基于All in One架构下的电视购物频道高清硬盘播出系统特点分析

刁立新

（作者单位：家家购物股份有限公司）

1 概述

家家购物高清播总控系统规划为一个高清频道，一个标清频道，在两组19寸机柜及操作台进行搭建，采用可靠、科学、先进的技术，满足频道节目实时文件化传输、应急上载、播出等功能需求，系统设计应适应3～5年的节目制作、播出发展规划，能够满足信号调度、高标清节目同步播出等方面的应用需求。

2 系统方案设计特点

All in One设计理念，采用纯IT技术架构、融合GPU加速技术实现，具有广泛的兼容性、稳定性，灵活的扩展性以及模块化，是适应全球范围的IT化、IP化趋势。基于All in One架构的播出服务器具备丰富的输入输出模式、强大的格式处理及兼容能力，炫丽的CG特效合成能力，部署方便且配置简单，在满足电视台播出、演播室业务需求的同时能够减少设备数量，从而降低成本投入。

2.1 基于All in One架构的播出系统更简化

传统系统架构着重系统功能环节分散开，使用功能单一的硬件设备承载单一的业务功能，有形增加了系统建设成本，无形中增加系统的故障环节点。在安全稳定的前提下，对于电视购物公司来说，系统功能的全面、操作便捷是需要着重考虑的。

2.1.1 传统播出系统架构图（见图1）

图1 传统播出系统架构图

（1）传统播出系统架构，对各路信号源的切换，采用串口信号控制，须通过422倒换器向切换设备发出指令，从而实现对信号源的切换。对422倒换器冗余配置和应急策略上，有更高、更复杂的要求，无形中增加了信号控制部分的复杂程度以及故障环节点。

（2）传统播出系统架构，每个频道需配置主备两台播出服务器，以及相对应的播控站点。在对每个频道的包装上，需要配置相应的字幕、台标、键混等硬件设备来实现对频道呼号信息的叠加。每增加一个频道播出，则需要增加同样多的软硬件设备。

2.1.2 家家购物All in One播出系统优化架构图（见图2）

（1）基于All in One架构的家家购物高清播出系统，取消通过422倒换器控制环节，取消播出切换矩阵的环节。充分利用播出服务器硬件资源，将每台播出服务器配置成可同时输出多个不同频道的节目信号。这样简化了系统架构，提高了核心设备使用效率。

（2）基于All in One架构的家家购物高清播出系统，在播控工作站和播出服务器上，对两个频道的播控软件和播出软件，以及服务器输出的主备信号，做交叉互备。即主设备上，配置CH1的主控软件和CH2的备控软件，以及CH1主输出和CH2的备输出，备设备上则相反。这样起到主备软件的互备、主备硬件的互备、主备输出信号的互备，大大减少了硬件投入成本。

2.2 基于All in One架构插入直播更便捷

传统播出系统对Live直播信号的切换和播出，需通过播出切换台完成本地服务器播出信号和外来直播信号的切换，并在外来Live直播信号接入播出切换台前，先经过上下变换设备统一高标清格式。因此，在多路外来Live直播信号的情况下，前端信号处理环节所需要的设备更多。

2.2.1 传统播出系统直播架构图（见图3）

图2 家家购物All in One播出系统优化架构图

图3 传统播出系统直播架构图

传统播出系统架构，对各路信号源的切换，采用串口信号控制，须通过422倒换器向切换设备发出指令，从而实现对信号源的切换。这对播出切换设备的技术配置要求很高，把播出服务器仅仅作为一个信号源，对于固定格式的外来直播信号在高标清不同频道播出的要求，实现起来仅仅必须通过增加信号处理设备才能实现。

2.2.2 家家购物All in One播出系统直播架构图（见图4）

图4 家家购物All in One播出系统直播架构图

（1）基于All in One架构的家家购物高清播出系统，将外来Live直播主备信号经帧同步、延时后，直接送入播出服务器。变更了传统播出系统直播信号的接入方式，取消了独立的上下变换设备和播出切换设备。

（2）基于All in One架构的家家购物高清播出系统，播出服务器可对外来Live直播信号和服务器硬盘信号，根据输出接口定义的格式（高清或标清），在内部做上下变换，能够实现SDI输入信号与文件之间的无缝切换播出。

2.3 基于All in One架构画面包装更灵活

传统播出系统中，对于播出画面的包装（包括台标、角标、字幕、时钟等）多半采用单独的包装设备输出键信号，通过键控器将包装信号合成到输出画面上。

2.3.1 传统播出系统包装架构图（见图5）

传统播出系统中，通过外置独立设备进行画面包装，在一定程度上对画面包装能够提供丰富的包装效果，但在播出环节能够使用的包装效果无非是台标、角标和时钟信号的叠加，这样将包装工作站或者字幕工作站的大多数功能处于闲置状态，还增加了键混的环节，增大了系统投入成本。

2.3.2 家家购物All in One播出服务器内部模块图（见图6）

（1）家家购物高清播出系统设计方案采用All in One架构的重要原因之一，就是内置CG包装渲染器的功能模块。这样既可以减少系统投入成本，又可以简化系统架构，减少系统故障环节点。

（2）All in One架构的播出系统，充分考虑到画面包装在播出域的使用程度，以及常用的使用功能，并在CG包装功能模块上较传统的字幕包装工作站做了功能优化和精简。家家购物高清播出系统对画面CG包装的功能需求，较传统播出系统固定不变的台标包装有较大的不同，例如，台标的动态效果、角标的定时上下屏，等等，All in One架构完全可以满足。

2.4 基于All in One架构编播域网络多样化

传统播出系统网络部分中，节目上传、编排、播出均在播出域局域网里，需要在制作域完成节目播出带制作，审核后，送至播出域的上载工作站进行采集上载，并在编播工作站中按照节目播出串联单进行播出编排。

2.4.1 传统播出系统网络示意图（见图7）

2.4.2 家家购物All in One编播网络架构图（见图8）

家家购物高清播出系统核心设备建设在第三方数字播控机房，受到机房空间的限制，上载域无法和播出域合并在一起，因此，在系统规划时，采用异地上载编排的方式进行节目素材的上载和节目串联单编排。

节目素材的上载和节目串联单编排工作站放置在家家购物制作域机房，但不与制作域互联。节目在制作域完成后，以蓝光MXF格式文件制作成播出级的蓝光光盘，这样可避免病毒侵入。上载域与播出域之间，通过第三方专用的编播网络进行互联，考虑到第三方的编播网络其他频道播出设备较多，因此，在播出域前端，增加了防火墙，用来指定访问的IP地址，网络入侵防护以及传输协议限制，等等，保障家家购物设备的网络安全。

图5 传统播出系统包装架构图

图6 家家购物All in One播出服务器内部模块图

图7 传统播出系统网络示意图

图8 传统播出系统网络示意图

3 应用情况

数字化节目载体和网络化播出环境改变了家家购物频道内现有的业务流程和节目生产的方式。计算机网络化的节目制作手段、数据化的节目载体形式以及信息化的流程管理将取代原有业务形态成为主流。

系统自2017年9月投建以来，运行稳定，加速推动了家家购物频道在高标清节目制作和播出向高清化、数字化、网络化发展的脚步以及内容品质的提升，对广播电视媒体高清化发展起到强有力的推动作用。在实践过程中，我们也积累了一些经验，但数字化、网络化、高清化、4K化的播控系统在电视购物类频道的合理使用仍有待探索，需要我们在实践中不断发现问题、解决问题。