高清播出系统的在线改造实施

谭 丽，唐 舜

（长沙广播电视技术中心，湖南 长沙 410014）

0 引 言

为满足受众对高清晰度电视节目视听的需要，国家广播电视总局多次出台关于促进高清电视发展的有关通知和目标要求。长沙广播电视台在2016年新大楼“数字硬盘高标清播出系统”投入使用后，电视播出信号在播出系统内部已实现了高标清兼容，五个电视频道中的三个频道先后实现了高标清同播。为落实尽快实现另外两个频道高清播出的工作要求，并确保标清播出安全，长沙广播电视技术中心团队在线实施了这次高清播出系统改造。

1 系统概述

长沙广播电视台高清数字硬盘播出系统的视频服务器、矩阵、键控器、分配器等所有硬件设备全部为高标清兼容设备，经过国家广播电影电视总局计量检测中心检测，各项指标达标。

总控系统配备两台满配的144×144矩阵，做完全主备。视音分、帧同步、分控切换器、3×1倒换器、台标键控器、下变换以及板卡机箱等均采用了加拿大Miranda品牌产品。

播出系统接入电源分别来自两个不同工艺专用变压器的独立低压回路，并且两路都为专线。两路外电在大楼配电间通过两个独立的专用变压器隔离开关后，再经过大楼东西两头强电井进入播出区不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）机房[1]。

2 频道播出情况

2.1 频道播出收视分析

女性频道作为长沙广播电视台的专业性频道，主要通过有线电视网、电信运营商网络交互式网络电视（Internet Protocol Television，IPTV）等方式覆盖长沙市内地区，相关的网络传输单位都已实现了高清改造，用户收看使用高清机顶盒比例较高。

嘉丽购物频道为长沙、株洲、湘潭共建的专业购物频道，需要对全省进行覆盖传输，网络运营商高清化改造的情况不同，用户高清机顶盒比例有待提高。

2.2 播出系统架构分析和安全保障

长沙广播电视台高清数字硬盘播出系统全部达到国家广播电视总局62号令二级保障等级要求，部分达到一级保障等级要求。女性频道、嘉丽购物频道的播出系统采用的是高标清兼容设备，播出系统架构如图1所示。

图1 播出系统架构图

2.2.1 播出视频服务器

播出视频服务器作为播出系统的核心、关键设备，必须符合国家广播电视总局62号令的以下规定：

（1）三级应配置主备独立的播出视频服务器；

（2）二级在符合三级保障要求的基础上，播出视频服务器应配置双电源；播出视频服务器的播出存储部分应有存储保护和冗余措施；应配置播放机，实现应急播出功能[2]。

女性频道、嘉丽购物频道视频服务器采用的是Omneon Mediadeck 7000视频服务器。每台视频服务器配置安装了两块视音频解码模块，配置4块2 TB SATA硬盘，组成RAID3阵列，有效存储空间为6 TB；FTP迁移带宽不低于80 MB·s-1，前液晶面板可以显示模块识别、状态和报警信息。服务器采用冗余电源、风扇[3]，配置三台松下P2卡播放机，实现应急播出功能。

2.2.2 播出切换和控制

播出切换系统采用主备切换开关的模式，通过播控软件实现自动切换；支持静/净切换功能，支持HD/SD-SDI信号切换，分别配置1个全功能切换面板，支持RS-232，RS-422协议；主机和控制面板都配置双电源，可实现断电直通功能。

播出控制系统配置了主、备两台播出控制工作站和RS-422倒换器。系统采用主+备方式设计实现控制共享，由主播控工作站控制主受控设备，包括主视频服务器、主切换开关、主键混器等；备播控工作站控制备受控设备，包括备视频服务器、备切换台等[4]。同时，通过Pluswell软件，实现了主备数据库的数据同步，保障播出系统的安全运行，确保播出软件按照播出串联单自动播出。

2.2.3 供配电系统和应急保障

配电间在保障两路外电的基础上，同时配置了一台800 kVA的发电机作为电视播出系统的专用后备电源。并且，播出系统配备了两套UPS系统，电池组后备时间实际可满足全部负荷工作2 h以上。

3 高清播出系统改造方案与实施

3.1 高清播出流程

为确保网络安全，高清播出系统采用了传统的SDI信号上载模式，播出网与其他网络严格物理隔离，从物理上和逻辑上封闭上载工作站的数据接口。高清播出流程是：两个频道总编室送带人员将所有节目通过P2卡送至播控中心，上载员将节目经录像机上载至播出服务器，并回迁至二级存储；根据总编室节目单制作播出节目单和字幕，播出系统根据频道播出节目单迁移相关素材。

