黃武藝

在電視數(shù)字化的今天，全臺一體化的電視系統(tǒng)應(yīng)用已非常普遍，從制作到存儲、播出，都實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。這對安全播出的保障工作帶來了新的問題，即如何快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障，并快速應(yīng)急播出，保證節(jié)目播出不中斷?，F(xiàn)有報警系統(tǒng)存在諸多缺陷，比如漏報、誤報，尤其是誤報較多，干擾了值班人員的判斷。多點一致性比對的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)（以下簡稱“多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)”）是一種運用于廣播電視行業(yè)電視播控系統(tǒng)中，以人工智能的方式實現(xiàn)對播出系統(tǒng)發(fā)生的故障進行精準(zhǔn)判斷和快速自動應(yīng)急處置的系統(tǒng)，可處置的問題包括系統(tǒng)故障、設(shè)備故障、節(jié)目內(nèi)容問題、人為誤操作等會直接造成播出事故的問題。該系統(tǒng)對故障進行應(yīng)急處置后能達到自動恢復(fù)正常播出的效果。在現(xiàn)場直播等通過外部信號源播出的情況下，其精確的播出狀態(tài)提示也能給技術(shù)人員的判斷提供極大幫助，是一個能夠有效保障電視安全播出的輔助系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)概述與運行原理

（一）系統(tǒng)概述

廣西廣播電視臺多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)可實現(xiàn)信號比對差異檢測及信號內(nèi)容的異態(tài)檢測，可對常見的劣播情況及時報警，并進行快速自動應(yīng)急處置，通過智能技術(shù)杜絕了人工操作易出現(xiàn)的安全隱患，也能大幅度減輕值班人員在安全播出方面的工作壓力。

該系統(tǒng)主要由軟硬件架構(gòu)、全維度信息采集子系統(tǒng)及基于全流程播出數(shù)據(jù)的判斷模型三大部分構(gòu)成。采用以微服務(wù)為主體的軟硬件架構(gòu)為AI智能判斷系統(tǒng)提供軟硬件支撐，全維度信息采集子系統(tǒng)提供的是數(shù)據(jù)支撐，通過基于全流程播出數(shù)據(jù)的判斷模型對獲取的數(shù)據(jù)進行實時判斷，對播出事故進行自動化處理。其中，基于全流程播出數(shù)據(jù)的多重判斷模型是該系統(tǒng)最重要的組成部分，是對事故進行判斷、切換的最核心依據(jù)。

系統(tǒng)鏈路圖如圖1所示。系統(tǒng)中對硬盤主、備路信號輸出及主、備四選一切換器后信號輸出這四個視頻點進行視頻信號取樣，分別命名為A1、A2、B1、B2。在之后的基于全流程播出數(shù)據(jù)的多重判斷模型會對這四個取樣點的取樣內(nèi)容進行雙向交叉匹配運算。

圖1 廣西廣播電視臺多點一致性比對的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)線路圖

在硬件系統(tǒng)構(gòu)架時，要考慮到對在播系統(tǒng)的影響和有效銜接。既要實現(xiàn)多點一致性比對應(yīng)急播出，又要確保播出不中斷，還要考慮到多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)在運行時可能產(chǎn)生的誤切換。若直接控制原有大型切換臺，誤播了調(diào)試中的信號，將會產(chǎn)生不良影響。因此，在播出系統(tǒng)最后的輸出端加入四選一切換器，并由多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)控制，就不會產(chǎn)生誤播其他信號源的問題。同時，對原有播出系統(tǒng)不做任何改動，非常利于安全播出。

使用四選一切換器還有一個原因是，未來增加第三備播視頻服務(wù)器時，可以快速接入多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)中，方便快捷，并能進一步提高播出系統(tǒng)的安全性。

（二）系統(tǒng)運行原理

該系統(tǒng)采用分布式的基礎(chǔ)架構(gòu)，軟件架構(gòu)采用微服務(wù)，基于組成結(jié)構(gòu)明確、工作流程清晰、應(yīng)急處置策略簡單高效的播出場景和算法，可以解決高復(fù)雜度播出場景識別和高難度故障應(yīng)急處置問題。系統(tǒng)的整體框架分為底層服務(wù)、中間層服務(wù)和上層系統(tǒng)三層，如圖2所示。

圖2 多點一致性比對的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)整體架構(gòu)

