鄭 輝

（陜西廣電融媒體集團播出部，陜西 西安 710061）

0 引言

隨著技術(shù)的迭代和廣播電視系統(tǒng)的不斷復(fù)雜化，安全播出面臨前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)監(jiān)測手段存在報警準確性不高、監(jiān)測需求多、難以監(jiān)測異態(tài)信號等問題，已無法滿足實際需求[1]。

在此背景下，一致性比對系統(tǒng)應(yīng)運而生，成為廣播電視行業(yè)應(yīng)對安全播出挑戰(zhàn)的關(guān)鍵工具。該系統(tǒng)以先進的設(shè)計理念和技術(shù)手段為基礎(chǔ)，提供了一套更為準確、高效的智能監(jiān)控應(yīng)急方法。通過對播出鏈路和傳輸鏈路的關(guān)鍵節(jié)點進行音視頻質(zhì)量監(jiān)測和內(nèi)容一致性比對，系統(tǒng)能夠檢測各種常規(guī)和非常規(guī)異態(tài)信號，同時能夠?qū)Ρ炔煌?jié)點的同一信源或主備信源的內(nèi)容一致性問題。這使得系統(tǒng)能夠全面、快速、準確地發(fā)出警報，確保在安全播出過程中不發(fā)生漏報、虛報、誤報的情況[2]。

1 廣播電視安全播出現(xiàn)狀

隨著廣播電視系統(tǒng)的復(fù)雜度不斷增加，安全播出面臨日益嚴峻的考驗。目前，播出系統(tǒng)普遍存在以下問題。

第一，報警準確性不高。根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定的報警門限會使監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生大量虛警，降低了值班人員對報警的敏感性，同時也增加了值班人員的工作負擔。為了減少虛警，大多數(shù)播出系統(tǒng)采取報警延時策略，延長了報警檢測周期。但是，這一做法帶來了新問題，即報警無法被及時發(fā)現(xiàn)。值班人員在延遲的時間內(nèi)可能錯過一些重要的報警信息，無法快速響應(yīng)異常情況[3]。

第二，監(jiān)看任務(wù)繁多。值班人員需要監(jiān)看大量節(jié)目，對異常情況的辨別分析步驟繁多。在這種情況下，值班人員容易疲勞，可能出現(xiàn)錯誤判斷。

第三，信號異態(tài)難以監(jiān)測。傳統(tǒng)內(nèi)容層監(jiān)測方法很難準確辨別音視頻異態(tài)，如馬賽克、環(huán)播、拉條等。這種情況下監(jiān)測系統(tǒng)難以做出反應(yīng)和判斷。

第四，流程復(fù)雜。應(yīng)急響應(yīng)流程復(fù)雜，使得故障應(yīng)急的時效性受到顯著影響。每一步應(yīng)急操作都需要人為確認，導(dǎo)致應(yīng)急時間延長。

2 一致性比對系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

整個系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計以功能實現(xiàn)為基礎(chǔ)，劃分為4 個關(guān)鍵層次，自底向上分別是采集接入層、數(shù)據(jù)分析層、業(yè)務(wù)匯聚層及應(yīng)用展示層，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.1.1 采集接入層

系統(tǒng)采用全面的網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）化設(shè)計，其中位于信號接入層的監(jiān)測設(shè)備負責對音視頻信號數(shù)據(jù)進行IP 化處理。這一層的設(shè)備通過統(tǒng)一的協(xié)議將信號分析數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)的監(jiān)測分析層。

2.1.2 數(shù)據(jù)分析層

數(shù)據(jù)分析層包含信號智能分析系統(tǒng)和轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)，負責處理從采集接入層傳來的音視頻信號數(shù)據(jù)。智能分析系統(tǒng)負責分析信號質(zhì)量，能夠準確判斷各節(jié)點的信號質(zhì)量。此層還負責將節(jié)目異常數(shù)據(jù)上傳至應(yīng)急監(jiān)管終端，可多畫面監(jiān)看。

2.1.3 業(yè)務(wù)匯聚層

業(yè)務(wù)匯聚層是系統(tǒng)的核心，用于集中處理來自數(shù)據(jù)分析層的信息。在這一層，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果會被綜合，形成全面的信號質(zhì)量監(jiān)測報告。這一層同時負責協(xié)調(diào)系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，確保它們能夠協(xié)同工作，為后續(xù)的應(yīng)用展示提供支持。

2.1.4 應(yīng)用展示層

應(yīng)用展示層通過Web 呈現(xiàn)、大屏展示、應(yīng)急切換處理等形式，將系統(tǒng)的分析結(jié)果呈現(xiàn)給用戶，使得用戶能夠直觀地了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)和信號質(zhì)量。這一層的設(shè)計注重用戶友好性，提供直觀且易于理解的界面，以方便用戶對系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。

