县级融媒体中心电视频道高标清同播系统设计与实践_王乃洲.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期46内容制播 Content Production&Broadcasting县级融媒体中心电视频道高标清 同播系统设计与实践【摘 要】本文以某县级融媒体中心电视频道高标清同播系统为例，对系统架构中具有个性化特征部分的工作原理进行了分析，总结了系统的主要技术特点，并对县级融媒体中心电视频道高标清同播系统中需要解决的共性问题进行了探究，从系统层面给出了设计思路及解决方案。【关键词】高标清同播，主备同构，闭环【中图分类号】TN948.11 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230003008【本文献信息】王乃洲.县级融媒体中心电视频道高标清同播系统设计与实践J.广播与电视技术，2023,Vol.50(3).Design and Practice of High Definition and Standard Definition Programs Simultaneous Broadcasting System for TV Channels in County-level Converged Media CenterWang Naizhou(Wulian Converged Media Center,Shandong 262300,China)Abstract Taking the high definition and standard definition simultaneous broadcasting system of TV channel of a county-level converged media center as an example,this paper analyzes the working principle of the personalized part in the system architecture,summarizes the main technical characteristics of the system,probes into the common problems to be solved in the high definition and standard definition simultaneous broadcasting system of county-level TV channels,and gives the design ideas and solutions from the system level.Keywords High definition and standard definition simultaneous broadcasting,Primary and standby isomorphism,Closed loop王乃洲(五莲县融媒体中心，山东 262300)0 引言2019 年国家广电总局印发关于推动广播电视和网络视听产业高质量发展的意见，要求加快高清电视和 4K/8K 超高清电视采集制作、集成播出、互动分发、数据中心、管理平台等系统建设，推动高清、超高清电视频道建设。在这样的大背景下，全国县级电视台高清化改造进入加速阶段，五莲广播电视台两套本地电视频道高清化改造也被提上议事日程。经过一年多项目立项、前期调研和方案论证、项目建设，于 2021 年 7 月正式实现两套本地节目的高标清信号同播。1 高标清同播系统架构1.1 信源调度与传输通道播出信号源主要有主备播出视频服务器、有线信号（中央一套高清、山东卫视高清）、卫星信号（中央一套高清、山东卫视高清）、台标信号、测试图信号、垫播应急信号、直播信号等。主备视频服务器为两台多通道高标清数字播出服务器，配 4 个高标清数字编解码通道，支持 HD SDI 数字信号 2 入2 出。配置 RS422 倒换器、GPIO 控制卡及视频服务器模块、字幕服务模块及视频回显模块等。可实现视音频解码、台标字幕图文渲染叠加以及播出的视频回显监视。转播用中央一套和山东卫视高清信号源采用有线和卫星两种信号接收方式。台标信号发生器内嵌到一体化三选一智能切换器中，通过Web 浏览器访问该内置模块可对台标进行添加、修改等操作。采用嵌入式硬盘录放机作为应急播出信号源，由播出软广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期47Content Production&Broadcasting 内容制播 件自动控制播出，也可切换为手动播出。配置 16 路 SDI 切换调度矩阵，完成所有外来信号自由调度输入输出，1616 调度矩阵如图 1 所示。在矩阵输出 12 口、输入 7 口两端串接上变换卡，对外来标清信号调度到输出口 12，由上变换卡完成高清上变换后输出到矩阵的输入口 7，从而实现所有外来标清信号的高清上变换功能。配置 26 路 HD-SDI 跳线盘，采用全环通串行连接方式，能够实现信号传输链路的快速短接或设备重组。如表 1 所示。采用主备播出切换器，两个切换台分别由主备播出工作站通过RS-232 串口控制，相互独立，互为备份。两个切换台输出的 2 路高清PGM 信号和中央一套高清信号，共同组成三选一智能应急切换器 3 路HD-SDI 输入信号源，在三选一切换器内部叠加台标和“高清”字幕后选择一路信号送到末级视频分配器。再分别送至高清视分、下变换器转化为标清信号，另一路送至多画面监看。1.2 编单、审片与上载通道系统采用文件导入形式上载，上载通路架构如图 2 所示。