譚 麗，唐 舜

（長(zhǎng)沙廣播電視技術(shù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410014）

0 引 言

為滿足受眾對(duì)高清晰度電視節(jié)目視聽的需要，國(guó)家廣播電視總局多次出臺(tái)關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的有關(guān)通知和目標(biāo)要求。長(zhǎng)沙廣播電視臺(tái)在2016年新大樓“數(shù)字硬盤高標(biāo)清播出系統(tǒng)”投入使用后，電視播出信號(hào)在播出系統(tǒng)內(nèi)部已實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)清兼容，五個(gè)電視頻道中的三個(gè)頻道先后實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)清同播。為落實(shí)盡快實(shí)現(xiàn)另外兩個(gè)頻道高清播出的工作要求，并確保標(biāo)清播出安全，長(zhǎng)沙廣播電視技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)在線實(shí)施了這次高清播出系統(tǒng)改造。

1 系統(tǒng)概述

長(zhǎng)沙廣播電視臺(tái)高清數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)的視頻服務(wù)器、矩陣、鍵控器、分配器等所有硬件設(shè)備全部為高標(biāo)清兼容設(shè)備，經(jīng)過國(guó)家廣播電影電視總局計(jì)量檢測(cè)中心檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

總控系統(tǒng)配備兩臺(tái)滿配的144×144矩陣，做完全主備。視音分、幀同步、分控切換器、3×1倒換器、臺(tái)標(biāo)鍵控器、下變換以及板卡機(jī)箱等均采用了加拿大Miranda品牌產(chǎn)品。

播出系統(tǒng)接入電源分別來自兩個(gè)不同工藝專用變壓器的獨(dú)立低壓回路，并且兩路都為專線。兩路外電在大樓配電間通過兩個(gè)獨(dú)立的專用變壓器隔離開關(guān)后，再經(jīng)過大樓東西兩頭強(qiáng)電井進(jìn)入播出區(qū)不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）機(jī)房[1]。

2 頻道播出情況

2.1 頻道播出收視分析

女性頻道作為長(zhǎng)沙廣播電視臺(tái)的專業(yè)性頻道，主要通過有線電視網(wǎng)、電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)交互式網(wǎng)絡(luò)電視（Internet Protocol Television，IPTV）等方式覆蓋長(zhǎng)沙市內(nèi)地區(qū)，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)傳輸單位都已實(shí)現(xiàn)了高清改造，用戶收看使用高清機(jī)頂盒比例較高。

嘉麗購(gòu)物頻道為長(zhǎng)沙、株洲、湘潭共建的專業(yè)購(gòu)物頻道，需要對(duì)全省進(jìn)行覆蓋傳輸，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商高清化改造的情況不同，用戶高清機(jī)頂盒比例有待提高。

2.2 播出系統(tǒng)架構(gòu)分析和安全保障

長(zhǎng)沙廣播電視臺(tái)高清數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)全部達(dá)到國(guó)家廣播電視總局62號(hào)令二級(jí)保障等級(jí)要求，部分達(dá)到一級(jí)保障等級(jí)要求。女性頻道、嘉麗購(gòu)物頻道的播出系統(tǒng)采用的是高標(biāo)清兼容設(shè)備，播出系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 播出系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2.1 播出視頻服務(wù)器

播出視頻服務(wù)器作為播出系統(tǒng)的核心、關(guān)鍵設(shè)備，必須符合國(guó)家廣播電視總局62號(hào)令的以下規(guī)定：

（1）三級(jí)應(yīng)配置主備獨(dú)立的播出視頻服務(wù)器；

（2）二級(jí)在符合三級(jí)保障要求的基礎(chǔ)上，播出視頻服務(wù)器應(yīng)配置雙電源；播出視頻服務(wù)器的播出存儲(chǔ)部分應(yīng)有存儲(chǔ)保護(hù)和冗余措施；應(yīng)配置播放機(jī)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急播出功能[2]。

女性頻道、嘉麗購(gòu)物頻道視頻服務(wù)器采用的是Omneon Mediadeck 7000視頻服務(wù)器。每臺(tái)視頻服務(wù)器配置安裝了兩塊視音頻解碼模塊，配置4塊2 TB SATA硬盤，組成RAID3陣列，有效存儲(chǔ)空間為6 TB；FTP遷移帶寬不低于80 MB·s-1，前液晶面板可以顯示模塊識(shí)別、狀態(tài)和報(bào)警信息。服務(wù)器采用冗余電源、風(fēng)扇[3]，配置三臺(tái)松下P2卡播放機(jī)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急播出功能。

