浅谈应急智能切换系统发展现状

王鹏飞

内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010000

1 安全播出现状

目前，播出一线的安全播出工作依赖“人力”较多，遇到影响安全播出的问题时，需先通过值班人员监听监看发现节目异态，然后进行人工分析判断，再手动应急切换，这种形式的应急切换步骤在保障安全播出层面存在一定的弊端。如过于依赖监听监看设备，可能出现漏报的情况；单纯依靠人工进行分析判断，可能会出现延长应急切换时长的情况等，因此，应急智能切换系统的采用十分必要。

目前安全播出监测情况如下：

（1）为避免虚警误报情况需要逐条进行验证，增加了安全播出保障人员的工作量，为减少虚警延长异态判定时长，可能会导致真正节目异态无法及时发现。

（2）安播环境比较复杂。

（3）节目劣化监测较困难，依据现有的监测手段，可以识别出的视频异态有：黑场、静帧、静音等；不能识别的异态有：马赛克、拉条、编码损伤等。广播中可以识别的异态有：电平过高过低、电平反相、单声道等；不能识别的异态有：电平差、粉红噪声、褐色噪声等。

（4）在发现安全播出漏洞时，往往采用升级优化的方式进行解决，系统打“补丁”有可能出现新异态，而且安全播出需更多人力参与，整体智能化程度相对较低。

（5）播出系统为从前往后的串行结构，关键环节多来源并行，技审之后节目进入链路，独立监测，独立处置，未充分利用播出传输特性。

广电融媒环境下，安全播出挑战升级：节目来源更多样，节目制作更灵活，节目传输更复杂。

智慧广电建设是国家推动广播电视转型升级高质量发展的重大战略举措，建设电视安全播出应急智能切换系统是落实国家和自治区智慧广电战略的重要体现。随着广播电视传输向着数字化、网络化、智能化方向发展，单纯依靠人力保证安全优质播出已不能适应当今时代广播电视迅速发展的要求。通过对安全播出平台全链路全面监测分析、预警、达到智能应急切换，缩短故障停播时间，实现高质量安全播出。

2 市场情况

目前，市场上有几种主流技术较为成熟的应急智能切换系统，参考16：9及4：3的不同图像类型，及图像中出现上下左右黑边填充的视频，系统全部支持，保证不同尺寸的图像都能正常比对。系统支持视音频一致性比对，以及对信号实时接收采集，实时比对直转播的节目内容。支持20套源节目和目标节目的比对监测，发现错播、插播、漏播导致的播出异态，直观显示监测结果。系统可以根据需求配置不同的延迟参数，可以成功比对15秒延迟的视频数据。支持自动监测和手动监测两种控制模式，可对节目实时自动或手动进行比对，支持TSoverUDP、HLS的输入封装格式，支持MPEG2、H.264、H.265、AVS/AVS+等视频编码格式，支持MPEG2、AAC、AC3、DRA等音频编码的格式。支持实时比对结果的可视化Web页面展示，可展示所有比对任务的实时比对全景，包括：视频实时缩略图、音频实时曲线支持比对结果。

针对不同的信号格式和实现方式，大致可以分为以下几种：

2.1 逐帧比对

精确到帧地监测出两路视频的延迟是成功进行图像对比的前提。这种对比使用了一种基于多维图像特征值的视频同步算法，该算法通过量化连续视频帧之间的变化来获取特征值，然后比对各视频特征值之间的相关性获取精确到帧的同步，最后使用SSIM算法计算各视频相同位置的帧的图像比对值。

以往传统的信号对比中，通常采用的是单链路单节点监控。单链路指的是：对于信号的监测，某一套监测程序的算法，只监测一路信号，并且只在一个点进行监测。通常的办法是将收到的码流解码成帧，然后或是对单帧进行黑场比对，或是相邻帧之间进行静帧比对，这种方式虽然快速、高效，但是对于节目本身场景的黑场（如表现黎明前的黑暗）的时候，再比如对于节目本身场景的静帧（如表现一个通知或公告）的时候，常常导致大量虚报，这会给值班人员本来就紧张的气氛带来更为不安的感受体验。

图像比对算法，则是在横向和纵向，以帧为单位进行帧间图像的比对。横向即平面图中，一条链路不同信号采集点之间的图像比对。根据信号传送的特点，如果链路上，某一个节点、连线、设备出现故障（如连线中断、设备损坏），则必然会影响到下游所有的设备和链路，这同时会导致下游各监测点的故障，而比对各监测点的帧数据，可以发现因中间故障而导致的同帧图像格式的不同，进而发现故障，及时报警。合理的安全监测点，还能准确地定位监测点的具体位置。纵向比对，则是各链路相同监测点的同帧比对。这样做的原理是：各播出信号，虽然不同源，不同链路，但所播的节目是一样的，如果能在主路、备路、备播之间，发现某一路信号与另外两路信号不同，则可以判断出某一路信号发生了故障。

2.2 提取特征值对比

系统板卡逐帧提取信号视音频的特征值，同时逐帧进行视音频异态的监测，并获取信号AFD值，将这三方面的信息逐帧组织上报给比对服务器。比对服务器按下发的比对任务进行不同监测节点之间的视音频内容一致性比对，比对服务器将内容一致性比对结果和相关节点的视音频异态情况进行综合，仅出现内容比对不一致时，达到平台下发的持续时间门限则上报；仅出现视音频异态时，达到平台下发的异态报警延迟门限则上报；既有比对不一致又有异态时，达到平台下发的加速报警门限则上报。

平台接收比对服务器的报警，按频道进行全部监测节点的异态和比对结果的综合，按系统配置的策略确定是否进行二选一倒换，如需倒换，则确定倒换方式并执行；对信号出现的异常，按系统定义的优先级策略进行报警。

3 实现功能

应急智能切换系统可以在信号做到黑场、静帧、台标异常、视频丢失、信号中断、彩场、彩条、测试图、马赛克、画面卡顿、画面拉条、电平过高过低、电平差异过大、传送码流同步丢失、同步字节错误、PAT错误、连续计数错误、PMT错误等异常状态的自动判断、声光报警和自动切换。

4 总 结

4.1 系统屏蔽效果

应急智能切换系统可根据工作人员配置的数据分析逻辑，准确过滤各种虚警，日常虚警数从之前单一频道每日上千条，减少至目前每日数十条，虚警误报过滤效果大幅度提升。

4.2 应急效率提升

系统图像分析功能可在200ms内准确判定视频差异，并对差异结果进行量化评分，应急演练中，对于各种实际报警情况从异常产生到应急完成的整个响应过程控制在3s以内。

4.3 人力资源优化

省级台播出、传输、地球站发射优化安全播出保障人力资源，合计每年节省人力成本超400万。现有技术人员在少误报、智能分析、准确提示的安全播出环境下有更好的工作状态保障播出安全。

4.4 全场景应用

系统能够在演播室、转播车、播出系统、传输系统、有线网络公司播控中心、IPTV播控中心、发射台站、卫星地球站、监测台站等需要高等级保障和高精度报警的地方得到应用。