3.2 播出链路

3.2.1 高清播出链路

视频服务器信号、外来信号、演播室信号等信号源分别进主备切换开关。主备切换开关输出的播出信号经视频分配后，进入三选一自动倒换开关（第1路和第2路可实现信号检测自动倒换），并实现响度控制。三选一自动倒换开关输出的播出信号进键控器，实现字幕的外键叠加，台标为键控器内部存储卡产生并叠加；叠加了台标、字幕的播出节目视频信号（Program，PGM）经末级分配器分配后送相关高清编码、传输设备。

3.2.2 标清播出链路

技术人员对MIRANDA LGK3901键混板的相关功能进行测试发现，其输出接口预览画面（Preview，PVW）口可自定义播出信号叠加的键信号。嘉丽购物频道为高标清同播频道，直接取键混板PVW输出口信号送下变换器，实现高标清同播。

3.2.3 台标、字幕叠加方式

高清播出的名称、呼号、台标及键控方式与原标清频道一致，高清频道播出时在屏幕右上角标“高清”字样。台标和高清水印通过MIRANDA LGK3901键混板自带的台标内键功能实现叠加播出，字幕信号通过外键功能实现叠加播出。

3.3 改造方案与实施

3.3.1 视音频链路和配置

视音频链路改造主要是增加一个标清播出链路，并根据实际情况调整监看监听链路。

视音频设备需要进行高清配置的设备有视频服务器、切换开关、键控器、字幕机等，全部配置成高清模式。键控器制作高清台标和“高清”水印。高标清同播频道为实现标清信号不带“高清”水印，将字幕设置在第一层，台标设置在第二层，“高清水印”设置在第三层，键控器PVW输出口设置成只输出第一层和第二层键的播出信号。三选一板卡需配置报警和自动倒换模式的参数。

3.3.2 播出软件配置

数据库、播出、上载、编单、播出后台服务相关软件的功能主要是控制和信息数据处理，同频道、同系统改造时不需要做任何更改。但因为高、标清的技审参数不同，需对软审软件相关参数做简单配置，将相关标清参数更改成高清参数。

4 编码及传输技术方案分析与实施

4.1 现有编码及传输系统情况分析

节目在采集制作环节，包括摄像机拍摄、非编网制作、演播室录制等环节，码流速率均为100 Mb·s-1。拍摄采用松下的DVCPRO HD编码格式，记录介质为P2卡；演播室录制基于高清数字分量串行接口（High Definition-Serial Digital Interface，HD-SDI）基带信号，同样采用松下的DVCPRO HD编码格式，记录介质为P2卡；后期制作基于索贝公司非编的编码格式，待播节目为素材交换格式（Material eXchange Format，MXF）封装的高清MPEG2编码文件，使用P2卡下载。

4.2 视音频编码方案

根据国家广播总局《广播电视先进视频编解码（AVS+）技术应用实施指南》有关要求，在业务覆盖和终端支持方面，采用“增量优先、兼顾存量”的原则，针对不同终端和不同的传输方式，分步骤、分批次地推进AVS+的规模化应用[5]。

长沙广播电视台根据实际情况，在不改变其他频道编码设备、编码参数、传输架构的情况下，新购置两套支持AVS+编码标准的编码器与原有编码设备进行复用。原有三个高标清同播频道的高清信号和所有频道的标清信号的编码参数和编码格式不变，视频编码格式为高清H.264、标清MPEG2。新改造的两个频道高清信号同时编码传输AVS+和H.264两种编码格式的流信号，满足湖南省内相关网络公司传输标准。

4.3 节目传输系统

节目传输系统将主、备高标清编码复用后的异步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）流信号通过光端机经两个不同路由光纤专线送湖南省有线网络公司长沙分公司。网络公司同时将两路ASI流转为网际协议（Internet Protocol，IP）流，通过IP流切换器实现主备热备份。主高标清编码复用IP流信号通过电信光纤专线送IPTV快乐阳光集成播控平台。

5 结 语

这次高清播出系统在线改造项目从长沙广播电视台（集团）提出要求到高清信号入网测试，只用了12 d时间。除标清链路改造外，实际其他用作施工改造的时间全部集中在停机检修的短短5 h，技术中心以最优的方案、最小的成本、最安全的播出保障实施了这次技术改造。