莆田广播电视台数字播控系统研究

翁淑琼

(作者单位：莆田广播电视台)



莆田广播电视台数字播控系统研究

翁淑琼

(作者单位：莆田广播电视台)

摘 要：随着央视高清频道的开播，全国各大电视台都在积极筹备高清频道，莆田广播电视台数字播控系统的设计目标是实现台内3个高清频道的数字化硬盘播出系统，建成一个稳定、安全，融合电视技术与IT技术现代化智能播控系统。本文简要介绍了系统建设的主要部分。

关键词：莆田广播电视台；总控系统；频道分控系统；视频服务器；二级存储系统

电视总控系统是整个电视台视音频信号交换的枢纽，承担着对全台信号的调度、分配管理，并向播出频道分控系统输出信号的任务，同时负责播控系统所有信号的技术监测。总控系统包括总控矩阵、全台同步系统、全台授时系统、设备监控和信号监播系统。

1 莆田广播电视台总控系统简介

1.1 莆田广播电视台总控矩阵

莆田广播电视台高清总控矩阵输入信号包括：应急录像机信号，用于3个播出频道应急使用，通过HD-SDI接入总控矩阵；演播室直播信号，用于高清新闻类节目和节目的直播；中央1套、福建1套用于中央台，福建台重要时政新闻的转播，通过HD-SDI接入总控矩阵；非编应急信号（数字）；垫片服务器信号；转播车信号，用于临时性节目的直播；3个播出频道Clean信号,用于节目的回录；3个自环信号，通过帧同步机，完成信号的同步处理，根据需要对相应帧同步路由进行信号调度；标准测试图1路；3路PGM输出，三个高清频道节目；应急上载。

莆田广播电视台高清总控矩阵输出信号包括：播出系统，送给3个高清播出频道信号，用于频道直播时，从演播室调入所需的信号源；服务器上载，用于节目的录制；监视屏预监，通过画面分割器，用于所有信号的监看；自环信号，通过帧同步机，对相应的路由，完成信号的同步处理；技监信号，用于总控矩阵输入信号的技术审看。

莆田广播电视台传输系统信号流向，如图1所示。

各信号均以SDI的方式接入总控矩阵，音频传输采用嵌入方式，用以简化系统配置和减少布线数量。总控系统与演播室系统之间采用了光纤传输的方式。光接收机接收演播室送来的信号，转换成模拟AV,经过A/D转换后，经过延时器，信号以SDI方式接入总控矩阵。应急上载播出送4路送至总控矩阵；转播车送主备2路至总控矩阵：中央1套、福建1套分别送主备2路，其中的IP信号需转换成SDI，经高清帧同步机接入总控矩阵。3个播出频道各送PGM和CLEAN至总控矩阵；同步发生器送一路测试图信号和垫播服务器送3路至总控矩阵。总控矩阵各输出3路信号到3个频道的播控系统，输出11路信号到多画面分割器，做为输入信号的选择监看。输出2路至上载系统，用于节目的录制。输出2路分别到操作台技监和机柜技监做输入信号的技术审看。

图1 传输系统信号流向

莆田广播电视台总控矩阵采用GV64×64高清数字视频矩阵，矩阵配置双电源热备份，冗余控制板、冗余风扇电源、时钟再生、支持热插拔、完善报警等功能。支持嵌入音频SD-SDI、HDSDI、3G-SDI和DVB-ASI。以太网/RS-232/422/NCB，控制提供SNMP协议选项，开放SNMP协议的接口,支持对所有模块的监控和报警。总控矩阵输入输出两端都装有跳线装置，并配置矩阵输入输出接口端子板，确保在紧急情况下，通过视频跳线实现应急调度，保证播出信号不会中断。

总控矩阵输出监看母线，监看母线分别连接3套遥控控制面板：总控X-Y遥控面板1套，用于总控信号调度面板；总控单母线面板2套，用于总控机柜和总控控制台处的技监切换开关。具有X-Y多功能面板，放在操作台上，方便手动输入信号。第一，主要用于节目结束或检修时，测试通过总控面板调度用于频道的播出；第二，新闻类节目直播，通过手动操作面板，演播室信号通过帧同步自环输出到播出频道。所有面板均通过标准的RJ-45连接器与矩阵控制网络监控的交换机相连，用于信号监控。

