高清电视播出系统建设浅析

胡双双，王海安，柴 威

（襄阳广播电视台，湖北 襄阳 441000）

0 引 言

在加快高清电视的发展趋势下，襄阳广播电视台先后进行了演播室、制作网、播出中心、传输发射等部分的高清化改造，播控中心的高清化改造变得刻不容缓。为此，襄阳广播电视台计划建设一套3频道高标清同播系统。该系统能够适应未来5～7年的节目制作、播出发展规划及信号调度等方面的应用。系统建设以高清播出系统为主，采用压缩下变换的方式，将高清播出的素材内容转变为标清内容并播出。

1 高清播出系统架构

襄阳广播电视台高清电视播出系统整体架构如图1所示，主要由节目播出总控系统、播出备播系统以及播控系统等子系统组成。总控系统以总控矩阵为核心，完成CCTV1、演播室信号、演播大厅信号等外来信号及各频道播出信号的调度和管理。进总控系统的重要信号源都接入多画面电视墙进行监看，配置示波器设备和标准监视器，对总控信号进行技术监看[1]。

图1 系统整体架构图

播出备播系统负责节目播出前的准备工作，包含节目单编辑、节目迁移、自动技审、人工复检以及上载/审看等功能，负责节目素材送至播出系统前的技审和文件化自动备播工作。襄阳广播电视台配置了2个编单审片工作站、3个上载工作站以及1个二级迁移工作站。

高清电视播出控制工作站支持编辑节目单、应急播出控制、直播保持等功能，均采用硬盘自动播出功能，同时还支持多途径节目内容发布[2]。

1.1 总控系统

总控系统是播出信号调度的心脏，以矩阵为核心，可以对各个演播室信号、卫星接收信号、CCTV信号、前端回传信号及外来信号等进行综合调度，主要用于本台三个频道的节目播出和收录。

本次前端配置了1台32×32的高清小总控矩阵，对演播室信号、CCTV信号、高清测试图等信号进行调度和处理。高清32×32总控矩阵选型为挪威进口品牌Nevion SL-3GHD3232。

1.2 分控系统

高标清同播系统中，高清部分和同播部分切换设备采用主备切换器的模式，所有的切换设备均采用静净切换。分控视音频系统以CH1频道分控为例：输入信号有视频服务器主备、第三备信号，来自总控的4路信号（CH2和CH3为2路信号），播出录像机信号，垫片信号以及测试图信号。这些输入信号进入主备切换器和多画面分割器，主备切换器的PST信号上墙监看，主备切换器的输出信号通过3×1应急开关后再过视分，通过键控器叠加台标字幕，经过高清视分，分别去电信联通编码器、多画面分割器、返回总控及下变换器。

1.3 视频服务器

主备播出视频服务器采用哈雷MediaDeck7000单机播出视频服务器。单台视频服务器配置1块解码模块及1块编/解码模块，解码模块支持2个解码通道，支持高清/标清Mpeg-2格式播放；编/解码模块支持2个编码/解码通道，支持高清/标清Mpeg-2格式播放和录制。主、备视频服务器单台3个通道用于播出，1个编/解码通道用于上载或审看（此通道为半双工模式），使其符合上载、审看人员的操作习惯。

襄阳广播电视台所用的高清节目素材最高码率为50 Mb·s-1，音频码率约为8.8 Mb·s-1，故高清视音频的码率上限为58.8 Mb·s-1。

本次配置的2台主备视频服务器，共需要负责襄阳广播电视台3个高清频道的播出，单台视频服务器有效存储容量为12 TB，按照80%水位线计算为9.6 TB。那么，单台视频服务器可存储的高清节目 时长 大 约为9.6/（58.8 Mb·s-1×3 600 s/8/1 024/1 024）≈384 h。对于高清素材存储，首播率为24 h，单台视频服务器可存储3个高清频道5天的节目量。

1.4 高清电视播出控制系统

高清电视播出控制系统的设计是以节目单为总线，通过对播出节目单的编辑、修改和更新来实现播出工作站的播出控制工作，同时，自动播出软件还具备文件头尾检测等功能，播出以授时与守时的具体实现方式展开。

