浅谈基于画面云实现高清频道的监测

2015-07-02张慧鹏

电视技术 2015年8期

关键词：高清频道报警

张慧鹏

（江苏省广电有线信息网络股份有限公司苏州分公司，江苏苏州 215006）

浅谈基于画面云实现高清频道的监测

张慧鹏

（江苏省广电有线信息网络股份有限公司苏州分公司，江苏苏州 215006）

随着高清频道数量的不断增加，现有的监测系统已不能满足当前需求，同时也对新的监测系统提出了更新、更高的要求。结合江苏省广电有线信息网络股份有限公司苏州分公司的实际情况，介绍了在现有监测系统的基础上，采用基于画面云方式实现对高清频道的监测及大屏显示，该方案可解决大量高标清频道同播后大屏显示数量不够的问题。

画面云；H.264；高清频道；系统扩容

随着广电事业的不断发展，江苏省广电有线信息网络股份有限公司苏州分公司（下文简称“苏州有线”）电视前端系统传输的标清电视频道有150套以上，高清电视频道有20套以上，数字音频广播有20套以上，因为高清电视频道的数量不断增加，以后高标清同播的频道数量日益增加，为日常安全播出监测工作提出了挑战。

1 现状分析

现有的多画面监测采用TrinityAres-Display多画面监测报警系统，基于TS over IP技术，通过QAM解调板卡统一进行射频信号的解调解密，监测主机按照频道顺序进行监测并通过VGA接口在对应的大屏上进行显示，支持对广播电视频道的内容监测、多画面组合显示、转码录像等功能。在高清电视频道还未普及的时候，标清电视频道的监测和大屏显示都比较灵活。

目前苏州前端共转播高清电视频道24套（其中包含MPEG-2高清频道10套，H.264高清频道14套），共使用3台服务器和1块大屏进行轮询监看监测，每台服务器监测8套高清节目。随着央视2台、7台、10台及其他卫视的高清频道不断上星传输，目前已知和有可能上星的高清频道还有约20套，将来还有其他不断增加的高清频道，随着这些高清频道的不断上线，由于监看大屏数量有限，增加的高清节目如何显示是一个亟待解决的问题。

新增的高清频道基本采用H.264编码格式，相较MPEG-2编码格式，H.264编码格式为了提高压缩率，大量采用了帧内预测、可变块大小的运动补偿、1/4像素精度的运动矢量、整数4×4变换、切换条带、上下文自适应二进制算术编码等技术，一方面使H.264编码格式提供了比MPEG-2更高的压缩率，但另一方面，算法的复杂导致了H.264编码的解码需要耗费更多的资源，单台多画面监测服务器所能监测的节目数量十分有限，因此需要更多的设备、更高的配置、更多的大屏去实现高清H.264节目的多画面监测，这与有限的大屏幕资源存在矛盾，因而限制了对高清节目的监测，影响了播出机房对高清节目的实时监测。

2 实现及应用

2.1 方案设计

受传统的画面合成器启发，既然一个屏幕所能显示的画面数量有限，那么将几个屏幕上的画面合成输出到一个屏幕上便可解决此问题。而传统的画面合成器合成后的分辨率较低，而且需要新增加设备，需要重新布线，没有现有的多画面监测方法灵活，使用效果不理想。

随着云计算、云服务的不断发展，现在已有视频云的概念被提出。视频云是基于云计算技术的理念，采用视频作为“云端”向“终端”呈现处理结果的一种云计算方案。应用在云端服务器上运行，将运行的显示输出、声音输出编码后经过网络实时传输给终端，终端进行实时解码后显示输出。终端同时可以进行操作，经过网络将操作控制信息实时传送给云端应用运行平台进行应用控制，终端“精简”为仅提供网络能力、视频解码能力和人机交互能力。

