地方电视台高清制作播出系统设计应用

摘要：近年来高清技术快速发展，各级电视台加快了高清节目的采集、制作、播出体系建设，积极推进自办频道的高清化改造。嘉峪关台利用高清技术对制播网系统进行整体规划、设计，根据实际情况分步实施，首先完成了高清新闻制作网的搭建，第二步完成综合、公共两个频道高标清同播系统建设，采编播业务的高清化基于全台网络化文件化传输,提高了制播系统的运行效率，增强了媒体的传播力、影响力。

关键词：高清制作播出系统；视频服务器；数据库；存储；带宽

嘉峪关台利用高清技术对制作播出系统进行整体规划、设计、分步实施逐步实现了全台采编播业务的高清化。提高了制播系统的运行效率，增强了媒体的传播力、影响力。

一、项目需求

通过对省级广播电视台高清制播网络的考察研究，并对我台现状和未来的发展需求分析，提出了项目建设要求。（1）高清制作系统：支持P2、SXS卡等的素材采集、具备独立的图文包装功能、支持一键提交播出系统功能、支持系统扩容等。（2）高清播出系统：支持2个频道高标清同播、具备图文包装功能、播出与上载分离等、扩展性强、易操作、易维护、架构简单。

二、高清制作播出系统技术方案

高清制作、播出系统的建设要满足嘉峪关台技术发展规划，以全台制播一体化网络架构为基础，具备自动化、文件化的播出整备能力，系统包含高清制新闻制作网、媒资、高清播出等3个子系统。

（一）高清制作网高清制作网系统主要包括域控服务、数据库服务、文件管理服务器、光纤磁盘阵列、光纤交换机、以太网交换机、无卡及有卡工作站等。针对高清视音频素材文件较大，读取、写入速度要求较高的特点，在基础网络结构上采用光纤加以太网的FC-SAN模式。（1）节目编辑。①素材导入：摄像机拍摄的素材通过编辑工作站安装的松下P2卡、索尼SXS卡驱动器导入为主，其他资料通过网关服务器、USB安全隔离器传输导入制作网。②后期制作：后期剪辑人员通过调取记者上载的素材或粗剪好的小片结合稿件的配音进行剪辑、添加特技和字幕等操作。③节目审片：后期制作人员通过有卡非编连接的电视供审片人员对制作好的节目进行审片。④节目提交播出：审片结束后编辑人员将节目合成通过互联系统提交播出。（2）互联系统。互联系统由2台互联服务器组成，编辑制作完成的节目，通过互联服务器的接口软件，提交至高清播出系统，也可将节目提交至媒资系统进行归档或从媒资系统下载到高清制作系统。（3）数据库。由于广电行业的特殊性，高清制作系统采用SQL数据库，数据库部署在两台安装了Windows2008R2系统的服务器上，主备数据库服务器上安装有Autosart5.4集群切换软件，可将两台服务器的数据盘进行实时镜像；当其中一台服务器出现故障时可5分钟内将数据库自动切换到另一台服务器上。（4）存储、带宽分析。存储需求：根据总编辑部高清节目量的统计，选用了一套大洋精一的F1S4116F-DFC-SAN光纤存储，配置16块2TB的SATA硬盘，双控制器，有效容量20TB。按照50Mbps码率计算，约存储高清素材800小时，完全满足高清节目的制作需求，后期可以增加盘阵来扩容。带宽要求：根据设计预期满负荷工作时约20台非编工作站，同时在线编辑2层50Mbps压缩编码的视频素材、音频多轨、字幕3层、外加其他占用的网络资源，经计算1台工作站在线编辑使用带宽约20MB，20台工作站网络总需求约400MB。本次选用的F1S4116F-DFC-SAN光纤存储设备，采用双控制器多链路管理，使用存储管理的测速软件测试盘阵带宽，单控制器读写速度为400MB～450MB，双控制器读写速度为800MB～900MB，网络带宽完全满足节目制作的需求。

