硬盘播出系统设计与选购 张进.ppt

欢迎各位领导及专家,硬盘播出系统设计与选购报告人：张进职务：董事长兼总经理职称：研究员电话徽天虹数码技术有限公司北京天虹时代数码科技有限公司,主要内容,天虹公司硬盘播出系统产品介绍（1）公司简介（2）天虹公司在硬盘播出方面所做的工作（3）天虹公司硬盘播出系统介绍硬盘播出系统发展趋势硬盘播出系统技术要点,第一部分公司情况汇报,一、公司简介,公司名称：芜湖天虹数码科技有限公司成立时间：1997年12月公司名称：北京天虹时代数码科技有限公司成立时间：2004年2月公司名称：安徽天虹数码技术有限公司成立时间：2005年6月,安徽省高新技术企业北京市高新技术企业安徽省软件企业芜湖市优秀民营科技企业,公司荣誉,国家专利软件产品国家级重点新产品国家科技部基金项目安徽省高新技术产业化示范项目,用户（2005年7月止）自动播出系统已拥有近200家用户硬盘播出系统已拥有80多家用户用户数量在600家以上，播出系统占有量全国领先。,自动播出系统部分用户举例陕西有线电视台辽宁有线电视台河南省公共频道安徽滁州电视台安徽芜湖电视台湖北鄂州电视台河北沧州电视台河北廊坊电视台河南新乡电视台广东江门电视台山东淄博有线台山西晋中电视台河南南阳有线台广西玉林电视台上海崇明电视台湖南常德电视台西藏阿里电视台海南海口电视台浙江慈溪电视台广东韶关电视台广西河池电视台广东清远电视台江苏连云港电视台内蒙呼伦贝尔电视台,硬盘播出系统部分用户举例安徽蚌埠电视台安徽滁州电视台安徽芜湖电视台芜湖有线电视台安徽巢湖电视台上海金山电视台上海南汇电视台上海宝山电视台陕西延安电视台湖北十堰电视台河北沧州电视台河北廊坊电视台河南许昌电视台山东东营电视台山西晋中电视台山西大同电视台山西古交电视台广东云浮电视台湖南怀化电视台湖南株州电视台广西河池电视台湖北咸宁电视台内蒙呼伦贝尔电视台,第二部分硬盘播出系统的现状及发展,发展趋势由进口产品向国产产品方向发展由模拟向数字方向发展由单一的硬盘播出系统向全台网络化方向发展,产品特点大型电视台以进口产品为主；中型电视台以国产服务器为主；小型电视台以硬盘工作站为主；产品功能不一；厂家实力不一；系统稳定性不一；发达地区与落后地区产品档次不一；,影响播出质量的主要原因切换跳动：与切换器、时基有关；节目衔接：统计时间不准确、切换控制不准确；信号质量：节目源、播出通道、传输通道；时基是影响播出通道指标最主要的设备；设备故障：主要是录像机；,硬盘播出带来的好处播出安全性大大提高；播出质量得以改善；管理更加规范；播出工作量大大减轻；设备维护费用降低；,标清数字播出SDI（SerialDigitalInterface）；通道设备全部更换；通道质量没有损失；播出系统改造的几个阶段：自动播出、硬盘播出、标清播出、高清播出；原理及系统构成（由王满海先生介绍）；,选择模拟播出还是数字播出？,发展方向a:硬盘播出系统设备往国产化方向发展；b:播出通道往数字化方向发展；数字播出的必要性？a:根据设备情况；b：根据信号指标要求；c：根据上级要求；数字播出的造价较高考虑平稳的升级换代要考虑厂家的发展,盘带混播及全硬盘播出,结合自身特点，确定播出模式a:节目源；b:播出情况（电视剧是否重播？质量如何？）c:录像机（质量，数量，需购？）d:台里的管理情况采用录像机备播则要考虑盘带混播；有些系统不能实现盘带混播；,硬盘播出系统的安全性如何？,电视播出，安全性需放在首位。硬盘播出是一件新事物，大家都有些担心，而且硬盘系统不同于录像机，技术性强，出现故障难以短时间恢复，处理不好，可能会造成长时间的播出事故，后果严重。硬盘播出在国内使用已有多年，近年来发展迅速，技术日臻成熟。特别是不少大型电视台已广泛采用了硬盘播出系统。