2.2.2 播出切換和控制

播出切換系統(tǒng)采用主備切換開關(guān)的模式，通過播控軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換；支持靜/凈切換功能，支持HD/SD-SDI信號(hào)切換，分別配置1個(gè)全功能切換面板，支持RS-232，RS-422協(xié)議；主機(jī)和控制面板都配置雙電源，可實(shí)現(xiàn)斷電直通功能。

播出控制系統(tǒng)配置了主、備兩臺(tái)播出控制工作站和RS-422倒換器。系統(tǒng)采用主+備方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)控制共享，由主播控工作站控制主受控設(shè)備，包括主視頻服務(wù)器、主切換開關(guān)、主鍵混器等；備播控工作站控制備受控設(shè)備，包括備視頻服務(wù)器、備切換臺(tái)等[4]。同時(shí)，通過Pluswell軟件，實(shí)現(xiàn)了主備數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步，保障播出系統(tǒng)的安全運(yùn)行，確保播出軟件按照播出串聯(lián)單自動(dòng)播出。

2.2.3 供配電系統(tǒng)和應(yīng)急保障

配電間在保障兩路外電的基礎(chǔ)上，同時(shí)配置了一臺(tái)800 kVA的發(fā)電機(jī)作為電視播出系統(tǒng)的專用后備電源。并且，播出系統(tǒng)配備了兩套UPS系統(tǒng)，電池組后備時(shí)間實(shí)際可滿足全部負(fù)荷工作2 h以上。

3 高清播出系統(tǒng)改造方案與實(shí)施

3.1 高清播出流程

為確保網(wǎng)絡(luò)安全，高清播出系統(tǒng)采用了傳統(tǒng)的SDI信號(hào)上載模式，播出網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格物理隔離，從物理上和邏輯上封閉上載工作站的數(shù)據(jù)接口。高清播出流程是：兩個(gè)頻道總編室送帶人員將所有節(jié)目通過P2卡送至播控中心，上載員將節(jié)目經(jīng)錄像機(jī)上載至播出服務(wù)器，并回遷至二級(jí)存儲(chǔ)；根據(jù)總編室節(jié)目單制作播出節(jié)目單和字幕，播出系統(tǒng)根據(jù)頻道播出節(jié)目單遷移相關(guān)素材。

3.2 播出鏈路

3.2.1 高清播出鏈路

視頻服務(wù)器信號(hào)、外來信號(hào)、演播室信號(hào)等信號(hào)源分別進(jìn)主備切換開關(guān)。主備切換開關(guān)輸出的播出信號(hào)經(jīng)視頻分配后，進(jìn)入三選一自動(dòng)倒換開關(guān)（第1路和第2路可實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)自動(dòng)倒換），并實(shí)現(xiàn)響度控制。三選一自動(dòng)倒換開關(guān)輸出的播出信號(hào)進(jìn)鍵控器，實(shí)現(xiàn)字幕的外鍵疊加，臺(tái)標(biāo)為鍵控器內(nèi)部存儲(chǔ)卡產(chǎn)生并疊加；疊加了臺(tái)標(biāo)、字幕的播出節(jié)目視頻信號(hào)（Program，PGM）經(jīng)末級(jí)分配器分配后送相關(guān)高清編碼、傳輸設(shè)備。

3.2.2 標(biāo)清播出鏈路

技術(shù)人員對(duì)MIRANDA LGK3901鍵混板的相關(guān)功能進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其輸出接口預(yù)覽畫面（Preview，PVW）口可自定義播出信號(hào)疊加的鍵信號(hào)。嘉麗購(gòu)物頻道為高標(biāo)清同播頻道，直接取鍵混板PVW輸出口信號(hào)送下變換器，實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清同播。

3.2.3 臺(tái)標(biāo)、字幕疊加方式

高清播出的名稱、呼號(hào)、臺(tái)標(biāo)及鍵控方式與原標(biāo)清頻道一致，高清頻道播出時(shí)在屏幕右上角標(biāo)“高清”字樣。臺(tái)標(biāo)和高清水印通過MIRANDA LGK3901鍵混板自帶的臺(tái)標(biāo)內(nèi)鍵功能實(shí)現(xiàn)疊加播出，字幕信號(hào)通過外鍵功能實(shí)現(xiàn)疊加播出。

3.3 改造方案與實(shí)施

3.3.1 視音頻鏈路和配置

視音頻鏈路改造主要是增加一個(gè)標(biāo)清播出鏈路，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整監(jiān)看監(jiān)聽鏈路。

