地级台电视节目高标清同播系统的设计与实践

孟宪国 孟宪林

【摘要】推进电视节目高标清同播是当前地级台重要的工作任务，是实现广播电视高质量创新性发展的重要手段之一。2019年，承德广播电视台实施了高标清同播系统工程建设，实现了三套电视节目高标清同播。本文重点介绍了承德台三套电视节目高标清同播系统的技术架构和建设实践，该台较好的完成了高标清同播系统，为标清到高清的过渡打下了基础。

【关键词】电视节目;高标清同播;设计与实践

中图分类号：TN929                                  文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.05.018

1. 概述

2018年，国家广电总局印发了《关于加快推进高清电视发展的通知》，要求到2020年，省级和较发达地级台基本实现高清化，地级（含）以上台主要频道实现高标清同播，高清频道成为主流播出模式。《通知》的印发对于电视台尤其是地市级电视台加快推进电视节目高清频道建设起到了有力的助推作用。承德广播电视台公开办了新闻综合、公共、旅游文化三个电视频道，开办14档电视栏目，全天24小时播出，通过无线、有线、手机APP、IPTV、网站等方式实现传播覆盖。在全国广电系统大力推进数字化、网络化的大背景下，承德广播电视台从2003年开始大力推进电视节目数字化、网络化建设，逐步建设了硬盘和磁带混合自动化播出系统以及CanopusDVSTORM2非编系统。2009年，建设了全硬盘播出系统和数字标清直播录播新闻演播室，2010年购置了6+2讯道高清电视转播车，2017年，争取财政支持筹备高清电视制播系统，2019年完成了高清直播数字化演播室和三讯道高清电视硬盘制播系统，实现了三套电视节目高标清同播。

2. 设计目标

承德台原有Edius非编系统使用年限较长，打包生成的节目首先放置本地，通过网关摆渡到播出共享公共区和媒资共享公共区，在播出端和媒资检索工作站抓取素材入库，流程复杂繁琐，效率低下，已经远远不能满足节目制作播出的需要。依据广电总局《电视台数字化网络化建设白皮书》，结合承德台实际情况，高标清同播系统实现以下设计目标：

逐步淘汰原有标清制作系统，建设全台网数字高清系统，保留原有标清播出系统，高清节目通过下变换挤压模式进行标清播出，实现高标清同播率100%。

全面调整三个频道节目编排，自办栏目全部实现高清制作，影视剧、天气预报、广告等节目全部为高清播出，实现每个频道高清播出率达到100%。

全面改造原有标清新闻演播室，新建设180平米三讯道多功能多景区高清直播数字化演播室，满足高清节目的直播及录制需求。

保留原媒资系统，改造标清微波直播车，高清制作播出系统要确保与媒资系统良好兼容。

系统设计和设备选型符合广播电视相关标准规范，在满足当前应用发展的实际需求基础上，预留下一步全媒体发展需求。

系统设计依据广电总局《广播电视相关信息系统安全基本等级保护要求》建设完备的冗余备份和安全防范体系，保证业务内数据安全传输以及外来数据安全可靠接入，系统具备多重防护措施，保证无单一崩溃点。

3. 技术方案和系统建设

高标清同播系统是在保留原有标清制播网基础上，新建全台网高清系统，实现三套电视节目从采集、制作、编辑、存储、播出、传输全流程高清化。高清系统主要包括节目采集、演播室制作、高清非编制作、媒资管理、節目送播、信号传输等环节（网络拓扑见图1）。高清视频格式为MPEG2编码，分辨率：1920×1080 50i，码率：100MB/S，帧率：25fps。音频格式为：立体声，WAV编码，采样率：48KHz，位：16bit。

3.1 节目采集环节

逐步淘汰所有标清摄像机。新购置40台松下AJ-PX298摄像机和4台AJ-HPX3100摄像机，可较好满足高清节目采集需求。改造3+1讯道标清微波直播车为高清微波直播车，配合6+2讯道高清转播车实现户外大型节目的录制。天气预告类节目由我市气象局录制，经过协调，气象局自行投资建设高清节目录制系统，通过光纤网络传输到我台高清制播系统。中央、省台节目主要通过卫星接收系统和有线电视网络、微波系统接收信号作为信号源，有线网络、微波已经是高清信号，卫星信号接收系统将原标清卫星接收机更换为高清接收机直接接收中央台、省台高清节目作为信号源。影视剧和广告类节目直接使用高清片源。

3.2 演播室环节

新建设180平米三讯道多功能多景区高清直播数字化演播室，包括一个主景区、两个副景区和一个蓝箱区，满足新闻时政、综艺、访谈以及播报等多种节目类型的录制。系统集成主要由视频系统、音频系统、通话系统、同步系统、技术监测、TALLY系统等组成。视频系统总体结构采用纯高清1080/50i系统，兼容标清系统，通过上/下变换器提供标清信号的输入/输出能力。演播室标配3个讯道，选用索尼HDC-2580系统摄像机，主要核心设备选用1台2级M/E配置的大型切换台为视频通道中心，1台16*16矩阵作为系统调度和应急备份核心。系统设计为纯高清内核采用上下变换满足标清制作的需要，可同时制作两套不同的高/标清节目。

3.3 高清非编制作网环节

高清节目非编制作网系统能提供节目资源汇聚、高标清节目上载、高标清节目网络化编辑、节目文件网络化存储、媒体文件格式转换等功能，能够和原有的标清节目制作系统实现节目文件安全共享、和媒资系统实现资源共享、和播出系统进行安全的文件化交互。