图1 1616调度矩阵示意图表1 配置26路 HD-SDI跳线盘in CH1 主服OUT CH1 备服OUT CH1主服 视分 CH1备服 视分 矩阵 视分 1 OUT1 矩阵 视分 2 OUT1 矩阵 视分 3 OUT1 矩阵 视分 4 OUT1 矩阵 视分5OUT1 矩阵视分 6 OUT1CH1主服视分CH1备服视分矩阵视分 1 OUT2矩阵视分 2 OUT2矩阵视分 3 OUT2矩阵视分 4 OUT2矩阵视分5OUT2矩阵视分 6 OUT2CH1 主切OUT CH1 备切OUT CH1 三选一OUT PGM HD 视分OUT 矩阵OUT1矩阵OUT2矩阵OUT3 out CH1 主服 视分 IN CH1 备服 视分 IN CH1主切IN1 CH1主切IN2 CH1 主切 IN3 CH1 主切 IN4 CH1 主切 IN5 CH1 主切 IN6 CH1 主切IN7 CH1 主切IN8 CH1备切IN1CH1备切IN2CH1 备切IN3 CH1 备切IN4 CH1 备切IN5 CH1 备切IN6 CH1备切IN7 CH1 备切IN8 CH1 三选一IN1 CH1 三选一IN2 PGM HD 视分 IN CH2 HD 编码器 矩阵视分 1 IN 矩阵视分 2 IN 矩阵视分 3 IN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26in CH2 主服OUT CH2 备服OUT CH2主服 视分 CH2备服 视分 矩阵 视分 1 OUT3 矩阵 视分 2 OUT3 矩阵 视分 3 OUT3 矩阵 视分 4 OUT3 矩阵 视分5OUT3 矩阵视分 6 OUT3CH2主服视分CH2备服视分矩阵视分 1 OUT4矩阵视分 2 OUT4矩阵视分 3 OUT4矩阵视分 4 OUT4矩阵视分5OUT4矩阵视分 6 OUT4CH2 主切OUT CH2 备切OUT CH2 三选一OUT PGM HD视分OUT 矩阵OUT4矩阵OUT5矩阵OUT6 out CH2 主服 视分 IN CH2 备服 视分 IN CH2主切IN1 CH2主切IN2 CH2 主切 IN3 CH2 主切 IN4 CH2 主切 IN5 CH2 主切 IN6 CH2 主切IN7 CH2 主切IN8 CH2备切IN1CH2备切IN2CH2 备切IN3 CH2 备切IN4 CH2 备切IN5 CH2 备切IN6 CH2备切IN7 CH2 备切IN8 CH2 三选一IN1 CH2 三选一IN2 PGM HD 视分 IN CH2 HD编码器 矩阵视分 4 IN 矩阵视分 5 IN 矩阵视分 6 IN 广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期48内容制播 Content Production&Broadcasting配备 4 台工作站进行编单和审片/导入操作，4 台工作站均具备节目上载功能。考虑到方便维修、节省备件，4 台工作站配置完全一致。为做好安全防护，对 4 台工作站 USB 口进行了禁用，同时在编单区和审片区配备了病毒隔离盒，将常见的素材文件在病毒隔离盒内设置成白名单，对导入的文件经过病毒隔离白名单扫描检测后才能进行操作上载，防止病毒入侵，实现文件安全 传输。节目素材以文件方式通过 USB 病毒隔离设备采集到上载服务器，经过转码、打包、审看等环节，导入到播出服务器和二级迁移服务器。一份视频素材在上载服务器、播出服务器和二级迁移服务器中实现了多重备份，防止节目丢失造成播出事故。1.3 控制系统4 台播控机负责两套节目主备播控。主备播控机通过 MOXA 卡连接 RS422 倒换器，由倒换器分配到主备视频服务器、主备切换器，完成主备设备之间的自动切换。播控软件通过 MOXA卡向受控设备发送 VDCP 协议控制指令，完成切换台信号源切换、素材文件编解码等一系列操作，从而实现电视节目切换之间的无缝衔接。同时，串口实时将受控设备的运行状态传送给播控机，播控软件通过控制协议实时对设备状态进行检测，一旦出现异常，就会以声光形式对值班人图3 控制系统示意图图2 上载通路架构图广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期49Content Production&Broadcasting 内容制播 员进行提醒。控制系统见图 3。1.4 网络传输系统高标清同播系统的网络传输系统中配备主备两台核心交换机，两台核心交换机通过2个万兆光纤口堆叠连接。堆叠后，设备统一成一台设备，方便配置，同时增加设备的冗余备份能力，保障网络的稳定性。核心交换机均未配置 VLAN，方便在交换机出现故障时进行替换。网络中所有的视频服务器、工控机、二级存储等设备都配置有 2 个网口，双网口均设置为 Fail Over 模式并进行绑定，分别连接主备核心交换机，任意一台交换机或网口故障都不会影响网络服务的正常运行。2 主要技术特点县级电视台不同于省市级电视台，在资金、技术、设备、管理等方面都存在较大差距。县级电视台高标清同播系统建设，应该从链路清晰、设备自动化程度高、管理维护便捷等方面着手，来解决县级台存在的差距，减少因条件制约而产生的不足。按照这个思路进行规划设计，五莲电视台高标清同播电视播出系统建成后，具有以下技术特点：1.系统架构采用 HD-SDI 基带信号传输方案，具有可靠性高、延时小、协议简单、通用性强等特点。2.每套节目均采用两条完全独立的高清播出通路，互为备份。采用主备同构方式搭建高标清同播系统的播出通路，降低了主备异构在播出系统维护与故障应急处理上的复杂程度，同时也相对节省备件的经费配备。3.标清信号由高清播出通路末级经过下变换生成，下变换采用“挤压”方式，高标清信号同播率达到 100%。4.具有素材多格式兼容性，有效解决节目源多样性、复杂性问题。与台内制作、媒资平台互联互通，覆盖广播电视节目生产的采、编、播、存、管等环节。5.素材具有自动技审功能，技审参数自定义。主要包括：YUV 超标检测、RGB 超标检测、YC 超标检测、亮度检测、雪花场检测、夹帧检测、花屏检测、静音检测、响度检测、削波检测等。6.根据省局对县级台电视播出系统标准化建设要求，主备播出通道各采用 26 路 CANARE HD-SDI 跳线盘，方便系统维修维护及设备出现故障时应急处理，确保不间断播出。7.系统采用文件导入形式上载，效率优于基带信号采集上载，系统安全要求高。8.垫片机采用 BMD