四川广播电视台播出系统高标清同播改造设计与实现

周 宾

（作者单位：四川广播电视台电视播出部）

四川广播电视台播出系统高标清同播改造设计与实现

周 宾

（作者单位：四川广播电视台电视播出部）

摘 要：随着广播电视技术的不断发展，高清成为电视发展的主流趋势，高清电视节目逐渐成为电视媒体在激烈竞争中保持优势的重要手段。四川广播电视台为了保持其在电视媒体激烈竞争中的优势，拓展高清发展空间，于2014年底对播出系统两个备份标清频道进行高标清同播改造。本文对此次高标清同播改造系统设计、实现进行了阐述。

关键词：高标清同播；上下变换；高清化

四川广播电视台电视播出系统于2011年底建设完成，并于2012年初投入使用。播出系统共建有14个电视播出频道，其中12个标清频道、2个高清频道。目前在播四川卫视高清、影视文艺高清2个高清频道、10个标清频道及2个备份标清频道，经过3年多的运行，整个播出系统运行安全、稳定。但随着近年来大尺寸、高清晰度平板电视走进千家万户，观众对高清电视节目的需求不断增加，高清电视节目逐渐成为电视媒体在激烈竞争中保持优势的重要手段，广播电视行业内对建设高清播出系统的需求越来越迫切。为了保持川台在电视媒体激烈竞争中的优势，拓展高清发展的空间，四川广播电视台电视播出部于2014年底对两个备份标清频道进行高清升级，并在进行高清升级的同时进行高标清同播改造。本文详细阐述了在充分利用现有设备并兼顾高安全性、高可靠性、高可用性、高可维护性的原则下，播出系统高清同播改造的设计思路。

1 高标清同播改造的原则和实现目标

四川广播电视台高标清同播改造项目的设计和实施，遵循高安全性、高可靠性、高可用性、高可维护性、并兼顾经济性的原则，即除了保证系统的安全稳定外，还需充分利用备份频道现有的标清设备。

系统架构在现有标清架构下不做大的改动，结构合理；机房设备布局在现有架构下进行，设备布线不做大的变动；设备选用兼顾先进性与成熟性，能匹配现有播出线上产品；所设计系统能受现有播出、图文软件控制，升级改造后频道需要保持与现有的播出模式与播出流程一致。

最终改造完成后实现频道一体化高标清同播

2 高标清同播改造系统设计

（1）播出切换系统：

目前四川广播电视台播出系统按每两个频道划分为一个播出组，每个播出组中的2个频道共用2台OMNEON视频服务器、2台NVISION播出切换台机箱以及1台切换台面板。进行高清同播改造的2个备份频道正好在同一个播出组中，其播出切换系统架构如图1：

通过上图我们不难看出，要实现高标清同播，首先，上图系统架构中所有设备、信号源必须先实现高清化。其次，在实现高清化后，我们选择利用下变换器对高清信号进行下变化，从而实现一套播出系统进行高标清同播。下面，我们对图中各设备、信号源的高清化进行分析：

视频服务器信号源：现阶段四川广播电视台播出系统使用的是OMNEON Media deck 3000视频服务器，每台视频服务器我们配置了一块5501解码卡和一块5321编解码卡，5321编解码卡我们配置为1个上载通道和一个素材审看通道，5501解码卡配置为2个播出通道。其中5501解码卡播出通道可以通过配置软件设置为高清播放通道或者标清播放通道，二者选择其一。高标清同播改造中视频服务器可以通过其配置软件设置5501中的2个播放通道为高清播放通道即满足高清信号要求，5321编解码卡也可以通过配置软件设置为高清上载通道和高清审片通道。因此，视频服务器满足高标清同播要求，可继续使用。

其他输入信号源信号源：信号类型包括卫星信号、SDH信号、各演播室信号、延时器信号等等，这些信号源通常是由总控主矩阵调度给频道，而四川广播电视台在建设之初，总控主矩阵就设计为高清矩阵，向下兼容标清信号，并且在总控配置了高清卫星接收机、哈里斯X85多媒体格式变换器、高清延时器、高清垫片机等，半数以上的演播室也为高清演播室，能为总控传送高清信号，标清演播室信号可以在总控通过哈里斯X85进行上变换。因此在除了视频服务器以外的信号源上，也满足高标清同播对于高清信号源的要求。

切换台：四川广播电视台播出系统标清频道使用的切换台为Miranda Nv5128标清切换台，此次改造的2个备份频道也是使用该型号的标清切换台。

该切换台不支持高清信号的切换，所以切换台需新置。在考虑新置切换台时，本着充分利用现有设备的原则，新置切换台应受控于现有的切换台NV5100MCFECP控制面板。

图1　

图2　

图3　

视分：在原有标清系统中使用的是Evertz 7700DA6-L标清视分，对于高清信号的分配则需新购置Evertz 7700DA6-HD-L高清视分。

等响度二选一开关：原备份标清频道使用的是Evertz 7700R2*2-HES+IG+3RU等响度二选一开关,该板卡为高标清兼容板卡，对于高标清同播标清播出部分，该板卡可继续使用，高清播出部分则需另外购置该类型板卡。

（2）上下变换器：

该设备算是高标清同播中比较关键的设备，上下变换器在我们的系统中只作为下变换器使用，我们在设计系统时考虑该设备应具有自动识别视频信号源中AFD值，并作出相应下变换的功能，下变后应保持画面的原汁原味。对于视频中嵌有AFD值的，下变换器做相应的左右裁边或者上下加黑边，对于没有AFD值的，如矩阵信号，直播信号等，统一做左右裁边处理。

