贵州电视台播控网络字幕系统的设计与建设

向 东，罗 云，国兴年

（贵州电视台，贵州 贵阳 550002）

1 引言

目前电视台一般都具有多个频道资源，字幕信息和频道包装是电视台信息发布、节目创优、广告宣传和经营创收的重要手段。因此，在系统建设中，播出端的字幕机系统是播出系统建设重要的一环。字幕机系统必须作为播出系统的核心构建之一予以充分考虑。为适应贵州电视台新播出系统改造后全网络化和数字化的需求，结合贵州台各频道节目创优的要求，对现有的字幕机系统进行了重新设计和改造工作。

目前贵州电视台的播出主频道有8个，分别是贵州一套到六套与摄影、围棋频道，它们使用的字幕机是在不同时期配备的，各频道原来均采用二维字幕机，工作于单机模式，且分属大洋、新奥特、合肥励图等不同品牌。在实际使用中，编导和播控人员需要在不同的字幕机下操作，容易出错；字幕机支持的素材文件格式不尽相同，共享和安全性较差；同时，单一的下级二维字幕机播出在卫视频道这种对播出安全性要求较高、字幕和角标操作频繁、特技效果也要求较高的情况下，无法完全达到节目包装和播出安全两方面的要求。

因此，经过前期大量的调研工作，结合自身播控系统的特点，在考虑到不同频道节目和安全方面的要求不同，尽量利用好现有设备的基础上，贵州电视台选用了合肥励图公司AirCG.3D全新的三维网络字幕系统和原有AirCG.NET二维网络字幕系统相结合的字幕应用模式。

2 网络字幕机系统架构设计思路

2.1 上下级机结构网络字幕机系统的特点及考虑

目前各电视台播出系统采用网络字幕机成为一种趋势。相对于各频道单机来说，网络字幕机的重要特点之一是可由上下级机构成，其中，下级机采用有卡站作为播出机，操作人员不直接在其界面上操作，而只是接受上级机的指令播出。操作人员利用上级机作为制作和编单控制下级机播出，上级机可采用无卡站（也可根据需要配卡作预监备份使用），同时，通过分别配置频道播出工作站IP、数据库配置、各级权限管理、播出单的审核流程等，一台上级机就可控制所有的下级机工作。网络字幕机由于可采用上下级机结构有以下优势：

1）重要频道的播出可不直接在下级机上操作，使误操作界面造成的播出风险减到最低。

2）利于资源共享，不同频道可取用相同素材，实现所有频道跑同样内容很简单，可节省公共字幕通道下来作为备份字幕通道使用。

3）特技制作功能增强。在上级机上进行的各种三维特效制作，可通过配置或升级现有下级机软件模块，打开相应三维特效模块实现较强的特技播出。

4）管理效率提高，少量的上级机可控制多频道播出。

不过，单一上级机的网络字幕机系统（即一台上级机控制所有频道下级机播出），存在以下问题：

1）由于各频道操作人员不同，若上级机数量配备不够，会造成上级机在繁忙时间段不同频道使用人员的冲突。

2）对上级机特别是保存素材的机器（一般在上级机）依赖度较高，一旦发生问题，会影响到所有频道播出，不利于风险分散。

2.2 与播出软件的结合考虑

从与播出软件的结合方面，目前很多频道为追求播出效果，提高节目的时效性，对节目单的临时操作较多，临时性字幕和角标变动较大。因此，需要实现字幕机能从播控端预读取节目单，同时具有与播出节目单同步变动的功能，这样，可大大方便编导对字幕机节目单的编排工作，提高工作效率。

2.3 网络、授时及备份考虑

作为网络字幕机系统，必须具有全网络的统一数据库、统一授时、数据库及素材文件备份方案，同时，必须考虑公共字幕通道的设计，公共字幕通道同时也能作为常规字幕通道故障时的应急备份。