視音頻設(shè)備需要進(jìn)行高清配置的設(shè)備有視頻服務(wù)器、切換開關(guān)、鍵控器、字幕機(jī)等，全部配置成高清模式。鍵控器制作高清臺(tái)標(biāo)和“高清”水印。高標(biāo)清同播頻道為實(shí)現(xiàn)標(biāo)清信號(hào)不帶“高清”水印，將字幕設(shè)置在第一層，臺(tái)標(biāo)設(shè)置在第二層，“高清水印”設(shè)置在第三層，鍵控器PVW輸出口設(shè)置成只輸出第一層和第二層鍵的播出信號(hào)。三選一板卡需配置報(bào)警和自動(dòng)倒換模式的參數(shù)。

3.3.2 播出軟件配置

數(shù)據(jù)庫、播出、上載、編單、播出后臺(tái)服務(wù)相關(guān)軟件的功能主要是控制和信息數(shù)據(jù)處理，同頻道、同系統(tǒng)改造時(shí)不需要做任何更改。但因?yàn)楦?、?biāo)清的技審參數(shù)不同，需對(duì)軟審軟件相關(guān)參數(shù)做簡(jiǎn)單配置，將相關(guān)標(biāo)清參數(shù)更改成高清參數(shù)。

4 編碼及傳輸技術(shù)方案分析與實(shí)施

4.1 現(xiàn)有編碼及傳輸系統(tǒng)情況分析

節(jié)目在采集制作環(huán)節(jié)，包括攝像機(jī)拍攝、非編網(wǎng)制作、演播室錄制等環(huán)節(jié)，碼流速率均為100 Mb·s-1。拍攝采用松下的DVCPRO HD編碼格式，記錄介質(zhì)為P2卡；演播室錄制基于高清數(shù)字分量串行接口（High Definition-Serial Digital Interface，HD-SDI）基帶信號(hào)，同樣采用松下的DVCPRO HD編碼格式，記錄介質(zhì)為P2卡；后期制作基于索貝公司非編的編碼格式，待播節(jié)目為素材交換格式（Material eXchange Format，MXF）封裝的高清MPEG2編碼文件，使用P2卡下載。

4.2 視音頻編碼方案

根據(jù)國(guó)家廣播總局《廣播電視先進(jìn)視頻編解碼（AVS+）技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南》有關(guān)要求，在業(yè)務(wù)覆蓋和終端支持方面，采用“增量?jī)?yōu)先、兼顧存量”的原則，針對(duì)不同終端和不同的傳輸方式，分步驟、分批次地推進(jìn)AVS+的規(guī)?；瘧?yīng)用[5]。

長(zhǎng)沙廣播電視臺(tái)根據(jù)實(shí)際情況，在不改變其他頻道編碼設(shè)備、編碼參數(shù)、傳輸架構(gòu)的情況下，新購(gòu)置兩套支持AVS+編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼器與原有編碼設(shè)備進(jìn)行復(fù)用。原有三個(gè)高標(biāo)清同播頻道的高清信號(hào)和所有頻道的標(biāo)清信號(hào)的編碼參數(shù)和編碼格式不變，視頻編碼格式為高清H.264、標(biāo)清MPEG2。新改造的兩個(gè)頻道高清信號(hào)同時(shí)編碼傳輸AVS+和H.264兩種編碼格式的流信號(hào)，滿足湖南省內(nèi)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)公司傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 節(jié)目傳輸系統(tǒng)

節(jié)目傳輸系統(tǒng)將主、備高標(biāo)清編碼復(fù)用后的異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）流信號(hào)通過光端機(jī)經(jīng)兩個(gè)不同路由光纖專線送湖南省有線網(wǎng)絡(luò)公司長(zhǎng)沙分公司。網(wǎng)絡(luò)公司同時(shí)將兩路ASI流轉(zhuǎn)為網(wǎng)際協(xié)議（Internet Protocol，IP）流，通過IP流切換器實(shí)現(xiàn)主備熱備份。主高標(biāo)清編碼復(fù)用IP流信號(hào)通過電信光纖專線送IPTV快樂陽光集成播控平臺(tái)。

5 結(jié) 語

這次高清播出系統(tǒng)在線改造項(xiàng)目從長(zhǎng)沙廣播電視臺(tái)（集團(tuán)）提出要求到高清信號(hào)入網(wǎng)測(cè)試，只用了12 d時(shí)間。除標(biāo)清鏈路改造外，實(shí)際其他用作施工改造的時(shí)間全部集中在停機(jī)檢修的短短5 h，技術(shù)中心以最優(yōu)的方案、最小的成本、最安全的播出保障實(shí)施了這次技術(shù)改造。