新昌电视台硬盘播出系统建设方案

新昌电视台是一个成立于1993年的县级电视台，几年来，事业建设稳步发展，摄录编设备从早期的U－matic到后来的BETACAM　SP，跨入新世纪后开始添置数字设备，并开始采用单机非编进行新闻和广告的串编，摄录编设备基本实现了数字化，节目制作质量明显提高，但由于经济实力等诸多因素的影响，播出方式一直停留在手动播出方式上，播出系统设备陈旧，通道指标差成了制约节目播出质量的瓶颈，为尽快提高播出质量成为现任台领导的一桩心头事。2004年底由于市政建设需要，广电大楼要实行异地搬迁，台领导决定把播出系统的自动化改造列入了搬迁改造的一件大事，并制订了“设备数字化，播出自动化，新闻无纸化，办公网络化”的搬迁总体目标。

一 播出系统现状

1. 通道性能指标较差

通道性能指标与国家广电总局颁布的指标相去甚远。新昌电视台现有新闻综合和休闲影视（有线频道）两个频道，由于通道设备陈旧，档次参差不齐，且台标机、字幕机串接其中，图像传输通道损失较大。经客观测试，视频、音频通道测试结果如表1和表2。







2. 播出安全性不高

主要原因是通道上串接的设备太多，无应急切换措施，存在着安全隐患。

3. 人为事故率高

由于采用手工切换方式，广告节目时常二三分钟一盘带，节目切换频繁，值机人员劳动强度大，精神状态紧张，容易造成人为的播出事故。

因此，播出系统的现状已远远达不到专业电视台对于节目播出的要求，播出图像画面层次感差，清晰度、透明度不够，新昌电视台播音员和电视观众反映较为不满，影响电视台形象，播出系统的改造已势在必行。

二 系统改造的总体要求

系统设计本着“安全、优质、经济、扩展”的指导原则。整个系统基于主备视音频服务器的二个频道电视节目的盘带混合播出，通道传输采用串行数字视频模拟音频格式，最后输出采用模拟视音频信号。

安全性，是播控系统的基本要求，必须贯穿到系统设计的全过程。而播出系统的安全性主要取决于直接参与播出的每一个设备的稳定性和可靠性、控制系统的合理性和安全性以及应急处理的能力这三个方面。直接参与播出的设备必须经过国家标准测试并符合国家标准的设备，控制系统应具有完整的控制逻辑和处理各种应急事件的能力，整个系统没有因为一个设备的问题导致整个系统瘫痪的“死点”。

优质性，是系统改造的最终目的。自动播出系统的视音频通道技术指标应达到或超过国家规定的甲级指标以上。在保证各项功能的前提下，系统应简洁明了，具有灵活的接口，良好的操作性。

经济性，要求整个系统具有较高的性价比。我们本着一切从实际出发，在满足各项指标和功能的前提下尽量节约投资，可优先考虑国内口碑较好且有较多成功案例的生产厂家的产品。

扩展性，在满足目前需要的前提下，系统要考虑今后的全数字化和网络化的升级改造。

三 系统方案的设计

根据本台制播设备数字化改造的总体要求以及播出系统的现状，结合数字化、网络化的发展趋势，SDI格式已成为数字化改造的主流格式，且SDI格式具有以下优点：接线简单，系统的安装和维护方便；进行分配时，其增益、相位、频响保持稳定；在数字噪声的基准电平范围内，信号的质量不会下降。音频方面由于本台的播出系统中大部分为模拟信号源，且信号的处理环节较少，为节约成本，减少音频信号的A/D、D/A转换器，改造时考虑采用模拟音频格式。因此采用SDI串行数字视频和模拟音频格式进行盘带结合的自动化改造显然是目前的最佳选择。

