福建电视新闻频道高标清同播系统设计与实践

林翔 福建省广播影视集团播出中心

福建省广播影视集团电视新闻频道是中国大陆第一家专业新闻电视频道，自1999年5月开播以来频道总体收视率一直位于前列，因此对高清播出的开通有着迫切需要。我们严格按照广电总局62 号令实施细则中对省级电视台(一级)的播出要求，设计了一套完整的高标清同播系统，该高标清同播系统2018年完成技术方案设计论证和技术指标编制。通过立项招标后于2019年1月开始施工，3月份完成系统安装、调试，经过一个月的试运行后，已经正式开播。

一、系统设计

(一)完整的主备信号通道

没有单一的崩溃节点是62 号令的重要要求，因此我们构建的这套高标清同播系统架构具有两套完全独立的播出通道，同步并行播出电视新闻频道当前的节目内容。

图1为高标清同播系统通道简图。主备通路独立工作，源头信号通过视频分配器，分配两路信号分别给主路和备路，主备路通道上各自配备有高清播出视频服务器、高清切换台、高清响度控制器、高清2x1 切换器、高清键混等设备。信号通过以上主要设备形成两路输出高清信号。以主路通道为例，主路信号在PGM-M 视分处，分配一路主路信号至备路中的高清2x1 切换器输入处，而主路的高清2x1 切换器输入处也接入两路输入信号，一路是主路本身高清信号，另外一路则是备路PGM-B 视分处分配过来的备路高清信号。这样设计是为了当主路高清2x1 切换器之前信号有故障时，可以方便的通过一键切换2x1 切换器，让主路通道也输出备路的高清信号，在最短的时间内进行应急切换处理，保障安全播出。备路高清通道也是同理。在高清播出系统主备通道2x1切换器下级视分输出一路高清信号经下变换器后获得标清信号，这两路标清信号通道和高清通道一样设计方式配备有各自的标清2x1 切换器，用于标清信号通道故障时的应急处理。形成的这两路高清信号，两路标清信号通过各自的出口视分、光纤设备输出给下游的各个单位，重要的下游单位能保证无论高标清都有两路主备信号输入。

(二)播出信号控制

图1 系统通道简图

图2 播出信号控制图

播出控制是对播出信号的切换处理和对信号源、周边设备的工作控制。图2是高标清同播系统播出控制简图。主备播出工控机分别控制自己的高清播出视频服务器解码模块、播出切换台和键混设备进行独立的同步播出，正常工作状态下，主播出工控机以主解码模块播出信号为硬盘播出信号源，而备播控机始终以备播出解码模块播出信号为硬盘播出信号源。主备播出工控机通过主备播出控制倒换器可以对3 台高清蓝光录像机(VTR)和台标机进行控制，另外备播出工控机还控制主备播出控制倒换器。新闻频道日常播出工作中使用最多的信号源是硬盘播出信号和直播信号，只有在少数应急播出时才使用蓝光录像机直接播出。在应急情况下，由节目上载工作人员负责找到节目对应的蓝光盘、找到正确的节目时码点、再做好预卷，而播控工作人员负责信号切出，为此我们在主备控制倒换器和3 台高清蓝光录像机(VTR)之间设置有播出上载倒换器，平时播出上载倒换器切在上载控制状态，3台高清蓝光录像机(VTR)由上载工控机控制，应急时再切到播出控制状态，这样可以实现播出和上载共用3 台高清蓝光录像机(VTR)，除了节约设备成本，也有利于快速用蓝光录像机进行应急播出。

(三)同步

同步是播出系统中的一个基本的、也是重要的组成部分。同步基准信号可以保证播出系统中的各个信号源，如视频服务器信号、VTR 信号等可以得到正确和稳定的切换。现阶段，数字播出系统基本已经取代了传统的模拟播出系统，在数字电视播出系统中，同步依然十分重要。数字播出中的同步系统和传统同步系统相比存在着较多的优势。传统模拟播出中每个播出设备都被严格要求精确地锁定同步，在数字播出系统内，只要求达到毫秒的量级，而不必要达到传统模拟的纳秒量级。

