保山电视台硬盘播出系统概述

钏思超

（云南省保山市广播电视台，云南 保山 678000）

责任编辑:任健男

广播电视是科技的产物，随着计算机网络技术的发展，计算机硬件性能的提升，加之广播电视数字化进程的推进，电视台的播出系统经历了磁带播出、盘带混合播出、模拟硬盘播出与数字硬盘播出等阶段。各级电视台结合自身实际，均与时俱进地采用现行的主流的产品来搭建自己的播出系统，以适应新时期广播电视安全播出要求，为广大受众提供优质的广播电视节目[1-3]。保山电视台目前共播出3个电视频道，每个频道每天播出约20 h的节目，按照“总体规划、分步实施”的原则，首先对播出系统和上载编单系统两大板块进行改造，逐步过渡到“全台网”。

1 系统设计时遵循的原则

1.1 安全性最高原则

始终把安全播出放在首要位置，建立了完善的冗余备份，应急手段丰富，无单一崩溃点，播出网与制作网、上载站在不同网段工作，进一步提高系统的安全性。

1.2 技术性最强原则

结合广播电视技术的发展趋势，比对不同厂家方案，采用技术先进、成熟、性能稳定可靠、成功案例应用较多的产品。

1.3 兼容性最活原则

考虑将来全台网的规划，播出系统应可以方便地实现与非编网、媒资网、演播室等板块无缝衔接。

1.4 操作性最易原则

上载、编单、播控操作简单，易学易用，尤其是播出控制的操作，只须打开“当日播出表”即可，同时提供了完善的应急播出手段。

1.5 性价比最优原则

州市级电视台投入有限，而且投资周期较长，一般3年到5年才会再次考虑投入。所以务必在确保系统性能的前提下有一定前瞻性地考虑技术方案，尽量选择价格低的产品。

按照上述原则，保山电视台选用了成都东方盛行电子有限责任公司的硬盘播出产品，系统架构如图1所示。

2 系统的主要特点

1）系统播出格式为常用的MPEG-2 IBP格式，按照MP@ML 4∶2∶2标准清晰度数字电视设计，播出码率10～50 Mbit/s可调，同时还支持MP@ML 4∶2∶0，播出码率2～15 Mbit/s可调，传输环节全部采用SDI信号（嵌入音频），既提高了播出指标，又减小了系统的复杂性。

2）采用基于Web Services的门户网关，支持B/S和C/S架构。将播出网、制作网和上载站划分为不同的网段，通过“白名单”认证和数据解析，既实现了跨平台、跨网段的节目上载，又确保了网络安全。

将制作完成的产品分别按一定的使用量加入到设计的菜肴中评价其综合应用效果，使用量根据产品开发经验值确定，使用量设定值为4%～5%。

3）采用“CPU+GPU+多通道I/O”技术。视频服务器解码任务完全由CPU完成，I/O卡的任务是将解码完成的数据进行传输或A/D转换，I/O卡是整个视频服务器的唯一硬件，而且任务单一，这使得系统具有很高的稳定性。

4）采用超线程软件Codec。所有软件Codec不存在使用数量限制，采用多线程并发协同工作；每增加1个频道的播出（系统最大支持4个频道），系统只须多执行1个Codec线程，与传统视频服务器必须增加Codec芯片相比，扩展非常方便。播出过程中如果节目文件本身出现错误，当在规定时间内解码失败时，侦测线程会通知解码线程自动跳到文件下一个正确地方继续播出，避免了传统的硬件解码主备视频服务器同时在文件故障点“卡”死现象的发生。

5）采用双网、双控，断网播出设计。双网为数据网络、播控网络；双控为主播控机、备播控机。保山电视台采用的是N+1备份方式，即用1台备份播控机完成3个频道的热备份工作。断网播在网络中断的情况下，播出任务继续，直至完成当前打开的播出节目单任务。

6）暂时不采用二级存储体的两级存储方式，而是将素材直接上载到主备视频服务器。视频服务器采用的是DELL PowerEdge T710机架式服务器，内置8块SATA硬盘，其中2块250 Gbyte的组成RAID1用于安装操作系统和应用软件，6块2 Tbyte的组成RAID5用于存放节目素材，磁盘按照30%的冗余空间计算，实际可用容量为7 Tbyte。

7）素材采集格式为MPEG-2 ES流，即视音频分离码流，生成的文件格式为M2V+WAV，码率2～15 Mbit/s可调。CPU完成解码任务后，将得到的音视频基带信号（在这里视频为Y/Cb/Cr色差信号）分别传输至I/O卡，经I/O卡合成为SDI信号并嵌入音频信号后作为播出信号。

8）只将元数据写到一个数据库里发布出去，另一个数据库自动订阅，达到数据库镜像，完全后台处理。

3 节目播出流程

节目播出流程如图2所示。

图2 节目播出流程图

1）节目模板的编辑。总编室根据播出计划，创建节目模板。节目模板主要创建节目播出的大时段。

2）创建节目详单。在节目模板的基础上，总编室根据播出情况，创建一段时期内的节目详单并审核签名（一级签名）。

3）编辑节目详单及审核。总编室在节目单编辑终端上编排节目，编辑后的节目单立即发送到数据库服务器，自动通知有审核权限（二级签名）的用户；节目单审核通过后，播出控制机的节目播出表也自动更新。

