硬盘播出素材上载管理系统的设计与实施

曹锋 兴化电视台

一、概述

早期的播出系统采用的是人工找带、装带、切换播出的工作模式，称为人工播出模式。这种工作模式不仅劳动强度大，工作效率低，而且容易出现人为差错。随着计算机控制技术的出现，播出系统用计算机根据播出节目串联单来控制录像机和播出切换台，减轻了播出人员的工作强度和人为播出错误的概率。这一时期的播出称为半自动播出模式。

真正的自动播出系统是视频服务器出现以后才开始的，随着计算机技术的快速发展，视频服务器已不仅作为硬盘录像机使用，还可以将视频服务器作为播出系统的核心设备，利用它的不同组网结构来组成网络化、智能化、资源共享、安全高效的数字播出系统。

我台的硬盘播出上载系统，视频服务器中播出素材文件主要由视频信号采集编码与成品素材转码导入两部分组成。视频服务器以及相关二级存储盘阵中的视频文件，利用数据库统一管理调度，确保素材安全优质播出。

二、硬盘播出素材上载系统网络结构

我台播出上载系统的网络结构如图1 所示。

素材上载系统主要包括：硬件编码上载和软件转码导入。我台硬件编码上载主要用于外购节目上载、自办节目上载。所有上载模块依托双千兆以太网连接在一起，利用数据库的管理控制，实现素材的共享与调度。素材经过编码或者转码后经过调度大部分进入二级盘塔作为备用，也可直接进入视频服务器进行播出。

三、素材上载系统视频服务器和存储

1. 播出视频服务器

视频服务器是整个播出系统中的核心设备，它的可靠性对整个系统来说至关重要。与视频服务器安全性相关的因素有硬件设备的稳定性、硬盘的质量、磁盘阵列的容错功能以及视频服务器的设计工艺包括电源、风扇、机箱工艺、防震特性等。

在本系统中，视频服务器是硬盘播出系统的核心设备。我们选用国内知名品牌视频服务器完成台内2个标清频道的播出任务。

兴化市广播电视台数字硬盘播出系统要实现2个频道的播出。在本系统中播出视频服务器严格按照主备冗余、所有播出通道进行备份等多重备份结构方式来设计，确保了播出的安全。

2. 节目上载工作站

硬盘播出系统中节目的上载是一个非常关键的环节。上载工作与播出工作分离，将会使播出服务器的负荷大幅减轻，播出服务器的系统资源更加合理分配，可使播出系统更安全稳定地运行。

播出系统标清上载工作站采用硬件编码方式，选用专业视音频编解码卡，采用先进的DSP和MPEG 2视音频压缩技术，实现视音频的高质量采集、播出和边采集边播出。支持4:2:2和4:2:0的采集播出格式。视音频信号支持复合、分量和数字信号采集，复合和数字信号的播出预监。

我台上载站在上载节目的同时，能够实现节目的自动技审和响度控制。自动检测节目中的黑场、彩条、静帧等视频、音频错误。可以定点查询错误信息，及时排除节目故障。上载节目在本地缓存后以离线方式传送，配有MD5校验功能，保证了节目的安全传输。

在本系统中我们配置了4台上载工作站，完成台内2个频道所有节目素材的上载录入工作。

3. 二级存储系统

播出服务器的存储空间有限，将大量的节目素材均存放于视频服务器势必大幅提高成本，而且不利于多频道节目素材的共享。二级存储阵列系统可存储台内2个频道的所有播出节目素材。本系统中配备的二级存储容量为8TB，保证了素材的足够存放空间。二级存储系统作为正常播出流程中节目素材文件中转、存储、分发的重要环节，能提供稳定的大数据量的文件读写带宽，有完备冗余备份措施，确保7×24小时正常工作。

四、数据库网络控制系统

1. 数据库文件服务器

播出数据库服务器作为硬盘播出数据库系统的载体，为系统运行提供整个播出系统数据的管理、支撑、查询和检索的功能。本系统中两台主备文件服务器采用双机热备份方式，主备机运行时互相实时检测、自动切换、在线修复，数据库通过以太网与播出系统连接。我台播出系统中采用主+备的数据库服务器，主备数据库采用同步IO镜像读写。

2. 素材管理软件

素材管理软件主要包括：素材上载软件、素材导入软件、素材审片软件、素材技审、素材迁移软件、素材管理软件、日志管理软件。

素材上载软件：素材上载主要负责根据总编室给出的节目单进行素材采集工作。素材上载包括素材采集和素材编辑功能，可以将采集过程中的节目直接审看。素材上载软件按照不同的采集模板可以将素材上载到任意的存储设备中，可以实现同时将素材上载到多个（1-4）存储区，实现主备视频服务器素材同步，或素材多存储区备份存储。

素材导入软件：素材导入是将不同格式的素材通过转码的形式直接存储于数据库和存储服务器中。素材自动导入服务程序可根据事先设置好的路径，对比此路径下的素材在服务器及数据库中的状态，按一定频率自动检测，发现目的服务器中没有此素材则自动进行导入，导入完成后通过审片软件进行审看和打点，入库后即可播出。

素材审片软件：在无需硬件板卡支持的情况下，可以审看已经上载的素材，并可以设置素材入点出点，审核入库。

素材技审软件：主要用来对素材库中缺少技审信息的素材进行自动技审，也可以选择素材重新技审；能够配合软回放模块来显示技审信息。技审信息能`以文件类型、框架类别、视频码率、视频宽度等详细信息进行查看素材属性，提前发现错误，保证播出安全。

