shì)。將所有控制、轉(zhuǎn)播、調(diào)度、鍵控、信號(hào)切換、上下變換等功能全部在一臺(tái)服務(wù)器中實(shí)現(xiàn),也是走向云播出技術(shù)的基礎(chǔ)。

(4)平臺(tái)化發(fā)展方向。隨著近年來(lái)云端技術(shù)的快速發(fā)展,很多私有云、專有云、公有云如雨后春筍般出現(xiàn),為廣播電視在云平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)播出奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。各個(gè)廠家分別推出云平臺(tái)解決方案,國(guó)內(nèi)一些省臺(tái)以及購(gòu)物頻道已紛紛開(kāi)始嘗試云端播出。隨著平臺(tái)化技術(shù)的愈加完善、IP技術(shù)的更加成熟,平臺(tái)化發(fā)展方向必定是一個(gè)大趨勢(shì)。

結(jié)語(yǔ)

文件播出已成為電視播出中占比最高的部分,探討如何建設(shè)一個(gè)安全、高效率、更穩(wěn)定的視頻服務(wù)器播出架構(gòu)是我們長(zhǎng)期的任務(wù)和目標(biāo),電視臺(tái)新址播出系統(tǒng)從設(shè)計(jì)之初就以播出安全為首要目標(biāo),創(chuàng)新性地引入了多種安全保障措施,本套視頻服務(wù)器系統(tǒng)自建成以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定,應(yīng)急手段方便有效,可為文件化時(shí)代的播出安全設(shè)計(jì)提供一定的參考。