一致性比对检测系统在云南台的应用初探

■云南广播电视台：龚倚 付建伟

2022年10月云南澜湄国际卫视频道搬迁云南广播电视台呈贡新址项目落地，该频道虽部署了文件技审，并采用了实时信号监测设备，提供对每一路信号故障的声光报警，用于辅助值班人员第一时间发现故障，但由于该辅助技术不是完整体系，不能实现故障闭环，且只针对单一信号进行检测，时常误报反而干扰值班人员正常工作[1]，一旦值班人员对末级三选一面板产生误操作，就可能引发播出事故。由此，电视播出部在末级三选一与相关技术厂商联合设计、部署了“一致性比对检测系统”，通过采样检测不同线路上关键点的视音频信号并两两比较、设计报警判断逻辑、监控三选一面板状态，当系统发现信号不一致即可在逻辑上判断出故障发生点，发出报警提示的同时对末级三选一面板进行智能自动倒换，从而改变传统播出模式中对需要值班人员第一时间应急处理的依赖。

1. 一致性比对检测系统的结构

1.1 系统硬件结构

如图1所示，一致性比对检测系统硬件由信号比对检测设备、一致性面板、客户端工作站、监视器、报警音响五部分组成，该系统通过视频信号一致性检测技术在设定的延时阈值内，测量并实时比对和判断多路视音频信号之间的差异、延时、偏移等，并按照策略同时在自台监测端对播出系统的状态进行声光报警以及在信号链路对信源进行智能自动倒换的辅助安播业务的管控系统。

图1 一致性比对检测系统硬件结构图

1.1.1 信号比对检测设备

信号比对检测设备负责SDI信号实时信号技术审看和信号一致性比对检测，将接入系统的多路SDI信号每两路作为一组进行分组比对，多路SDI信号同时进行信号技审异态检测，系统通过内存共享机制，从软件算法层面实现SDI信号异态检测、比对检测的接口复用，在进行信号比对检测的同时，将SDI信号转为高质量、低延迟的IP流信号发送到客户端工作站。同时，信号检测设备通过RS485串口线缆与一致性面板连接，面板经GPI/O与多选一板卡连接，使用高可靠的设备控制接口发送和接收指令，实现对一致性面板状态的监控并模拟值机员手动应急操作模式智能切换末级多选一板卡。

1.1.2 客户端工作站

客户端工作站提供系统展示界面如图2所示，负责人机交互，可对接入系统的多路信号预览，具文字报警提示、语音报警、自动倒换提示、日志查询、系统运行状态监控等功能[2]，并能通过声光报警的形式将报警信息直观地展示给值班人员或自台监测人员。

图2 客户端工作站展示界面

1.1.3 一致性面板

一致性面板一端连接多选一板卡，另外一端连接信号比对检测设备。面板支持自动或手动模式，可以根据业务需求和系统特性灵活设置。自动模式下，系统受信号检测设备控制，设备根据各路信号状态进行综合比对检测后，做出逻辑判断，将控制命令发送至多选一面板，实现信号倒换。在有重要转播、或某一路信源故障的情况下可以将一致性面板切换到手动模式，以人工干预模式实现信源锁定。同时，值班人员也可以直观地根据面板按键背景灯颜色、明暗状态与蜂鸣报警声快速判断面板与信号状态，及时做出应急响应。

1.2 系统软件结构

系统软件上， 主要由设备层检测软件（QCTService）、中间层汇总平台服务（CDVHost）、客户端软件几个模块组成，如图3所示。

图3 一致性比对检测系统软件结构图

1.2.1 设备层信号检测软件（QCTService）

设备层信号检测软件是系统的核心底层程序，通过对多路信号采集，进而实现SDI信号技审、信号比对、IP实时流输出等功能，并将检测结果发布给中间层汇总服务。该层软件可有效的测量多路视频信号之间差异、延时、偏移，按照预设检测策略通过通信接口发出声光报警或发出智能倒换末级多选一设备的指令。

1.2.2 中间层检测汇总平台服务（CDVHost）

中间层检测汇总平台服务将异态结果、比对结果汇总后，结合当前节点场景筛选策略，可对虚警误报进行过滤[3]，并快速综合分析出故障的相关信息，一方面将结果存储至技审数据库，另一方面同时将其展示到一致性面板和客户端。

1.2.3 客户端软件

客户端软件用于比对信号的实时预览监看，展示信号异态检测结果，呈现比对信号不一致以及倒换末级多选一等多个维度的报警信息，并发出声音提醒。同时，日志查询功能可核查每一次报警信息，查看每一次设备操作、信源切换结果，便于技术管理人员、技术运维人员和值班人员复盘排查报警虚实、判断应急是否妥当、查找故障原因等。

