新型硬盘播出系统在移动电视频道的构建与实现

范袁飞 扬州电视台网络事业部

1.引言

随着移动终端的不断拓展，收视人群的逐步增多，移动电视媒体重要性日渐凸显，已成为各级电视台主流频道日间收视时段的有效补充。为了提升移动电视的播出品质，保障移动电视的播出安全，实现“不间断、高质量”的播出要求，扬州电视台针对移动电视频道，设计并实施了全新的文件化硬盘播出系统。

2．移动频道播出系统需求分析与设计

2.1 需求分析

针对移动电视频道播出控制方面的需求，需实现在现有延时播出、硬盘播出之间进行高精度的自动矩阵切换，避免因人工切换造成的黑场和丢帧；硬盘播出系统的主备系统在单个系统故障时，能够进行高同步精度的无缝热切换功能；能够实现市级台主流硬盘播出系统的功能，在播出控制精确的前提下，实现高质量的播出效果。

针对播出安全方面的需求，需满足7×24小时稳定工作的能力，能够长时间高强度连续工作不死机；系统构架完整稳定，视频播出服务器、数据库、文件服务器、播出、编单、上传应功能分开；整个硬盘播出系统相对封闭，具备一定的抗病毒的能力；最后硬盘播出系统必须具有统一管理的能力，可以进行操作权限的细分，以保障播出系统的控制安全性。

2.2 系统冗余设计

为了实现播出的控制和安全需求，系统设计时，硬盘播出系统服务器采用支持多种高标清文件格式的播出平台；选择的硬件板卡带有各输出通道有嵌入的数字音频输出，同时支持控制独立的预监通道，播出通道与预监通道分离，在播出的同时可预览所有条目。

本次系统中包含有两类服务器，分别是数据库和应用服务器。本系统采用了具有较高性价比的X86架构服务器以及Windows操作系统，在保证系统高安全性能的同时大幅度降低系统的维护成本。数据库采用SQL SERVER系列软件。在实际构建过程中，部分服务器根据具体应用，采用双机的方式，提高系统的安全性。

核心设备中的关键性物理链路、关键服务器、关键工作站点都按照冗余方式设计。相关的核心数据库服务器、MDC共享文件系统服务器采用硬件设备冗余的方式，以保障系统的安全稳定运行。视频服务器中的大部分部件支持热插拔，方便维护。

视音频数据是本网络最重要的数据之一，我们在设计核心视、音频数据在线存储系统时，采用硬件RAID数据冗余保护方式，对这些核心数据有冗余校验功能。除此以外，在线存储体都配置在线热备份硬盘，当单块硬盘损坏时不会导致数据的丢失，能够立即替换故障盘，恢复数据，继续系统运行。数据库数据同样也是本网络最重要的数据，我们在设计数据库数据存储方式时，也均采用硬件RAID数据冗余保护方式，保证数据库数据也具有冗余校验功能，保证数据库数据的安全和可靠。此外，还定期将数据库数据进行备份，即使有意外事故出现后，也能够快速恢复数据库的数据，继续系统运行。

3．硬盘播出系统流程应用分析

移动频道硬盘播出系统流程如图1所示。首先编辑好一个节目单，节目素材准备部门依据节目单设定的时段和时长准备节目，在节目准备完成以后，需要播出的节目素材与节目单一一对应无误后将节目单提交审核。节目单审核完成以后，播出系统内部自动进行播出素材到播出视频服务器本地硬盘的同步工作。在开始播出以后，播出端还可以根据实际情况临时修改节目单，并在最后的播出日志中记录。第一步：编辑播出单：可按照不同频道和栏目的方式编辑播出单，编辑方式灵活，可直接从资源管理软件中拖拽需要播出的条目，并可灵活调整播出顺序。

第二步：审核播出单：编辑好后的播出单可在演播室播出控制软件的审核页面中进行审核，并可实时预监条目内容。

第三步：浏览播出单模块：播出单审核通过后，在播出前可通过预监通道浏览需要播出的节目，是保证播出视频质量的最后一个环节。

第四步：播出模块：在播出页面中进行节目播出，采用双机热备的播出方式保证播出的安全性。

4．硬盘播出系统关键技术设计

移动电视频道硬盘播出系统如图2所示，由以下核心设备组成：两台iChannel服务器；上游设备为16X2切换器，作为信号源调度使用；下游设备为3X1倒换器，作为主备机之间的切换设备。3X1倒换器安装在i-Mod机箱中，该机箱配置IM-NET以太网控制卡。此外还要用网线连接一个外置遥控面板DVS-RM。外来信号（或者是延时播出系统输出的SDI信号）进入本硬盘播出系统，经过一个16X2切换器调度。16X2的输出PGM/EXT和PGM分别接入到主备服务器的输入接口上。主备服务器之间需要连通网络。3X1倒换器接入到网络中，可通过网络进行控制。

视音频信号的连接如下：

（1）多路外来信号分别接入到16X2倒换器的1-16号输入信号接口；

（2）16X2倒换器的PGM/EXT端口与主播出服务器的IN 接口相连接；

（3）16X2倒换器的PGM端口与备播出服务器的IN 接口相连接；

（4）主播出服务器的输出接口与3X1倒换器的MAIN IN接口相连接；

（5）备播出服务器的输出接口与3X1倒换器的STBY IN接口相连接；

（6）备用信号（如使用机顶盒1的加嵌后的SDI信号作为应急备用信号）与3X1倒换器的AUX IN接口相连接；

（7）3X1倒换器的OUT1信号接最终输出，OUT2可接监视器实现输出信号同步监看。

4.1 键叠加技术

图1 移动频道硬盘播出系统流程

图2 硬盘播出系统组成

图3 键叠加后效果图

本系统中的服务器支持多个台标和字幕的叠加，在不使用台标机、字幕机和键控器的情况下，可以叠加台标和时钟，还可以叠加角标和跑马字幕。如果叠加的是挂角文本字幕或者是跑马字幕，在服务器软件中可以替换原模板中的文本。

4.2 同步播放技术

在主备机播出系统中，其中一台播出服务器故障或检修时，另一台播出服务器单机播出，在故障排除或检修结束以后，需要将其上线与正常的播出服务器并机播出。一般情况下，恢复的机器需要等到节目单下一条节目开始播出时才能并机。例如：10点播放一个电视剧，时长45分钟，故障机在10点10分修复，此时故障机不能播出10点的电视剧，需要等到10点45分电视剧播完以后，播放下一条节目时再和正常播出的机器同步并机播出。

如果具有同步播放技术，在机器恢复并机播出时就不必等到下一条节目开始播出时，即可直接并机播出。例如在上面的例子中，故障机在10点10分修复时，可马上根据节目单和当前时间，计算出当前该播出电视剧的时码点，立即与正常播出机同步并机播出。在这种情况下，该电视剧后面的35分钟就是主备播出，而传统方式下这35分钟是单机播出。

4.3 双屏浏览技术

在播出模块界面上共有两个回显窗口。主窗口用于显示当前正在播出的素材；第二显示窗口主要有2个作用：一是预监外来的信号；二是在硬盘播出时，可以提前显示下一条播出信号的首帧。

5．结语

扬州电视台移动频道播出系统建成后，运行情况良好。从系统的设计到最终运行，我们亲身参与并与厂家反复探讨，对这套全新型硬盘播出系统的工作原理有了更深入的了解，同时也为以后的技术管理工作积累了丰富的经验。

图4 同步播放技术对比示意图

图5 双屏浏览窗口