金山电视台高标清同播系统浅析

沈钿军　金山广播电视台

金山电视台高标清同播系统浅析

沈钿军金山广播电视台

本文从软、硬件两个方面分析了金山电视台新建高标清同播系统的安全、功能及其特色。硬件方面着重介绍了主备双通道播出及该系统的核心硬件设备——视频服务器；软件方面介绍了Magi Live播出系统软件的功能，以及该软件较之其他厂商的特别之处。

高标清同播安全播出离线播出自动技审

一、引言

随着数字电视技术、多媒体技术和计算机技术的飞速发展，构建以视频服务器为核心的高标清同播数字硬盘播出系统，已经成为各个电视台的必由之路。金山电视台此次新建的高标清同播系统的设计也同样体现了这一思路，以视频服务器为核心，整个系统采用总控+硬盘播出的总体架构，系统设计合理，高效节约的同时也为台内频道播出、媒体发布的发展留有一定空间。

二、系统硬件设计

今年正值金山电视台迁建，因此新建的一主一备2个通道高标清数字硬盘播控系统为异地新建项目，采用的是K2双通道视频服务器，一台K2视频服务器完成一主一备2个高标清同播频道的播出任务，主备两台K2视频服务器采用实时在线热备份的模式运行，能够实现无缝切换。

总体系统的硬件设计本着“先进、安全、高效、经济”的原则来设计建设。在安全上，本系统采用了双独立通道、部分异构的形式来建设。主通道和备通道在信号流程上基本一致，但在设备配置方面，除了共用设备以外，主通道核心设备采用哈里斯或其他进口的产品，备通道设备全部使用了中国格非公司或其他国产的产品。这样既保证了主通道的高效和优质，也保证了备通道的经济节约，而备通道的部分异构，能够在同类产品发生共性问题时，保障安全播出。图1是硬件系统的流程图。

1.总控系统

总控是由一个哈里斯32★32的矩阵加遥控面板来承担所有信号的接入和调度，并将系统的PGM总输出回接到总控输入，实现输出信号的任意调度。同时，将延时器、信号检测仪环接在总控矩阵上，通过总控的调度，可以让任意信号使用这些设备，节约了设备投入。

2.分控系统

每个通道的分控均是由主、备两个16★4的小矩阵来实现，同时将所有常规使用的信号以及总控部分输出信号均接入分控矩阵，可以实现在总控失灵时能部分接管信号的调度功能。主通道使用哈里斯的矩阵，备通道使用格非的矩阵。

3.硬盘播出系统

该播出系统的设备主要有2台双通道K2视频服务器、2台数据库服务器、4台迁移管理服务器、1台高清固态垫片机、1台二级存储器（塔盘）、3台播控机及其他周边配套设备等。

数据库服务器和迁移管理服务器均采用戴尔R270/2U机架式服务器，集成有千兆网卡，热插拔冗余电源，安装SQL SERVER 2008数据库，具有较高的可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。本系统采用主备数据库服务器架构，为保证数据库镜像的实时性，主备数据服务器备份机制采用实时复制分发进行快照备份，保证安全播出需求；配置4台迁移管理服务器，完成播出系统的转码迁移任务均衡分配。

视频服务器采用美国GV公司的K2-XDT-SHD-IS高标清视频服务器，该视频服务器为2个双向编码通道+2个解码通道，支持2路双向编解码通道分别用于节目的上载、播出及审看，该服务器采用支持热插拔的冗余双电源设计，确保服务器的安全性；采用CF卡嵌入式操作系统启动，可通过备份快速解决操作系统故障；内置8盘位磁盘阵列，并配置8块7200转2TB容量SAS硬盘。K2视频服务器是本播出系统的核心组件，主要特点如下：

（1）采用高效稳定的RAID0+1技术，视频服务器采用高可靠的2TB容量的SAS磁盘，相比SATA磁盘，具有更高的带宽及稳定性。

（2）采用传承于profile独有的文件系统，充分保证素材安全。

（3）视频文件格式支持MXF OP1a标准；标清视频可采用MPEG2编码压缩8Mbps、12 Mbps、15 Mbps、25 Mbps；高清视频采用MPEG2编码压缩15-50Mbps，支持IBP帧长GOP、支持全I帧、支持4∶2∶2和4∶2∶0数字视频采样；支持DV25编解码格式。

（4）系统音频采用嵌入方式，支持符合SMPTE标准的嵌入式数字音频信号的输入与输出。

（5）服务器端口配置四个千兆以太网接口；系统网络通道无单一崩溃点。

（6）支持SNMP协议

高清固态垫片机采用Blackmagic Design公司的HyperDeck Studio，支持广播级模拟复合，HD-SDI数字接口信号，支持外同步方式，行场相位可调整，支持多种码率及素材格式，采用MPEG2编码方式。二级存储器（塔盘）采用INF的ES-S16S，采用双电源供电，提供有四个千兆光纤接口和四个千兆以太网接口、双控制器磁盘存储阵列，每个外扩阵列有RAID保护，支持RAID0、1、5、6、10、50，有效存储容量达30T，基本满足我台的播出使用。

整个硬件系统可以满足我台日常播出使用，而在每个通道的重要设备设计成主、备的同时，又设计了主备双通道的配置，这个配置在平时能够提供足够的备份安全，也给我台以后的发展留有一个通道的余地，可随时满足双频道播出的要求。