图3是我们采用的同步系统。主备同步机(Tektronix 公司的SPG8000)各自产生3 路模拟黑场同步信号进入同步倒换器(ECO8000)，输出信号再经过两块视分板卡(CDV08)输出给主备高清切换台、主备切换台调度矩阵、主备视频服务器和周边设备机箱。另外两个同步视分板卡(CDV29)的输入来自自身机箱神经元总线，再输出分配给主备响度控制器、主备高清延时器、VTR、台标机、测试图、字幕资讯机、垫播机。系统机箱设备采用荷兰艾崧Axon 的SFR18 机箱，该机箱的特点是支持配套神经元系列模块，板卡利用机箱神经元模块通过机箱内部总线可以共享同步信号，这样很大程度上减少了电缆的连接，也减少了系统中同步视分的数量，提高了系统可靠性，提高了机房空间利用率。

(四)时钟源与守时

为了节约资源，时钟源来自同一楼层播出机房其他频道已经建成的卫星时钟系统。系统获得主备两路时钟信号后，分配给两个时码发生器，时码分配器可以输出多路时钟信号。主备数据服务器、两台字幕机、台标机是直接由时码发生器获得授时的。在主备数据服务器里我们都安装有TimeServ6.1 网络时钟程序并设置成服务端，它们作为网络时钟主备服务器。其他服务器、工控机安装的TimeServ6.1 程序设置成客户端，通过网络时钟主备服务器来获得正确的时间。机房电视墙设置有大屏幕LED 时钟，该时钟是由时码发生器直接授时，日常工作很稳定。如果发生时间偏差故障，可以根据主备播控软件时钟，LED 时钟，GPS 时钟面板状态，直接获得授时服务器时间、通过网络时钟来守时服务器时间之间是否一致以及他们各自的上级守时源来综合判断解决问题。

(五)台标与字幕

图3 同步图

高清台标机作为系统中主用台标信号源。主备高清切换台内置一个叠键，设有新闻频道高清台标作为备份。切换台还可以叠三个外键，一个外键用于叠台标机输出的新闻频道台标信号，其它两个外键用于叠加两路高清字幕机CG1、CG2 的字幕信号。新闻频道是专业的新闻资讯类频道，需要24 小时滚动播出民生资讯类字幕，经常也要播出政府部门发布的重要通知，因此系统配备了两台字幕机。CG1为励图LTECH 字幕机，CG2 为艾迪普字幕机，两台字幕机的数据库和字幕系统中所需的软件都运行在各自单一的机器里，这样用最少的设备资源实现字幕机的一主一备。两台字幕机都具有本机播出模版制作、模版定时播出、模版手动播出功能。新闻频道所需要的周二检修广告挂屏、资讯游走，气象信息，气象预警挂角等常用的功能字幕机都可以方便实现。此外两台字幕机均做好新闻频道台标的模版，可以作为台标机的备份。系统实现了字幕的双重备份，台标的四重备份，确保了24 小时安全播出。

(六)上载与二级存储

上载设有四个上载通道，两个对应主视频服务器，两个对应备视频服务器。设有两台上载工控机，节目上载一台，广告上载一台。实际使用中，可以登入不同的工作账号实现通用，比如在广告上载工控机使用节目上载账号登入实现节目上载。目前新闻频道的节目上载主要来源为高清蓝光盘(16：9 高清格式)和采集通过上载调度矩阵输入的实时高清线性信号。上载设有上载检测系统，可以对视音频进行检测分析，可以检测不正常信号，如静帧、黑场等。素材上载后以MXF 的文件形式储存于通道对应的视频服务器，再通过正奇公司的播出内容管理系统迁移到另外一个视频服务器和二级存储。近期播放的节目除了存在于主备视频服务器互为备份，实际还多了二级存储的第三备份。系统有紧急上载功能，可以同时调用2 个通道对同一信号同时上载至主备视频服务器，实现快速播出。

这次系统设有文件化交播的功能，U盘高清文件先进行文件技审，文件技审使用MQualify 文件分析系统，可以手动单一文件技审或多文件批量自动技审，不同节目类型可以自定义分析参数，文件技审目的是为了检测视频文件中的不规则信号、非法信号。技审后会生成XML 信息文件。高清视频文件入库时会对视频文件进行MD5 校验，以确保文件没被修改过。文件入库可以根据需要保存于二级存储和主备播出视频服务器。

