肥城市融媒體中心：李建峰

電視作為一種傳播媒體，是人們獲取信息的重要來源。隨著科學技術(shù)進步、生活水平提高，人們的精神文化需求日益增加，對電視節(jié)目的質(zhì)量提出更高要求。保證電視信號安全可靠，是電視節(jié)目制作管理人員的基本任務(wù)，也是提高行業(yè)競爭力的有效手段。我國電視信號從模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，針對電視信號的實時自動監(jiān)測系統(tǒng)也在升級更新。以下結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗，對該系統(tǒng)的功能及應(yīng)用情況進行探討。

1.電視信號實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊

以某電視臺為例，采用的電視信號實時自動監(jiān)測系統(tǒng)是分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過IP數(shù)據(jù)流的實時傳輸，具有多畫面顯示、異常信號報警、故障查詢等多種功能。該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，主要包括監(jiān)測處理、信號分發(fā)、顯示報警三個模塊。

1.1 監(jiān)測處理模塊

該模塊包括視頻音頻處理、SDI信號處理、ASI信號處理等子模塊組成，其功能主要有兩個：一是對播出節(jié)點信號進行編碼，全程監(jiān)測有無故障發(fā)生；二是將信號轉(zhuǎn)化為IP數(shù)據(jù)流，以方便數(shù)據(jù)信息的傳輸和處理。三個子模塊簡要介紹。第一，視頻音頻處理子模塊。該子模塊的核心是模擬視頻音頻編碼卡，每個板卡可同時輸入8路音頻視頻信號，并對信號進行轉(zhuǎn)換、編碼，生成監(jiān)測參數(shù)，最終輸出IP組播數(shù)據(jù)流。主要技術(shù)參數(shù)見表1。第二，SDI信號處理子模塊。該子模塊的核心是多通道HDSDI視頻IP網(wǎng)關(guān)，每個板卡可同時輸入8路高清SDI信號，對信號進行編碼，生成監(jiān)測參數(shù)，最后輸出IP數(shù)據(jù)流。主要技術(shù)參數(shù)見表1。第三，ASI信號處理子模塊。該子模塊的核心多通道ASI碼流監(jiān)測板卡，可同時輸入16路ASI信號，對信號進行TS OVER IP處理，輸出IP數(shù)據(jù)流。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 ：監(jiān)測處理模塊主要參數(shù)配置表

1.2 信號分發(fā)模塊

該模塊作為信號中轉(zhuǎn)站，是連接監(jiān)測處理模塊和監(jiān)測主機、報警站點的橋梁。信號經(jīng)監(jiān)測處理模塊處理后，生成的IP流數(shù)據(jù)進入信號分發(fā)模塊，在交換機的作用下，將信號傳輸至監(jiān)測主機和每個報警站點。

1.3 顯示報警模塊

該模塊包括監(jiān)測主機、大屏顯示器、語音報警工作站組成。第一，監(jiān)測主機。監(jiān)測主機采用多畫面顯示監(jiān)測報警系統(tǒng)，接收組播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)以下功能：①監(jiān)測報警。電視節(jié)目播出時，針對常見的電視信號故障進行監(jiān)測，并發(fā)出報警信息，例如黑場、畫面靜幀、色彩異常、音頻丟失、視頻丟失、音量異常等。在系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)測項目，以及正常參數(shù)閾值，一旦主機監(jiān)測信號超過設(shè)定閾值，就會生成報警信號，工作人員經(jīng)網(wǎng)絡(luò)讀取后，對異常進行及時處理。②多畫面顯示。IP組播中的節(jié)目畫面較多，監(jiān)測主機可將這些畫面組合起來并顯示，根據(jù)需求可對畫面進行拖拉、放大、縮??；而且能雙屏顯示，將目標節(jié)目放在不同屏幕上。③信號收錄。面對多路信號，監(jiān)測主機能同時收錄音頻視頻信號，方便查詢節(jié)目播出狀態(tài)；支持多種收錄格式，通過參數(shù)設(shè)置可以在收錄畫面中疊加日期時間、節(jié)點名稱，以便查詢核對。第二，大屏顯示器。監(jiān)測主機輸出的信號，和LED顯示屏連接后，接入等離子顯示大屏。其中，LED顯示屏呈現(xiàn)出臺內(nèi)播出節(jié)點的監(jiān)測信號，等離子顯示大屏呈現(xiàn)出有線和衛(wèi)星回收的監(jiān)測信號。一旦信號出現(xiàn)異常報警，大屏顯示器上的信號提示燈也會閃動。第三，語音報警工作站。設(shè)置多個語音報警工作站，可根據(jù)實際要求對信號節(jié)點進行語音報警，且不同的報警工作站，可獨立設(shè)置報警提示音，方便工作人員進行區(qū)分。例如：語音報警工作1站是通用站，對各個頻道的監(jiān)測信號進行報警提示；2站監(jiān)測旅游衛(wèi)視的PGM播出信號，出現(xiàn)信號故障進行報警提示；3站監(jiān)測衛(wèi)視切換器的輸出信號，出現(xiàn)問題進行報警提示等。

