小型化数字电视播出系统的设计

2009-12-15 11:47:00来源:DVBCN数字电视中文网 热度:
这些年来,全国省市级电视台已经普遍完成了播出系统从模拟时代向数字化时代的过渡,大规模的数字电视播出系统改造和建设应该说已经基本完成,浙江广电集团在2002年设计建设了一个具备10个数字频道播出能力的自动化硬盘播出系统,该系统具备了大型SAN结构的硬盘播出存储结构、机械手自动上载、编单上载播出节目单网络化等特点,具备了较高的技术先进性。把集团的电视播出能力和播出质量提升了一大步。

但这些年来随着电视播出技术和播出形势的不断发展;节目平台比如数字收费电视、数字移动电视等也在不断扩充,原有的播出系统容量显然已经不能满足节目播出的要求。必须补充新的数字电视播出系统,浙江广电集团就是在这样的大形势下决定建设一个全新的数字播出系统作为原有系统的补充,满足集团电视节目播出的需要。

一 系统设计思路

1. 低成本

新增频道的经济效益一般都不高,甚至带有一定的试验性质。因此投资不能参照传统节目频道,要力争减少建设成本。

2. 积木式易扩充的系统架构

节目频道的增加有一个循序渐进的过程,既不能一下把规模扩大,也不能孤立地进行单个建设,适宜采取适当规模的积木式框架结构,在充分考虑系统结合能力的前提下,把几个频道的播出规模作为一个建设单位进行建设。

3. 新技术的运用

播出技术可谓日新月异,硬盘播出技术、存储技术、网络技术都在不断的发展变化,新的播出系统就要充分运用高新技术来提高系统的播出能力和性价比。

二 播出服务器选型

视频服务器是整个播出系统中最核心、最基础的设备,它的选择直接关系到整个系统的安全和可靠性。本系统采用Pinnacle公司推出的最新一代基于网络存储的MPEGII视频服务器Mediastream Server 8000。

Pinnacle公司新一代MPEGII视频服务器MediaStream Server 8000系列,是专门为播出设计的支持多通道、高速视音频文件传送的高可靠的视频服务器,5U机柜可内置多个通道插槽,配合双解码器,最多支持8个输入输出通道,服务器本身没有素材存储空间,通过FC接口连接外置的光纤接口的磁盘阵列,最多可支持超过1000小时节目的FC磁盘柜。

MS8000系列视频服务器在原MS900服务器基础上,将SAN存储改为独立的RAID阵列,通道支持标清SD输入,标清SD、高清HD以及ASI的输出,并支持内部直接上下变换(无需硬件升级);编码格式支持4:2:0以及4:2:2,码流最高可达50Mbps/I frame;视音频输入支持数字格式,输出提供全数字及模拟的多种格式接口。服务器经ConnectPlus1000(网关服务器)通过千兆以太网实现数据连接,可方便在线增减设备;8000系列服务器主机及存储阵列标配冗余电源和风扇,提供基于SNMP的远程监控,方便维护。

三 数据镜像系统的设计

服务器系统提供1000M以太网直接对联,最大传输速的达到30倍(双向)。KVM共享部分提供对2台服务器的键盘、鼠标、显示器的切换(连接MSI控制机)。

数据传输由专用的ConnectPlus1000作为传输网关,其实际带宽达到300Mbps,折算单向通道带宽为150Mbps。150Mbps可完全应用于数据拷贝,在一般负荷下都可达到15倍速(10Mbps)的传输速度。如果在1频道系统所有通道同时运行情况下,12个通道会占用120Mbps带宽,剩余传输带宽可以支持10倍速左右的数据传输速度。

四 播出切换设备的选型

本项目播出切换系统的核心设备为两台QUARTZ Q3204数字矩阵和QMC切换台,QMC切换台QUARTZ公司近年来推出的一种新型多功能数字切换台,它具备传统切换台的各种功能,可以对视频信号叠加键信号、控制视频信号的切换方式、调节输出音频的音量等。但在设计理念上,QMC切换台突破了传统切换台的设计模式,大量采用模块化设计和计算机技术,通过对切换台主机内嵌系统配置赋予QMC切换台不同的功能。这种设计方式使用户可以对QMC切换台的配置进行个性化设计,在使用切换台时具有更大的自由度。

