数字电视播出系统设计

黄俊伟

摘 要：随着我国互联网的影响范围日益扩大，国内有线数字电视取得长足发展，但同样也面临着前所未有的机遇和挑战。对数字电视播出系统设计思路、硬盘部分设计和分控视音频系统的设计进行了探讨，以提高工作效率，推动数字电视的快速发展。

关键词：数字电视；播出系统；系统设计；网络电视

中图分类号：TN949.197 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0141-03

数字硬盘播出系统按照2个自办高清频道进行设计和搭建。系统由总控、分控、服务器和节目的上载、编单、审片、GPS授时等子系统组成，实现全台播出、制作新闻和广告的联网，构成网络化、智能化的数字硬盘播出系统。

1 系统方案设计的思路和特点

设计播控系统要充分考虑系统的科学性、先进性、完善性和可行性。在系统架构、设备选型、软件设计和网络结构等方面，都要着眼于播出的安全，一切为优质、安全的播出服务。在保证安全播出的前提下，寻求技术上的创新和突破。

1.1 设计思路

1.1.1 整体考虑

要将硬盘服务器系统、视音频系统和软件及控制系统作为一个整体来考虑。硬盘播出系统，无论在流程上还是在功能上，都要很好地与全台节目生产管理系统融为一体。

1.1.2 播出的安全性

播出安全性的保障是每个播出系统设计时最需要解决的关键问题。硬盘作为最关键、使用最为频繁的播出节目源，基于硬盘的播出系统要充分考虑播出服务器的播出安全、上载节目的正确、节目素材的存储安全和素材迁移的安全等。除此之外，视音频系统的安全和备份也要考虑到。软件系统要有完备的安全机制和报警措施，系统设计还要平衡备份与简洁、清晰的关系。

1.1.3 硬盘播出系统

硬盘播出系统要求数据存储量大。为了避免节目素材的重复上载、上载人员工作量增大等问题，设计系统时要充分考虑数字化节目的高效、便捷，考虑采用数据流带库作为素材的长期保存媒介。

1.1.4 操作方便

如何使使用者操作更加方便同时又符合其原有的操作习惯，是衡量一个系统人机工程的重要指标。在硬盘和视音频系统中，应设计完善的备份，提供多种操作简易的应急处理方式、友好的软件人机界面和清晰简化的操作流程，尽量符合操作人员的习惯。

1.1.5 结合实际

设计时要充分考虑现有的管理流程、运作模式、操作习惯和实践经验，在尊重传统的基础上，充分利用新技术、新设备和新结构，为电视台未来全台制播一体、构建多媒体数字播出平台、开展电视节目发布新业务等提供优越条件。

1.2 设计特点

系统按2个频道设计，分为硬盘系统和视音频系统。

2 硬盘部分设计

2.1 设计重点

构建一个网络环境下的硬盘系统符合当今的技术发展潮流，而充分保证播出安全、素材存储安全、素材交换顺畅和扩展便利是硬盘系统设计努力的方向。在本方案中，整个播出硬盘部分由播出视频服务器部分、上载部分和二级存储等部分构成，详见图1.

图1 硬盘系统图

系统采用播出视频服务器组成的主备镜像结构，播出主备，录播分离，支持素材服务器本地上载和网络异地分布式上载、高度可靠的视频服务器硬盘播出系统。随着硬盘播出系统的建立，总编室节目单的编辑和存档、素材信息的海量存储、素材的管理、素材的迁移和存储、软件的权限管理、播后节目单的统计归档等都成为数据库服务器所要处理的信息内容。网络在硬盘播出系统中的应用是非常广泛的，主要包括大量素材数据的传输、数据信息的传输、视频服务器、文件服务器、各个工作站之间的通讯、网络校时、播出控制和播出串联单的传送等。

正常情况下，各频道的广告、短片、自制栏目、节目等均由视频服务器来承担播出任务，同时每个频道配备应急播出录像机作为特殊情况下的应急播出源，即实现可以和硬盘系统组合进行“盘带”混合播出。在视频服务器荡机的情况下，也可以实现全磁带播出和手动播出的功能。通过网关服务器和非编网接口，提供软件接口与非编媒资系统交换的素材和元数据。