底層服務(wù)主要為視音頻的技審檢測服務(wù)提供技術(shù)支撐，實現(xiàn)了針對單路信號發(fā)送靜幀、彩場、黑場、靜音等類型錯誤的實時檢測算法，同時支持指定畫面區(qū)域位置和范圍的畫面匹配算法，向中間層輸出實時檢測結(jié)果。中間層采用微服務(wù)架構(gòu)，利用微服務(wù)的優(yōu)勢針對性地選擇工具來完成智能場景過濾、文件上載技審結(jié)果和播前技審結(jié)果精準(zhǔn)匹配、綜合分析多組匹配結(jié)果等復(fù)雜比對檢測，再根據(jù)比對檢測結(jié)果啟用預(yù)設(shè)的報警和切換策略，發(fā)出報警和切換指令。上層系統(tǒng)由客戶端、在線節(jié)目單服務(wù)和文件技審服務(wù)組成。其中，客戶端展示播出信號的實時畫面和聲音、語音報警提示和技審信息等內(nèi)容；另外兩項組成部分分別向中間層提供在線節(jié)目單和靜態(tài)技審結(jié)果數(shù)據(jù)。

全維度信息采集子系統(tǒng)通過從節(jié)目視頻的自動技審與人工審核信息，到播出前的二次人工技審信息、節(jié)目播出單，以及四個視頻取樣點中精準(zhǔn)提取所需的數(shù)據(jù)，解決了播出信號取樣信息的完整性和準(zhǔn)確性的問題，為之后精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)和判斷故障提供數(shù)據(jù)支撐。

基于全流程播出數(shù)據(jù)的判斷模型主要分為兩部分：硬盤信號比對檢測和非硬盤信號檢測。檢測故障類型包括視頻信號丟失、黑場、彩條、彩場、靜幀、靜音。其中，硬盤狀態(tài)檢測信號源是指將主備視頻服務(wù)器輸出信號作為A點比對，四選一末級信號作為B點比對。硬盤信號A1、A2點之間比對并與線下技審信息做匹配，如果匹配不上或者沒有技審結(jié)果的節(jié)目，此時系統(tǒng)會根據(jù)制定好的邏輯條件作出相應(yīng)的應(yīng)急措施或告警；同時A點B點相互比對，根據(jù)邏輯條件做出相對應(yīng)的應(yīng)急措施。非硬盤狀態(tài)檢測信號源主要是用于切換器切換后出來的非硬盤信號B點之間的比對，根據(jù)邏輯條件做出告警，不做切換。

二、系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點

（一）為整個播出節(jié)目提供信息匯聚和故障判斷決策支持

此次系統(tǒng)在整備到播出的全過程中，把電視節(jié)目有效信息的獲取源擴展到時間、空間、AV、IT和控制五個維度，通過時間點、空間點、判斷邏輯、指標(biāo)特征等數(shù)據(jù)建立模糊運算模型。在節(jié)目素材的生命周期內(nèi)，系統(tǒng)會在節(jié)目生成剛開始就建立描述素材的有效信息集，在上載環(huán)節(jié)把數(shù)據(jù)校驗、整備行為記錄、技審大數(shù)據(jù)、整備評價等輔助數(shù)據(jù)加入有效信息集，生成故障判斷輔助信息庫，增加主數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)的豐富度，以提高故障判斷的準(zhǔn)確度。

（二）以多節(jié)點實時監(jiān)測的多重判斷模型來實現(xiàn)智能判斷

在節(jié)目播出時，系統(tǒng)核心實時感知各個節(jié)點的要素信息，利用策略數(shù)據(jù)信息庫為故障精準(zhǔn)判斷提供模型參考，對各采樣點的視頻、音頻、控制、鍵疊加等指標(biāo)進行匹配運算。如果全部采樣點數(shù)據(jù)模型匹配成功，表示已經(jīng)提前對播出內(nèi)容進行識別和處置，此時系統(tǒng)作出無故障判斷。如果有采樣點無應(yīng)答響應(yīng)，沒有反饋匹配成功信息，則系統(tǒng)把該場景視為“疑似故障”，向故障判斷輔助信息庫申請相應(yīng)數(shù)據(jù)進行比對計算。如果“疑似故障”仍然沒有模型匹配成功，系統(tǒng)核心會對當(dāng)前視頻幀標(biāo)記誤判碼，并進行“誤判控制”分析。經(jīng)過三重判別，智能決策層會給出正確的故障判斷信息，為下一步的智能處置提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

（三）視頻服務(wù)器播出場景下實現(xiàn)智能全自動應(yīng)急處置

筆者所在的團隊針對電視節(jié)目播出的不同場景，根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及實施細則的要求，劃分了不同安全等級，并設(shè)計了適配不同安全等級的應(yīng)急處置策略。

發(fā)生故障時，智能系統(tǒng)會綜合當(dāng)前播出場景、安全等級、故障等信息判斷執(zhí)行何種應(yīng)急處置策略，并自動發(fā)出指令執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)急處置操作。在視頻服務(wù)器播出場景下，根據(jù)系統(tǒng)的精準(zhǔn)決策，實現(xiàn)了安全、智能、高效的全自動應(yīng)急處置，無需任何人工干預(yù)。

