王鵬飛

內蒙古廣播電視臺 內蒙古 呼和浩特市 010000

1 安全播出現(xiàn)狀

目前，播出一線的安全播出工作依賴“人力”較多，遇到影響安全播出的問題時，需先通過值班人員監(jiān)聽監(jiān)看發(fā)現(xiàn)節(jié)目異態(tài)，然后進行人工分析判斷，再手動應急切換，這種形式的應急切換步驟在保障安全播出層面存在一定的弊端。如過于依賴監(jiān)聽監(jiān)看設備，可能出現(xiàn)漏報的情況；單純依靠人工進行分析判斷，可能會出現(xiàn)延長應急切換時長的情況等，因此，應急智能切換系統(tǒng)的采用十分必要。

目前安全播出監(jiān)測情況如下：

（1）為避免虛警誤報情況需要逐條進行驗證，增加了安全播出保障人員的工作量，為減少虛警延長異態(tài)判定時長，可能會導致真正節(jié)目異態(tài)無法及時發(fā)現(xiàn)。

（2）安播環(huán)境比較復雜。

（3）節(jié)目劣化監(jiān)測較困難，依據現(xiàn)有的監(jiān)測手段，可以識別出的視頻異態(tài)有：黑場、靜幀、靜音等；不能識別的異態(tài)有：馬賽克、拉條、編碼損傷等。廣播中可以識別的異態(tài)有：電平過高過低、電平反相、單聲道等；不能識別的異態(tài)有：電平差、粉紅噪聲、褐色噪聲等。

（4）在發(fā)現(xiàn)安全播出漏洞時，往往采用升級優(yōu)化的方式進行解決，系統(tǒng)打“補丁”有可能出現(xiàn)新異態(tài)，而且安全播出需更多人力參與，整體智能化程度相對較低。

（5）播出系統(tǒng)為從前往后的串行結構，關鍵環(huán)節(jié)多來源并行，技審之后節(jié)目進入鏈路，獨立監(jiān)測，獨立處置，未充分利用播出傳輸特性。

廣電融媒環(huán)境下，安全播出挑戰(zhàn)升級：節(jié)目來源更多樣，節(jié)目制作更靈活，節(jié)目傳輸更復雜。

智慧廣電建設是國家推動廣播電視轉型升級高質量發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措，建設電視安全播出應急智能切換系統(tǒng)是落實國家和自治區(qū)智慧廣電戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)。隨著廣播電視傳輸向著數字化、網絡化、智能化方向發(fā)展，單純依靠人力保證安全優(yōu)質播出已不能適應當今時代廣播電視迅速發(fā)展的要求。通過對安全播出平臺全鏈路全面監(jiān)測分析、預警、達到智能應急切換，縮短故障停播時間，實現(xiàn)高質量安全播出。

2 市場情況

目前，市場上有幾種主流技術較為成熟的應急智能切換系統(tǒng)，參考16：9及4：3的不同圖像類型，及圖像中出現(xiàn)上下左右黑邊填充的視頻，系統(tǒng)全部支持，保證不同尺寸的圖像都能正常比對。系統(tǒng)支持視音頻一致性比對，以及對信號實時接收采集，實時比對直轉播的節(jié)目內容。支持20套源節(jié)目和目標節(jié)目的比對監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)錯播、插播、漏播導致的播出異態(tài)，直觀顯示監(jiān)測結果。系統(tǒng)可以根據需求配置不同的延遲參數，可以成功比對15秒延遲的視頻數據。支持自動監(jiān)測和手動監(jiān)測兩種控制模式，可對節(jié)目實時自動或手動進行比對，支持TSoverUDP、HLS的輸入封裝格式，支持MPEG2、H.264、H.265、AVS/AVS+等視頻編碼格式，支持MPEG2、AAC、AC3、DRA等音頻編碼的格式。支持實時比對結果的可視化Web頁面展示，可展示所有比對任務的實時比對全景，包括：視頻實時縮略圖、音頻實時曲線支持比對結果。

針對不同的信號格式和實現(xiàn)方式，大致可以分為以下幾種：

2.1 逐幀比對

精確到幀地監(jiān)測出兩路視頻的延遲是成功進行圖像對比的前提。這種對比使用了一種基于多維圖像特征值的視頻同步算法，該算法通過量化連續(xù)視頻幀之間的變化來獲取特征值，然后比對各視頻特征值之間的相關性獲取精確到幀的同步，最后使用SSIM算法計算各視頻相同位置的幀的圖像比對值。