考虑到目前整体传输链路正在向全IP化过度，在监测系统已经实现部分IP化的情况下，类似于视频云计算的概念将传统多画面监测设备分解为监测“云端”和显示“终端”，显示系统考虑也实现IP化，在IP层面实现多台设备画面的叠加，使得监测系统也能完美融入播出系统的整体架构之中。

基于以上考虑，系统大致可分为以下3个子系统：

1）信号接入子系统；

2）多画面显示报警系统；

3）画面云显示系统。

具体的系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

2.2 信号接入子系统

信号接入子系统将机房内高清信源信号、高清QAM信号实现IP化，便于对各类信号中高清节目的调度。

针对各类信号，选择相应的信号接入设备，在实现信号IP化的同时，对传输流的三级错误指标、末端射频信号的指标信号质量进行检测和测量。

由于信号接入子系统是整个系统最基础的部分，一旦发生问题，整个系统将无法正常工作，因此，信号接入系统的稳定性十分重要。目前采用的信号接入子系统采用了以下3个办法提高稳定性：

1）设备和电源物理隔离

在系统中，电源的发热量是最多的，在长时间使用的情况下会导致电源发热过多，而电源的发热会对设备造成不利影响，因此将设备和电源物理隔离，可以有效规避这种情况的发生。

2）采用直流电供电

由于信号接入子系统不仅要实现信号的IP化，还要对信号指标进行测量，对环境要求相对较高。如果采用传统的交流供电模块，交流电的电磁特性会对指标测量造成不利影响，因此，通过电源转换模块，将交流电变为直流电后，再对设备进行供电可以避免交流电的影响。

3）多冗余电源架构

在信号接入子系统中，电源发生故障的概率最高。常见的多电源冗余为1+1，为了确保系统在极端情况下仍然可以正常运行，可采用2+1冗余电源。

2.3 多画面显示报警系统

多画面显示报警系统接收IP化后的节目信号，通过其完成对节目内容的实时监测、报警，同时提供节目录像，以供事后分析使用。在传统监测系统中，多画面显示报警系统输出的是VGA/DVI/HDMI等视频信号，直接接到大屏显示器上进行显示。如前文所提，此种方法需要大量大屏幕显示器得以实现，就现阶段机房屏幕墙而言，传统方式已不能满足要求。新系统中，服务器直接输出节目多画面信息的IP信号，通过IP层面的画面拼接后输出给画面云显示系统。

系统发现故障之后，还要有切实可靠的报警功能，使相关人员能够及时了解相关信息，为此，需要加入强大的报警功能。报警功能应具备各种方式的报警，同时可通过相关途径传达到对应的负责人处。

通过对目前市面上各类设备的调研分析，完善的报警子系统应该具备：声音报警、光电报警、短信报警、邮件报警、电话报警等多种方式。

声音报警/光电报警主要针对现场有值班人员的情况，通过声音、光电提示值班人员系统有故障；对于相对比较严重的报警，则采用短信、邮件的方式通知到相关人员；而对于非常严重的报警，则需要通过电话的方式通知到相关人员以及主管领导，确保能够在第一时间内确定故障解决方案。当然，系统也应该能够制定归并和规避的报警规则，规避屏蔽冗余报警信息，实现智能报警。

2.4 画面云显示系统

画面云显示系统（见图2）接收拼接后的画面拼接IP流，通过其解码为HDMI信号，显示到大屏幕显示器上，从而实现较多高清节目信号在同一块大屏幕上进行显示的目的。

由于所有信息经过再处理，需要特别的技术实现音画同步，达到完美的显示效果。画面云显示系统主要优势体现在以下几个方面：

1）不需专门的显卡，普通服务器即可进行画面云显示。

机房中监测服务器为2007年投入使用，显卡损坏之后，市场上已没有同样型号的显卡可供更换，只能采用替换型号，效果不是很好且影响监测系统服务器的性能。此外，所有监测系统服务器替换为刀片、单刀后性能得到良好提升，可以有效地节约机房机架空间。