电视台高清播出系统的设计与搭建

电视台高清播出系统的设计与搭建郭翔

（柳州市广播电视台，广西柳州545006）

0引言

柳州市广播电视台现有的电视播出系统为标清系统，已使用多年，设备逐渐老化，运行过程中已有不稳定现象出现。按照国家广播电视总局的要求，结合当前实际情况，柳州市广播电视台决定规划建设3个全新的高标清同播频道[1]。项目计划新建一个数字化、文件化、网络化、高标清兼容的电视播出系统，确保系统具有操作简单、功能完善、实用性强等特点，以满足电视台的实际使用需求。

1系统设计要求

广西柳州市电视台高清播出系统在具体设计时，须满足以下要求。

（1）要求系统软硬件都能可靠稳定运行，具有完善的热备份，无单一崩溃点，系统设计除满足台内电视节目播出需要，还应留有扩充余地，以适应未来数年可能的升级改造需要，且未来的扩展升级工作不能影响现有系统的正常使用[2]。

（2）要求采用全冗余双链路设计，播出链路均采用主备调度矩阵、主备键混、主备响度、主备4×1的模式；对单个故障点可实现在线更换修复，不影响整体播出业务；具备全面的硬件监控能力，汇聚系统内所有IT及AV设备的报警信息，方便技术维护人员提前发现问题；播出控制部分具备智能监控功能，可实时监测信号格式、质量、状态等，并在异态时报警；有合理完善的素材自动迁移、管理、删除策略，安全可靠，界面友好；支持与制作系统的互联，支持应急情况下的文件直送功能；项目需要满足三级等保相关的要求[3]。

2系统总体架构设计

系统总体架构设计如图1所示。

从图1可以看出，该系统主要由以下几个部分组成。

（1）总控系统。总控系统完成矩阵的调度、控制及管理，能够实现矩阵路由调度功能，并对重要的输入、输出信号源上多画面监视器进行监看。

（2）播出备播系统，具有播出编单、广告编单、集中上载、内容管理、整备存储以及节目保障等功能，主要负责对迁移至播出系统的素材进行技术审核和文件化自动备播工作。

（3）播控系统。播控系统具备节目单编辑、硬盘播出、应急播出、图文编辑以及自动播出控制功能，同时支持利用多种途径进行节目内容的对外发布[4]。

（4）监控系统。监控系统可对整个播控系统进行信息采集、汇聚分析，最终完成信息展现，可以对设备、信号、流程进行整体监控。监控系统所使用的软件有播控软件、备播软件、编单软件、多功能上载软件、文件迁移软件、技审软件、系统监控软件、播出内容管理软件以及图文制作软件等。

3系统功能模块设计

3.1总控子系统设计

总控系统负责台内播出信号的总体调度，采用主备设计。主路设备采用知名品牌Imagine，提供72×72路的信号调度功能；备路采用时代奥视矩阵，提供32×32路的信号调度功能。主备设备均配置主备冗余电源，支持高标清信号自适应，支持3G-SDI（SMPTE424M），HD-SDI（SMPTE292M）及SD-SDI（SMPTE259M）等信号。系统配置与矩阵同品牌带液晶X-Y遥控全面板1套；总控通路上的周边板卡机箱、多画面监视器采用双电源设计，主备设备安装于不同的机柜。主备设备的同步源不来源于同一级视分板卡。所有周边机箱的板卡采用前插式安装。

3.2分控子系统设计

播出频道分控系统负责3个频道的播出信号切换、字幕上键及响度控制等功能。本项目按照3个频道的高标清同播频道设计，统一末级下变换输出为标清信号。播出分控的信号通路加装跳线装置，关键设备具备掉电直通能力，信号切换画面平滑、音频无噪音。每个频道的主备通路设备间无共享设备，周边板卡无单卡多通道配置，满足每个频道的主备通路信号流程零耦合设计思想。各频道的主备板卡机箱独立，不采用各频道间共用板卡机箱方式。为方便扩展设备，每个机箱留有10%的插槽余量。播出分控通路上的周边板卡机箱、响度控制器、遥控面板、多画面配置双电源设计，主备设备安装于不同的机柜。