事实证明，硬盘播出的安全性是值得信赖的，是经过考验的，如果选择了质量过硬的产品，大家就可以放心使用。,说是可以放心使用，但也应该注意以下两点：（1）再好的设备都有出现故障的可能，硬盘播出一定要考虑备份手段，否则，可能会酿成大祸。（2）并非所有厂家的产品的可靠性都是一样，产品质量与厂家信誉、经验和实力有很大关系。目前，国内不少公司，包括一些软件公司，甚至是电脑公司编一点小程序就称作硬盘播出系统，这样的产品是非常可怕的。硬盘系统的可靠性不仅与硬件质量有关，很大程度上决定于软件。软件时常是决定系统可靠性的关键因素，播控软件是一种系统性软件，没有长久经验积累是做不好的，因此，应该购买长期从事播控工作的公司的产品。,厂商的选择与系统的安全性,从原理上讲，硬盘播出系统的安全性是值得信赖的，但并不能说每家的产品都是安全的，而事实上恰恰相反，不同厂商的产品在系统的安全性上差距很大。这主要取决于厂商的实力和所下的工夫。选择厂商比选择产品更重要！要选用专业公司的产品。a:厂家的历史b:厂家的实力c:厂家的经验d:厂家的质量意识e:厂家的发展,第三部分硬盘播出系统的基本构架,介绍几个概念,关于硬盘存贮节目时间的大致估算在8M/秒的码流下，大致时间为4G/小时；关于视频服务器与数据服务器数据服务器：用于数据存贮，无编解码通道，无视音频信号输入/输出；（存储服务器）；视频服务器：用于播出，有编解码通道，有视音频信号输入/出；,关于视频服务器与硬盘工作站视频服务器：多通道、硬盘资源共享（一套硬盘）；硬盘工作站：单通道、硬盘独立；什么是镜像播出方式非镜像播出：单机播出方式；镜像播出：完全主/备方式；配置相同、同步播出；主、备交叉播出不属镜像播出；,两种系统结构基于硬盘工作站的系统结构1、x方案(1+1)；2、x+1方案；基于视频服务器的系统结构,工作站方案,系统方案(一),系统方案(二),服务器方案,视频服务器与硬盘工作站各有何特点,视频服务器（1）多通道结构；（2）硬盘资源共享，占用硬盘少；（3）硬盘容量大；（4）工艺水平高；（5）管理方便；（6）频道越多越便宜,硬盘工作站（1）单频道设计，分布式结构，配置更灵活；（2）硬盘独立，资源不能共享；（3）硬盘容量一般较小；（4）工艺简单；（5）管理麻烦一点；（6）相互独立，故障分摊；（7）故障点增多；（8）频道少时，造价低；,第四部分天虹公司在硬盘播出方面所做的工作,2000年底，开始进行工作站的研究，是从国产板卡开始的；对各类板卡进行系统研究（格非，高创，Optibase，Realtime,Canopus,Hollywood,Stradis)；2003年10月，推出银河600视频服务器；2004年3月，推出银河300视频服务器；天虹公司不采用劣质国产板卡(指标低,声画不同步,稳定性不好);,天虹公司硬盘播出系统的种类:“HD-1000”硬盘工作站(单通道)；“HD-2000”硬盘工作站(多通道)；“银河600”视频服务器(6通道)；“银河300”视频服务器(2通道)；,国内领先播出系统研制时间最长，技术水平领先(多项独创)；播出系统国内占有率领先；国内唯一能够提供全套产品的厂家；所有设备全面达到广播甲级指标要求；“银河600”视频服务器是唯一全部采用进口硬件的国产视频服务器；“银河600”视频服务器是唯一能够实现6个频道播出的国产视频服务器，唯一使用5个频道播出的实例；,1、“银河600”视频服务器简介,“银河600”视频服务器简介与中国科技大学联合研制，天虹公司享有完全自主的知识产权；具有6个上载/播出通道（16个通道可选），适合大、中、小各类电视台多频道硬盘播出；采用嵌入式操作系统；热插拔双冗余电源；可插拔RAID5硬盘阵列，采用RAID控制器；采用SONY和LouthVDCP标准协议,全部采用进口硬件及进口机箱，稳定性好，指标高；内置千兆以太网接口或光纤网络接口，可以在外部设立上载工作站，实现集中式播出，分布式上载。