（3）编码复用系统：

目前我台的标清编码复用系统采用的是TANDBERG公司的“N+1”编码复用架构，本次高标清同播改造，需要利用现有的复用器、二选一码流切换器及网管系统，只需要新增2台高清电视频道的编码设备，采用编码1+1冗余备份，与我台现有的2套高清节目的H.264编码信号复用。通过现有复用器、2选1码流切换器和网管系统，实现包含了4套高清电视节目的主备码流自动或手动切换。

编码复用示意图如图2：其中橘黄色部分是需新采购的编码器，灰色为已有设备。

3 系统设备选型

经过前期大量的调研、研究以及借鉴其他省台高清同播改造的一些经验，确定了最终的高标清同播改造方案，系统构架如图3：

高标清同播系统在整个系统架构上和原有的标清系统基本相同，同时也充分利用了原有标清系统的设备，标清同播只是利用高清切换台Clean口输出的干净信号进行下变换，对下变换后的标清干净信号通过键控器叠加台标、字幕等，即实现了一套播出系统的高标清同播。下面对系统中重点设备的选型进行介绍：

（1）高清播出切换台

通过前期的市场调研并结合现有设备的使用经验，我们选择了Miranda的IS-750高清切换台。IS-750高清切换台完全受控于我们现有的NV5100MC-FECP控制面板和播控软件，播出值班员可直接上手使用。

该款切换台采用1RU单体设计，每频道播出切换台为一台独立的单机设备；支持至少4个键通道，3层外键，支持内置动态和静态LOGO；允许不同步信号通过切换台，信号源不同步时，或切换台同步丢失时，切换台输出信号不会显示逆程或彩场；支持Dolby E音频直通，具有时钟再生，自动均衡等功能。

（2）16×4高标清视频矩阵

我们把16×4高清视频矩阵作为播出切换台的前置路由矩阵使用，对于设备品牌、型号选取，我们选择了Miranda CR1604-HD 16×4矩阵，这款小型高清矩阵为1RU标准机架单体设计，带时钟重整功能，具备高可靠性主备冗余电源，受高清播出切换台的完全控制。

（3）上下变化器：

上下变化器作为高标清同播中的关键设备，我们通过调研选择了Snell的kudopro sv2000上下变化器。这款上下变换器在设备安装、调试之初，只能进行固定方式的下变换处理，不具备自动识别视频中的AFD值作出相应变化的功能。经过与厂商的沟通，升级其配置软件，现我们使用的sv2000上下变换器具备了识别视频中AFD值进行指定变换的功能：即视频中嵌有AFD值的，下变换器按照参数设置做相应的左右裁边或者上下加黑边处理，对于没有AFD值的，如矩阵信号，直播信号等，统一做左右裁边处理。除此之外，Snell Sv2000还全面支持主要元数据，标配支持隐藏字幕、时间码、Dolby E音频透传，具备至少两声道嵌入音频声道交叉和复制功能，独立双通道，参数、功能可分别设置等。

（4）高清编码器：

对于高清编码器我们选择了爱立信AVP 2000 H.264高清编码器。这款编码器采用1RU机箱设计，支持2路独立高清信号编码，支持前面板和web浏览器参数设置，BNC接口HD/SD-SDI视频（含3对以上立体声嵌入音频）输入。视频编码格式：H.264 HD 4：2：0 8bit，1-25 Mbps输出码率连续可调，音频编码：支持MPEG-1 layer2、杜比E解码及5.1声道杜比数字编码。其PCR精度不超过±500ns，PCR重复间隔≤40ms，PAT（节目关联表）重复间隔≤500 ms，PMT重复间隔≤500 ms，PTS重复间隔≤700 ms，产品通用性好，高可靠设计，运行稳定。除此之外该款高清编码器不用太复杂的配置就可直接加入我们现有的编解码、复用器网管系统，方便值班人员对编码器状态进行实时监控和管理。

（5）高标清字幕机

高标清同播在标清播出字幕方面，备份频道原有的标清字幕机可继续使用，高清字幕机我们仍然选择了新奥特A10 HD高清字幕机。选择这款字幕机原因是现阶段我台在播的高清频道、标清频道均使用的是新奥特A10系列，且使用的新奥特字幕机及软件除了具备一般传统字幕机的功能外，最主要是其具备根据播控单节目播出时间自动更新字幕单条目播出时间的功能，即实现字幕单和播控单的联动。此项功能极大的降低了以往因节目播出时间调整，值班人员手动修改字幕单中对应条目播出时间出现错误的风险。此外，字幕软件还能识别播控软件发出的“Take”、“Skip”、“Hold”等应急切换指令，并自动在字幕单中作出相应的条目切换。现阶段我们使用的整个字幕系统，从角标、字幕单的制作到播出线上字幕单的加载、字幕播出内容、播出时间的修改完全实现了网络化和自动化，系统运行3年多以来安全、稳定，这一点也是我们继续采用新奥特字幕机的重要原因。

4 总结

高清是电视发展的主流趋势，也是新的历史条件下满足人民群众精神文化需求的必然选择。当前正是在国际上延续了几十年的标准清晰度电视向高清晰度电视跃进的重要时段，四川广播电视台此次高标清同播改造，解决了节目层面原动力问题，解决了高清频道产业化运营问题，也顺应了广播电视由标清向高清过度的必由之路。在此次系统改造中，我们大胆采用既符合我台节目播出、安全播出要求，又能够充分利用现有设备、节省资金的设计理念。播出系统高标清同播改造于2014年底完成至今，两个高标清同播频道系统运行稳定、可靠，实现了系统设计之初的要求。

参考文献：

[1]电视台数字化网络化编写组.电视台数字化网络化建设白皮书—电视台高标清同播技术策略研究 2009.12 ：50-59

作者简介：周宾（1981.3—），男，硕士学历，职称：工程师，四川广播电视台电视播出部主管。