3.3信号传输子系统设计

3.3.1网络传输信号源概述

信号传输子系统在实际设计期间，用到了大量的网络传输信号源，并借助卫星锅（利用原有）调整到中星6A，126度方位，通过两台AVS+卫星接收机接收、输出广西台和CCTV1高清信号。每台设备支持输出二路SDI信号，一路信号送播出总控做外来信号转播，一路信号上墙监测。同时，从网络公司引入两路IP，通过两台IP接收解码器，接收、输出广西台和CCTV1高清信号。每台设备输出二路SDI信号，一路信号送播出总控作为外来信号转播，一路信号作为上墙监测。

3.3.2编码方式选择

信号传输子系统所采用的编码方式为：视频编码支持H.264/MPEG-2，音频编码支持MPEG1-L2和AAC，支持“高清”二个字的叠加，最后输出两路IP和两路ASI信号，设备选择主、备、辅三台编码综合处理平台设备，然后把主备编码器的输出经过应急切换器输出一路信号送给网络公司，最后把辅路编码器的信号输出给网络公司的备路，便于用户查看和调用[5]。

3.3.3末级输出信号处理

信号传输子系统所产生的末级输出信号经过播出后输出3路高清、3路标清以及3路广播信号。编码器选用裕宽YUK700设备，支持6路HD/SDSDI信号输入以及4路数字音频或者模拟音频信号输出。设备具有两种接口，可以自行选择输入信号源。末级输出信号还要传送到高山台站进行地面数字电视发射，此路信号的视频编码格式为AVS+，采用主备编码并具备解复用和复用的功能，将原编码器信号的音频解复用出来，与本地4路标清的AVS+信号复用在一起，通过光纤和微波链路同时传输到发射台。发射台需要配置解复用设备，支持解码输出3路立体声和3路数字音频AES/EBU信号，最后由发射机发射，从而实现对末级输出信号的规范化、科学化处理，使得信号的利用率得以大幅度提高。

3.3.4系统业务流程

从业务的角度分析，本次系统建设能够实现文件化的节目备播流程、规范化的节目单传输流程，并在播出系统按照节目单将节目文件转化为信号输出的业务，为用户更好地操作系统业务提供了极大的便利。

3.4播控系统设计

信息时代背景下，播控系统技术取得了快速的发展。现阶段，将收集好的节目录入到播控系统中，播控系统会自动切换电视节目。播控系统主要包含三大模块，分别是编单模块、播出模块以及播出安全模块。这些模块的设计，可以确保播控系统能够正常、稳定、安全地运行，为用户提供良好的使用体验。

3.4.1编单模块设计

编单模块是播控系统的重要模块。在实际设计中，首先，要向系统内部服务器导入广告单和节目单，此时，系统会自动形成所定制好的节目单。当这些节目单通过工作人员的审核后，方可对其进行自动化播放。其次，根据系统实际播出需求，确定节目单上传顺序。将未上传的节目单素材资料安全、可靠地传输和存储到数据列表中，确保节目被合理地安排在当天的不同时间段，以保证节目管理的高效性和便捷性。最后，为了确保系统所播出的频道互不关联，表现出一定的独立性，需要利用计算机系统，科学地编辑和管理所需要的节目单，便于用户根据自己的需求增删改查节目单，从而为用户提供优质的编单服务体验。

3.4.2播出模块设计

系统会自动触发播出模块，自动编排和呈现节目单。因此，播出模块在整个播控系统中发挥重要作用。该模块在实际设计中，首先，通过改善和优化播单内容，对节目单进行修改和编制。同时，利用系统服务器，借助通信网络，向服务器内录入和存储需要播出的节目单，确保系统能够在第一时间顺利调用和执行节目单上的指令。其次，利用以太网向服务器安全、可靠地传输节目相关信息，并对节目内容进行播出。节目播出方式主要包含顺序播出方式、连续插播方式以及定时播出方式。通过选用合适的播出方式，确保节目画面切换的高效性、顺畅性。

3.4.3播出安全模块设计

播控系统在实际运行中，一旦出现异常退出，系统会提醒用户重新进行登录操作。这得益于播出安全模块的设计和应用。该模块在实际设计时，要根据节目实际编辑状态，对所要播放的节目菜单进行加载，然后利用系统数据库，调用数据库内存储的节目单，使得系统具有更高的可靠性和安全性。另外，其他子系统一旦遇到异常退出问题，同样会调用播出安全模块，提醒用户重新进行登录。这样不仅可以有效