1.2 全台同步系统

莆田广播电视台的同步系统，采用两台TEK SPG600同步信号发生器，经过自动同步倒换器，经模拟视分VDA分配后，输出模拟BB（PAL）作为全台的同步基准，送到全台各系统，提供高稳定、高精度的数字同步信号。采用“Stay GenLock”失锁保持技术，备同步信号发生器，同时提供高清（HD）标准彩条信号输出。

1.3 全台时钟系统

时钟信号作为播出节目切换的参考信号，对整个播控系统非常重要。台时钟系统使用的是青岛广播电视科研所提供的时钟系统,配置了主备二台TVZ3100型卫星校时钟，主备GPS卫星校时钟通过天线与卫星校时，分别输出用于校准高稳时钟，以高稳时钟输出的标准时钟信号作为台播出系统的时钟源。高稳时钟是整个播出时钟系统的核心，它采用主备高稳时钟单元热备份的模式，能自动检测，自动倒换。同时对GPS信号作判断，在GPS信号失常的情况下，依然能精准运行，保证整个时钟系统的稳定。台时钟系统如图2所示。

台各个播控工作站、系统内各个服务器，分别通过以千兆以太网连接主备数据库服务器。由主卫星校时钟将时钟信号传递给主备数据库服务器，再由主备数据库服务器通过千兆以太网向播控系统内各个服务器和3个播控工作站传送时钟信息。播控工作站、各个服务器通过以太网实现与主卫星校时钟校时。

备卫星时钟信号通过RS-232接口接入网络字幕交换机，网络字幕交换机通过以太网向3个播出频道的3台字幕机播出时钟信息，实现与备卫星时钟校时。

各个播控工作站、字幕工作站分别与5寸子钟校时，当播控工作站、字幕工作站发生时间误差时，通过重启BVTTIME,实现与5寸子钟时钟校时。

1.4 设备监控和信号监播系统

根据监测目标的不同，监控系统分为设备级监控和信号级监控。信号监播，由2台14寸液晶电视用于操作台、机柜作为前端矩阵的监视。6台多画面分割器完成对3个频道、总控信号源的监视，音量在对应的视频画面上以监看的方式显示出来，并通过所配置的音箱输出该音频。

由于总控部分需要监看的信号较多，因而主要使用多画面分割器与小屏相结合显示的方式监看信号。多画面分割器采用了格非公司的MVS-X系列产品。多画面分割器报警是指通过设置视音频内容监测的相关参数，可对亮度色度的超标、静帧、静音、黑场等报警，一旦输入信号的当前参数超过所设阈值，则给予报警。设备监控系统监控整个系统的设备，包括提供接口的视音频设备，如视频服务器、二级存储系统、迁移及转码服务器、总控矩阵、分控矩阵、切换器、多功能机箱及板卡、键混器等，控制与管理设备硬件的监控，完成对技术质量、设备及流程状态等的监测、判断、智能策略分析。设备要求具有SNMP接口，故所有的设备均可在该网络上进行参数设置和状态监控，所有监控设备都以图形化界面显示，并能逐层显示,值班人员可以根据故障内容报警，快速锁定故障位置，并及时作出正确处理。

2 频道分控系统

频道分控系统承担台内各频道节目播出重任，主要采用视频服务器为主播出，录相机为应急播出的自动播出方式。系统选用国际著名周边厂家Miranda以及时代奥视的产品。系统由视音频系统、播控系统、视频服务器、数据服务器等系统组成。

图2 时钟系统

图3 莆田广播电视台信号流程

2.1 视音频分控系统

视音频分控系统负责各频道的信号处理，包括线路节目切换、字幕上键等功能。系统配置高标清兼容矩阵（即切换器），将外来的视、音频信号及播出服务器中3个频道的主备视音频信号、垫片等输出接入到主备控制矩阵，使矩阵能在控制工作站的自动控制下切换台内外节目。台播出信号源分为主备CCTV1、FJTV1信号、总控矩阵的调度信号、垫片服务器信号、视频服务器信号、录相机信号。系统以视频服务器信号为主，应急录像机信号用于应急播出，三个频道共享一台录像机。主备CCTV1信号、主备FJTV1，经过帧同步机，接入切换器。其中，备路IP信号，要转换成SDI信号，经过帧同步机，接入切换器。从总控分别输出3路信号到3个分控矩阵（即切换器），供其播出调度。每个频道配备独立的遥控操作面板，操作面板最多能提供16路SDI信号。主备切换操作面板平时通过按键锁定，切换器信号切换主要由播控软件切换。播出通道采用2只16×2切换器+1只键混器串联。数字键控器主要用于台标和字幕信息的叠加。每个频道配备一台独立的字幕机，用于播出游字和广告挂角。同时在3个频道的输出端接入音频响度控制器，控制3个播出频道的整体平均响度，这样观众在收看节目时，不会因节目音量过高而产生烦躁感。各频道信号流程如图3所示。