可以方便地与非编网络连接，实现制播一体化。目前，天虹公司已成功开发一种接口软件模块，使天虹的硬盘播出系统实现了与大洋、索贝、新奥特、奥维讯等国产主流非编的格式转换。支持模拟播出，也可支持数字播出；,采用标准的MPEG-2IBP格式，与大多数的非线编文件格式兼容（MPG）-PS;不像某些服务器那样，将视、音频信号分别采样和存贮，导致视、音频播出不同步的情况发生（M2V+WAV+IDX）-ES。支持全硬盘播出和盘带混播系统。采用RS422和以太网双重控制。内部最大存储容量可达400小时（8Mbps）；,银河600视频服务器图片,银河600视频服务器的技术优势采用进口编解码器采用进口顶级编解码板,信号指标和稳定性明显优于国产编解码板(通过广电总局检测)；兼容目前大多数通用的编解码板；采用国际化标准结构国际标准化PCI结构,便于产品升级和更新换代(不采用非标产品);PCI总线带宽(32位总线)为:133X8=1064Mbps;我们使用的压缩文件带宽仅8Mbps;关于南桥（内存，PCI）、北桥（I/O，IDE）；,文件格式采用PS流（MPG文件,单个文件），视、音频绑定采集、存储和播放，绝对不存在声画不同步;进口产品和国内绝大部分产品均采用PS流播出；不采用ES流（M2V+WAV+IDX文件,三个文件），容易存在声画不同步;仅有个别厂家采用ES流播出，这是一种落后的技术；XML数据库内置数据库与素材绑定存储,使数据库镜像备份,无需SQL服务器，技术独创;,“银河600视频服务器”其它方面全部采用进口部件（国内唯一）,可以说是一款贴着“天虹”品牌的进口服务器;代表国产视频服务器先进水平（指标，性能，稳定性）;单台服务器的通道数最多（六个）;推广迅速，性能稳定,无任何不良反应;工艺先进;,功能上超过进口产品;硬件结构、板卡、通讯接口、操作系统、RAID阵列等方面，完全遵循国际标准，可以说，“银河600”是遵循国际标准的典范；,天虹公司特别承诺银河600是成熟产品,是经过市场考验的,我们不会拿用户做实验，不会让用户第一个“吃螃蟹”;银河600全部采用进口硬件,决不采用国产部件;银河600已有的工程全部为优质工程,无退货或不予验收等不良反应;银河600绝对不存在声画不同步现象;,2、银河300视频服务器,“银河300”视频服务器与“银河600”的区别：1、最多两个通道；2、采用2U工控机箱；3、内部最多四块硬盘；4、价格十分低廉；,图片,3、HD-2000硬盘工作站,1、HD-2000A系列(基于进口板卡)2、HD-2000B系列(基于国产板卡)3、HD-2000C系列(软解压器，CPU+GPU)4、HD-2000D系列(数字输出)5、关于其他板卡,系统方案(一),系统方案(二),4、HD-1000硬盘工作站,HD-1000的介绍,单通道结构，是HD-2000型系列在单频道方式下的增强型产品，集硬盘播出、自动播出、台标字幕播出、卫星校时等功能于一身，性价比极高，特别适合小型电视台的需要。,第五部分硬盘播出系统技术要点,一、硬盘系统的选择,1、国产视频服务器与进口视频服务器的比对（见国产视频服务器的无穷魅力一文）进口视频服务器应用过程中反映的一些问题（1）稳定性（2）价格（3）配件及服务（4）性能：集中播出、集中上载；无对外的网络接口、不能分布（异地）上载、不能异地存储、不能实现制播一体化；,进口服务器结构示意图,进口服务器结构示意图,二：国产视频服务器的优势（1）视频服务器：集中播出、分布式上载；有网络接口；（2）异地上载（或远程上载）；（3）制播一体化；（4）存贮服务器；（5）方案灵活，扩展方便；（6）国产视频服务器的安全性；,2、根据自身情况确定：是采用视频服务器方案还是采用硬盘工作站方案？