2.2 播出视频服务器部分

在本方案中，播出服务器采用格非公司的MagiStream3000视频服务器，其工作原理如图2所示。

2.3 播出部分

数字硬盘播出系统要实现2个频道的播出，在方案中视频服务器播出部分我们严格按照视频服务器主备冗余结构的方式来设计，系统的主要组成包括：①采用配置2台MagiStream3000视频服务器互为主备，每台MagiStream3000服务器带1块硬盘编解码卡和一块嵌入式数字IO卡，每块输入通道卡带嵌入SDI和模拟复合接口CUE帧输入、输出；②系统配置2套互为主备的数据库文件服务器；③系统配置3台上载工作站，每台上载工作站均可带嵌入式数字SDI、数字SDI；④模拟分量、模拟复合输入/输出接口；⑤系统配置编单站点、维护站点；⑥系统每频道配置数字字幕机、数字键混等设备；⑦系统配置同步信号发生器来保证系统中信号的同步；⑧系统配置GPS时钟系统，保证全台时间的统一性。

图2 播出视频服务器的工作原理

2.4 上载部分

上载是硬盘播出系统中一个非常关键的环节，上载素材的高质量能保证播出的流畅和安全。在综合考虑方便、实用和安全等因素后，设计的上载系统具有以下特点。

2.4.1 可配置上载站

整个播出系统中上载工作站可配置3套上载站，每套上载工作站均带硬件编解码板卡——根据电视台的具体要求，在任何一个部门都可以使用。

2.4.2 完成播出素材的上载和审核

上载工作站在播出系统中完成播出素材的上载和审核工作。根据需要，上载方式可以选择直接上载至播出服务器或先上载至二级存储阵列，再自动迁移传送至播出服务器这两种方式。上载至播出服务器的素材可以直接实时地播出，比如新闻、专题、栏目等实时性播出要求较高的素材；上载至二级存储阵列的素材，不能直接实时播出，要根据播出的需要自动地提前迁移传送至播出服务器然后再进行播出，例如广告、电视剧、影片等需要保留较长时间的素材。endprint

2.4.3 独立工作

上载工作站支持双通道，能够独立工作，可边上载边审看。上载时，审看正在上载或其他已上载的节目，且审看的画面为上载数据重新解码后的最终效果，并非上载信号源的回显。

2.4.4 提供技术审看功能

上载工作站提供上载节目的技术审看功能，在上载节目的同时可对上载节目信号静帧、黑场、音频超标等信号源质量问题提供及时的警告，确保上载的节目素材正确无误。

2.4.5 有效避免阻塞

上载工作站工作时，提供本地上载缓冲BUFFER，即先将上载的数据存放到本地BUFFER，再通过网络以FTP的方式将节目实时上载至二级存储阵列和视频服务器。这样，有效避免了由于网络突发阻塞造成的影响。

2.5 二级存储部分

硬盘播出系统采用上载—存储—播出的结构，二级存储的要性不言而喻。本方案中，二级存储系统由迁移服务器和二级存储阵列构成，具体配置如下。

2.5.1 迁移服务器1台

迁移服务器是二级存储系统中重要的组成部分，它承担着二级存储阵列的素材数据与服务器播出系统、上载系统的交互。3台双通道节目上载工作站将上载的节目通过迁移服务器送到二级存储体中，同时迁移服务器还具有数据传输自动负载均衡、自动流量均衡的特点。

2.5.2 二级存储阵列1台

二级存储系统配置1台BVT3000 12*750G SATA阵列。

2.6 播出系统、非编制作网络和媒资系统的连接

2个频道数字硬盘播出系统运行后，不但可以和非编制作网络系统无缝对接（比如大洋、DVSTROM、DPS和Avid等多种非编），而且还可以实现真正意义上的资源共享，能使其融入新的数字硬盘播出系统中去，成为全新数字播出系统的一个组成部分，合理地为台内节省资源。设计了播出系统、非编制作网络和媒资管理系统的连接方案，以供台内参考。连接如图3所示。

图3 播出系统、非编制作网络和媒资管理系统的连接

从方案图中可以看出，播出系统、非编制作网络和媒资系统可以通过百兆、千兆的以太网络和媒体网有机的连接，其中媒体网关这个关键设备的主要作用是实现播出系统、非编制作网络系统和媒资管理系统的节目数据交换。

3 分控视音频系统的设计

综合各方面的情况考虑，经过反复论证分析，设计了如图4的分控系统方案，分控系统按2个频道设计。

图4 分控系统图

分控系统图的设计思路是所有频道全部采用“主备切换器+数字音频”处理器（数字音频可调）的结构，这也是我公司为诸多省、市级电视台搭建的最成熟、性能价格比最高的分控系统。

每个频道的信号源主要为应急录像机信号、主备服务器信号2路、卫星信号2路、模拟外来信号1路、数字外来信号1路、垫片信号、测试图信号和延时服务器输出的信号。正常情况下，由主播矩阵输出PGM信号播出；当主视频服务器信号出现问题时，播出控制服务器会自动控制矩阵切换到备播服务器信号；当主播出矩阵出现问题时，智能应急2X1切换开关切换到备播出矩阵进行播出。系统全面支持网络字幕系统的联动，实现字幕播出自动化。字幕系统具备独立的字幕制作网络，字幕上位机可提前制作字幕和播表，传送至字幕播出机，接受播控系统的统一控制，完成自动化播出。

4 结束语

数字技术在电视节目播出的应用，不仅提高了工作效率，同时还大幅度降低了故障率，改善了播出质量，保证了安全优质的播出，取得良好的社会和经济效益，也为今后广电事业的发展打下了坚实的基础。

参考文献

[1]李大勇.数字电视TVOD系统的管理功能设计与实现[D].四川：电子科技大学，2O11.