QMC切换台具备很高的播出可靠性,设置了多层保护,切换台的播出信号可以从输入的PGM、EMG和BYPASS中选择。正常情况下,QMC切换台将切换矩阵送来的PGM信号输出;如切换矩阵发生故障,可以立即切换到EMG通道,将EMG通道信号直接输出,EMG信号同样经过QMC主机处理,可以进行加键等操作。如QMC主机发生故障,可以切换到BYPASS或直接断电强制BYPASS输出,BYPASS的信号是直通信号,不能进行加键等操作。

在控制总线方面,为防止QMC主机、控制面板和切换矩阵之间相互影响,QMC主机与控制面板、QMC主机与切换矩阵分别设置独立的两套Q-LINK总线,总线的物理结构相同但传输协议不同。在QMC主机工作正常的情况下,如切换矩阵发生故障,控制面板仍然可以将控制指令发给QMC主机,可以进行除矩阵切换指令外的任何操作。此外QMC切换台也具备很高的灵活性,其所有功能都可以通过QMCSETUP的软件来配置。

五 上载播出工作流程设计

图1为先编单后上载系统流程图。

本流程的特点:总编室编辑产生的串联单下载到播出编单工作站,播出中心二次细化之后生成上载任务表,降低可能产生的由播出部编单错误产生的故障风险,并最终由播出工作站予以播出。




六 播出软件结构设计

本项目之播出软件结构我们遵循安全性、结构化、开放性的原则,各功能模块保持良好的协同能力,同时又保证各自的独立性,既按照操作流程完美的[FS:Page]配合在一起运行,又自成体系可以独立运行,这保证整个网络的安全性。

本系统软件由下列功能组件组成:节目单编辑模块,素材上载模块,广告上载和管理模块,设备服务器模块,播出控制模块,网络授时模块,SQL数据库模块,素材管理模块,播出单管理模块,矩阵调度模块、系统管理模块组成。工作流程如图2。

七 系统特点综述

综合各种因素,我们最终确定以两个节目频道的播出能力为先期系统建设规模,同时也将成为日后系统扩充的基本单位。本系统核心服务器采用了两台Pinnacle公司推出的最新一代基于网络存储的MPEGII视频服务器Mediastream Server 8000,互为主备镜像。单个服务器存储容量为2.5T,节目存储能力约为370小时/12MBit,存储介质采用光纤接口支持SATA大容量硬盘的硬盘箱,增加了存储容量、降低了投资成本,提高了系统的性价比。

整个系统为4通道上载、8通道播放的I/O架构。既满足了两个频道播出的通道要求,又充分发挥了两台MS8000服务器最佳播出能力。每个频道的主备播出通道分别在不同的服务器之上,两个服务器间通过CP1000互相拷贝节目素材,以达到互为备份的功能。

该系统的上载软件设计借鉴了机械手自动上载的设计思路,采取每台录像机配一台条码扫描器的方式,手动扫描磁带条码,自动匹配节目元素。自动化程度和可靠性要优于传统手工上载工作模式。

周边系统采用了两台QUARTZ Q3204数字矩阵和QMC切换台,系统目前具备(一主一备)两个频道的播出能力,系统设计上充分体现了冗余和播出通道的备份功能,每个频道的节目输出有节目母线(PGM)、紧急母线(EMG)以及旁通母线(BYPASS)三重备份保障,而节目母线和紧急母线、旁通母线之间不仅信号前端来自不同的数字输入矩阵,而且在控制方式上也采用了不同的控制链路和设备,以达到系统播出的最大安全保障。

系统画面监看采用了两个MVW1600的多分画面主机和等离子显示器的实现方式,节约了机房空间。监听采用AMP2-VSA音频监听器,监听一路SDI播出信号和四路模拟音频信号。此外系统还配备了Tektronix公司的WVR611A波形监测仪以及新奥特A8数字字幕机等设备。

总之,系统的设计根据总体设计、分步实施的原则,充分考虑到了系统的先进性、经济性、安全性和前瞻性,并具备了良好的系统扩充性。系统指标优异、工作流程合理、功能模块清晰,具备了一定的先进性。从目前的运行情况看,系统运行稳定,基本达到了设计的目标。

摘自《现代电视技术》

责任编辑:DVBCN编辑部

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