2. 一致性比对检测系统在云南广播电视台的应用

原有云南广播电视台澜湄国际卫视标清频道虽然在末级输出标清PGM信号送到卫星上行站，但在播出系统内部在技术上可以实现高标清同播。在完成下变换前，高清节目信号源由主路高清、备路高清、FMS二备高清三路信号通过末级三选一来确保播出。因我台的澜湄国际频道和新闻综合频道的主备播出服务器互为交叉备份，在切换台和末级三选一之间搭建一致性比对系统时，首先要确保改造中及改造后新闻综合频道这一上星频道的安全播出完全不受影响，也不会对其他频道产生安播风险，首先比对系统不与现有播控网络关联，且增加的设备不会影响播出内网的稳定运行；其次一致性面板可独立工作，在检测服务器异常时仍能最大限度地提供应急切换操作；最后一致性比对有合理的判断逻辑，自动倒换准确无误，确保万无一失。

在确保原有播出系统信号（黑色部分）不受影响的基础上，一致性比对系统（红色部分）选择6个（A ～E）播出视音频链路环节上的关键节点信号[4]，如图4所示。信号比对检测设备对实时信号进行技审检测与分组比对，便可以快速判断出是信源本身故障或是信号间不同步故障，并自动切换末级三选一，保障安播的同时使工作人员可以准确快速定位事故源点，实现故障闭环。

图4 一致性比对系统信号图

2.1 实时信号技审

对系统中的关键节点信号源进行分析实时信号技审，将技审结果记录并结合比对结果完成分析判断。根据总局第62号令相关规定避免发生安全播出事故[5]，确定实时信号技审内容为：视频信号检测黑场、静帧、彩场、彩条、信号丢失等故障；音频信号检测静音、音量过高、音量过低等故障。

2.2 信号分组比对

将6个关键信号采样点分成了6组进行比对：高清主备信号比较（采样点A vs 采样点B）、高清主与高清二备信号比较（采样点A vs 采样点C）、高清备与高清二备信号比较（采样点B vs 采样点C）、标清主备信号比较（采样点D vs 采样点E）、标清主与标清二备信号比较（采样点D vs 采样点F）、标清备与标清二备信号比较（采样点E vs 采样点F）。

3.3 比对检测和报警逻辑设计

比对检测逻辑的设计可为系统判断信号状态提供辅助，结合信号的技审结果与比对结果进行分析，如果比对结果存在不一致，可判断出故障节点；如果比对结果一致，也可根据技审是否存在异常状态，发出告警。

如图5所示，以采样点A和B进行说明，如果A、B之间一致性检测结果相同，说明“两路信号一致且正常”或“两路信号虽然一致，但存在相同的技审异常”；如果A、B之间一致性检测结果不同，那么说明“A信号异常，B信号正常”、“B信号异常，A信号正常”、“A、B信号都存在异常，但是异常不同”或“A、B信号技审都正常，但内容不同步”。

图5 信号状态判断逻辑图

2.4 末级三选一自动切换

正常情况下，选择主路高清信号和主路标清信号作为末级三选一的输出信号，当信号检测比对设备根据6个信号采样点的技审结果和6个分组比对结果进行过滤分析，判断出主路信号存在异常时，便会触发自动切换条件，程序会马上给一致性面板发送自动切换指令，将三选一输出信号切换至备路（主、备都异常时，会切换至二备），自动记录日志的同时发出声光报警提示工作人员。

3. 结束语

一致性比对系统自2023年01月份上线云南澜湄国际卫视频道以来，已经平稳运行9月有余，其高准确性、高效性、高安全性和经济性大大缩短了应急反应时间，提高了播出系统的安全性的同时，降低了值班人员的工作压力。虽然我们前期对项目实施了大量的分析、研究、论证，部署和实施中经过反复测试和持续优化，但这仍是基于一致性比对应用的初次尝试，未来我们还能从广度、深度和直观度上继续优化和完善一致性比对系统。广度上，增加一致性比对的关键点数和比对组，如末级三选一的播出信号与源信号相比对、信源主与信源备相比对、高清播出信号与标清播出信号相比对等；尝试能否以三路信号为一组进行比对。深度上，针对信号链路不同关键节点的视音频节目特征继续优化检测方法、比对逻辑及参数阈值，降低误报率，提高准确性和有效率，如引入AI算法、场景内容智能识别，实现对画面特殊区域的图像比对（台标区域、角标区域等）；增加安全区域的划分，过滤不需要比对的区域。直观度上，一方面优化声光报警，考虑将声光报警整合在系统图中动态展示呈现；另一方面精简报警信息，考虑到报警提示音中包含的无用的信息不仅增加了播报时长还降低了值班人员的反应速度，未来将精简优化报警提示，使报警更加直观明了。