高标清同播时代下的高清播出系统分析

杨荣飞

（大庆电视台 网络部，黑龙江 大庆 163311）

责任编辑:任健男

1 引言

2009年9月28日，9个卫视频道将正式进行高、标清节目同步播出，中国高清电视发展将步入新阶段。高清节目可以提供更高、更好的画面质量及视听感受，使得广大观众坐在家里就能够欣赏到可以媲美影院及现场的高质量节目。对于广电产业，高标清同播的启动，将有助于培养高清电视市场，促进国内电视机、机顶盒的研发生产。此外，高清电视的播出将有效提高有线电视对于用户的吸引力，对于目前正在着力推进有线电视数字化、应对三网融合发展的广电业来说，意义重大。

2 高标清同播现状

国内各地区电视台、网络、用户的实际情况考虑，高标清同播是国内广电发展过程的重大战略之举，可谓明智之举，却不是一蹴而就的旦夕之举。

在如今高标清同播的形式下，国内广电领域在确保标清播出的同时，在原有标清技术的基础之上逐步发展高清播出的软硬件技术，并且随着高清播出的展开逐步对设备、技术、使用等方面进行提升，逐步完善各电视台对高清节目采集、制作、播出、存储的硬件基础及操作、管理能力，逐步完善各地广电网络对于高清节目播出的支持。高清播出频道的开启将带动用户端的高清机顶盒及高清电视机的发展，应对高标清同播时代将逐步出现同时支持高清及标清的机顶盒及电视机。综上所述，高标清同播对于电视台、广电网络运营、机顶盒、电视机以及一些新媒体的技术发展都起到了促进作用，为将来的全高清播出时代做好准备。

对于电视台内播出系统，由标清播出发展为高清播出的划时代变革，需要经历一个漫长的过渡阶段。要达到国家广电总局规定的高清信号播出，并非简单地将标清信号上变换后进行播出，所以高标清同播也需要重新建立高清频道，与原有标清频道相互独立，素材、人员、设备等资源都不能共享。

当然，高标清同播并非单独指现今标清播出居多的情况，随着电视台对于高清播出的支持不断增加，日后必然呈现高清播出频道占主导的形式。根据中国地区经济发展不均衡的特殊情况，可以采用将高清信号下变换为标清信号的方式，同步为只能够收看标清信号的用户提供服务，各地区都能收看到同样精彩的节目内容，区别仅在于高清、标清提供不同的信号质量。

3 高清、标清播出系统的比较

高清播出系统和标清播出系统，除简单的播出码率变更外，具备许多相同点及不同点，在此进行简单的分析。

3.1 高清、标清播出系统的相同点

高清播出系统和标清播出系统的相同点有工作流程、工作时间、人员管理、软件控制及工作方式、安全设计考虑、播出系统安全保障及应急手段等。高清播出系统可以继承标清播出系统的工作方式以及工作时间分配，在人员管理方面无须改变。如果采用相同控制协议的硬件设备，甚至可以采用相同的自动播出控制软件，无须重新进行人员培训。设计方式可以延续标清播出系统设计的经验，采用多重备份的安全设计方式，高、标清系统设计理念方面并无太大区别。各台对自动化、数字化的播出系统安全保障及应急手段已经形成一套完善的方式，适合各台的内部架构，高清情况下仅须着重关注几个敏感点，无须更改原有方式。

以上相同点分析可见，在建立高清播出系统时可以避免人员、时间的内耗，并且避免人员使用新的工作方式或工作工具带来不可挽回的播出事故。对于已经完成自动化、数字化播出系统改造的电视台而言，基于原有标清播出系统使用经验建立高清播出系统并非难事。

3.2 高清、标清播出系统的不同点

高清播出系统和标清播出系统的不同点有以下几个方面。

1）硬件设备

受技术牵制，高清播出系统与标清播出系统的主要区别在于硬件设备方面，其中涉及播出系统的各传统硬件、IT设备，由各硬件性能影响其他方面。

IT设备主要包括应用服务器、存储、传输设备。由于IT技术的发展速度快于广电应用，高清相比标清需要更大的存储量、传输带宽、系统负载，因此需要将满足要求的IT硬件设备引入到广电的应用中。

