多点一致性比对的电视安全播出应急系统

黄武艺

在电视数字化的今天，全台一体化的电视系统应用已非常普遍，从制作到存储、播出，都实现了网络化。这对安全播出的保障工作带来了新的问题，即如何快速、准确地发现故障，并快速应急播出，保证节目播出不中断。现有报警系统存在诸多缺陷，比如漏报、误报，尤其是误报较多，干扰了值班人员的判断。多点一致性比对的电视安全播出应急系统（以下简称“多点一致性比对应急系统”）是一种运用于广播电视行业电视播控系统中，以人工智能的方式实现对播出系统发生的故障进行精准判断和快速自动应急处置的系统，可处置的问题包括系统故障、设备故障、节目内容问题、人为误操作等会直接造成播出事故的问题。该系统对故障进行应急处置后能达到自动恢复正常播出的效果。在现场直播等通过外部信号源播出的情况下，其精确的播出状态提示也能给技术人员的判断提供极大帮助，是一个能够有效保障电视安全播出的辅助系统。

一、系统概述与运行原理

（一）系统概述

广西广播电视台多点一致性比对应急系统可实现信号比对差异检测及信号内容的异态检测，可对常见的劣播情况及时报警，并进行快速自动应急处置，通过智能技术杜绝了人工操作易出现的安全隐患，也能大幅度减轻值班人员在安全播出方面的工作压力。

该系统主要由软硬件架构、全维度信息采集子系统及基于全流程播出数据的判断模型三大部分构成。采用以微服务为主体的软硬件架构为AI智能判断系统提供软硬件支撑，全维度信息采集子系统提供的是数据支撑，通过基于全流程播出数据的判断模型对获取的数据进行实时判断，对播出事故进行自动化处理。其中，基于全流程播出数据的多重判断模型是该系统最重要的组成部分，是对事故进行判断、切换的最核心依据。

系统链路图如图1所示。系统中对硬盘主、备路信号输出及主、备四选一切换器后信号输出这四个视频点进行视频信号取样，分别命名为A1、A2、B1、B2。在之后的基于全流程播出数据的多重判断模型会对这四个取样点的取样内容进行双向交叉匹配运算。

图1 广西广播电视台多点一致性比对的电视安全播出应急系统线路图

在硬件系统构架时，要考虑到对在播系统的影响和有效衔接。既要实现多点一致性比对应急播出，又要确保播出不中断，还要考虑到多点一致性比对应急系统在运行时可能产生的误切换。若直接控制原有大型切换台，误播了调试中的信号，将会产生不良影响。因此，在播出系统最后的输出端加入四选一切换器，并由多点一致性比对应急系统控制，就不会产生误播其他信号源的问题。同时，对原有播出系统不做任何改动，非常利于安全播出。

使用四选一切换器还有一个原因是，未来增加第三备播视频服务器时，可以快速接入多点一致性比对应急系统中，方便快捷，并能进一步提高播出系统的安全性。

（二）系统运行原理

该系统采用分布式的基础架构，软件架构采用微服务，基于组成结构明确、工作流程清晰、应急处置策略简单高效的播出场景和算法，可以解决高复杂度播出场景识别和高难度故障应急处置问题。系统的整体框架分为底层服务、中间层服务和上层系统三层，如图2所示。

图2 多点一致性比对的电视安全播出应急系统整体架构

底层服务主要为视音频的技审检测服务提供技术支撑，实现了针对单路信号发送静帧、彩场、黑场、静音等类型错误的实时检测算法，同时支持指定画面区域位置和范围的画面匹配算法，向中间层输出实时检测结果。中间层采用微服务架构，利用微服务的优势针对性地选择工具来完成智能场景过滤、文件上载技审结果和播前技审结果精准匹配、综合分析多组匹配结果等复杂比对检测，再根据比对检测结果启用预设的报警和切换策略，发出报警和切换指令。上层系统由客户端、在线节目单服务和文件技审服务组成。其中，客户端展示播出信号的实时画面和声音、语音报警提示和技审信息等内容；另外两项组成部分分别向中间层提供在线节目单和静态技审结果数据。

全维度信息采集子系统通过从节目视频的自动技审与人工审核信息，到播出前的二次人工技审信息、节目播出单，以及四个视频取样点中精准提取所需的数据，解决了播出信号取样信息的完整性和准确性的问题，为之后精准发现和判断故障提供数据支撑。

基于全流程播出数据的判断模型主要分为两部分：硬盘信号比对检测和非硬盘信号检测。检测故障类型包括视频信号丢失、黑场、彩条、彩场、静帧、静音。其中，硬盘状态检测信号源是指将主备视频服务器输出信号作为A点比对，四选一末级信号作为B点比对。硬盘信号A1、A2点之间比对并与线下技审信息做匹配，如果匹配不上或者没有技审结果的节目，此时系统会根据制定好的逻辑条件作出相应的应急措施或告警；同时A点B点相互比对，根据逻辑条件做出相对应的应急措施。非硬盘状态检测信号源主要是用于切换器切换后出来的非硬盘信号B点之间的比对，根据逻辑条件做出告警，不做切换。