4）在播出控制端，播出控制人员（值机员）从数据库调出当天播放的节目播出表，播出控制软件根据节目播出表进行播放。播放进程中，可以在播出控制机上进行各种临时操作，例如锁定播出，临时删除或插入其他节目，节目延长或缩短等。在每一条播出表单播放结束后，系统将把播放的内容形成记录表并保存到数据库中。

5）日志查询功能使系统中所发生的任何事件均有据可查。操作者在系统中所做的每一项操作均被自动记录到事件日志中。

6）在节目播出过程中，值机员对出现的故障按照应急处理办法进行人工处理，保证信号正常不间断播出。

7）非编网制作完成和上载站上载的成品节目首先传到网关。网关采用“白名单认证”方式，只允许.mp2，.m2v，.m2p，.mpg，.vob，.dat，.wav等后缀的文件通过，解析服务器对文件的完整性做进一步的分析，防止传输过程中“丢包”等现象的发生，给安全播出带来影响。只有合法的、完整的文件才能传到主备视频服务器的节目库。视频服务器容量计算为：视频码率8 Mbit/s；音频码率以16 bit量化，48 kHz取样频率，双声道计算，则音频码率为（16×48×2÷1024）Mbit/s=1.5 Mbit/s。每天每个频道播出20 h节目计算，则每天的视频数据量为（8×3600×20×3÷1024÷8）Gbyte=211 Gbyte。音频数据量为（1.5×3600×20×3÷1024÷8）Gbyte=40 Gbyte，每天总数据量为251 Gbyte。首播量以20%计算的话，视频服务器可以存储7天×1024÷（251×20%）=143天的节目。

8）后台服务器主要完成节目自动清理、节目单自动清理、节目库自动比对和日志自动整理等服务，防止垃圾文件占用过多的磁盘空间，同时确保主备视频服务器节目库的完全一致。后台服务器一般安排在深夜网络相对空闲的时段运行，运行服务项目和间隔时间可根据策略进行设置。

4 信号流程分析

信号流程图如图3所示。

保山电视台节目播出时间为7：00至次日3：00，当值机人员每天早晨在播控机上运行“播出控制”程序，打开“当天播出表”后，播控机会从数据库中调出当天的播出表单，并把当天播出的节目表通知视频服务器，视频服务器会根据当天节目表的内容准备要播出的素材（俗称“预卷”），然后根据播出表单依次播出节目。此时的主备视频服务器相当于自办节目的2个完全相同的信号源，它们输出的SDI信号经分配器输出到主备数字信号切换器；对常用的外来信号，比如中央一台、云南卫视等信号源经过A/D转换音频加嵌后也接入切换器；切换器的9芯COM控制口通过RS-422电缆接到播控机的RJ45网口上。切换器有16路输入、2路输出，默认情况下选择第一路输入作为输出信号，也就是选择主视频服务器的信号作为输出信号，根据实际需要，在切换器的第二路输入接入了备视频服务器信号，第三路输入接入了外来信号，当需要转播外来节目（比如中央台新闻联播）时，只需在播出表单上“添加一放机”即可（这一工作一般由总编定完成），播控机会根据转播外来信号的时间将切换器的输出自动切到第三路输入上，正常转播外来信号。

切换器输出的PST信号送到电视墙作为预监信号，PGM信号送到3选1应急开关。该3选1应急开关会自动识别三路输入信号，当主视频服务器无输出时，即主路MAIN无信号输入时会自动切换至备路STBY；当主路和备路均无信号输入时又会自动切换至辅助的那一路AUX，辅助这一路接的是垫片信号，垫片信号一般选择中央一台或者云南卫视。该3选1应急开关还具有手动操作功能，可人工选择MAIN，STBY和AUX中的一路信号作为输出。

帧同步确保本地信号与外来信号的同步，同时保证SDI信号中音频与视频的同步。

字幕伺服器输出的键信号KEY和填充信号FILL送到键混器，从键混器输出带台标、角标和字幕的SDI信号，该套系统还具有内嵌字幕功能，当字幕伺服器或键混器损坏时能保证台标、角标和字幕以内嵌方式播出。

音频处理器能对±12 dB范围内的音频信号进行处理，使播出节目的音量大致相当，该音频处理器有两路SDI信号输出，一路接ASI编码器，另一路接D/A转换解嵌，变为模拟音视频信号后送到调制器。

系统中所有设备均加入了标准黑场同步信号（BB信号）作为参考信号，保证传输信号的时间、相位和幅度统一，避免图像抖动、翻滚和偏色。

5 小结

保山电视台全新的硬盘播出系统现已全面运行，工作稳定、情况良好。与以前的模拟硬盘播出系统相比，播出的安全性及可靠性得到了较大的提升，同时播出质量也明显改善，为保山电视台的业务发展打下了坚实的基础。通过硬盘播出系统改造工程，保山电视台技术人员从感性认识和理性认识两个方面都得到了进一步的加深，掌握了一定的广播电视前沿技术知识，提高了技术技能。

[1]徐文楷.浅谈吉林电视台硬盘播出系统应用体系[J].现代电视技术，2011（1）：80-84.

[2]李晓平.阿坝州广播电视中心硬盘播出系统概述[J].电视技术，2012，36（4）：62-64.

[3]硬盘播出[EB/OL].[2012-05-10].http://baike.baidu.com/view/1706865.htm.