广东广播电视台高清播出系统体系及其安全机制

杨衍飞

（作者单位：广东广播电视台）

广东广播电视台高清播出系统体系及其安全机制

杨衍飞

（作者单位：广东广播电视台）

近年来，广播电视事业迅速发展，技术与设备都得到了很大提高，实现高标清同播是每个电视台发展的必经之路。本文概括叙述了搭建广东广播电视台广东卫视高清频道播出系统的整体架构，通过结合安全播出工作，介绍了高清播控系统拥有的新机制。

高清播出系统；播控系统；安全性；快速应急

随着新媒体时代的来临，传统电视台面临着巨大的冲击与挑战。目前，电视节目已走向高清时代。高清播出和高效传输的需求越来越迫切，高清电视的应用越来越广泛，逐渐成为推动传媒事业进一步发展的力量。国内越来越多的电视台实现了高标清同播，硬件设备也进行了全面更新，在很大程度上提高了节目的质量。而设备的更新也就意味着，当前对安全播出的要求更高。

播出系统构成复杂，涉及环节众多，保障对象具有多样性。保证电视节目安全、准点、优质的播出，离不开技术员对在播节目的监听监看，离不开他们及时处理播出故障，并对相关工作和播出信息进行组织、协调和执行。熟悉播控机的控制线路图，对各级信号全面的监听监看手段，从而快速判断故障点，是安全播出的有效保证。广东电视台于2012年进行了高清机房的改造，系统规划以网络化为核心，逐步形成制播架构和流程，制订完善的播出流程控制与管理。如今具备三个高清频道播出规模，同时支持标清播出。

安全播出是广电行业不能动摇的根基，下面笔者将以此为原则就广东广播电视台高清广东卫视播出系统及其自动播控系统线路故障应急处理进行简述。

1 高清播出系统整体架构

高清播出系统的整体规划设计以安全稳定性、先进性、实用性为原则，向播出业务自动化和网络化发展。其包含视频服务器系统、播出数据库系统、自动播控系统和智能监控系统等子系统。系统构架采用信号主备和播出通道主备的方式进行系统播出通道设计，文件化传输使用MXF封装（在信号输入前端加入AFD信息或上载生成文件时写入AFD信息）。

播出视频服务器系统由主备两套高清播出视频服务器组成，采用SeaChange公司的共3台BMLex24000设备（配置4块FSI卡、24块300g硬盘），组成SeaChange BMLex24003播出服务器集群。上载视频服务器则由SeaChange MCL+UML及MSV服务器组成，支持高清标准SMTPE 292M 1080/50i信号，支持嵌入音频，8个以上声道，识别SMTPE2016标准AFD信息，并能自动嵌入AFD信息。系统间采用FTP文件传输协议，可确保播出服务器之间的数据能互联互通，各视频服务器之间数据交换无缝交换，无需转码或重新封装等转换，并且实现多传输码流，每个传输码流速率不低于220Mbps。

播出数据库系统作为整个自动播控系统的核心，为了达到数据存储管理安全、高效的目的，广东广播电视台采取双机双阵列架构组成支持7×24小时有效RAC架构的数据库系统。在其管理模块中，双节点负载均衡，若一个节点故障，另一个节点能够独立承担数据库管理工作；若两个节点同时出现故障，则由第三备份数据库承担数据库管理工作。另外，一个节点能满足50个会话（session）的业务要求，并使用独立磁盘阵列存储应用数据，保证数据存储的安全。由此可具备故障容错和无缝切换功能，保证硬件和软件错误造成的影响最小化。

自动播控系统向播出业务自动化和网络化发展，结合广东广播电视台目前播出业务流程，可划分为上载与技审、磁带信息管理、节目单编辑、迁移管理和播出控制能模块。高清播出系统播出方式以节目单为中心，驱动各个子项目间的无缝结合运作，简化系统交互流程，便于维护与管理，提高工作效率。另外，所有的控制环节切换精度均达到零帧；同时，各个模块有相对独立的业务功能与完善的自我诊断、报警提示和记录机制，最大程度的提高安全播出等级。

广东广播电视台节目传输控制流程见图1。节目播出流程见图2。

智能监控系统主要负责对高清播出系统设备、信号、流程及工作环境提供综合的监控功能。监控包括两个部分，监测与控制。通过对系统信号及信号质量进行信号监测与判别，实现及时报警。在不间断、高质量播出的前提下，实时进行定性监测，如视频定帧、无声、黑场、绿场、出现彩条甚至声音过高或过低等，以帮助技术员随时掌握信号状态，第一时间对故障做出反应，快速进行应急处理和故障排除。

2 播控系统的新机制

2.1 422倒换器

高清播控系统采用了422倒换器。ECO-422-8是专门针对RS-232/422信号的倒换器，具有8路倒换通道，每路通道具有主、备通道采用继电器进行倒换，能够实现多机箱级联，主路具有掉电直通功能。

在过去的标清播控系统中，并没有主备自动倒换功能，只能通过跳线等方式进行人工应急处理，在部分设备故障时，无法快速恢复播出信号，导致一段时间内信号中断。如今的高标清播控系统保留了一贯以来的信号源及播控机都各自存在相对的主备级，可供应急操作的要素。另外在线路方面采取了信号源进入播出系统后的两路传送和处理线路。两路信号的传送与处理之间互不干扰。平时所用为主线路，当主路出现问题时，可通过2X1倒换到备线路。以往的标清频道只有标清主备两路，而高清系统具备高清主备、标清主备共四条线路。播控机控制线路见图3。