,3、数据格式播出数据要采用PS流（MPG文件,单个文件），视、音频绑定采集、存储和播放，不存在声画不同步现象；进口产品和国内绝大部分产品均采用PS流播出；不采用ES流（M2V+WAV+IDX文件，三个文件），容易存在声画不同步；仅有个别厂家采用ES流播出（国产板卡），这是一种落后的技术；,4、采用标准化产品硬件标准化；数据格式标准化；控制协议标准化；,5、关于软解压最多不超过二个通道，不便于扩充；后续扩充费用较高；管理不方便；过分依赖CPU，稳定性差；进口产品全部采用硬件解压；市场推广和反映情况不佳；,6、DVD及VCD的播出,好处（直接读盘，无须上载）；节目交流、外购节目尽量采用光盘；格式多样，很难兼顾；不要采用低指标板卡；,二、关于存储,1、数据存储的几种方式（见存储服务器在硬盘播出系统中的地位一文）,在线存储：视频服务器（硬盘工作站）；近线存储：存储服务器、上载工作站；离线存储：活动硬盘、光盘、数据流磁带；存储设备的配制和存储容量的安排：建议：适当加大在线存储容量；合理设置近线存储容量；尽量使用离线存储；,根据需要确定是否设立数据服务器；（多频道方式下，采用工作站播出，建议设立）存储的灵活性是国产硬盘播出系统的一大优势；,2、关于硬盘,与进口视频服务器的比较，价格优势明显；硬盘在系统中所占价格比重较大，要根据需要确定容量；在线存储尽量采用SCSI硬盘；近线存储和离线存储尽量采用IDE硬盘；,3、关于离线存储硬盘存储光盘存储数据流磁带,4、XML数据库内置常规设计中,将在视频服务器之外设立SQL服务器,用于对视频服务器中的素材进行管理,为保证SQL服务器的安全性，还必须设立双SQL服务器;SQL服务器的问题:必须采用双机热备份;双机热备份虽然提高的系统的安全性，但它同时带来的主备同步问题，操作人员的失误会使旧数据覆盖新数据；,SQL数据库需要定期备份数据，定期整理数据，操作复杂,维护困难，容易出差错；通过网线交换数据信息，容易出现物理故障;,本公司率先将XML数据库技术应用于硬盘播出系统中；在我们的系统中，将素材数据库内置在“银河600”视频服务器中，无需外挂SQL服务器，既降低了系统成本，也提高了安全性。我们把素材信息和素材合二为一，让素材信息与素材绑定存储，使素材信息与素材“共存亡”，分散数据风险。,三、关于网络,1、国产硬盘播出系统是网络化的系统,要保证网络的安全性；数据格式上要兼容；方案灵活；扩展性强；,2、网络的安全性视频服务器、存储服务器通过千兆以太网连接;由于上载工作站、控制工作站、审片工作站的数据流不大，均可以通过百兆以太网连接，当然，采用千兆网更好;为了防止交换机出现问题，给整个局域网带来不必要的麻烦，应该配置两台交换机，进行互备；采用双网结构或作为应急备份（冷备）；,保证网络的对称性，保证主备网络的完全镜像；网络数据传输采用排队机制，传输时间不准确，不能用于传输控制流，只在应急情况下作为备份控制；某些公司的网络设计中的交换机是不对称的，交换机不能相互备份，等于是单一无备份的网络结构，一旦某一台交换机出问题，都会影响系统工作;这种网络结构是不安全的，我们的方案中不采用;下面是两种网络的对比图：,3、与非编系统的几种连接方式,（1）网络连接（制播一体化）这是最理想的连接方式，可以通过以太网连接，也可以通过光纤网连接。网络连接要注意两个问题：一：要考虑转码问题的解决，这是实现网络数据调用的前提；二：要注意计算机病毒在网络中的传播。,（2）SDI（串行数字信号）传输采用SDI传输一般有两种考虑：a.防止病毒的传播。采用网络连接容易传输病毒，而采用SDI传输则可以使非编网与播出网在网络上完全隔离，避免计算机病毒进入硬盘播出系统。b.