龙海广播电视台的数字高清改造工程

【摘要】随着各地高清数字化播出改造热潮，龙海广播电视台也跟进改造高清化播出，文中仔细论述了在进行方案考虑时，对如何利用旧设备，实现高清化改造，进行了详细的论述，这对于低投入高产出具有重要意义，同时，也对于进行高清化改造工作具有一定的参考意义。

【关键词】高清改造;媒体网关;HD-SDI;高标清同播;上下变换;自动校时;二级存储

引言：当前，随着高清数字电视的发展，我台也在2017年进行了高清化播出改造。由于改造方案许许多多，有几十万、几百万等的改造方案，我们根据本台实际情况，结合改造资金状况，充分利用旧设备，制定出既节省又能运行稳定、安全可靠的高清改造方案，投入几十万就顺利实现全台采编播从标清播出转向高清化播出。

1. 改造前的现状

我台在高清改造前的设备现状：二个标清频道、一个模拟频道播出，播出系统是2003年早期的基于MPEG2数字标清系统。台标、时标、滚动字幕机，录播工作站，媒资系统等均只支持标清素材;只有2013年以后投建的“媒体网关”防毒系统、非编无卡工作站、虚拟演播室及EXIR等摄像机支持高清格式。监视监听用电视：控制桌上是两台模拟电视，电视墙上为42寸HDMI高清电视。时钟同步系统：TVZ卫星校时设备。

2. 高清改造技术方案

2.1 总体技术设计思路

（1）播出素材采用基于数据库的管理方式，具备播出素材录入合法性检测功能。并具有数据库系统自动备份功能。

（2）录制工作站更换为高清录制工作站;原来的标清媒资系统升级改造为高清媒资系统;在播出系统升级改造后，同步将支持高清的摄像机全部设为高清录制模式;非编工作站统一使用高清格式。

（3）增加两个HD-SDI高清播出频道，每个频道同时下变换同步在原来的标清频道播出，进行高标清同播。同时将数字信号进行数模变换为复合模拟信号，同步播出原来的模拟频道。每个频道选择主、备播出服务器来保证故障时自动切换。主备机均具备台标、时标、字幕滚动功能，作为字幕机的备机之用。

（4）添加两套编单工作站，每个频道单机设置，两套相互备份，当某一编单机出现故障时另一频道的编单机自动接替使用。

（5）添加一套双通道的SDI数字高清台标滚动字幕机+高清键混控制器系统作为主台标、时标、字幕滚动主机，利用播出主备机内置的台标、时标、字幕滚动功能作为每个频道的台标、时标、字幕备机。

（6）整个系统具备时间自动校时功能和时基、帧同步功能。同时利用原有的“媒体网关”的防毒系统，使整个系统仍具有防毒功能。

（7）为保证设备恒温防尘环境，机房主机都放置在设备机房内，而键鼠则放在播控机房内，通过KVM进行远程操作;两个频道的矩阵切换器及键混控制器均采用本地面板和遥控面板分离的设备，主机放设备机房内，遥控面板同样放在播控机房;操作人员在播控机房进行远程操控。

2.2 需要更换及新添加为高清的设备

高清录制工作站及高清监视器，两频道视频播出服务器、编单机，字幕机。控制桌上的两台高清监视器，两套播出高清切换器。两台数据库管理服务器，高清编码器，复用器，高标清下变换器，HD-SDI数字分配器，HDMI-SDI转换器，SDI-HDMI转换器，数字下变换为复合信号的转换器。

2.3 需要升级的设备

标清媒资系统升级为支持高清素材的系统，只做软件升级，不做硬件更新。

3. 实现功能和技术参数要求

（1）两个高清频道共用一个数据库管理服务器，两台数据库服务器相互构成主备数据库服务器，主备数据库具备镜像功能和相互备份的功能;

（2）数字播出系统采用广播级高清视音频板卡，能够定时自动加载节目单和字幕单;断电直通播出，来电自动恢复断点播出;高、标清素材混播、素材自适应上下变换播出;输出HD-SDI嵌入式数字信号。具备字幕播出功能。

（3）播出矩阵切换器： 8路SD/HD SDI输入，2路模拟CVBS输入;带本地面板及遥控面板;内置模拟信号帧同步器及模拟音频加嵌器，自带时基发生器功能。

（4）高标清下变换处理器，HD-SDI输入，下变换为2路SD-SDI信号输出及高清环通输出口;带有内置帧同步和REF外同步输入功能。

（5）二通道高清字幕机：具有HD/SD-SDI 输入、输出及预监输出接口;断电直通功能;内外同步模式;具有动、静态角标、台标、时标和多种滚动字幕功能。高清键混控制器：台标、时钟叠加，两路键信号输入、两路填充信号输入、REF外同步，LTC时钟接口，遥控面板接口。

