王鵬飛

內(nèi)蒙古廣播電視臺 內(nèi)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(shè)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(jù)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(jié)構(gòu)，關(guān)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(shè)是國家推動廣播電視轉(zhuǎn)型升級高質(zhì)量發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措，建設(shè)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(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，單純依靠人力保證安全優(yōu)質(zhì)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(zhì)量安全播出。

2 市場情況

目前，市場上有幾種主流技術(shù)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(zhuǎn)播的節(jié)目內(nèi)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(jié)果。系統(tǒng)可以根據(jù)需求配置不同的延遲參數(shù)，可以成功比對15秒延遲的視頻數(shù)據(jù)。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(jié)果的可視化Web頁面展示，可展示所有比對任務(wù)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(jié)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(guān)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(jù)信號傳送的特點，如果鏈路上，某一個節(jié)點、連線、設(shè)備出現(xiàn)故障（如連線中斷、設(shè)備損壞），則必然會影響到下游所有的設(shè)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(shù)據(jù)，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?？v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(wù)器。比對服務(wù)器按下發(fā)的比對任務(wù)進行不同監(jiān)測節(jié)點之間的視音頻內(nèi)容一致性比對，比對服務(wù)器將內(nèi)容一致性比對結(jié)果和相關(guān)節(jié)點的視音頻異態(tài)情況進行綜合，僅出現(xiàn)內(nèi)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(wù)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(jié)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(shù)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(jié)

4.1 系統(tǒng)屏蔽效果

應急智能切換系統(tǒng)可根據(jù)工作人員配置的數(shù)據(jù)分析邏輯，準確過濾各種虛警，日常虛警數(shù)從之前單一頻道每日上千條，減少至目前每日數(shù)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(nèi)準確判定視頻差異，并對差異結(jié)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(chǎn)生到應急完成的整個響應過程控制在3s以內(nèi)。

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(shù)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(zhuǎn)播車、播出系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、有線網(wǎng)絡(luò)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。