素材迁移软件：素材迁移的功能是将已经上载审核的硬盘素材在系统各个存储区之间迁移。迁移服务程序可以按照播出需求建立各种自动迁移任务，如上传、维护、备份等，自动迁移的依据是总编室节目单。 迁移的主要功能是按照播出需求将素材从二级存储迁移到视频服务器以供播出，并将一段时间内不播的素材从服务器中删除，以释放服务器的存储空间。

素材管理软件：素材管理软件是系统中各个存储设备维护素材的管理工具，如删除、验证素材、素材重命名等操作。

日志管理软件：日志管理软件的功能是完成系统内操作信息的查询、所有频道的实际播出节目统计以及播出过程中各种情况的日志查询。

五、素材上载系统模块设计

根据我台实际情况，采用了多种上载模块以适应工作需求。达到高效安全的节目上载，保证节目安全及时播出。主要包括：远程广告上载、外购节目上载、自办节目上载以及为适应全台网发展的节目素材导入。

1. 自办节目上载

我台自办节目主要包括自办专题栏目和新闻节目，这些节目由我台自己的非编制作网制作完成。非编网与播出网通过数字信号切换矩阵连接在一起。每一台非编工作站均可输出一路高质量的数字信号进入16 X 4切换矩阵。切换矩阵输出四路中三路进入上载工作站。这样就可以实现任意地灵活上载。

这样的上载模式跳过了录像机的环节，减少了人力物力的投资，节约了成本。数字信号的直接传输，减少了素材信号质量的劣化，提高了播出质量。

2. 外购节目上载

外购节目一般都是电视剧电影之类，普遍采用录像磁带的方式存储、传送。对此，我台选用了松下AJD93录像机作为磁带播放设备。因为AJ-D93可以回放DV、DVCAM、DVCPRO和DVCPRO 50格式磁带，所以它可以对多种格式磁带进行重放。

3. 节目素材导入

为适应全台网的发展，实现制作网与播出网的互联互通，我台对部分自办专题节目采用了基于文件的网络传输方式。

制作部门利用非编工作站将编辑好的节目打包为成品文件，存储在制作网存储中指定的盘符下。播出网络通过迁移转码软件，访问非编节目存储目录，可以自动选择文件迁移转码，也可手动指定文件迁移转码。在迁移转码的同时，可实现自动技审功能，确保安全优质播出。

六、素材管理机制

播出素材管理是以素材管理为核心，包含素材获取、存储、发布，具备多种迁移策略，以节目单为核心进行驱动，进行播出服务器系统内素材生命周期的管理。素材管理软件功能包括：存储管理、素材迁移管理、信息统计、策略制定等四个方面。

存储管理：对二级存储系统、播出服务器群中的素材进行统一管理，提供对新闻网和制作网系统的接口；

素材迁移管理：根据一定的策略自动或手动在二级存储系统与播出服务器群中进行素材迁移，提供对新闻网和制作网系统的接口，接收通过新闻网和制作网系统迁移过来的素材，并且对迁移状态实时有效地进行管理；

信息统计：对素材的上载、播出、迁移等相关信息进行统计和日志记录，达到全方位有效地进行素材管理的目的；

策略定制：对素材的管理和迁移策略进行定制，便于系统能有效地、更加智能地按照要求自动地进行工作。

在播出服务器系统中，采用策略描述的方式对节目迁移工作来进行定义。自动迁移策略用来规范和描述节目播出内容在存储系统中自动迁移的方式，由自动迁移系统进行解析、驱动和执行。播出服务器系统素材管理软件按照所定义的策略，自动完成素材的管理和迁移工作。素材管理策略包括：素材管理策略、素材迁移策略和应急策略。

1. 素材管理策略

主要指素材的自动删除策略，包括：播出服务器素材的删除策略、二级存储系统素材的删除策略，如能够按照素材基本信息（最晚播出日期或可播次数）或者按照服务器的存储容量水位线等进行素材删除。不同类型的内容（素材）其删除策略是不相同的，素材管理软件能根据策略对不同类型的素材进行单独删除、统一管理。

2. 素材迁移策略

素材迁移策略的制定以播出串联单为核心进行，正常情况下的流程是：根据播出串联单和定义的迁移策略，上载服务器完成节目上载审片后先迁移到二级存储系统，新闻网系统和制作网中的素材也先上传到二级存储系统，然后由二级存储系统作为素材的统一分发平台迁移至各播出服务器。素材迁移策略是指按照上述的流程去定义各个迁移环节的时间节点，然后系统自动完成各个环节的素材迁移工作。此外，素材迁移策略还包括素材迁移优先级的定义，比如新闻、广告类素材迁移优先级别高，主频道等重要频道的素材迁移优先级别高等。

3. 应急策略

应急策略是指当系统中某个设备故障需要启用应急机制时的策略。按照应急场景的不同，可以定义针对性的应急策略。例如：在链路故障或时间紧迫时，新闻网和制作网系统的素材可以直接迁移到上载服务器，由上载服务器直接向主备播出服务器迁移素材；在素材迁移任务较少的时间段（例如夜间），将需要长期保存的素材从主备播出服务器向二级存储系统回迁。

应急策略包括：单个播出服务器故障应急策略、二级存储系统故障应急策略、单个素材管理系统故障应急策略等。在定义好各种应急策略后，素材管理软件支持手动应用新的策略，确保系统针对突发情况灵活地实现应急播出。

七、总结

素材上载管理是播出系统的重要环节，对节目素材的高质量安全上载和完善的管理，保证了播出的优质安全。上载过程中，工作人员应该按照相关规范和工作流程，认真踏实的对待上载过程中每个环节。上载的素材要及时管理维护，过期不播的素材及时处理，有效的控制素材量。只有素材上载质量有足够的保障，素材管理及时有效，才能实现安全优质的播出。