2.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.2.1 信號采集與監(jiān)測

信號采集功能模塊的設(shè)計充分考慮了系統(tǒng)鏈路特點和不同信號類型的需求，以確保在滿足內(nèi)容一致性比對和自動倒換的要求下，能夠覆蓋系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點。該功能模塊的實現(xiàn)涵蓋了信號采集、幀級音視頻特征值提取、異態(tài)監(jiān)測以及信號的編轉(zhuǎn)碼輸出等關(guān)鍵步驟，為后續(xù)的監(jiān)測、對比、收錄存儲提供了有力支持。

第一，全面適應(yīng)性。該模塊能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求，靈活處理不同的信號格式，包括但不限于串行數(shù)字接口（Serial Digital Interface，SDI）、異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）、TS over IP、ST2110 及DVB-C 等，確保系統(tǒng)在整個播控和傳輸系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。

第二，關(guān)鍵節(jié)點覆蓋。系統(tǒng)的信號采集設(shè)備經(jīng)過精心設(shè)計，覆蓋了系統(tǒng)中的關(guān)鍵節(jié)點。這使得在同一鏈路的不同節(jié)點或相同內(nèi)容的不同鏈路之間進行比對成為可能。

第三，內(nèi)容一致性比對支持。信號采集模塊不僅負責采集信號，還能提取幀級音視頻特征值，為后續(xù)的內(nèi)容一致性比對提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。這使得系統(tǒng)能夠準確地檢測出各種常規(guī)和非常規(guī)的異態(tài)信號。

第四，編轉(zhuǎn)碼輸出。采集的信號經(jīng)過編轉(zhuǎn)碼處理后輸出，用于監(jiān)測、對比及存儲。這一步確保了采集的信號能夠被系統(tǒng)的其他模塊充分利用，實現(xiàn)全面的信號分析和處理。

2.2.2 特征值提取

特征值作為一組能夠完整表征視頻圖像內(nèi)容或音頻內(nèi)容的數(shù)據(jù)，通過算法從音視頻中提取，為信號間的一致性比對提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[4]。

2.2.3 一致性比對

一致性比對作為系統(tǒng)的核心功能，涉及信號間的比對過程。在進行比對前，系統(tǒng)首先設(shè)計比對關(guān)系，將需要比對的信號進行兩兩分組。通過比對服務(wù)器對兩個信號進行同步后，實現(xiàn)逐幀比對。

第一，常規(guī)異態(tài)檢測。通過一致性比對，系統(tǒng)能夠快速判斷音視頻異態(tài)并發(fā)出報警。相較于單路判斷，采用實時音視頻比對可在1 s內(nèi)實現(xiàn)異態(tài)定位。這種方法的準確率遠大于單路監(jiān)測，有效提高了對異態(tài)的敏感性[5]。

第二，音視頻深層異態(tài)檢測。系統(tǒng)通過比對信號音視頻差異進行精確量化評估，能夠準確捕捉比對信號之間的微小差異。這使得系統(tǒng)能夠快速判斷信號播錯、非法插播等情況，從而提高了對于異常情況的檢測精度。

第三，虛警誤報過濾。在一些特殊節(jié)目播出過程中，系統(tǒng)通過全鏈路相關(guān)性分析，結(jié)合可靠的參考源，能夠判斷節(jié)目的一致性。特別是在一致性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過虛警誤報過濾機制，能夠識別并過濾由特殊情況引起的誤報，確保不會漏報異常情況。

2.2.4 智能應(yīng)急切換

智能應(yīng)急切換作為一致性比對系統(tǒng)的重要組成部分，通過協(xié)議和切換設(shè)備的緊密對接，實現(xiàn)了遠程管控功能。系統(tǒng)通過控制多選一切換設(shè)備，能夠在出現(xiàn)異常情況時迅速實施應(yīng)急切換，而切換策略可以通過管理平臺進行靈活設(shè)置。

第一，無縫對接。智能應(yīng)急切換通過與切換設(shè)備無縫對接，實現(xiàn)了高效的遠程管控。這使得系統(tǒng)能夠在發(fā)生異常時快速做出響應(yīng)，提高了應(yīng)急切換的效率。

第二，切換設(shè)備控制。通過控制多選一切換設(shè)備，系統(tǒng)能夠靈活切換不同的信號源，為在異常情況下從多個備選信號中選擇最優(yōu)信號提供了可靠手段。

第三，自定義切換策略。切換策略可以通過管理平臺進行自定義。用戶可以根據(jù)實際需求靈活配置切換條件和切換行為，使系統(tǒng)更符合特定場景下的應(yīng)急需求。

第四，一致性比對結(jié)合信號質(zhì)量檢測。智能應(yīng)急切換結(jié)合了一致性比對和信號質(zhì)量檢測，能夠提供更準確的判斷結(jié)論。系統(tǒng)不僅能夠迅速檢測到信號異常，還可以即時上報異常情況并執(zhí)行事先設(shè)定的應(yīng)急切換策略。