转码原因:有些早期的非编系统实现转码很困难，采用SDI传输是一种有效的解决办法，这要求非编系统及硬盘播出系统都必须具有SDI接口。当然，这并不要求每一台非编均需具有SDI输出口，只需一台或少数几台有SDI口就可以了，具体数量要取决于每天节目素材的传输量。,(3)、模拟信号传输在以上两种连接方式都无法做到的情况下，可以采用模拟信号的传输方式，让非编系统的模拟输出（复合或分量信号）通过电缆传送到上载工作站进行上载。这比磁带上、下载指标好、效率高，减少了对录像机及磁带的依赖。,4、数据文件在网络上传输的速度有多快？,网络传输速度取决于网络带宽及码流的大小。节目数据在网络中传递时，是以文件拷贝的方式进行。正常情况下，采用MPEG-2IBP格式的数据，压缩率在8M码流的方式即可满足广播级要求。以100M以太网为例，一般采用5类网线，网络带宽的实际利用率为4050%，当传输单路MPEG-2IBP格式文件，在8M码流下的传输速率大概是实时的6-10倍以上，即1小时的节目文件，不到10分钟即可完成。甚至更快！,若采用1000M网络，传输速率将成倍增加，此时，真正对传输速率影响的主要是计算机总线带宽、硬盘带宽、RAID带宽及计算机速度了，当对同一设备有几路信号同时传输时，传输速度也会成倍下降。,5、是否所有采用MPEG-2IBP格式的文件都兼容？,采用相同板卡、相同压缩格式的不同厂家的非编系统所产生的文件是不兼容的，不能相互调用。天虹公司与国内主流非编厂商有着密切的合作关系，目前，天虹公司的硬盘播出系统已在多家电视台实现了与大洋、索贝、新奥特、奥维迅等非编系统的联网，实现了文件的直接调用。当前，国内非编厂商仍是各自为政，未能形成统一的格式标准，给广大的用户造成了不便，完全实现制播一体化还有方方面面的问题（如：板卡型号不一，压缩格式不一，文件格式不一，厂家不一，转码速度太慢），不能尽如人意。,6、硬盘播出系统是否支持边播出边传输？,目前，一些低档硬盘播出系统不支持边播出边传输，这显然是不实用的。边播出边传输包含以下两层含义：（1）播出和传输的不是同一个文件。播出的是A文件，传输的是B文件。A文件在播出前已完整地传输到了硬盘播出系统中，在A文件播出时，再进行B文件的传输是允许的。,（2）播出和传输的是同一个文件。当某一文件还未完全传到硬盘播出系统中时，该节目文件就要进行播出了，此时是同一个文件的边播出边传输。实际使用中的典型例子是新闻节目的播出。不少硬盘播出系统仅支持第一种方式，仅有少数系统支持第二种方式。,四、系统的安全性考虑,1、与自动播出系统的配接,有两种方式：（1）通过串行口控制（2）通过网络控制（1）通过串行口（RS232或RS422）是一种传统的控制方式，即将硬盘播出机作为一台录像机对待，功能相对简单，精度高。,（2）通过网络控制硬盘系统与自动播出系统通过网络连接，优势明显。它不仅可以实现控制，还可以实现节目素材数据的共享；同时，自动播出系统通过网络检测硬盘系统的工作状态，当硬盘系统出现异常时，自动播出系统将自动启用备份硬盘工作，保证播出的安全性。因此，选购硬盘播出系统时，尽量选择与自动播出系统同一厂家的产品，以便两个系统在软件上形成一个整体。一个完善的硬盘播出系统中应该包含自动播出系统，有些系统中称自动播出系统为播出控制工作站，它不仅控制硬盘机工作，还要控制切换器进行信号切换，并且可以控制录像机，实现盘带混合播出。