主备播出频道系统采用主/备通道结构，外加键控器，主备通道的信号源完全相同。主备两路信号通过二选一倒换器切换后做为主信号输出，倒换器具有断电旁通和行同步的功能，能实现静/净切换。系统除具备主备切换功能外，在切换器的每个输入信号、输出信号端都设立完善的视音频跳线端子，一旦切换器出现故障，可通过快速跳线，跳过切换器，保证播出信号不中断。

2.2 播出控制系统设计

格非公司提供了MagiLive 智能播控软件系统的整体解决方案，充分确保了播出系统能安全、可靠、稳定运行。播控工作站通过百兆控制交换机连接到RS232/RS442串口服务器，3台播出工作站对相应的设备发出控制命令，控制信号分别对RS232/RS422接口的设备进行遥控，控制视频服务器、应急播出录像机、切换器、字幕机、键混器等设备。分别对矩阵式切换器的 16路SDI信号源实时切换控制，对应急播出录像机进行控制，对主备视频服务器的编解码通道的同步播出控制，对键混器上下键控制。正常情况下，主播出控制工作站控制所有播出设备，备播出控制工作站同步运行，作为热备。主备自动播控工作站间采用心跳线连接，备播控工作站实时自动检测主播控工作站的工作状态。当主播控工作站出现故障时，备份自动播控工作站可自动和手动接管控制权并同时发送报警信息。当主自动播控工作站恢复正常，控制权可手动接管。

2.3 视频服务器

视频服务器是播控系统的核心，负责根据播控系统的控制，将视音频文件解码为高标清SDI信号送视音频系统。主备播出高清视频服务器全部采用国际知名品牌GrassValley K2 SUMMIT transmission package高清视频服务器。第二备播视频服务器采用1台MagiStream3000HD视频服务器，实现1+1+1三级备份机制，同时系统采用上载与播出分离，构架高度安全的视频服务器硬盘播出系统.每台k2视频服务器具备一个编解码双向通道和3个解码通道，内置8盘位1TB容量SAS存储阵列，满足3个高清频道的播出不少于3天的节目素材的有效容量（容量计算考虑20%的存储冗余）。视频服务器存储系统采用高效稳定的RAID0+1技术，由于RAID 0+1通过数据的100%备份功能提供数据安全保障，拥有RAID0的超凡速度和RAID1的数据安全可靠性。其适用于既有大量数据需要存取，同时保障数据的安全性。

2.4 数据库系统

数据库系统是播出业务支撑的核心，为系统的各个工作站提供数据支持。节目单、播出表、播出素材的各种信息等都存储在数据服务器中。以太网正常连接时，节目单、播出表，播出素材从数据服务器中读取。主备数据库服务器还安装了整个播控系统的校时程序，兼任时钟服务器，向系统各个服务器和3个播控工作站播送时钟信息，保证整个播控系统数据同步和视频服务器的同步播出。

图4 RAID0+1示意图

3 二级存储系统

二级存储系统作为整个播出系统的存贮空间，必须是开放、安全、成熟的技术。同时，充分考虑软硬件的安全性、系统结构安全性与服务的安全性，确保数据存贮的冗余与安全。系统结构要求未来便于扩展，同时保证扩展后数据的安全，并且不影响安全播出。

4 系统网络架构

系统采用了稳定、安全的网络架构。配置1台素材千兆以太网交换机、1台数据千兆以太网交换机、1台控制百兆以太网交换机和1台监控交换机。素材千兆以太网交换机和数据千兆以太网交换机，通过以太网实现与各个服务器进行数据交换，完成与播出相关的素材迁移、数据信息交换等功能。控制百兆以太网交换机连接RS232/RS442串口服务器和3个播控工作站，共同完成播控任务。监控交换机与设备监控服务器、GV监控服务器数据交换，实现系统设备和信号的监测。

5 结语

新播控系统在设计上融合了电视技术与IT技术，始终将安全播出放在首位，关键环节均有备分或应急处理措施，经过几个月的运行，总体技术指标良好，设备运行平稳。

作者简介：翁淑琼（1972-），女，莆田涵江人，本科，中级职称。研究方向：广播电视技术。