中小电视台多频道TS流播出系统的实现

近年来，随着三网融合时代的到来，数字电视发展已进入了快车道。广东省在2011年也基本完成了广播电视网络整合工作，实现了“全省一张网”的目标。全省各级广播电视台不断加快有线电视网络数字化、双向化升级改造步伐。而作为节目源的各级电视台，一方面纷纷以三网融合为新起点，创新技术、创新内容、创新服务，大力推进电视台节目制播数字化、高清化建设，以适应技术发展的需要。另一方面，电视台现有的模拟播出系统属早期产品，已进入故障率高发期，而且众多配件厂家早已停产，系统迫切需要进行改造升级以确保播出安全。

如何合理运用新技术新产品，以有限的资金投入，为电视台搭建一个高质量、多功能的技术平台，是电视台工程技术人员的重要话题。现在笔者以广东省化州电视台的播出系统为例，谈谈组建电视台多频道传输码流播出系统的经验。

一、系统概述

当前，电视系统正在由模拟系统向全数字转换。传统的电视图标中的数据传输主要采用数字串行接口SDI(serial digital interface)（原始数字图像Y，Cb，Cr数据）。传统的模拟播出系统的视频信号，可以经过编码器转换成TS流，然后再经过复用、调制，传送到有线数字网络。这一方案虽然可以充分利用原有的设备，但经过了数字到模拟，模拟又到数字的两次转换，图像质量下降明显，从技术角度来看，这一方案必定是过渡性质的。

MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视的压缩方案和系统层的规定。在MPEG-2标准中，为了将一个或多个的音频、视频或其他的基本数据流合成单个或多个数据流，以适应于存储和传送，必须对其重新进行打包编码，这样形成了传送流和程序流。传送流(Transport Stream)简称TS流，按MPEG-2传输流中复用的节目数量，可分为单节目传输流SPTS(Single Program Transport Stream)和多节目传输流MPTS(Multiple Programs Transport Stream)。数字电视多节目传输流MPTS，通常传输标准单流38.01Mbps，包含6-10个频道节目，而且每个频道播放不同的视频，叠加不同的字幕信息，每个频道根据节目单编排，实现完美的播出效果。

二、节目播出工作流程

1.节目单形成。由新闻部、广告部将广告上载至播出数据服务器，同时编辑相应的串联单，保存在播出数据库服务器。

2.播出部节目单。播出部根据每个频道调出编辑好的节目单，发送后进行插播。

3.信号采集。播出部节目单形成后会将系统中没有准备好的素材在采集工作站会显示相应的素材名称，广告部可根据名称采集相应的素材。

4.素材迁移。素材由新闻部、广告部采集完成后将会直接保存至共享存储中。各频道导入当天的节目单后发送，系统会检测各播出站点本地素材是否准备完毕，如果检测没有节目将会从数据库服务器自动迁移至播出服务器本地。

5.节目播出。节目准备完毕，播出部可直接在控制机控制素材播出。

6.播出完毕。每一条节目播出完毕后，将不可更改，便于以后检查实际播出情况。

三、系统设计

化州广播电视台原有的播出系统是在2002年投入使用，办有2个自办频道和4个插播频道，新闻部、广告部自己制作节目，审片，通过总编室编单，然后将节目上传到播出机房，播出部统一调出各个频道的节目单播出。TS流播出系统采用主备服务器热插播架构，并设计了用磁带或DVD放机作为备份的方式，确保播出安全稳定运行。如图1。

图1 化州电视台多频道TS流播出系统

1.系统信号从数字机房单节目码流（SPTS）输出后，连接至码流分配器，分配为3路分别输出：一路输出至码流播插切换器的主输入接口；第二路输出至码流插播服务器的输入口，服务器输出连接至切换器第二路，服务器在正常工作的时候切换器保持第二路输出；第三路输出至码流切换器第三路，当主插播服务器出现故障时切换器会自动倒换至备插播服务器第三路，万一当主备插播服务器同时出现故障时自动切换到第一路主信号，从而确保信号直通，保证播出安全。