正常播出时，422倒换器接通主控制通道，主备视频服务器由主播控工作站控制，备播控工作站通过心跳线与主播控工作站进行通讯（检测主播控工作站是否正常运行）。当发现主播控工作站出现异常时，会通过GPI命令触发422倒换器接通与所有受控设备的链路，自动接管所有受控设备的控制权，确保安全播出。若备播控工作站同时出现异常，则会自动切换至应急预案CYC垫片画面。同时，可以手动干预进行倒换，方便技术员掌握系统状态，根据实际情况更直观的排除故障。

2.2 功能模块

在系统模块功能方面，高清播控系统结合广东台的磁带全系统统一管理模式，继承了磁带条码录入，实现了磁带条码与时码的控制，支持外来节目单与广告单的提取或导入，拥有灵活多样的节目单编排方式与键编辑。但与过往标清播控系统不同的是，高清播控系统支持每张节目单自动无缝驳接，节目单任务最高优先级为手动插播而不是定时。若外来信号源（如央视新闻联播）长度出现突发变化时，更便捷地为技术员预留处理时间，保证安全播出。

与以往的标清系统模块相比，高清自动播控系统具备对上载素材的自动技审功能。参与播出的节目和广告素材上载到上载存储器后，可进行自动技审，对上载节目信号黑场、彩条、静帧、音频超标等质量问题及MXF文件的封装格式和信息完整性与正确性进行检测，提供及时的报警功能，可保证上载素材的质量。高清素材的自动技审可达4倍速，能有效提高系统的工作效率。另外，还支持双通道独立工作，可以在上载的同时对素材进行人工技审，操作灵活，能适应不同环境的播出需求。

图1 传输控制流程

图2 节目播出流程

图3 高清机房播控机控制线路简图

2.3 切换系统

广东广播电视台高清机房的视音频系统与标清机房一致采用QMC作为切换系统主要设备。QMC切换台的控制采用主从控制模式，QMC主机通过Q-LINK串行总线与控制面板和上游矩阵互相连接。QMC控制面板通过Q-LINK总线向主机传送控制指令。控制指令分两类。第一类只涉及到主机，如键信号的上下、输出音量的调节、切换方式的选择等，这类指令直接传送到主机由其进行相应的操作。第二类控制指令涉及到主机和上游矩阵，如视音频信号的切换等，这类指令会先传送到主机，再通过主机转发给上游矩阵控制其进行视音频切换。

但根据不同的需要，设置方式也有所差异。由于高标清同播的系统要求达到上星安全等级，在设置时要考虑到信号源的主备，标清信号前端上变换输入和干净信号下变换输入，播出通道的双联路，矩阵与切换台的联动，高标清字幕，台标的叠加等因素，高清与标清QMC系统对比见图4。

由图4可见，标清频道切换处理系统的主路相对备路性能要强大很多，QMC强大的切换与叠加台标功能保证了主路信号的灵活与多样性，备路要实现对应的功能就必须用矩阵加上键控。虽说这种设计基于标清系统良好的稳定性，极少需要备路应急的机会，但目前，标清备路只是叠加了台标，功能相对简陋。高清播控系统的设计，则同时考虑到了主备路的同等安全性和稳定性。当主路信号源出现故障，在能保证备路播出信号安全播出的同时，键信号的控制同样能够正常使用，为系统的安全性提供了多种的备份手段。

2.4 监看系统

传统的环境下，标清机房的信号监视器价格比较便宜，同时可直观地进行监看，而传统的独立监视器显示需要占用大量的空间，由这类监视器构建的显示系统也因此被称为“电视墙”。目前，广东广播电视台标清机房仍采用传统的电视墙监看方式。但随着系统数字化进程的推进，设备的数量越来越多，设备智能化程度、系统复杂化程度也相对越来越高。无论是在技术方面，还是在空间使用率方面，传统的监控系统已经明显不足。为了确保系统的可靠运行，及时发现并解决系统出现的问题，保证播出安全，播控系统对视音频信号的监控方式显得尤为重要。

高清机房的监视系统采用了多画面分割器与大屏幕平面显示相结合的方式，一组显示设备取代了传统的多个监视器，并可以按照实际需要，灵活配置画面，大大增加了机房空间的利用率。多画面分割器，就是把多路不同格式的信号源，采用图像压缩技术和数字化处理的方法对信号进行数字化处理，将多个画面按照一定比例压缩为一路信号，显示在一个监视器屏幕上，形成一个屏幕分割显示多个画面的格局，从而达到一个监视器同时监看多路信号的目的。其原理见图5。

传统的电视墙监视器只能显示画面，不能优先显示监看信号相关的信息，如信号源名称、TALLY指示、时钟和检测报警等必须依靠另外的附加装置。当画面出现异常时，值班技术员有可能需要一定时间的判断故障源，不能快速高效的排除故障。而多画面系统可以同时显示信号源名称、TALLY指示、时钟、检测报警（视频丢帧、静帧、黑场、音频丢失和静音）等所有信息。此外，多画面分割器能够任意改变多个画面的布局，任意显示各种自动功能，便于帮助播出一线的值班员和技术员更直观地监看，快速进行应急处理，排除故障，保证安全播出。

图4 高清与标清QMC系统对比

图5 MXN画面分割器原理框图

3 结语

广东广播电视台高清卫视播出系统从试运行开始至今安全可靠，具有多重安全防护，无单一崩溃点，应急手段丰富、完善且简练。随着全台制播一体化模式的趋势发展，做到了一切面向应用，实用性强。并考虑到了适应未来、适应发展的需要，系统具备了可扩展性及开放性，方便实现与全台网的互联互通，满足未来与全台媒资系统、主干交换平台及其他业务板块无缝连接的需求。高清电视是广播电视发展的重要趋势和必经历程，安全播出是广播电视的重要基石，广东广播电视台卫视高清机房播控系统的成熟应用为未来的发展打下了坚实的基础。在历史的长河中，只有与时俱进，才能适应广播电视产业发展的需要。