传统设备包括核心的视频服务器，信号传输部分的矩阵、切换台、切换开关、周边设备等。

本文仅对主流的进口视频服务器进行简单的介绍。参考近5年国内使用的进口服务器以及安全播出的情况，SeaChange，Omneon－Spectrum，Omneon－Media Deck，K2，Leitch等视频服务器的性能得到了广泛认可，并且在国内外具有高清播出的案例，具备高标清兼容的能力。

SeaChange和Omneon－Spectrum采用大型模块化设计方式，为编解码模块、管理模块、存储模块分离的架构，具备编解码通道数灵活配置、扩容方便、故障扩展面小、存储容量大及带宽高的优势，适用于频道较多的电视台。 Omneon－Media Deck，K2，Leitch 采用一体式服务器的方式，结构简单、性价比高，适用于频道较少的电视台。由于进口视频服务器都是根据播出系统的实际使用进行设计，其稳定性、编解码能力、编解码占用带宽、外部访问带宽、存储容量都是按照应用进行设计，对于视频服务器的容量及访问带宽不再作特殊介绍。仅需在设计之初按照实际的使用情况选择适合的视频服务器，以保证整个高清播出系统的性能。

矩阵、切换台、切换开关、周边设备作为播出系统中的信号切换设备使用，其安全性、稳定性关乎整个播出系统的信号传输。在多重备份设计的前提下仍然需要配置高安全性、高可用性的设备。国外厂商Miranda，Nvision，Harris，Thomson，Snell&Wilcox，Evertz，AXON，Network的产品在高清设备方面都具备不俗的表现，可以根据各台的实际情况挑选适合的设备。

2）素材文件存储量及访问带宽

播出系统的存储主要指播出二级存储或播出缓存，存储容量方面，原有标清播出码率通常为8～25 Mbit/s，按照8 Mbit/s计算，每小时节目需要占用3.6 Gbyte的存储空间。而高清播出码率通常为50～100 Mbit/s，按照50 Mbit/s计算，每小时节目需要占用22.5 Gbyte的存储空间（空间对比皆为忽略音频）。可见高清素材需要远远大于标清素材的存储空间，在系统设计之初就需要按照码率及节目存储时间对存储容量进行计算，并且随着单一文件的增大，对于访问带宽的需求也相应提升，盘阵的内外部访问带宽都将影响整个高清播出系统的性能，过去在制作、媒资系统使用的大容量、高带宽存储将随着高清播出系统的建立引入到播出系统当中，这点与标清播出系统的小盘阵有明显的区别，也很可能引起播出系统技术的一次变革，甚至根据访问需求可能将IP－SAN、FCSAN、专业NAS这些技术引入到播出系统当中。

3）网络传输带宽

过去标清播出系统设计中千兆网络足够满足播出二级缓存与视频服务器间的网络传输带宽，大多情况下甚至可以同时负担从其他系统向播出系统迁移素材文件所需的网络带宽。千兆网络的使用带宽仅为30 Mbit/s，而50 Mbit/s的视频文件需要占用6.25 Mbit/s的传输带宽，在多频道、大访问量的情况下，千兆网络明显不足。在建立高清播出系统时需要考虑频道数、各频道播出时间、播出系统迁移量、外部系统迁移量等条件计算网络带宽。如果千兆网络不能负担，需要根据实际情况及网络架构考虑采用万兆网络或者光纤的传输方式。

4）系统负载

由于高清播出系统在处理视频的编解码、视频传输时，文件存储量及传输量大大增加，对单一设备及整个系统的负载性都需要提升。除采用高性能设备构成系统外，需要在系统设计中考虑多重主备及冗余的策略，确保系统可以满足满载使用要求。同时可以通过在系统中增加安全监控以及多重监视的方式增加对系统的管理。

5）信号传输距离

随着信号质量的提升，受传输带宽的影响，高清信号相比标清信号对于传输介质的要求更高。在高清播出系统设计时需要按照实际使用距离考虑采用不同的传输线缆。目前市场主流的Canare，Belden，Kings的视频传输线缆都具备不错的性能。Canare各型号传输线缆在传输复合、分量、SDI、HD－SDI等不同信号时的性能对比见表1。

4 小结

随着高清播出的发展，安全、可靠、稳定以及高效率的设计理念将一直贯穿在高清播出系统的设计之中。笔者分析了高清播出系统与标清播出系统的相同点与不同点，简单介绍了高清系统的建设，希望对业内人士构建高清播出系统有所借鉴。

表1 Canare各型号传输线缆在传输复合、分量、SDI、HD-SDI等不同信号时的性能（传输距离）对比 m