以往傳統(tǒng)的信號對比中，通常采用的是單鏈路單節(jié)點監(jiān)控。單鏈路指的是：對于信號的監(jiān)測，某一套監(jiān)測程序的算法，只監(jiān)測一路信號，并且只在一個點進行監(jiān)測。通常的辦法是將收到的碼流解碼成幀，然后或是對單幀進行黑場比對，或是相鄰幀之間進行靜幀比對，這種方式雖然快速、高效，但是對于節(jié)目本身場景的黑場（如表現(xiàn)黎明前的黑暗）的時候，再比如對于節(jié)目本身場景的靜幀（如表現(xiàn)一個通知或公告）的時候，常常導致大量虛報，這會給值班人員本來就緊張的氣氛帶來更為不安的感受體驗。

圖像比對算法，則是在橫向和縱向，以幀為單位進行幀間圖像的比對。橫向即平面圖中，一條鏈路不同信號采集點之間的圖像比對。根據信號傳送的特點，如果鏈路上，某一個節(jié)點、連線、設備出現(xiàn)故障（如連線中斷、設備損壞），則必然會影響到下游所有的設備和鏈路，這同時會導致下游各監(jiān)測點的故障，而比對各監(jiān)測點的幀數據，可以發(fā)現(xiàn)因中間故障而導致的同幀圖像格式的不同，進而發(fā)現(xiàn)故障，及時報警。合理的安全監(jiān)測點，還能準確地定位監(jiān)測點的具體位置。縱向比對，則是各鏈路相同監(jiān)測點的同幀比對。這樣做的原理是：各播出信號，雖然不同源，不同鏈路，但所播的節(jié)目是一樣的，如果能在主路、備路、備播之間，發(fā)現(xiàn)某一路信號與另外兩路信號不同，則可以判斷出某一路信號發(fā)生了故障。

2.2 提取特征值對比

系統(tǒng)板卡逐幀提取信號視音頻的特征值，同時逐幀進行視音頻異態(tài)的監(jiān)測，并獲取信號AFD值，將這三方面的信息逐幀組織上報給比對服務器。比對服務器按下發(fā)的比對任務進行不同監(jiān)測節(jié)點之間的視音頻內容一致性比對，比對服務器將內容一致性比對結果和相關節(jié)點的視音頻異態(tài)情況進行綜合，僅出現(xiàn)內容比對不一致時，達到平臺下發(fā)的持續(xù)時間門限則上報；僅出現(xiàn)視音頻異態(tài)時，達到平臺下發(fā)的異態(tài)報警延遲門限則上報；既有比對不一致又有異態(tài)時，達到平臺下發(fā)的加速報警門限則上報。

平臺接收比對服務器的報警，按頻道進行全部監(jiān)測節(jié)點的異態(tài)和比對結果的綜合，按系統(tǒng)配置的策略確定是否進行二選一倒換，如需倒換，則確定倒換方式并執(zhí)行；對信號出現(xiàn)的異常，按系統(tǒng)定義的優(yōu)先級策略進行報警。

3 實現(xiàn)功能

應急智能切換系統(tǒng)可以在信號做到黑場、靜幀、臺標異常、視頻丟失、信號中斷、彩場、彩條、測試圖、馬賽克、畫面卡頓、畫面拉條、電平過高過低、電平差異過大、傳送碼流同步丟失、同步字節(jié)錯誤、PAT錯誤、連續(xù)計數錯誤、PMT錯誤等異常狀態(tài)的自動判斷、聲光報警和自動切換。

4 總 結

4.1 系統(tǒng)屏蔽效果

應急智能切換系統(tǒng)可根據工作人員配置的數據分析邏輯，準確過濾各種虛警，日常虛警數從之前單一頻道每日上千條，減少至目前每日數十條，虛警誤報過濾效果大幅度提升。

4.2 應急效率提升

系統(tǒng)圖像分析功能可在200ms內準確判定視頻差異，并對差異結果進行量化評分，應急演練中，對于各種實際報警情況從異常產生到應急完成的整個響應過程控制在3s以內。

4.3 人力資源優(yōu)化

省級臺播出、傳輸、地球站發(fā)射優(yōu)化安全播出保障人力資源，合計每年節(jié)省人力成本超400萬。現(xiàn)有技術人員在少誤報、智能分析、準確提示的安全播出環(huán)境下有更好的工作狀態(tài)保障播出安全。

4.4 全場景應用

系統(tǒng)能夠在演播室、轉播車、播出系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、有線網絡公司播控中心、IPTV播控中心、發(fā)射臺站、衛(wèi)星地球站、監(jiān)測臺站等需要高等級保障和高精度報警的地方得到應用。