〔编辑：李珏〕

Digital Television Broadcast System Design

Huang Junwei

Abstract： With the impact of widening the scope of the Internet in China， the domestic digital cable TV made considerable progress， but it also faces unprecedented opportunities and challenges. Digital television broadcast system design ideas， design of the hard part of the design and control video and audio systems were discussed in order to improve efficiency， promote the rapid development of digital TV.

Key words： digital television； broadcasting system； system design； network TVendprint

2.4.3 独立工作

上载工作站支持双通道，能够独立工作，可边上载边审看。上载时，审看正在上载或其他已上载的节目，且审看的画面为上载数据重新解码后的最终效果，并非上载信号源的回显。

2.4.4 提供技术审看功能

上载工作站提供上载节目的技术审看功能，在上载节目的同时可对上载节目信号静帧、黑场、音频超标等信号源质量问题提供及时的警告，确保上载的节目素材正确无误。

2.4.5 有效避免阻塞

上载工作站工作时，提供本地上载缓冲BUFFER，即先将上载的数据存放到本地BUFFER，再通过网络以FTP的方式将节目实时上载至二级存储阵列和视频服务器。这样，有效避免了由于网络突发阻塞造成的影响。

2.5 二级存储部分

硬盘播出系统采用上载—存储—播出的结构，二级存储的要性不言而喻。本方案中，二级存储系统由迁移服务器和二级存储阵列构成，具体配置如下。

2.5.1 迁移服务器1台

迁移服务器是二级存储系统中重要的组成部分，它承担着二级存储阵列的素材数据与服务器播出系统、上载系统的交互。3台双通道节目上载工作站将上载的节目通过迁移服务器送到二级存储体中，同时迁移服务器还具有数据传输自动负载均衡、自动流量均衡的特点。

2.5.2 二级存储阵列1台

二级存储系统配置1台BVT3000 12*750G SATA阵列。

2.6 播出系统、非编制作网络和媒资系统的连接

2个频道数字硬盘播出系统运行后，不但可以和非编制作网络系统无缝对接（比如大洋、DVSTROM、DPS和Avid等多种非编），而且还可以实现真正意义上的资源共享，能使其融入新的数字硬盘播出系统中去，成为全新数字播出系统的一个组成部分，合理地为台内节省资源。设计了播出系统、非编制作网络和媒资管理系统的连接方案，以供台内参考。连接如图3所示。

图3 播出系统、非编制作网络和媒资管理系统的连接

从方案图中可以看出，播出系统、非编制作网络和媒资系统可以通过百兆、千兆的以太网络和媒体网有机的连接，其中媒体网关这个关键设备的主要作用是实现播出系统、非编制作网络系统和媒资管理系统的节目数据交换。

3 分控视音频系统的设计

综合各方面的情况考虑，经过反复论证分析，设计了如图4的分控系统方案，分控系统按2个频道设计。

图4 分控系统图

分控系统图的设计思路是所有频道全部采用“主备切换器+数字音频”处理器（数字音频可调）的结构，这也是我公司为诸多省、市级电视台搭建的最成熟、性能价格比最高的分控系统。

每个频道的信号源主要为应急录像机信号、主备服务器信号2路、卫星信号2路、模拟外来信号1路、数字外来信号1路、垫片信号、测试图信号和延时服务器输出的信号。正常情况下，由主播矩阵输出PGM信号播出；当主视频服务器信号出现问题时，播出控制服务器会自动控制矩阵切换到备播服务器信号；当主播出矩阵出现问题时，智能应急2X1切换开关切换到备播出矩阵进行播出。系统全面支持网络字幕系统的联动，实现字幕播出自动化。字幕系统具备独立的字幕制作网络，字幕上位机可提前制作字幕和播表，传送至字幕播出机，接受播控系统的统一控制，完成自动化播出。

4 结束语

数字技术在电视节目播出的应用，不仅提高了工作效率，同时还大幅度降低了故障率，改善了播出质量，保证了安全优质的播出，取得良好的社会和经济效益，也为今后广电事业的发展打下了坚实的基础。

参考文献

[1]李大勇.数字电视TVOD系统的管理功能设计与实现[D].四川：电子科技大学，2O11.