（6）高清编码器：CVBS及SD/HD-SDI等输入接口， 2×ASI输出接口; 复用器：8路路ASI输入，2组（4路）TS流输出。

（7）媒资管理系统：利用原媒资设备，仅升级管理软件来实现高清素材媒资管理功能，具备节目、片段、场景、镜头、用户、权限、角色、密级等管理方式;并具备关键帧、模糊等检索方式。

（8）高清錄制工作站，采用广播级非编板卡，具有HDMI /HD/SD、数字音频AES/EBU输入输出接口。

4. 具体的实施方案

4.1 高标清播出系统

高清改造，重点在于播出系统的改造，播出系统按下图所示进行设计。（见图1）

（1）播出服务器的播出格式：视频：1080/50i，帧率：25，分辨率：1920*1080，画面宽高比：16：9，HD-SDI输出。

（2）上下变换设置

播出机的标清素材上变换为高清设置，一般有上下切边、左右加边、水平拉伸三种模式。我们采用左右“拉伸”的变形方式，使4：3标清格式的节目画面上变为16：9的高清格式。

播出的高清信号下变换为标清信号设置：一般有信箱（上下加边）、左右切边、左右压缩三种模式：我们采用左右畫面“压缩”的变形方式，使16：9高清格式的节目信号源下变换为4：3的标清格式。

（3）频点设置参数：调制器采用64QAM（正交振幅调制）调制方式，在8MHz模拟频道带宽下，总码流为38Mbps。编码器的输出码流设置：设为VBR 动态码率模式，高清最大控制在8Mbps，标清控制在3.8Mbps。

（4） 时钟的同步：

软件客户端同步方式：所有服务器均安装时钟同步客户端，均通过局域网对原时钟服务器自动校时。硬件连接直接同步方式：将高清键混控制器的时钟 LTC&GPIO接口，对接原有的时钟分配器TVZ3100的EBU输出口，将EBU输出口的1、2、3脚分别连接LTC&GPIO接口的3脚LTCP口、6脚LTCN口 、8脚GND口。

（5）帧同步

将切换器、键混、下变换器的帧同步输入REF接口，连接到帧同步发生器输出的REF接口，并设为外同步模式（注：除了键混控制器外，亦可设为内同步模式）。

（6）在编单、播出服务器以及二级存储器设置文件夹共享，以便播出局域网内的数据互访和已安装网关客户端的媒体网关非编网侧的服务器访问。

（7）防毒与播出安全措施的处理

所有服务器都必须经过杀毒后，再通过设置注册表来禁用USB的U盘功能的使用，并将除了usb鼠标、usb键盘要用的端口外全部用硅胶封堵处理，同时，将光驱也拆除，再接入原来的二级“媒体网关”的局域网中，媒体文件通过媒体网关客户端软件互访，达到防毒效果。具体的媒体网关的功能及使用方法，本人己在《电视技术》第8、9期分别作了详细介绍，在此不再繁述。

（8）将原有的NAS矩阵存储器，设置为播出二级存储器，并将四个IP端口作balance-alb负载均衡方式并入播出局域网，需要访问的服务器设置访问矩阵存储器的共同一个IP即可高速访问数据。

4.2 录制工作站

将高清摄像机的HD-SDI输出口连接到录制工作站的HD-SDI输入口，然后将录制工作站的HD-SDI输出口连接到高清监视器的HD-SDI输入口即可。

5. 运行情况

我台自2017年进行高清改造以来，两套（棕合、影视）高标清同播的播出系统，每天均担负十七个多小时的播出量，一直状态良好，稳定运行。

6. 结语

仅投入几十万就实现全部的高清化改造，充分利用旧设备，实现少投入，高产出的效果。更使我台的两套电视自办节目实现高清化的同时，又实现高清、标清、模拟三种播出频道达到同步、稳定、安全地播出。

参考文献：

[1]陈宽录.龙海广播电视台的媒体网关与安全播出[J].电视技术，2019，43（9）：22-24.

[2]张丹.关于高清、标清信号上下变换问题的探讨[J].硅谷，2013，（7）：13-132.

[3]陈宽录.非编播出网络媒体网关的传输速度分析[J].电视技术，2019，43（8）：22-24.

[4]陈宽录.浅析矩阵存储系统素材读写速度[J].卫星电视与宽带多媒体，2019，（19）：7-8.