三、應(yīng)用實例

下面以一個頻道的系統(tǒng)應(yīng)用說明具體操作過程，如圖3所示。

圖3 多點一致性比對的電視安全播出應(yīng)急系統(tǒng)圖（單頻道）

如前文所說，系統(tǒng)中對硬盤主、備路信號輸出及主、備四選一切換器后信號輸出這四個視頻點進行視頻信號取樣，分別命名為 A1、A2、B1、B2?；谌鞒滩コ鰯?shù)據(jù)的多重判斷模型會對這四個取樣點的取樣內(nèi)容進行雙向交叉匹配運算。四個取樣點中，B1、B2點的視頻畫面疊加了臺標(biāo)、字幕等內(nèi)容，與A1、A2點視頻服務(wù)器輸出口的畫面內(nèi)容不相同。為避免四個取樣點相互之間的雙向交叉匹配運算發(fā)生誤判，對A、B端設(shè)定不同的取樣區(qū)域，應(yīng)用到不同的匹配運算場景中，確保匹配的精確度。不同取樣點的取樣區(qū)域如圖4所示。

圖4 不同取樣點的取樣區(qū)域

播出視頻服務(wù)器輸出口（A1、A2點）采用1920×1080全畫幅像素點取樣方式（圖4實線框內(nèi)），保證不遺漏任何畫面信息，實現(xiàn)播出通道源端信號的所有畫面異態(tài)類型達到100%精準(zhǔn)識別，在之后的判斷模型中與各技審的1920×1080全畫幅技審信息作對比。

播出系統(tǒng)末級主備路信號（B1、B2點）疊加有臺標(biāo)、走字、角標(biāo)的內(nèi)容，為避免前后A、B端匹配運算的誤判，只取播出系統(tǒng)末級信號畫面中虛線框內(nèi)像素點。同時在播出視頻服務(wù)器輸出端信號中（A1、A2點）也取一份與播出系統(tǒng)末級信號相同虛線框內(nèi)的畫面像素點A1＇、A2＇，確保前后取樣點匹配運算的準(zhǔn)確度。根據(jù)邏輯條件做出相對應(yīng)的應(yīng)急措施，檢測故障類型：視頻信號丟失、黑場、彩條、彩場、靜幀、靜音。同時對臺標(biāo)logo區(qū)域取樣，用于感知B1、B2點的臺標(biāo)疊加是否正常。本系統(tǒng)要求的是兼容高、標(biāo)清信號格式，為兼顧老電影只有左聲道綜合聲的情況，聲音取樣只取左聲道信號進行匹配運算。

如為非硬盤信號源，在對比播出信號源與播出表是否匹配后，只對B1、B2兩個取樣點每次取樣進行異態(tài)判斷，先對比B1、B2信號是否匹配。如不匹配，則告警；如匹配，則根據(jù)廣西廣播電視臺長時間大數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出的一整套視頻異常狀態(tài)時長閾值表，判斷此時播出是否存在播出異態(tài)，是否告警。由于非硬盤信號播出時無法根據(jù)技審信息等判斷異常狀態(tài)是否為節(jié)目自帶合法內(nèi)容，故此時只進行報警。

節(jié)目視頻中經(jīng)常需要疊加臺標(biāo)、字幕、角標(biāo)等信息，而臺標(biāo)機或字幕機故障造成各種信息不能按時疊加，是值機人員最不易發(fā)現(xiàn)的故障。在多頻道播出機房，聲音監(jiān)聽是不可能單純通過耳朵完成的，播出的節(jié)目多，聲音會相互干擾。全方位多維度的檢測才能確保播出安全。多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)真正做到了對視頻節(jié)目內(nèi)容的全面檢測，從視頻畫面、疊加的各種信息到音頻信號，各個細節(jié)檢測不留死角，以便將來電視播出系統(tǒng)智能化監(jiān)控，減少值機人員，甚至實現(xiàn)無人值守的目標(biāo)。

在多點一致性比對應(yīng)急策略方面，若智能系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)主路信號異常，就優(yōu)先切換至備路信號。當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩個信號同時異常，則做出播出信號源重大故障的判斷，切換到墊播信號。若有相對獨立于主備服務(wù)器的第三備播信號，則切出第三備播信號。同時發(fā)出警報聲，提醒值機人員立即處理故障。

四、結(jié)語

節(jié)目播出是將節(jié)目展現(xiàn)給觀眾的最后也是至關(guān)重要的一環(huán)，事故發(fā)生往往在一瞬間，處置時間要按秒來計算。多點一致性比對應(yīng)急系統(tǒng)有效解決了各種難題，安全保障效果顯著，兼容高、標(biāo)清播出，將來可以升級至4K，對播出系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)備品牌類型的依存度較低，具有廣泛的推廣性和普及性。此系統(tǒng)的運用可以大量減少人員投入實時播出信號監(jiān)看監(jiān)聽中的工作量，將更多的人力、物力用于技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展上。