三、系统软件设计

对于整个播控系统而言，硬件系统的协同运作和功能的实现还要依赖软件的控制。我台此次新建的播控系统的软件采用的是格非公司提供的MagiLive播控软件，支持播出系统与将来各业务系统的媒体数据交换，支持多种交换形式；支持多种网络接入方式和文件传输协议；可以完成对媒体数据内容的处理。

Magi Live播控软件是以SQL Server数据库为核心，由串联单编辑软件、广告管理软件、素材上载软件、素材审核软件、素材迁移管理软件、播出系统控制软件、播出系统管理软件及设备监控管理软件构成。各个软件在播出系统中应用于不同的部门、不同的环节，独立分工而又密切配合完成整个播出系统的工程。该软件的结构如图2所示。

Magi Live播出系统以硬盘播出为基础，以网络为手段，保证了系统网络及数据的安全性，实现了节目播出流水线的自动化操作、播出系统和周边设备的整体监控及系统的远程诊断和维护。整个播控系统基于网络IP的设备控制功能实现了播出设备的最大化共享。Magi Live播出系统冗余网络架构，特有的多网段工作模式（三网结构即∶数据网段189、信息网段188、控制网段187）确保播出系统网络运行各司其职又互为备份。

MagiLive软件有较多特点，其中有两大特点对于安全播出来说能够减少事故、提高工作效率。这两大特点就是支持离线播出和自动技审，这两个特点在我台旧系统中是没有的。该软件在素材的采集上载方面引入了自动技审，自动技审是通过软件自动分析被检素材的每一帧视频和音频信号，并将解析出的数据与相关标准进行对比，从而确定被检素材中是否含有黑场、静帧、彩条、静音等技术问题，并在认为有问题的地方打标记点，供人工复检使用。文件技审系统和文件传输校验系统能够有效提高播出准备环节业务的有效性，保障节目播出内容的高质量、高稳定性和高安全性。对于每天都有大量素材上载的电视台来说，自动技审的引入减轻了工作人员的工作强度，上载信号源一旦出现诸如黑场、静帧、音频超标、劣质画面的情况，上载工作站会将警告信息实时发送给操作人员预警，并提示是否重新上载此节目。对于节目信号源有问题的节目素材可以在上载的过程及时发现，及时处理，极大保证了最终播出节目的质量和安全。而且在时间方面，自动技审也具有较为明显的优势。

如图3所示，根据对比结果，在有问题的素材上载情况下，先上载再技审方式相对于格非嵌入式实时文件技审方式要慢50%左右，工作效率降低，而且要多占用每任务63MB/s的带宽，如果技审速率降低，整体效率会进一步下降。很明显，采用上载嵌入式实时文件技审的方式，在上载过程中实时技审并进行报警，发现问题后马上重新上载，从而节约了时间，提升工作效率。

播出方面，播控软件能够自动检测视频服务器的主机备机状态，一旦主机发现问题，自动切换至备机工作，切换过程为无缝切换，节目切换精确到帧。MagiLive播控软件所特有的离线播出，能够在不切换信号源的情况下，即使将播控机关闭，对于播出也没有任何影响，此举能减少因播控机发生故障而导致的播出事故。每次节目单的更新和变动，都需要同时向文件服务器和视频服务器发送新的节目单，而服务器的播出实际上是按照留驻在服务器内的节目单来播出的，除非需要切换信号源，因信号源的切换是由播控机通道MOXA串口服务器来控制的，视频服务器无法越过播控机来发送指令。但在正常播出服务器内容时，播控机完全可以关闭。考虑到我台实际播出情况，转播信号的使用很少，基本都是服务器播出，因此离线播出功能使整个系统减少了对播控机的依赖度。在整个系统设计时，考虑到播控机的重要性下降，每个通道只配一台播控机，只单独加配一台播控机作为两个通道的冗余备份，减少了设备的投入，既体现了高效经济又能保障安全播出。

此次我台新建的高标清同播系统将稳定性、安全性、可靠性放在了第一位，以确保能够最大限度的降低播出事故。设计了充分的冗余、备份以及相应的应急措施。如：主备服务器工作，采用冗余备份方式；素材通过异地的有卡上载工作站采集素材，并通过网络将素材传给服务器的二级存储阵列，迁移服务器会根据设定值和节目单自动将待播素材抓取至视频服务器中；播出方式灵活安全：支持各种播出方式及24小时不间断播出；网络管理较为完善：基于SQL Server 2000 数据库，提供完备的素材管理、人员管理、播出情况记录等。

作为高标清同播系统，为了确保系统的可用性、兼容性及经济性，整个播出通道按照全高清播出的要求进行设计，只在输入、输出口配备了上、下变换卡，通过挤压和拉伸的方式统一对信号进行高标清的上下变换，从而到达高标清同播的要求。

系统硬件以高低搭配的方式实现了安全高效和经济节约的融合，软件通过技术手段减少了对硬件的依赖程度，在节约硬件投入的同时又能确保安全播出。目前此系统从搭建完毕的试运转到现在的在线试播，已经正常运行了将近半年时间，期间除了部分参数和设置的调试外，皆都运行正常。