2.系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 硬件設(shè)計

第一，電源電路。為滿足本系統(tǒng)的供電可靠性需求，采用專門定制的內(nèi)置式開關(guān)電源，具有寬電壓、防雷性能好的特點，輸出范圍是-5V1A ～+5V4A。

第二，音頻處理電路。音頻處理電路接收到左右聲道信號后，經(jīng)NE5532運放處理，經(jīng)檢波電路檢測信號，和與門電路D11、D12負極相連，最后輸出高信號電平或低信號電平(見圖1)。

圖1 ：音頻處理電路設(shè)計圖

第三，視頻處理電路。視頻處理電路，是由視頻放大、視頻同步分離、單穩(wěn)觸發(fā)電路組成。在視頻信號中，除了圖像信號外，還有行同步/消隱信號、場同步/消隱信號，判別視頻信號之前，先要利用視頻同步分離電路對信號進行檢測，見圖2。以LM1881視頻同步分離電路為例，可對電視信號進行同步分離，方便信號處理，可以提取出復(fù)合同步、場同步、奇偶場識別等信號。單穩(wěn)觸發(fā)電路的作用，是輸入脈沖后，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖，此時觸發(fā)器改變狀態(tài)，具有暫時穩(wěn)定性，經(jīng)一定時間后恢復(fù)初始狀態(tài)。以CD4098B單穩(wěn)觸發(fā)器為例，優(yōu)點是穩(wěn)定性強，溫度漂移?。痪哂休^強的電路功能，可采用正向/負向脈沖觸發(fā)；經(jīng)外接電阻或電容，可調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)時間，且調(diào)節(jié)范圍大。

圖2 ：視頻同步分離電路設(shè)計圖

第四，單片機和聲光報警電路。以AT89S52單片機為例，不僅功耗低、性能高，而且有可編程的Flash存儲器。該單片機的適應(yīng)性強，和多個產(chǎn)品、系統(tǒng)均能兼容，為控制系統(tǒng)提供靈活有效的解決方案。圖像和聲音信號，分別經(jīng)過視頻、音頻處理電路，接入至D11、D12、D13與門電路中，其中一路信號為低電平，就會拉低單片機的腳電平，然后被系統(tǒng)檢測到。經(jīng)過軟件設(shè)置的延時，促使發(fā)光二極管閃爍、蜂鳴器發(fā)生蜂鳴聲，提示工作人員及時巡查處理。見圖3。

圖3 ：聲光報警電路設(shè)計圖

第五，顯示電路。系統(tǒng)整機是一臺專用的IU標準尺寸機架，為方便工作人員操作機器，面板上設(shè)置了簡單的按鍵和顯示窗口。

2.2 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)的軟件部分，采用模塊化設(shè)計理念，系統(tǒng)運行由主程序、按鍵中斷程序、定時器中斷程序組成。第一，主程序。系統(tǒng)發(fā)出自動監(jiān)測指令后，檢測連接與門電路輸出的引腳電平，如果是低電平，經(jīng)過延時后再次檢測是否是低電平，是的話就進行聲光報警。未接收到自動監(jiān)測指令，或經(jīng)過延時后檢測結(jié)果不是低電平，就關(guān)閉聲光報警?？刂屏鞒桃妶D4。

圖4 ：主程序的控制流程圖

第二，按鍵中斷程序。該程序主要響應(yīng)面板按鍵產(chǎn)生的中斷，包括自動檢測的啟停、自動/手動換臺、設(shè)置自動換臺時間等，然后執(zhí)行相應(yīng)的指令。例如：工作人員按下自動/手動換臺按鈕時，程序就會啟動或關(guān)閉定時器。

第三，定時器中斷程序。該程序主要響應(yīng)單片機定時器產(chǎn)生的中斷，到達定時時間后，就會控制接收機的換臺電路。

3．系統(tǒng)在電視播出中的功能應(yīng)用案例分析

3.1 系統(tǒng)概況

以TrinityAres-Display多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)為例，在數(shù)字電視節(jié)目播出過程中，它能對各級信源節(jié)點進行監(jiān)測。該系統(tǒng)以TS OVER IP技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合電視播出特點，開發(fā)出多內(nèi)容檢測、多畫面顯示的應(yīng)用系統(tǒng)，具有電視信道碼流檢測、轉(zhuǎn)碼錄像、解密解擾等功能，在廣播電視臺、發(fā)射臺、廣電網(wǎng)絡(luò)公司等單位均可應(yīng)用。系統(tǒng)中的嵌入式監(jiān)測板卡，能對多種信號進行監(jiān)測，常見如模擬音頻、模擬RF、AM/FM、ASI、DTMB、CVBS、ABS-S、HD/SD-SDI、IP等。