经过多方调研，我们确立了系统设计的指导思想：

* 采用盘带结合的播出方式，以视频服务器为播出的核心，服务器采用主备镜像备份方式；

* 以数字矩阵为信号调度和播出枢纽，实现2套节目的共享，采用主备切换播出；

* 选用高质量、智能化的视音频周边设备；

* 采用SDI串行数字视频和模拟音频方式；

* 系统控制采用工作站双机备份方式，实现资源共享和灵活调度。

1. 系统的构成

参照系统图1可以看出，该系统主要有以下几部分组成：信号源、视音频硬盘服务器、视音频切换系统、自动控制系统及时钟、同步、技监系统等。




（1）信号源

新昌台的信号源分为带同步接口的录像机信号源和不带同步接口的信号源。带同步接口的信号源有3台BETACAM　SP的UVW-1200P（两个频道的电视上载及应急播出）、2台配DSBK-1601 SDI输出板卡的DVCAM　DSR－1600AP（自制节目的上载及应急播出）录像机，UVW-1200P采用分量信号输出经GVG 8950ADC的模数转换输入到切换矩阵和16×1切换开关，DSR-1600AP直接输出SDI信号到切换系统。不带同步接口的信号源有1台DVD机和一台VHS的放像机（极少使用）及３路外来信号：中央1套卫星信号、现场直播时的光缆信号及测试卡信号，DVD片的上载我们采用格非公司的专用软件将DVD片中的VOB文件直接拷贝到硬盘服务器中，DVD机为应急播出时所用。不带同步接口的信号源因为不常用，我们采取了一个5×1的切换开关，再经过带帧同步的GVG 8960DEC模数转换器输入到切换系统，平时信号切换在中央1套的卫星信号[FS:Page]上。各路音频信号经GVG 8910ADA－ST音频分配进入切换系统。各路信号源的模拟视音频信号分一路去电视墙作信号的监视用。信号源示意图如图2所示。

（2）视音频服务器

视音频服务器不只是切换系统的信号源，而且是我们视音频信号的上载的存储器，通过上载把原先录像机播出方式的在线故障转变为了离线故障，从而大大提高了实际播出的安全性，视音频服务器通过光纤网络交换机实现镜像备份方式。

（3）播出切换系统

包括一个配有两个RCP－16×4控制面板的16×8的数字播出调度矩阵、2个16×1的数字切换开关和2个2×1的无源切换开关，上述信号源经过相应的处理以数字视频模拟音频的方式输入，它们输出的视音频主备信号经过一个无源2×1开关的切换输出，视频信号输入到数字键控器，经过二级键混、GVG 8960ENC D/A视频转换去无线发射台和有线机房前端，无源2×1输出的音频信号经音频自动增益控制器、ADA分配放大也接入无线发射台和有线机房前端进行发射和传输。切换系统的输入信号源包括5路UVW-1200P DSR-1600AP输出信号、1路5×1的输出信号、4路主备视音频服务器输出信号，主切换矩阵还包括2路16×1的输出信号，共12路信号。主切换矩阵的输出包括2路主播信号输出、2路上载输出、2路备用跳线输出、1路技监输出，共7路输出。两个控制面板一个作手动应急所用，另一个为切换测量信号的技监和备用应急跳线时所用。




（4）自动控制系统

控制系统要实现自动播出控制和对视频服务器的上载和播出等的控制，必须借助于网络。本系统采用了数据、文件、控制分离的网络控制结构，图3为网络控制示意图。在该系统中存在三个网络，两台视音频服务器通过光纤通道网卡组成视音频素材网络，两台视频服务器互相备份素材，我们从应用角度在逻辑上定义了其中1台作为主视频服务器，另1台作为备视频服务器，其实两台的物理配置是完全一样的，从一台视频服务器输入通道上载的素材，自动通过光纤通道网络拷贝到另一台。第二个网络是由2台视音频服务器、2台播出工作站、2台上载工作站（兼审片工作站）、1台串编工作站和2台互为备份的文件管理服务器通过一台CISCO 24口的百兆以太网交换机构成一个以太网络完成文件的传输交换。另外一个网络为2台自动播出工作站和2台上载工作站通过一台MOXA公司的16路RS232/RS422　IP网络集中控制器控制主备视音频服务器、16×8播出切换矩阵、16×1切换开关、数字键控器和上载录像机进行播出切换和上载。

在硬盘播出系统中，良好的视音频设备还需要有良好的播控软件的配合，使各硬件系统稳定协调地工作。系统的控制采用TCP/IP网络控制和RS422/232专线控制的方式。整个系统有录制、播出、硬盘控制、串编系统和文件管理系统等构成。

录制系统：系统采用控制录像机上载、手动上载、定时上载等三种方式。素材上载时，系统控制上载放像机、切换矩阵及视音频服务器，根据上载通道视频信号来源选择相应激活的放像机及外来信号源将素材录入硬盘，通过两台视音频服务器间的光纤相互传送，互为备份。节目录制完成后可以对录入的节目进行检查，检查录入节目的质量和对录入节目的素材进行设定。

播出系统：软件的播出控制就是使视音频服务器中的素材在播出控制工作站的控制下，依照串联单编辑机所编辑节目单的次序进行播出，我们采用一台播控机同时控制两个频道播出的方法，另一台播控机处于热备份状态。系统同时控制视音频服务器、播出矩阵及播出切换开关，可实现开播、定时、顺序、顺插、延时播出这几种播出方式，还可根据播出要求临时调整播出表,并可控制数字键控器进行字幕和台标的上下。主备播出工作站均能独立完成两个频道的硬盘播出，若主播工作站发生故障，系统自动切换至备播出工作站工作。并发出报警信号，通知技术人员前来维修，故障排除后，可手动切回主播出机工作。