2.4 权限管理和病毒防杀

因为所有频道的字幕机采用同网架构，从播出安全考虑，各频道网络字幕机的操作必须具有不同的权限管理功能，从而避免不同频道编播人员对其它频道的误操作。

作为网络字幕机系统，不可避免经常要从外部读取素材，对播出安全有风险，对播出系统的防病毒能力是一个考验。在系统中必须考虑对外接口的安全性。

3 网络字幕机系统的构成及特色

结合以上技术及安全性的考虑，贵州电视台设计的网络字幕机系统如图1所示。

该网络字幕机系统是一个以主备数据库服务器为核心，包含1台合肥励图数码技术有限公司的AirCG.3D三维包装制作编辑站（兼卫视频道播出上级控制机）、3台励图AirCG.3D三维网络字幕播出字幕机、5台励图二维网络字幕机、1台杀毒工作站、1台短信平台播出接收服务器、2台（主备）千兆以太网交换机等设备共同组成的8频道字幕播出系统。

因卫视频道临时性的操作较多，且播出安全的要求也最高，为保证在播出过程中的频繁操作不会造成字幕机死机从而影响播出安全，卫视频道采用上下级机结构，即利用AirCG.3D三维包装制作编辑站同时兼卫视频道的播出控制上级机，1台励图AirCG.3D三维网络字幕播出字幕机作为下级机输出KILL和FULL信号接入频道键控通道。经测试，即使该机器因各种原因死机，只要播出节目单已发送至下级机，就不会影响字幕的正常播出。

二频道和三频道分别采用2台励图AirCG.3D三维网络字幕播出字幕机直接输出KILL和FULL信号接入各自频道的键控通道。简单的字幕角标可以在本机上直接制作播出，复杂的字幕角标可调用在三维包装制作编辑站上做好的模板，根据需要更改内容就可以播出。

其余四、五、六、七（围棋）、八（摄影）频道因对字幕角标的三维效果要求不高，同时字幕的临时性变动不大，从利用好原有设备、节约成本考虑，采取系统原有励图Air-CG二维字幕机制作播出一体的形式。

特别说明的是，三维包装制作编辑站作为卫视频道的上级机，负责该频道的包装制作和节目单编辑，兼二套、三套的包装制作工作站，为这两个频道字幕播出提供三维模版制作，频道风格定位等服务，同时还可作为卫视、二套、三套的备播，在这3个频道的播出字幕机有故障时，只需把该机的FILL和KEY接入相应频道键控通道即可。也可直接将FILL和KEY通过分配器直接接入各频道切换台备用健通道上，使用时直接修改播出参数即可。

系统配置2台DELL710服务器作为字幕网数据库服务器，用来存储模版素材、人员信息、日志信息、频道信息等数据。2台服务器互为主备，数据镜像，相互检测，主机宕机，备机自动接管，主机恢复则自动接管并自动同步素材和其他信息。杀毒工作站作为系统所有素材的上载入口，保证整个系统的安全。

该系统最大的特色是播出节目单的获取，每台字幕播出服务器通过232串口接收本频道大洋播控软件生成的节目串联单，按照该节目单时间自主自动播出，并实时随播出串联单的改变而改变，可实时获取节目单对应的字幕角标属性等，并支持手动更改节目单信息和添加修改素材信息。在大洋播控软件上订做了向字幕网发单的功能按键，每当播控软件加播单或更改播单（一般在备机操作），确定后点击发单按钮，此时播控软件除了向主机发单外，同时向本频道字幕播出机发送一份，保证了字幕机节目单与节目播出的同步性，减少了因节目时间变动对字幕机的操作，大大提高了编导的工作效率。

4 网络字幕机系统操作流程

系统操作流程主要包括：节目策划、模板制作、编制图文字幕播出串联单、控制播出4部分。

1）节目策划：策划内容主要包括：确定字幕播出的栏目或时间段，确定播出内容，确定播出模板风格。

2）模板制作：网络字幕播出系统播出的资讯、辅助类信息以及收视指南等，都是在播出过程中根据模板替换内容实时渲染播出，需要美工人员预先根据统一频道风格制作各频道模板，模板经过审核后存入数据库服务器，以备图文编单模块调用。