高清电视播出控制工作平台包含三个频道的播出工作站，每个频道都实现了混合主备工作站的双备份控制模式，一旦主工作站掉线，会自动倒换到备工作站上。主备工作站与受控设备通过422倒换器进行连接，主工作站与备工作站之间连接了一条心跳线进行通信，用GPI线将备工作站与422倒换器连接在一起。正常情况下，主机控制所有主受控设备，当主机出现故障无法工作，心跳线感应到后立即通过GPI触发422倒换器进行切换，实现主备自动切换。此时备机作为主控设备使用。当主机恢复，可以人工手动切换，恢复主机的主控权。

每个频道的主备播控工作站控制设备有主备播出视频服务器、主备16×2切换器、高清键控器（上台标字幕）以及应急上载录像机，共计6个设备。

高清电视播出系统采用全数字嵌入音频SDI信号格式，实现本台3个高标清同播频道全硬盘自动播出。此系统还具备方便扩充频道的能力。新建的播出系统可以兼容原系统的视频素材、数据库内容及策略协议等，可以与原系统共用资源。

2 高标清同播系统设计关键点

2.1 “安全可靠”的总体设计

基于电视台组织架构存在变化的可能，高标清电视播出系统改造过程中，全台文件化、无带化生产流程不做太大调整，通过具备一定柔性或“开关式”的通断设计，可以保证一段时期内发生流程变化时可以快速适应。

2.2 “快捷高效”的整备流程设计

本次建设的智能备播系统，在备播流程、迁移策略、质量控制等方面都可以根据实际业务流程设置，同时系统提供AFD嵌入、短缺节目催要、关门时间控制、质量控制、转码、上下变换、自动技审、人工复审以及应急备播等功能。播出系统可以方便地通过智能备播系统与全台网、各业务子系统进行互联，实现素材全台文件化备播。

2.3 自动化的“跨网素材时长确认机制”

编单节目时长与实际节目时间不一致时，若制作绑定该节目代码，播出编排系统会通过接口去获取该节目的实际时长。再次打开该节目单，节目单会提示有节目编单时长与节目素材实际时长不一致，编单人员需通过手动确认是否进行节目单时长更新。

2.4 成熟的AFD高标清同播设计

播出系统全程支持活动图像格式描述（Active Format Description，AFD）。AFD技术是确保高标清变换过程中信号幅型变化正确的关键。无论在进入播出系统之前还是之后嵌入AFD信息，播出系统都可以自动继承此AFD值。嵌入到MXF文件的AFD值在播出时是由视频服务器负责识别的。在播出过程中，也可实时嵌入高清SDI信号中，整个过程不需要人工干预，系统会自动运行，能确保三个频道高标清同时安全播出[3]。

3 智能监控系统

本次系统建设由电视墙、多画面分割器等设备组成智能监控系统，对各频道播出高标清信号进行实时监看检测。系统各个关键点的信号都通过多画面系统上屏显示，便于出现异常时能快速判断是哪个环节的问题，值班人员可以快速做出反应。

监控软件具有声光告警能力，同时支持语音告警，能够针对视音频中的马赛克、卡顿、静帧以及音量过高过低等各种节目异常发出告警，提醒工作人员[4]。

4 结 语

襄阳广播电视台高清频道于2018年8月底入网试播，9月底正式开播，系统极大地满足了襄阳广播电视台电视节目质量提升的需求。

自投入使用至今，系统运行始终保持安全稳定的状态。根据不完全统计，截至到2021年12月底，该高清电视播出系统已经播出超过2.5万个小时，直播节目超过1 000场，转播节目也高达1 100余次以上[5]，节目播出质量提升的同时，使得襄阳广播电视台的安全播出保障水平得到大幅提升。在重要保障期、敏感期，该系统也圆满完成了各项安全播出任务。此次襄阳广播电视台高标清同播系统的建设，既充分满足三个频道现有需求，又为频道未来的发展预留了足够的空间。