串编系统：串编是由串编工作站将硬盘中存在的素材和外来信号编辑成播出串联单，通过以太网导入播出工作站。

文件管理系统：文件管理服务器为以太网内各台工作站服务，也是公共数据库存储的地方。上载工作站把上载的素材信息记录到文件管理服务器中，串编工作站将上载的素材和外来信号编辑成播出串联单，自动播出工作站则到数据库中查找这些素材信息，然后控制播出视频服务器进行播放。

（5）时钟、同步、技监系统

时钟系统：采用青岛广播电视科研所的时钟授时系统，该系统采用解码CCTV场逆程中的时间信息来保证整个系统时间的同步，同时配置GPS时钟和时钟倒换器，从而保证了播出时间的精确性。

同步系统：同步信号发生器采用二台泰克SPG-422同步脉冲发生器，双机热备份，进行主从锁相，并采用ECO-422自动倒换。同步信号经视分后接到各播出设备同步锁相。

技监系统：采用1台Tektronix WVR-611A多功能视音频监视仪，音频的监听通过Wohler AMP1A-LP4S实现。技监的信号源包括上述所有信号源、主备硬盘服务器4路解码信号、2路备切换开关输出信号及最后的输出信号。

2. 硬件系统主要设备性能

（1）视音频服务器

作为本系统项目投资的重头设备－视音频服务器，我们经过多方了解和考察，并对设备进行实际测试比较，在满足系统要求的情况下，我们充分比较了国内外多种视音频服务器的性价比和自动控制系统的性能，最后选择了由北京格非视频科技发展有限公司开发的MagiStream四通道视音频服务器及输入输出通道板卡，该视频服务器采用嵌入式NT作为操作系统，具有开放式的软硬件平台和标准的接口协议，支持热插拔的冗余电源、热插拔的RAID5磁盘阵列、热插拔的风扇，服务器全面支持标准的MPEG2压缩格式，可将DVD通过DVD-ROM将文件直接拷贝到视音频服务器播出，具有完善的输入输出接口，服务器内置1G光纤Ethernet网络接口和100Meth[FS:Page]ernet网络接口，具有强大、方便的网络功能。通过局域网，支持素材本地上载，或通过网络异地实时上载，支持素材以数据文件方式高速上传到服务器。外部控制协议支持Sony标准控制协议和Louth VDCP控制协议。标准配置，6个SCSI热插拔盘位。

（2）切换矩阵及其他周边设备

主切换矩阵16×8和2台16×1切换开关均采用Leitch的数字视频、双声道音频的系列产品，主切换矩阵配备有控制面板，在紧急状态下可完成手动的切换方式，模拟的信号源5×1切换开关和无源的2×1切换开关采用OSE公司的SW120系列产品。周边设备，如模拟视音频分配器、模数数模转换器等，充分考虑到播出系统中的每一个设备都可能成为系统的“坏点”，因此对于系统中的小件设备使用高质量的产品来保证系统的安全性，采用了GVG公司的8900系列机箱和模块，8900机箱采用智能化设计，有一个标准的RJ45网络接口，可以通过PC机对其中的板卡运行状态进行实时监测，参数设置、调整，并提供提示和报警。

四 系统的测评

* 安全性高：系统采用了多级应急保护措施，保证了播出系统的安全播出；

* 系统的通道技术指标高。系统虽然经过了A/D、D/A转换，但模－模的通道指标基本符合电视行业标准高原GY/T152-2000的甲级指标，数－数的通道指标符合GY/T165-2000的标准，本系统所采用的Leitch、OSE等切换产品和GVG公司的周边设备对通道的信号损伤很小，台标、字幕都是以数字键控方式叠加到视频图像上，对视频通道指标没有任何影响，播出节目达到了很高的图像质量；

* 系统具有较高的性价比。系统采用性价比较高的国产硬盘服务器和高质量的切换产品及周边设备，达到了理想的播出效果，系统完全满足县级台的播出需要；

* 扩展性好。由于该系统采用了模块化的矩阵切换，配置比较灵活，可根据需要从音频模拟到全数字播出，扩展到多个频道的播出，也可从标清向高清的发展，保护了前期的投资。系统中还预留了网络接口，以便今后与非编网的相连，实现全台的制播一体化。

该播出系统于2005年5月正式投入使用，一直以来工作稳定正常。