硬盘系统在电视播出中的应用

黑龙江 黄卓

引言

随着图形、图像数字化技术向深层发展，电子采集、后期编辑、节目播出设备将以网络方式互联，实行节目数据的交互式作业方式。作为体现新技术特征的基于硬盘的播出系统，由于它良好的非线性编辑性能、多通道的编解码器、长时间的节目存储量、周详的安全考虑和灵活的网络功能，在电视播出领域的应用已成为电视技术人员关注的焦点，可以肯定预测基于硬盘的播出方式会逐步替换传统的磁带播出概念。

现在，视频技术领域所采用的SCSI（small computer system interface）硬盘，不同于普通的计算机硬盘，其速度一般在3600MB/S。这种硬盘被称为高速视频硬盘或图像数据盘，根据硬盘压缩比的不同所获得的视频图像指标和存储时间也不同，而这种硬盘可以多盘挂接，从而形成硬盘矩列。目前，最新的硬盘速度已达到7200MB/S或更大，这样将有利于提高视频信号的存储时间以及存储质量。由于视频信号数据量大、传输速率高，因此对硬盘的速度要求较高，一般应在5～10GB/S之间甚至更高，这种硬盘一般被称为高速视频硬盘，或图像数据盘、SCSI（Small Computer System Interface）硬盘。这种大容量的通过宽带的视频服务器实现对视音频信号进行存储和非线性编辑的硬盘设备相对于传统的磁带录像机设备通常被称为硬盘录像机。目前采用数字压缩技术的专业级的硬盘录像机已经具备：

1.大容量视音频素材存储，广播级视音频质量；

2.多通道实时记录/重放、资源共享，通道的数量与功能可灵活配置；

3.具有模拟复合、模拟分量和串行数字分量等多种视频信号接口及控制接口；

4.采用 M-JPEG（n）视频数据压缩方式，其压缩比可调；

5.采用了备份电源、冗余硬盘阵列（RAID）等技术。

已趋于成熟的硬件和软件环境使硬盘录像机在可靠性和记录时间上都达到了实用化程度。

一、利用硬盘实现自动播出的优越性

利用硬盘实现视频播出是建立在上述数字硬盘录像机的高可靠性以及它的广播级技术指标和质量要求之上的。随着一些关键技术如压缩编码、RAID技术、宽带光纤网等的日益成熟，硬盘播出进入视频领域的自动播出系统已成为可能，其特点如下：

1.它采用了数字的处理和存储方式，信道传输特性甚优，多次重播的图像质量一致性好；

2.由于采用了硬盘作为存储媒体，磨损极低，数据可以长期保存和播放而基本不影响质量；

3.图像和声音作为数码信号存储于硬盘，由于硬盘的存取手段适应于多进程实时访问，多个输入、输出通道可以同时存取同一或不同数据，实现了资源共享，利用率大大提高；

4.克服了磁带录像机机械结构维护困难、费用高、可靠性差等长期困扰电视技术工作人员的常见问题，其可靠性主要决定于硬盘系统和周边设备的硬件水平以及相应的应用软件水平，而这类技术正呈现强劲发展趋势；

5.节目录入、播出节目单设置完成后，一般无需人为干预，自动化程度高，节省人力，减轻了劳动强度，并且播出的精度大大提高；

6.硬盘播出的实现平台为服务器，其通用性较好，可以在开放底层接口的条件下灵活地实现各种应用；

7.系统的内部扩展能力以及外部扩展能力较好，能够很好地与未来的全数字、网络化、资源共享的节目编播体系相衔接。

二、利用硬盘实现自动播出的灵活性和时效性

硬盘自动播出取代了传统的录像机播出，播出节目的数字化、多元化使得对播出过程进行网络化治理成为现实。软件还设定了检查所存储素材的程序，如正常，就显示检查完毕的字样，如有问题，会自动给予提示，极大地降低了停播和错播率。对于处在不同状态的节目（如：正在播出、定时插播、下一节目待播等）采用了不同的颜色显示，且节目编排实现非线性，播出方式有多种类型如：定时插入、紧跟定时插入和紧跟定时播出等多种播出形式，并可在线修改节目单里的任何位置所要播出的节目，极大地提高了播出的灵活性和时效性。

三、利用硬盘实现自动播出的安全性和稳定性

播出机房负责节目的安全播出，以前常常出现磁带制作问题、节目串联误差、台外微波、光纤线路中断等意外事故。为了避免劣播、停播，需要应急插播合适的画面，以保证播出的不间断。采用传统的方式启动录像机并切出活动的画面需要一系列如启动、挂带、走稳等诸多操作环节，至少需要5～10秒钟的时间，而采用硬盘自动播出则可以在极大程度上避免类似事故的发生。在硬盘中所存储的信号不但可以反复无数次地播出，并且能够保持同样的质量，从而避免了因磁带多次播出而造成的磁头磨损和磁粉脱落，使得播出的信号出现衰减和伤化，影响播出信号的质量。为此，硬盘自动化播出所提供的循环播放清楚的视音频信号可以作为应急的插播信号源，若播出中出现故障，可以在第一时间内即插即用暂时接替正常节目的工作，使工作人员有时间排除故障而不中断播出。另外，也可用于常见的正常插播情况，当有些节目要求准点播放，如新闻、节目预报、直播晚会等，要求临时插播如广告、通知或宣传形象片内容时，因所需的插播时间短，若使用传统的录像机播出，易出事故，而硬盘自动播出可以在任何情况下，随时插播指定节目。

硬盘自动播出系统要求节目切换点平滑、海量的存储器，要求应用于播出的计算机处理、硬盘存储等技术高，因此硬盘自动播出系统的应用必须配备硬盘服务器的主备机及热备份方式。

四、硬盘系统应用于电视播出的一些相关技术

1.硬盘服务器的控制方式

硬盘系统中硬盘服务器的控制软件的开发可利用原厂提供的422接口协议，但无论采用何种开发形式，在控制结构上均可根据应用的需要分为单机控制模式和多工作站控制模式。采用何种方式取决于电视台对硬盘机任务的定位及硬盘机与周边设备的配套性。

2.硬盘服务器的播出控制和自动播出系统的关系

如果电视节目的播出不是由硬盘服务器独立完成的，而是与录像机信号、线路信号一同接入播出切换台，由自动播出系统调度各类信号源的播出，这样我们就有了硬盘服务器的播出控制和自动播出系统的关系问题。

五、结束语

与传统的自动播出系统相比，硬盘播出系统具有录像机不参与实时播出、同一个节目可重复在不同频道同时或非同时播出、可对播出节目作非线形编辑、无需格式转换、任意插播等优点，因此大大提高了电视节目播出的可靠性和稳定性。此外，硬盘播出系统可以很方便的增加一个播出频道，不必再重新投资一套播出系统，而只需增加一个播出工作站即可实现，从而为电视台今后的发展提供了广阔的空间。

另外，与制作系统相区别，播出系统要求节目切换点的平滑、海量的存储器、播出节目必须实时、安全性高、零错误播出，这些相应就要求应用于播出领域的计算机处理、硬盘存储技术的带宽、可靠性等技术进一步地提高，因此硬盘系统在播出领域的应用引入了一些诸如：硬盘服务器的主备机热备份方式；利用RAID-3技术扩大存储量以及通过奇偶校验修复损失的数据；通过网络建成多服务器方式提高资源利用率等等一系列措施。由此可见，有关硬盘系统在播出领域的应用以及一些相关的技术在未来还会有进一步的发展。