2.2.5 收錄存儲

收錄子系統(tǒng)在一致性比對系統(tǒng)中承擔著對被監(jiān)測信號的多節(jié)點集中、統(tǒng)一收錄和存儲的關(guān)鍵任務(wù)。通過管理平臺，用戶可以方便地進行收錄任務(wù)管理、錄像查看和下載等操作。

3 一致性比對系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 在播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

在對單鏈路信號進行實時異態(tài)檢測的同時，對主、備播出信號進行一致性對比，以確保信號的一致性。其中，播出系統(tǒng)一致性比對示意圖如圖2所示。在這個過程中，系統(tǒng)與應(yīng)急切換開關(guān)進行無縫對接，以實現(xiàn)對異常情況的及時響應(yīng)與處理。

圖2 播出系統(tǒng)一致性比對

3.1.1 信號采集與實時異態(tài)檢測

在播出系統(tǒng)的最后一級應(yīng)急切換之前，系統(tǒng)通過精準采集主、備播出信號，保證了對所有信號的全面監(jiān)測。同時，對單鏈路信號進行實時異態(tài)檢測，確保及時捕獲異常情況。

3.1.2 主、備播出信號一致性對比

一致性比對系統(tǒng)在實時異態(tài)檢測的基礎(chǔ)上，對主、備播出信號進行一致性比對。這個步驟確保了在應(yīng)急切換前，主、備信號之間的內(nèi)容完全一致，為平滑切換奠定了堅實基礎(chǔ)。

3.1.3 無縫對接應(yīng)急切換開關(guān)

一致性比對系統(tǒng)與應(yīng)急切換開關(guān)緊密對接，以確保在出現(xiàn)異常情況時能夠迅速觸發(fā)應(yīng)急切換操作。這樣的設(shè)計使系統(tǒng)更智能、響應(yīng)更迅速。

3.1.4 及時進行應(yīng)急處理操作

當一致性比對系統(tǒng)上報告警時，系統(tǒng)能夠及時進行相應(yīng)的應(yīng)急處理操作，包括但不限于切換到備用信號源，以保障廣播電視的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

3.2 在傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

在傳輸系統(tǒng)中，一致性比對系統(tǒng)的應(yīng)用涵蓋了信源端和編碼復(fù)用末級兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過采集主、備信號，系統(tǒng)實現(xiàn)了對多個采集點信號的兩兩比對。傳輸系統(tǒng)一致性比對如圖3 所示。

圖3 傳輸系統(tǒng)一致性比對

3.2.1 信號采集比對的必要性

在信源端和編碼復(fù)用末級進行信號采集比對至關(guān)重要。由于編碼輸出信號存在延時，通過提前檢測信源出現(xiàn)的問題，可以及時處理，從而有效縮短事故時間，甚至避免發(fā)生播出事故。

3.2.2 多環(huán)節(jié)信號兩兩比對

一致性比對系統(tǒng)通過對多個采集點信號進行兩兩比對，能夠全面監(jiān)測主、備信號之間的一致性。

3.2.3 故障預(yù)判與及時處理

由于編碼的延時特性，一致性比對系統(tǒng)在信源出現(xiàn)問題時能夠提前發(fā)現(xiàn)故障，為及時處理提供了有力支持，有助于減少故障對整個傳輸系統(tǒng)的影響。

3.2.4 檢測編碼環(huán)節(jié)故障

一致性比對系統(tǒng)通過比對編碼后的信號，能夠檢測編碼環(huán)節(jié)存在的故障，包括編碼后音畫不同步、編碼后圖像質(zhì)量差、局部馬賽克及卡頓等問題。

3.2.5 減少誤報與虛報

一致性比對系統(tǒng)不僅能夠檢測傳統(tǒng)監(jiān)測手段容易誤報或虛報的問題，如靜幀、靜音、黑場、彩條等，還能減少特定情形下的誤報與虛報，提高了報警的準確性。

4 結(jié)語

隨著廣播電視行業(yè)的不斷發(fā)展，廣播電視安全播出環(huán)境面臨的潛在風險越來越多，給廣電行業(yè)播出機構(gòu)帶來更嚴峻的挑戰(zhàn)。在此背景下，一致性比對系統(tǒng)以其獨特的設(shè)計理念，為廣播電視安全播出提供了全方位的解決方案。該系統(tǒng)通過深層次的信號異態(tài)檢測、特征值比對、內(nèi)容關(guān)聯(lián)性分析、故障邏輯判斷及智能應(yīng)急切換等技術(shù)手段，完全契合廣播電視安全播出的需求。其先進的功能包括但不限于智能化的監(jiān)控應(yīng)急方法，通過人性化的交互界面，實現(xiàn)了廣播電視播出的智能化、自動化應(yīng)急管理。