（二）高清播出系统新建的高清播出系统能够与台内高清制作网互联，高清节目通过编辑软件一键提交到播出系统，满足综合、公共频道高标清兼容播出要求。高清播出系统设计使用安全、可靠的视频服务器组＋切换设备＋键控设备＋切换开关的模式，采用光纤＋以太的双网架构，系统由高清播出视频服务器、播出二级缓存、系统互联服务、播出工作站系统、视音频通道系统、播出支持后台服务、系统周边设备等构成。播出系统分控主备信号链路采用双路由方式，不存在单一崩溃点；频道分控采用全切换器的架构，每频道独立主、备播控工作站模式，带心跳检测，控制方式采用VDCP控制协议，用422倒换器控制受控设备，实现帧精度播出节目，播控工作站有硬件设备预防时间跳变，接受网络统一校时，在断网后仍可控制按当前节目单进行正常的播出。（1）核心服务器组成。核心服务器组主要由数据库服务器、视频服务器、安全传输网关服务器共计9台构成。数据库服务器，选用2台DELLPoweredgeR730，安装Windows2008操作系统、SQL数据库进行双机冷备。部署SWP-AIR-AS辅助支撑软件，提供播控系统运行的相关服务，包括用户配置，权限管理、消息服务、网络校时服务、接口服务、日志管理、系统配置工具等管理菜单。视频服务器：选用4台VIPS-2H-4XHD高标清兼容的视频服务器，每个频道独立主、备，播出服务器内部采用硬件编解码技术,标准的MXF格式素材，每台有2个单向解码通道和2个双向编解码通道，各通道给予高清授权。系统各关键点都设置监测，送至监看大屏，值机人员可以迅速判断故障点、快速应急，进一步提高了播出的安全性。同步迁移服务器：选用2台DELLPoweredgeR730，分别部署系统同步迁移管理软件、自动技审管理软件，实现对素材管理任务、自动技审管理任务的统一分发和管理。安全传输网关服务器：网络安全非常关键，本次选用一台eSafeServerIB为安全网关服务器，采用Infiniband传输链路、基于Linux操作系统，利用私有传输协议解决不同安全级别网络间的安全隔离和文件的高效交换，有文件深度分析、编解码过滤、软件交叉杀毒、白名单过滤等多重安全策略保障播出网络安全。（2）网络平台要求。整体网络架构设计涵盖制作网与播出系统、媒资系统的互联以及播出内部系统、制作网内部、媒资系统内部的互通，全台网络系统均采用文件化传输、播出素材。制作网、播出系统，媒资系统采用光纤＋以太的双网架构。制作网与媒资、播出系统之间采用10Gb光纤链路互连，通过制作互联服务器上部署的接口软件与媒资、播出系统之间信息交换，实现制作网与媒资、播出系统之间的数据、文件、素材传输。（3）播出控制系统。播出控制是播出系统的核心部分，控制节目的正式播出，安全级别高，方案设计中主要设备、关键点和软件部署均具有备份和完善的应急处理措施。本次设备选用4台中科大洋D3-AIRAPM作为自动播出控制机。采用综合、公共频道独立主、备播控工作站模式，主、备播控制工作站提供RS422控制端口，通过安装的自动播出控制软件控制信号倒换装置，实现共享、控制相关的播出设备，各播出控制软件都能独立完成本频道播出的任务。依靠播出节目编排表控制视频服务器、键控器、垫片播放设备、切换矩阵等设备进行帧精度播出，完成2个频道台标、字幕叠加工作和节目的播出。备工作站安装GPI控制卡，通过GIP线与422倒换器连接，主备工作站之间由心跳控制线通讯，当主控制工作站出现故障时或宕机时，备机通过心跳线检测到主机故障、GIP线路触发422倒换器切换，获取设备的主控制权，完成自动倒换或手动倒换，实现热备份和热切换。

三、总结

嘉峪关台高清制作播出系统改造历时3年分步实施，2017年实现了两套电视节目的高标清同播，项目整体设计牢牢践行“安全播出、优质制作”宗旨，既保证节目制作播出的质量，也提高了工作效率，是一套适合地方台业务发展需求的高清制作播出系统。

参考文献：

[1]杨子.地方电视台高清播出系统的规划与设计[J].传播力研究,2019(19).

[2]史亚男.电影频道新高清系统设计方案浅析[J].现代电视技术,2015(10).

作者：栾春宏 单位：嘉峪关广播电视台