2.系统中备有两套热备播服务器，实现两台插播服务器主备互为热备份，相互检测系统状态，素材自动同步。系统中控制机采用3台，每台机作为主播控机控2个频道，备份控制2个频道，当系统中的任何一台机器出现问题也不会影响播出的正常工作。

3.系统中设计一台服务器作主数据库服务器，负责保存数据信息以及素材储存。

四、码流视频服务器

码流视频服务器负责播放硬盘中的码流信号，TS流视频服务器可由一台单机实现同时处理6至10路信号。在工作原理上，它成协调播出的作用，播出时，它调用存储在本地硬盘中的素材，接受播出控制机的命令，负责信号播出。系统硬件必须功能具备，具有良好的稳定性。

系统采用配置相同的两台视频服务器，主备服务器各有两个输出（播出）通道，热备份工作，供两个频道播出用。两台服务器互为镜像，即第一个服务器为频道一主播，频道二备播，第二个服务器为频道一备播，频道二主播。两个服务器的另外二个通道作为上载通道，在上载计算机的控制下，同时将调度及主播矩阵送来的上载内容上载到本地，并通过网络，实时上载到另外一个服务器的硬盘中。

1.视频服务器要求

﹡视频解码支持4：2：2或4：2：0格式，码流最高支持可至50Mbps

﹡支持精确到帧的视频内容搜索、剪切、播放

﹡支持不同码率混合播放

﹡支持所有的MPEG-1、MPEG-2帧/IBP帧的PS流 ES流、﹡MPEG-4以及各种制式的VCD、DVD文件混播

﹡支持MATROX、CANOPUS、DPS、PINNACLE等公司主流非编MPEG-2文件直接播放

﹡支持完全独立的多个播出通道

2.码流卡技术参数

①码流卡特点：

﹡高速DVB-ASI输入输出接口，符合EN50083-9和DVB文档A010

﹡输入输出可以同时独立的工作，速率可以达到0-214 Mbps

﹡可以反转输出DVB-ASI信号进行特别测试

﹡自动分辨和调整反转DVB-ASI输入码流

②码流卡参数：

﹡物理接口：DVB-ASI（同轴）

﹡DVB-ASI连接头：75-Ω BNC

﹡发送率：0-214 Mbps

﹡发送率精度：<1 bps

﹡发送速率稳定度：<±10 ppm

﹡最大发送抖动：70ns p-p

﹡接收速率：0-214 Mbps

﹡输入发射损耗：>17 dB

五、播出、插播控制工作站

1.数据管理

与后台数据库连接，提供节目检索方式。后台数据库可以在本机系统中，也可以通过网络相连的网络服务器中。在网络方式中，节目流在播出前自动下载到本机硬盘，以保证播出的安全。

2.播出表制作

播出表制作与播出互不影响，也即可以在播出期间制作其它播表。同时，制作的播表数量没有限制，每一个播表间可以复制数据，从而简化重复操作，制作方式可以是鼠标拖放和键盘输入。

3.播出控制

播出表进入待播状态后，系统根据播表指定的频道在数据流与解码卡间建立连接，并实现节目间的无缝连播。播出工作站即相当于硬盘放像机，同时可以控制播出通道、播出切换器、录像机、键混等，把播控系统和播出系统完美结合。

六、结束语

随着广播电视数字化进程的日益加快，传输码流播出已成为电视台播出系统的必然发展趋势。选择TS流播出系统，不但可以实现与有线电视网络数字化无缝对接，也满足了广大人民群众对电视信号质量不断提高的要求，使自办频道的质量跃上了一个新台阶。

[1]邓永红.基于视频服务器的硬盘播出系统的构建[J].电视技术,2003(7):62-63.

[2]惠新标,等.数字电视技术基础[M].北京:电子工业出版社,2005.

[3]翁志清.数字电视制播系统[M].上海:上海大学出版社,2009.

[4]刘长年,等.数字广播电视技术基础[M].北京:中国广播电视出版社,2003.

[5]孟群.电视数字制作技术[M].北京:北京师范大学出版社,2003.