广东电视台高清播出系统改造项目设计与实现

王 希

（广东电视台 播出部，广东 广州 510066）

随着数字化及高清电视技术的快速发展，电视台目前正在使用的标清播出系统不可避免地将会逐步向高清系统转变。以广东电视台为例，2009年最早建成试播的高清播出系统仅构建了1个卫视高清频道。经过几年时间，运行状况逐步稳定，广大观众在享受到高品质画面的同时，也希望可以收看到更多的高清频道。在这种形势下，从2012年开始，播出中心开始对原有的高清系统进行改造升级，新搭建的系统可具备3个高清频道的播出规模，支持高标清同播，并且具有较强的技术先进性、可扩展性和可兼容性，在满足当前需要的同时，也为日后的技术发展做好准备[1-5]。

图1 原高清系统播出链路图

1 原高清播出系统结构

高清播出系统包含视频服务器系统（上载与播出）、自动播控系统、视频系统及周边、智能监控系统、管理系统（用户及权限、日志）等子系统。广东电视台原高清播出系统在建设时只有1个频道的播出规模，系统的整体播出链路采用信号主备和播出通道主备的传统方式，即各信号源经分配后同时送往主备通道的切换台，再经响度控制等设备输出到下游的传输系统，如图1所示。此种结构的播出链路较为简单稳定，可以输出2路高清主备信号，以及1路高清变换成的标清信号作为标清频道的备份。

2 新高清播出系统架构

改造原有高清频道的播出系统，不仅需要增加两个新频道的视频通道及周边设备，还要考虑对原有频道的链路进行部分改造。对于上载和播出的视频服务器系统，需要扩展存储容量，以适应3个频道的使用需求。此外，播控系统经过了较长时间的使用，也有一些需要改进的地方以适应新增的频道。下面就从这些方面分别介绍新系统的设计及实现情况。

2.1 视音频系统结构

视音频系统及周边结构是高清播出系统改造项目中最重要的内容之一，主要设计思想是系统整体仍采用主备双链路结构，播出的高清信号根据素材AFD信息同时下变换标清信号同步播出。共享录像机通过矩阵调度后与主备视频服务器信号、演播室信号、外来直播信号等主要信号源（要求支持不小于16个信号源的播出），通过输入信号分配后送到主切换台与备切换矩阵，经过响度控制、主备倒换，将主备路高清信号分别输出给总控。主切换台与备切换矩阵的干净输出同时经过下变换器、键控器上键输出标清信号。此外还要注意，系统高清通道要求可叠加2路字幕及1路台标，系统标清通道要求叠加1路标清台标，在传输链路的关键环节设置技术监看。系统播出链路如图2所示。

图2 新高清系统播出链路图

与原高清播出系统相比，主体链路结构的变化主要在两方面。其一，将原有频道下变换后的标清输出从一路改造为主备两路，降低单一故障点带来的安全隐患。其二，对新增频道的备路采用切换器加上键控器的方式代替原系统采用的主备两路均采用切换台的方式，这种结构在保持了主备两路的链路通道仍然完整独立的情况下，降低了资金需求，其安全性和稳定性也较高。

此外，还需要对系统中的技术监测部分进行少许改造。原系统中已有一套完整的技监设备，包括画面监看、信号波形监视、音频监听等，仍然用来对已有频道进行技监。对于两个新增频道，则各加入一个32×4的技监矩阵，可调用播出链路上输入输出的多路信号，并通过一套新增的技监设备进行实时监测。

2.2 播出控制系统

自动播控系统仍然以播出业务自动化、系统结构网络化为核心。结合目前播出业务的流程，沿用大洋公司的播控软件，以节目单为基础，将磁带信息管理模块、数据库模块、上载与技审模块、节目单编辑模块、迁移模块、播出控制模块、共享设备模块等通过网络连接管理，同时将控制网和数据网分开，以降低流量提高性能，如图3所示。

图3 自动播出控制系统网络框架图

针对原高清系统使用过程中积累的一些问题，要求厂商进行部分改进，例如：增加对共享录像机的控制环节，以便多个频道根据不同优先级调用录像机；按照实际存储容量对存储体和广告素材的容量设定安全阈值（管理员可定义），便于检查清理存储设备；素材缺少的情况可依照播出时间输出给技术人员；对用户操作及设备运行状态进行实时监控，有报警机制和可导出的记录日志等。