〔编辑：李珏〕

Digital Television Broadcast System Design

Huang Junwei

Abstract： With the impact of widening the scope of the Internet in China， the domestic digital cable TV made considerable progress， but it also faces unprecedented opportunities and challenges. Digital television broadcast system design ideas， design of the hard part of the design and control video and audio systems were discussed in order to improve efficiency， promote the rapid development of digital TV.

Key words： digital television； broadcasting system； system design； network TVendprint

2.4.3 独立工作

上载工作站支持双通道，能够独立工作，可边上载边审看。上载时，审看正在上载或其他已上载的节目，且审看的画面为上载数据重新解码后的最终效果，并非上载信号源的回显。

2.4.4 提供技术审看功能

上载工作站提供上载节目的技术审看功能，在上载节目的同时可对上载节目信号静帧、黑场、音频超标等信号源质量问题提供及时的警告，确保上载的节目素材正确无误。

2.4.5 有效避免阻塞

上载工作站工作时，提供本地上载缓冲BUFFER，即先将上载的数据存放到本地BUFFER，再通过网络以FTP的方式将节目实时上载至二级存储阵列和视频服务器。这样，有效避免了由于网络突发阻塞造成的影响。

2.5 二级存储部分

硬盘播出系统采用上载—存储—播出的结构，二级存储的要性不言而喻。本方案中，二级存储系统由迁移服务器和二级存储阵列构成，具体配置如下。

2.5.1 迁移服务器1台

迁移服务器是二级存储系统中重要的组成部分，它承担着二级存储阵列的素材数据与服务器播出系统、上载系统的交互。3台双通道节目上载工作站将上载的节目通过迁移服务器送到二级存储体中，同时迁移服务器还具有数据传输自动负载均衡、自动流量均衡的特点。

2.5.2 二级存储阵列1台

二级存储系统配置1台BVT3000 12*750G SATA阵列。

2.6 播出系统、非编制作网络和媒资系统的连接

2个频道数字硬盘播出系统运行后，不但可以和非编制作网络系统无缝对接（比如大洋、DVSTROM、DPS和Avid等多种非编），而且还可以实现真正意义上的资源共享，能使其融入新的数字硬盘播出系统中去，成为全新数字播出系统的一个组成部分，合理地为台内节省资源。设计了播出系统、非编制作网络和媒资管理系统的连接方案，以供台内参考。连接如图3所示。

图3 播出系统、非编制作网络和媒资管理系统的连接

从方案图中可以看出，播出系统、非编制作网络和媒资系统可以通过百兆、千兆的以太网络和媒体网有机的连接，其中媒体网关这个关键设备的主要作用是实现播出系统、非编制作网络系统和媒资管理系统的节目数据交换。

3 分控视音频系统的设计

综合各方面的情况考虑，经过反复论证分析，设计了如图4的分控系统方案，分控系统按2个频道设计。

图4 分控系统图

分控系统图的设计思路是所有频道全部采用“主备切换器+数字音频”处理器（数字音频可调）的结构，这也是我公司为诸多省、市级电视台搭建的最成熟、性能价格比最高的分控系统。

每个频道的信号源主要为应急录像机信号、主备服务器信号2路、卫星信号2路、模拟外来信号1路、数字外来信号1路、垫片信号、测试图信号和延时服务器输出的信号。正常情况下，由主播矩阵输出PGM信号播出；当主视频服务器信号出现问题时，播出控制服务器会自动控制矩阵切换到备播服务器信号；当主播出矩阵出现问题时，智能应急2X1切换开关切换到备播出矩阵进行播出。系统全面支持网络字幕系统的联动，实现字幕播出自动化。字幕系统具备独立的字幕制作网络，字幕上位机可提前制作字幕和播表，传送至字幕播出机，接受播控系统的统一控制，完成自动化播出。

4 结束语

数字技术在电视节目播出的应用，不仅提高了工作效率，同时还大幅度降低了故障率，改善了播出质量，保证了安全优质的播出，取得良好的社会和经济效益，也为今后广电事业的发展打下了坚实的基础。

参考文献

[1]李大勇.数字电视TVOD系统的管理功能设计与实现[D].四川：电子科技大学，2O11.

〔编辑：李珏〕

Digital Television Broadcast System Design

Huang Junwei

Abstract： With the impact of widening the scope of the Internet in China， the domestic digital cable TV made considerable progress， but it also faces unprecedented opportunities and challenges. Digital television broadcast system design ideas， design of the hard part of the design and control video and audio systems were discussed in order to improve efficiency， promote the rapid development of digital TV.

Key words： digital television； broadcasting system； system design； network TVendprint