,2、播出控制及切换,系统配置多台播出控制工作站（互为备份），播出控制工作站通过422卡对视频服务器、播出切换器进行控制，进行定时准确切换；不采用网络控制，以保证控制精度；对视频服务器采用RS422和以太网双重控制,保证播出安全;网络控制仅作为备份控制手段，因为控制精度得不到保证；控制的安全性是系统安全的关键，必须坚持无单一崩溃点的原则，本系统中，任何一个控制环节都有备份手段；见下图：,某些系统采用网络控制，而且无备份措施，这种设计方案存在严重的安全隐患：网络经常出现堵塞现象，网络传输采用排队机制，用网络传输控制信号，准确度得不到保证，不能满足电视播出“精确到帧”的要求；网络传输控制信号，往往采用网络串口服务器（设备管理器）来实现；该设备是将网络信号转变为串行信号；,采用网络串口服务器很难进行备份，因此，一些公司在方案设计中，就只采用一台该设备来承担整个系统的控制任务；一旦该设备出现故障，整个系统将处于瘫痪状态；这种方案的危险性很大，我们的系统中不采用；我们的系统中，所有控制信号均采用RS422方式，实现点对点的控制；每个控制点都有备份，而且控制环节简洁、安全，没有中间环节；由于采用RS422方式控制（一般采用38400波特率），精确到帧的精度要求得到保证；以下是两者的比较：,3、双串口切换器,可以接受两个串行口中任意一个串行口的控制;采用双串口切换器，可以减少控制的中间环节，提高系统安全性；下面两张图是有关采用双串口切换器与采用单串口切换器时，控制系统的比较：,4、自动播出控制软件厂商应该提供应用成熟、稳定可靠、功能完备、操作简单、界面简洁的软件系统，应该具有智能化、网络化、模块化、一体化、开放性的特点，并可根据电视台的具体业务流程需要进行个性化开发；系统软件应该在众多电视台安全运行，要选用专业公司的产品；要选用原生产厂家的产品，不要选用代理商产品，要求原厂家直接服务；软件是系统稳定的关键；,5、系统安全性设计及应急处理第一层：视频服务器主备及双控第二层：双交换机、完全对称的双网结构第三层：录像机及应急信号源第四层：播出控制工作站的备份第五层：XML数据库互备第六层：视频服务器和存储服务器中的硬盘采用RAID技术。第七层：双串口、双切换器；第八层：软件设计时设置了严格的权限管理,6、关于故障检测及报警,“银河600”视频服务器内置温度传感器，当机箱内部温度超标时，蜂鸣器会自动报警；“银河600”视频服务器每个风扇都有故障报警功能，当风扇出现故障或被拔出时，蜂鸣器会自动报警；系统软件时刻对视频服务器、切换器及录像机等设备进行检测，当通讯不畅或有错误信息回读时，控制工作站会自动报警，必要时会自动启用备份源；控制工作站的界面上有专门的错误提示区域，在蜂鸣器报警的同时，会有文字及图形提示；,五、关于管理,1、系统管理,硬盘播出系统不仅仅是一个控制系统，更是一个管理系统，是一个数字化、网络化、无纸化的管理系统，是一个牵涉全台多部门、多任务的全台内部管理系统，其安全性、实用性十分重要。应该根据自身的管理模式及管理现状来确定管理方式，既要考虑到严格的管理，又要考虑应急手段。我们可根据电视台的情况修改软件。但控制软件不要随意修改。,素材管理录制时间有效日期已播次数可播次数是否可删播出日志权限管理系统管理级系统审片级系统操作级系统浏览级部门管理级部门审片级部门操作级部门浏览级,2、广告监测及管理广告的监测和管理是电视台重要的管理内容之一，每个电视台都十分重视这项工作;天虹公司研制的广告管理软件模块，是在充分调研、广泛征询意见的基础上开发成功的，并且已在多家电视台使用，得到了用户的好评；我们可以在目前的基础上，根据用户的特殊要求作个性化修改；目前的功能已包括：1.系统登陆广告段位设置：系统必须由系统管理员级别的用户才能登入。,2.计费规则:为“分段平均”表示广告段位里设置5秒（应收款位A）、15秒（应收款位B）、30秒（应收款为C）、60秒（应收款为D）四个收费标准3.广告段位设置频道名段位名称普遍优惠率高级优惠率4.素材管理段位合同号客户名称每天次数每段次数段内位置开始时间结束时间指定日期自动删除应收款合同款实收款交款费用减免授权播出通过验证5