2.3 视频服务器系统

视频服务器系统包含上载与播出视频服务器两个子系统。待播的节目和广告磁带进入播出环节后，首先在上载视频服务器进行视频压缩编码、统一MXF封装、文件级技审，生成符合播出要求的MXF格式文件，经过播出系统内部迁移最终分别传输到主备播出视频服务器解码输出。

上载视频服务器系统原有2台SeaChange MSV服务器，为扩展容量现加入2台，以及SeaChange UML上载集群。

播出视频服务器系统需要由主备2套高清播出视频服务器组成。原系统有2个SeaChange BMLex24000节点，需要新增1套SeaChange BMLex24003集群和1台SeaChange BMLex24000节点，由它们共同构成2个播出服务器集群，其中每个集群包含3个节点，此外增加2台SeaChange MCL配合播出集群作为高清解码通道，其结构图如图4所示。

3 系统新技术举例

3.1 UML视频服务器

图4 视频服务器系统结构图

在改造后的高清播出系统中，视频服务器的核心部分采用了SeaChange UML作为上载集群的主要存储设备。UML系统配置两台镜像的UML服务器，并与一个单一的存储阵列相连接。这2台镜像服务器对存储阵列进行管理，同时控制数据的输入和输出，这种镜像方式能够使故障的1台UML服务器从对方服务器恢复原有系统软件。而存储阵列拥有独立的机箱，是由72块硬盘组成的RAID 6类型冗余磁盘阵列，这72块硬盘存放于6个抽屉式刀片存储盘箱中，系统运行中也可以在线拔出。此外，冗余电源、冷却风扇等也为系统安全运行提供了保障，UML视频服务结构图如图5所示。

图5 UML视频服务器结构图

对于3个频道规模的高清播出系统来说，不仅需要对存储设备进行简单的容量扩充，在安全性、数据传输性等方面的要求更加突出，UML的性能优势，包括高稳定性、高扩展性、以文件流为基础的数据传输机制、负载均衡、实时读写性能、自我保护能力等，能够很好地满足新系统的要求。

3.2 上载与自动技审模块

所有需要播出的节目与广告素材在上载完成后，都需要进行人工审核，由于节目播放量增大，为了提高审核效率，在高清播出系统改造中加入了自动技审服务器。自动技审模块可以根据用户需求设置相应的检测项，并由技审服务器软件对需要检测的素材文件进行检测，主要检查内容包括黑场、彩条、静帧、音频丢失等质量问题，形成技审报告，再由人工进行复审，针对性地对素材中有问题部分进行检查判断。自动技审需要通过网络访问视频服务器上载部分的存储体，除了视音频质量问题还可以对文件格式和信息完整性进行检测。

3.3 利用响度控制器进行声道转换

广东电视台高清播出系统的音频资源也较为复杂。录制完成的音频磁带有单声道、立体声或者环绕声等多种不同类型，由于地域原因，节目部门制作的单声道配音还存在普语和粤语两种，磁带左声道一般用来录制普语，右声道用来录制粤语。为了加强播出的安全，新的高清播出系统利用响度控制器APM6803在上载的同时对音频进行管理，配合1套网络交换机和1台控制面板，将所需要的环绕处理或某个声道的内容复制到最多8个声道。通过声道转换之后，输出的音频在各声道都是相同的，不会因为在播出控制机上的误选声道操作导致无声等事故发生。将音频设置出错的可能性从播出环节提前到上载环节，再经过自动技审与人工审核，大大提高了音频播出的安全性。

4 总结

高清播出作为当前的技术发展趋势正在不断扩大规模，在目前的过渡阶段中，对原有高标清播出系统进行改造升级的项目也越来越受到关注。广东电视台播出中心经过这次项目实施，将原有1个高清频道的播出规模扩展到3个，同时支持高标清同播，不仅对原有系统结构进行了优化，并且还根据实际需求增加了新的技术应用，对播出安全起到了更好的保障作用。目前新的高清播出系统已经调试完毕进入试运行阶段，基本上达到了设计目标。

[1] 方德葵.数字电视与高清晰度电视[M].北京：中国广播电视出版社，2005.

[2] 姜秀华，林正豹.现代电视原理[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3] 范创奇.广东电视台高标清同播技术系统的建设[J].现代电视技术，2010（1）:64-68.

[4] 邢卫东，练金添.广东电视台数字播出中心系统及其采用的重要技术[J].广播与电视技术，2005，32（4）:62-70.

[5] 蒋训娴.浙江卫视高标清同播实施方案[J].电视技术，2010，34（3）:104-105.