二、系统技术应用关键点

（一）为整个播出节目提供信息汇聚和故障判断决策支持

此次系统在整备到播出的全过程中，把电视节目有效信息的获取源扩展到时间、空间、AV、IT和控制五个维度，通过时间点、空间点、判断逻辑、指标特征等数据建立模糊运算模型。在节目素材的生命周期内，系统会在节目生成刚开始就建立描述素材的有效信息集，在上载环节把数据校验、整备行为记录、技审大数据、整备评价等辅助数据加入有效信息集，生成故障判断辅助信息库，增加主数据和参考数据的丰富度，以提高故障判断的准确度。

（二）以多节点实时监测的多重判断模型来实现智能判断

在节目播出时，系统核心实时感知各个节点的要素信息，利用策略数据信息库为故障精准判断提供模型参考，对各采样点的视频、音频、控制、键叠加等指标进行匹配运算。如果全部采样点数据模型匹配成功，表示已经提前对播出内容进行识别和处置，此时系统作出无故障判断。如果有采样点无应答响应，没有反馈匹配成功信息，则系统把该场景视为“疑似故障”，向故障判断辅助信息库申请相应数据进行比对计算。如果“疑似故障”仍然没有模型匹配成功，系统核心会对当前视频帧标记误判码，并进行“误判控制”分析。经过三重判别，智能决策层会给出正确的故障判断信息，为下一步的智能处置提供精准数据。

（三）视频服务器播出场景下实现智能全自动应急处置

笔者所在的团队针对电视节目播出的不同场景，根据《广播电视安全播出管理规定》及实施细则的要求，划分了不同安全等级，并设计了适配不同安全等级的应急处置策略。

发生故障时，智能系统会综合当前播出场景、安全等级、故障等信息判断执行何种应急处置策略，并自动发出指令执行相应的应急处置操作。在视频服务器播出场景下，根据系统的精准决策，实现了安全、智能、高效的全自动应急处置，无需任何人工干预。

三、应用实例

下面以一个频道的系统应用说明具体操作过程，如图3所示。

图3 多点一致性比对的电视安全播出应急系统图（单频道）

如前文所说，系统中对硬盘主、备路信号输出及主、备四选一切换器后信号输出这四个视频点进行视频信号取样，分别命名为 A1、A2、B1、B2。基于全流程播出数据的多重判断模型会对这四个取样点的取样内容进行双向交叉匹配运算。四个取样点中，B1、B2点的视频画面叠加了台标、字幕等内容，与A1、A2点视频服务器输出口的画面内容不相同。为避免四个取样点相互之间的双向交叉匹配运算发生误判，对A、B端设定不同的取样区域，应用到不同的匹配运算场景中，确保匹配的精确度。不同取样点的取样区域如图4所示。

图4 不同取样点的取样区域

播出视频服务器输出口（A1、A2点）采用1920×1080全画幅像素点取样方式（图4实线框内），保证不遗漏任何画面信息，实现播出通道源端信号的所有画面异态类型达到100%精准识别，在之后的判断模型中与各技审的1920×1080全画幅技审信息作对比。

播出系统末级主备路信号（B1、B2点）叠加有台标、走字、角标的内容，为避免前后A、B端匹配运算的误判，只取播出系统末级信号画面中虚线框内像素点。同时在播出视频服务器输出端信号中（A1、A2点）也取一份与播出系统末级信号相同虚线框内的画面像素点A1＇、A2＇，确保前后取样点匹配运算的准确度。根据逻辑条件做出相对应的应急措施，检测故障类型：视频信号丢失、黑场、彩条、彩场、静帧、静音。同时对台标logo区域取样，用于感知B1、B2点的台标叠加是否正常。本系统要求的是兼容高、标清信号格式，为兼顾老电影只有左声道综合声的情况，声音取样只取左声道信号进行匹配运算。

如为非硬盘信号源，在对比播出信号源与播出表是否匹配后，只对B1、B2两个取样点每次取样进行异态判断，先对比B1、B2信号是否匹配。如不匹配，则告警；如匹配，则根据广西广播电视台长时间大数据统计得出的一整套视频异常状态时长阈值表，判断此时播出是否存在播出异态，是否告警。由于非硬盘信号播出时无法根据技审信息等判断异常状态是否为节目自带合法内容，故此时只进行报警。

节目视频中经常需要叠加台标、字幕、角标等信息，而台标机或字幕机故障造成各种信息不能按时叠加，是值机人员最不易发现的故障。在多频道播出机房，声音监听是不可能单纯通过耳朵完成的，播出的节目多，声音会相互干扰。全方位多维度的检测才能确保播出安全。多点一致性比对应急系统真正做到了对视频节目内容的全面检测，从视频画面、叠加的各种信息到音频信号，各个细节检测不留死角，以便将来电视播出系统智能化监控，减少值机人员，甚至实现无人值守的目标。

在多点一致性比对应急策略方面，若智能系统发现主路信号异常，就优先切换至备路信号。当发现两个信号同时异常，则做出播出信号源重大故障的判断，切换到垫播信号。若有相对独立于主备服务器的第三备播信号，则切出第三备播信号。同时发出警报声，提醒值机人员立即处理故障。

四、结语

节目播出是将节目展现给观众的最后也是至关重要的一环，事故发生往往在一瞬间，处置时间要按秒来计算。多点一致性比对应急系统有效解决了各种难题，安全保障效果显著，兼容高、标清播出，将来可以升级至4K，对播出系统架构和设备品牌类型的依存度较低，具有广泛的推广性和普及性。此系统的运用可以大量减少人员投入实时播出信号监看监听中的工作量，将更多的人力、物力用于技术创新和技术发展上。