无论信号上载还是视频文件入库，节目最后都要再经过人工审看确认通过才用正式用于播出。多种手段保证安全播出。另外系统设有高性能的防护墙，为制作网接入留有接口。

(七)频道节目编单与广告段落包制作

系统设计把频道编单电子化和广告部广告段落包制作的功能整合进系统中。原先播出节目单是频道人员在频道办公室编单，打印纸质节目单，经频道领导审批，交于播出部播控人员，再由播控人员二次手工编排进播控软件。编排方式有时受到各种因素影响会滞后。编单电子化则直接在播出工作区编单工作站编排节目单并生成电子单(同时生成可打印的文件格式)，播控人员可以直接加载电子单，再和频道领导审核后的纸质单进行校对后就可以直接用于播出了。广告段落包在播出部制作，可以在制作时同时生成广告上载任务，这样上载时不用手工输入相关信息，既可以避免二次输入失误又可以快速上载，制作完成后还可以检查广告素材在视频服务器中的完整性，同时还为广告包二次修改替换也提供了便利。通过频道电子编单和广告包制作的整合，简化了流程，提高工作效率的同时也保证了安全播出。

二、实践中若干问题的分析

(一)主备问题

为了满足62 号令对安全播出的要求，系统中主要设备都采用了主备的方式。前面已经就主备播出通道和主备播出控制的系统设计进行了论述，在实际使用这套系统中，要完全理解这两个概念，才能保证正确操作和应急处理。操作时，对主备通道上的2*1 开关进行倒换(主备2*1 手动控制，不受播出工控机控制)只变更播出的通道和信号源，而不变更对外围设备的控制。同样如果进行主备控制倒换只是变更VTR 和台标机的控制，不会影响播出的通道和信号源。通道源头信号出现问题或通道上设备出现问题，导致信号不正常，另外一个通道正常的情况下，要进行通道的主备切换。而播出工控机出现故障时，除了要进行主备控制倒换，通道也必须切到对应的备用通道进行播出。

(二)高标清同播的问题

由于高标清同播，应对高标清通路严格区分，任何标清外来信号和标清光盘信号必须经过上变换才能进入系统上载和使用，系统所使用的高清蓝光录像机自带上下变换功能，使用时应检查蓝光录像机参数设置和信号接口。系统没采用AFD 方式来实现高标清幅型变化。通道中高清信号下变换到标清信号采用的是挤压的方式，好处是设计简单，多数终端显示16：9 画面完美，少数终端如传统4：3 电视机画面显示偏“瘦”一点，但画面整体保留。机房中大部分监视器和画面分割器兼容高标清信号，部分高清设备也能兼容标清信号，判断时应注意。在应急跳线操作时必须高清信号跳高清接口，标清信号跳标清接口，严禁混插。

(三)网络安全和反病毒问题

整个播出网络为独立的局域网，没有连接其他网络。日常工作中，有使用u 盘和系统交互数据的设备有：字幕机、监播工作站、电子编单工作站、广告段落包制作工作站。字幕机和监播数据拷贝工作站是单独组网，不接入系统网络。U 盘不能直接插入以上工作站USB 口，而是先插在硬件防毒盒(linux 架构)，防毒盒设有黑白名单过滤规则，只有符合要求格式的文件，比如纯文本txt 文件、图片tga、jpg 等文件才能FTP 进入相应的工作站中。windows 系统的工控机和服务器都安装有ESET 的NOD32 杀毒软件并定期升级。通过部分工控机单独组网物理隔绝、防毒盒逻辑过滤文件、杀毒软件这三种方式对系统网络的安全进行保障。

三、结语

目前项目实施机房另有其他频道在使用标清播出系统，今后也需要逐步升级为高清播出。因此系统设计中充分考虑了节约资源和设备共用问题，比如同步系统、时钟系统、二级存储、数据库等都可供2-3 个频道一起使用。这套高标清同播系统吸取了之前标清播出系统工程建设和使用的经验，结合高清信号播出的特点进行设计和建设。开播后，系统7×24 小时稳定运行中。该系统技术指标符合广电总局颁布的行业标准，运行可靠高效，具备较高的安全播出保障能力，并且在今后相当长的一段时间内留有性能冗余和功能扩充的余地。