高清非编网采用了全万兆以太网的NAS架构，万兆主干，千兆到桌面，服务器和计算机采用千兆以太网接入，中心存储采用万兆接入。系统能实现高清无压缩AVI角标网络化实时编辑或本地多层实时编辑。制作网能和新建的数据安全传输系统兼容，实现外来数据的快速共享。网络部署70套非编站点，其中有卡高清非编8台、无卡站点62台、配音站点3台。系统基于“CPU+GPU+I/O”的技术，融会先进的处理器、编码器、解码器等技术，支持实时4层100Mbps的视频编辑，同时支持4层以上字幕和8轨以上音频实时编辑/输出、支持P2 MXF、Sony XDCAM/SXS素材直接导入编辑。

3.4 节目送播环节

非编网和播出系统之间采用文件级交互，提供多种安全的文件传输方式，内网入库站点（非编系统）部署跨板块的入库软件，并且能对进入的播出系统的文件进行自动转码判断和自动技术审核。正常情况下，文件通过二级存储到达在线播出系统，紧急情况下具备切实可靠的应急传输流程，节目文件能够快速地到达播出系统视频服务器在线存储。

安全送播系统支持两条独立的物理通道，支持并行传输和主备传输两种方式。系统支持C/S客户端，可将客户端部署在非编站点上，至少支持30个客户端站点。系统单条送播通道的传输带宽不低于400MB/s，两条链路同时并行传输时总传输带宽不低于400MB/s。安全送播系统支持异构网络连接方式部署，支持TCP/IP协议和PCI-E私有传输协议结合方式进行传输。文件发送A端和文件接收B端的服务器通过PCI-E私有链路进行连接。

3.5 节目播出环节

播出板块采用基于SOA松散耦合的柔性架构，由表示层、应用层、数据层、接口及通讯层五层组成。2台主备视频服务器在线主备播出，任意一台出现故障，另一台自动无缝切换播出，每台服务器支持4个通道以上同时播出，保证7*24小时连续稳定播出。视频服务器支持对高标清文件混播，对标清素材能够进行智能幅型上变换为高清素材。播出系统采用双数据库服务器设计，通过软件实现同步镜像备份。二级存储作为播出系统的备播库，是整个播出系统的数据存储和转移中心，采用高带宽的存储盘阵。二级存储采用万兆以太网接口，存储带宽能够满足3个频道的数据迁移、审片、编单工作时所需带宽，单台存储阵列恒定带宽≥500MB/s。3个频道信号从服务器输出后，分别键入主备切换器、应急开关、键混台标、音频处理分配编码传输等环节，关健设备采用了冗余备份（见图2）。总控调度系统可实现32×32数字高标清视频信号的调度，采用双电源设计。支持全面的信号格式HD-SDI（3GB/S）、SD-SDI、ASI、模拟视频、模拟音频、AES/EBU平衡和非平衡等。支持AES/EBU数字音频选项的安静切换。

3.6 媒资系统

系统采用基于SOA体系架构的ESB+EMB的双总线互联架构。EMB提供不同板块间媒体文件交换的功能。同时提供媒体文件转码和数据完整性校验功能，ESB提供根据不同板块、系统的要求进行通讯协议转换、语义层的协议转换。系统主要包括内容管理子系统、数据处理子系统、采集管理子系统、系统监控子系统、网络管理子系统、接口及通讯子系统、网络存储子系统7个功能模块子系统。系统流程采用当前通用的采集收录、整理、编目、存储、检索发布，穿插审核的方式（见图3）实现对各类视频、音频及生产过程中的文档、图片、图表、等按照存储策略有序的保存到在线、离线、近线存储设备中。媒资存储为万兆接口和媒资交换机连接，媒资系统内部客户端和后台服务器为千兆以太网络。存储容量120TB。可存储20M码率的节目22500小时

3.7 信号传输系统

在播控机房末端建设信号传输系统，实现三套电视节目安全可靠的传输到有线、无线、IPTV等网络系统中。标清信号选用MPEG-2编码器，通过不同的光纤路由分别传输到广通公司和省有线电视网络公司承德分公司前端机房，经过QAM调制后经入有线电视系统。同时用数字光机将标清SDI信号通过主备光纤环路传输到市广播电视发射台，经过AVS+编码复用后进入地面数字电视发射系统。高清信号通过H.264编码后，通过不同的光缆路由分别传输到广通公司和省有线电视网络公司承德分公司，实现高清信号在有线电视正常传输。标清信号经过AVS编码后，通过移动公司SDH骨干网络传输到省IPTV前端平台，通过移动、电信、联通三家运营商分配网传输到用户接收端。

承德广播电视台高标清同播系统建设充分参考了国电总局科技司印发的《电视台数字化网络化建设白皮书》相关的指导和要求，并学习借鉴了省内外兄弟台站高标清同播系统建设成功案例的先进经验，结合原有标清系统的实际情况，本着统筹规划、满足需求，充分预留，前瞻发展的原则，较好的完成了高标清同播系统建设。系统运行以来，极大的提高了电视节目的播出质量，较好满足了广大群众的收看需求，促进了承德市广播电视公共服务体系建设，有力的保障了承德台电视节目从标清向高清的顺利过渡。工程建设过程中，积累了丰富的建设经验，学习了先进的数字化、網络化、信息化技术，为不断推进广播电视高质量发展奠定了坚实基础。

参考文献：

[1]国家广播电影电视总局科技司.电视台数字化网络化建设白皮书.2008-01

[2]国家广播电影电视总局科技司.电视台数字化网络化建设白皮书：电视台高标清同播技术策略.2009-12

作者简介：孟宪国，男，河北承德人，正高级工程师，研究方向：广播电视技术.孟宪林，男，河北承德人，高级工程师，研究方向：广播电视技术.