3.2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

該系統(tǒng)的硬件部分，包括嵌入式機箱、多通道嵌入式監(jiān)測板卡、冗余熱備份電源、監(jiān)測主機、網(wǎng)絡(luò)交換機、多塊顯示大屏等。第一，1臺嵌入式機箱，能插入4個功能模塊，監(jiān)測板卡采用后裝載設(shè)計，支持熱插拔。為方便系統(tǒng)安裝和維護管理，不同接口類型的功能模塊，可在同一個機箱任意混插。機箱由外部直流電源供電，并且和交流電源模塊隔離，避免電源或設(shè)備發(fā)熱帶來的影響，提高設(shè)備供電的安全性和可靠性。第二，監(jiān)測板卡的作用，是對信號進行解調(diào)、解擾，監(jiān)測信道指標，分析碼流變化，最后轉(zhuǎn)換為TS OVER IP數(shù)據(jù)碼流輸出。在網(wǎng)絡(luò)交換機的作用下，監(jiān)測板卡輸出的TS OVER IP碼流，可以傳輸至監(jiān)測主機；監(jiān)測主機接收到碼流后，就能進行信號監(jiān)測、多畫面顯示、故障查詢記錄、聲光報警等。

3.3 系統(tǒng)功能特點

該監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用時，功能特點總結(jié)如下：第一，基于UDP協(xié)議下，可獲取組播碼流，對信號進行統(tǒng)一使用，并且通過多畫面顯示出來?？蓴U展監(jiān)測信號的規(guī)模，支持多種傳輸協(xié)議如UDP、RTP、RTMP、HTTP等，可支持TS、FLV等封裝格式碼流。第二，系統(tǒng)可對高標清視頻進行解碼，包括AVS、AVS+、H.264/H.265、MPEG-2等；可對多種音頻進行解碼，包括MP2、MP3、AAC、AC3、DRA等。另外，對于立體聲節(jié)目，可實現(xiàn)左右聲道分別監(jiān)聽，對5.1聲道伴音進行監(jiān)聽解碼，對彩色音量電平進行顯示監(jiān)看等。第三，針對音頻視頻信號異常情況，系統(tǒng)能做出準確檢測。針對視頻故障，監(jiān)測能精確到幀，設(shè)定監(jiān)測區(qū)域后，能對馬賽克進行監(jiān)測。針對音頻故障，可對雜音進行精準識別，并且鑒別區(qū)分單聲道、雙聲道、立體聲。此外，分辨率、采樣率、色彩格式等參數(shù)變更，或信源地址、音頻視頻PID參數(shù)變更，系統(tǒng)也能監(jiān)測到信號傳輸故障。第四，畫面顯示方式靈活多樣，最多可同時輸出6塊大屏，且每個大屏顯示不同監(jiān)測內(nèi)容。畫面顯示時，具有DVI、VGA、HDMI等輸出端口，顯示分辨率最高達到1920×1080。為滿足監(jiān)測需求，還能對畫面任意組合、對屏幕進行分割。第五，結(jié)合機房的運行情況，可設(shè)置多種報警模式，例如語音報警、日志報警、短信報警、邊框報警、數(shù)據(jù)庫報警等。報警時，還具有故障人工確認、手動暫停監(jiān)測、故障畫面放大等功能，方便故障處理。第六，對于重點電視節(jié)目、普通電視節(jié)目，可設(shè)置實時監(jiān)測、巡回監(jiān)測等不同模式，實時監(jiān)測畫面和巡回監(jiān)測畫面，兩者能同時顯示、互相切換。第七，監(jiān)測信息存儲功能強大，可設(shè)定特定節(jié)目時段或觸發(fā)錄像，常見格式有H.264、MPEG-4等，并且自定義錄像參數(shù)，例如磁盤預(yù)分配、延時寫入、多級索引等，實現(xiàn)快速檢索和調(diào)用的目標。

3.4 實際應(yīng)用效果

電視臺安裝TrinityAres-Display多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)后，能對中央臺數(shù)字電視節(jié)目、調(diào)頻廣播節(jié)目、本市調(diào)頻廣播節(jié)目，進行24小時監(jiān)測報警、錄音錄像、多畫面顯示。該系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面改變了傳統(tǒng)工作方式，減輕了工作強度；另一方面能對電視播出故障進行高效處理，提高了值機效率，保障了電視節(jié)目安全優(yōu)質(zhì)播出，取得理想的應(yīng)用效果。

4．結(jié)語

綜上所述，電視節(jié)目播出時，對電視信號進行實時自動監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障并處理，才能保證電視播出質(zhì)量。文章對該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊、設(shè)計方案進行詳細闡述，以TrinityAres-Display多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)為例分析了實際應(yīng)用效果，結(jié)果證實提高了值機效率，保障了電視節(jié)目安全優(yōu)質(zhì)播出。