3）编制图文字幕播出串联单：编排操作主要是字幕系统自动获取大洋播出系统节目单后，编单人员从数据库调出模板、更新播出内容两部分。图文播出单审核后，会自动上传至播出控制模块，同时将播出单所包含的模板和播出内容上传至数据库。

4）控制播出：通过播出控制模块，控制图文播出服务器根据预先设置好的播出时段，完成全天不间断的在线图文包装播出。图文播控工作站在播出过程中，可同时接收播出人员的控制命令，完成应急操作。

5 各子设备功能详述

5.1 字幕播出服务器

字幕服务器满足网络字幕播出的业务要求，提供稳定的三维图文动画全实时播出字幕服务器，基于数据库的的方式，每天自动调入本频道图文字幕播出节目单、接收大洋播出节目单，受控自动播出或自主自动播出每档栏目图文字幕内容；接受本频道上级机节单临时修改、手动和应急播出控制等。

字幕服务器支持服务器本机直接节目单修改、文字录入和播出控制等操作。

字幕服务器存储本频道图文字幕文件素材。

5.2 三维包装创作工作站

高质量的实时三维渲染引擎。三维包装创作工作站由制作人员按照统一频道风格制作各频道模板，经过审核后保存到场景库中指定目录下，权限用户按照频道要求拖拽至播出节目单，然后按照模板权限要求修改指定元素，完成节目单创造。

5.3 数据库服务器

AirCG.3D网络字幕播出系统是建立在SQLServer的数据库系统之上的，因此数据库服务器是整个系统的核心，是系统的数据存储中心，存储的数据包括素材管理信息、节目库、节目单、系统人员设置、日志等信息。三维系统和二维系统使用各自的数据库，三维系统数据库的名称为“3d”，二维数据库的名称为“cgserver”。如更换一台全新的字幕机到网络内时，只要将系统设置内的工作站IP及相关设置和原来机器的设置相同，可以方便地从数据库中获取到播出节目单和素材，并立即播出。

独有的素材自动分发模式可直接将各频道使用素材直接发送到播出服务器的本地硬盘，即使出现2台服务器同时死机和网络中断的极端情况也不会影响到当前的正常播出，有效保证素材的安全可靠和播出安全。

6 系统软件配置简介

AirCG.3D网络字幕软件安装的软件模块有：AirCG.Server系统管理服务软件、AirCG.Engineer三维包装实时渲染引擎软件、AirCG.Artist三维场景创作软件、AirCG.AutoPlay三维字幕自动播出控制软件、AirCG.CGList字幕节目单编排软件、AirCG.RTData外部数据自动获取软件等。

下面以贵州二套GZTV-2为例介绍系统软件基本功能模块的配置。

6.1 连接数据库

在第一次打开系统管理时，会提示连接数据库失败，点“是（Y）”按钮，进入数据库连接配置界面。当三维播出机连接该数据库时，输入数据库名称为“3d”，如果是二维播出机，则输入连接的数据库名称“cgserver”，用户名统一为“sa”，密码为空。然后单击“确定”，即可进入串口网关配置和系统管理配置。

6.2 串口网关配置

串口网关软件是从三维安装软件中安装的，会存在于三维软件安装目录中。当双击打开串口网关软件时，串口网关软件会最小化在任务栏下。

在任务栏下，点击“串口网关”，使串口网关软件最大化，然后开始配置串口网关参数。

单击选单中的“设置”按钮进行设置。

选择“串口设置”，串口设为“COM3”，波特率设为“115200”，数据位设为“8”，校验位设为“ODD”，停止位设为“1”。

选择“节目单设置”，节目单来源设置选择“大洋播出”；文件保存是指接收到大洋的XML节目单保存到本地文件目录下，可以设置保存节目单的天数；消息发布IP设置不用设置；其他设置一般要选择“记录节目单日志”，以方便更新大洋节目单出现异常时，可以查看记录的日志。

设置完成后，回到串口网关软件界面，然后要设置取单方式，笔者设为“播出系统节目单”，完成后，单击“开始接收”按钮。

6.3 三维系统管理配置

数据库连接配置完成后，即可打开系统管理，然后进行配置。系统管理软件由公共设置、播出服务器设置、频道设置、人员管理、素材类型设置、日志管理等模块组成。

1）公共设置

公共设置主要是设置所有三维播出频道默认连接的字幕服务器和默认工程。客户名称可以输入 “贵州电视台”；字幕服务器设置设为“192.168.0.2”，用户名为“Admin”，密码为空；默认工程设为“Demo工程”，励图网关服务器设置下的服务器IP不用输入。最后单击“确定”，完成公共设置。

2）播出服务器设置

可以添加、修改、删除播出服务器。

3）频道参数设置

频道参数设置是添加相应频道和修改播出服务器功能相同，在对应机器上可以运行播出控制软件，播出控制软件与对应频道的字幕播出服务器连接，控制字幕播出服务器进行字幕的播出。图2是添加某一频道需要输入的相关信息。

设置播出方式为“自动”，更新播单为“励图网关”，更新方式为“大洋播出”，在其后面的设置进行相应设置，单击确定后，弹出“更新节目单”窗口。更新串口不用设置，但要选择某串口。更新标记一定要设置，且要对应大洋节目单的频道标记，这里二套的更新标记为“CH02”。

4）其他设置

人员管理、类型设置、日志管理及数据整理设置等设置操作与二维基本一致，对系统运行不会有影响。

6.4 字幕服务器设置

三维网络字幕的加密狗无须设置该项，会直接读取系统设置的公共信息，默认先连接本机，如果本机没有字幕服务器，再弹出设置服务器IP的对话窗进行设置。

6.5 三维播出引擎设置

播出引擎模块主要完成节目的播出，由播出软件通过网络给播出引擎发送播出命令，播出引擎接收命令，播出节目。

系统采用安全的C/S架构，将播出引擎和应用程序分离开来，即使在应用程序出错甚至三维字幕播出软件进程被强制结束关闭的极端情况下，三维播出引擎不会受影响，播出仍然继续，只需重新启动应用程序，系统会自动连接播出引擎，自动恢复至正常状态，在最大程度上保证了播出安全。

6.6 文件服务器设置

3D文件服务器是迁移场景素材的软件。在编辑节目单软件保存或打开节目单时，将需要使用的素材列表发送到文件服务器，文件服务器自动将素材从字幕服务器迁移到本地。

6.7 监控服务器设置

监控服务器软件是控制播出引擎和文件服务器的。只在播出服务器中运行该软件，当启动监控服务器时，它会自动启动播出引擎和文件服务器。

6.8 校时系统设置

整个系统通过安装在所有计算机控制面板中的永达励图ElaNET自动播出系统校时设置软件校时，校时服务器通过串口接收青岛GPS钟授时信号，为字幕机提供标准时间。

校时设置中校时方式选择授时器守时，协议选择青岛时钟。

将3D字幕服务器放在数据库服务器上，是因为数据库服务器稳定不易出现死机现象。如果把字幕服务器放在制作机上，会很不安全，一旦制作机死机或出现其他意外情况，就会造成播出频道失去与字幕服务器的连接，播出控制端无法调用场景。

三维网络字幕系统对于硬件要求比较高，选择可以更好利用硬件资源的Windows2003操作系统作为运行环境，提高了三维网络字幕系统运行的稳定性和安全性。在三维网络字幕系统中，SNMP服务必须在数据库进行安装配置，客户端（播出机、制作机、编单机）不需要安装配置SNMP服务；在二维网络字幕系统中，数据库与客户端都要配置安装SNMP服务。SNMP服务要在安装SQL Server 2000数据库之前安装。

7 小结

贵州电视台网络字幕机系统是贵州台自行设计的、具有本地台特色的、符合新播出系统网络化改造要求的、三维结合二维、具有重要频道上下级机结构的全网络化字幕机系统，它既考虑了播出的安全性和便捷性，同时又有针对性地满足了贵州台不同频道的节目包装需要。该系统投入使用后，得到了各方好评，为贵州台的节目生产、广告经营等提供了条件。