新型硬盤播出系統在移動電視頻道的構建與實現

范袁飛 揚州電視臺網絡事業部

1.引言

隨著移動終端的不斷拓展，收視人群的逐步增多，移動電視媒體重要性日漸凸顯，已成為各級電視臺主流頻道日間收視時段的有效補充。為了提升移動電視的播出品質，保障移動電視的播出安全，實現“不間斷、高質量”的播出要求，揚州電視臺針對移動電視頻道，設計并實施了全新的文件化硬盤播出系統。

2．移動頻道播出系統需求分析與設計

2.1 需求分析

針對移動電視頻道播出控制方面的需求，需實現在現有延時播出、硬盤播出之間進行高精度的自動矩陣切換，避免因人工切換造成的黑場和丟幀；硬盤播出系統的主備系統在單個系統故障時，能夠進行高同步精度的無縫熱切換功能；能夠實現市級臺主流硬盤播出系統的功能，在播出控制精確的前提下，實現高質量的播出效果。

針對播出安全方面的需求，需滿足7×24小時穩定工作的能力，能夠長時間高強度連續工作不死機；系統構架完整穩定，視頻播出服務器、數據庫、文件服務器、播出、編單、上傳應功能分開；整個硬盤播出系統相對封閉，具備一定的抗病毒的能力；最后硬盤播出系統必須具有統一管理的能力，可以進行操作權限的細分，以保障播出系統的控制安全性。

2.2 系統冗余設計

為了實現播出的控制和安全需求，系統設計時，硬盤播出系統服務器采用支持多種高標清文件格式的播出平臺；選擇的硬件板卡帶有各輸出通道有嵌入的數字音頻輸出，同時支持控制獨立的預監通道，播出通道與預監通道分離，在播出的同時可預覽所有條目。

本次系統中包含有兩類服務器，分別是數據庫和應用服務器。本系統采用了具有較高性價比的X86架構服務器以及Windows操作系統，在保證系統高安全性能的同時大幅度降低系統的維護成本。數據庫采用SQL SERVER系列軟件。在實際構建過程中，部分服務器根據具體應用，采用雙機的方式，提高系統的安全性。

核心設備中的關鍵性物理鏈路、關鍵服務器、關鍵工作站點都按照冗余方式設計。相關的核心數據庫服務器、MDC共享文件系統服務器采用硬件設備冗余的方式，以保障系統的安全穩定運行。視頻服務器中的大部分部件支持熱插拔，方便維護。

視音頻數據是本網絡最重要的數據之一，我們在設計核心視、音頻數據在線存儲系統時，采用硬件RAID數據冗余保護方式，對這些核心數據有冗余校驗功能。除此以外，在線存儲體都配置在線熱備份硬盤，當單塊硬盤損壞時不會導致數據的丟失，能夠立即替換故障盤，恢復數據，繼續系統運行。數據庫數據同樣也是本網絡最重要的數據，我們在設計數據庫數據存儲方式時，也均采用硬件RAID數據冗余保護方式，保證數據庫數據也具有冗余校驗功能，保證數據庫數據的安全和可靠。此外，還定期將數據庫數據進行備份，即使有意外事故出現后，也能夠快速恢復數據庫的數據，繼續系統運行。

3．硬盤播出系統流程應用分析

移動頻道硬盤播出系統流程如圖1所示。首先編輯好一個節目單，節目素材準備部門依據節目單設定的時段和時長準備節目，在節目準備完成以后，需要播出的節目素材與節目單一一對應無誤后將節目單提交審核。節目單審核完成以后，播出系統內部自動進行播出素材到播出視頻服務器本地硬盤的同步工作。在開始播出以后，播出端還可以根據實際情況臨時修改節目單，并在最后的播出日志中記錄。第一步：編輯播出單：可按照不同頻道和欄目的方式編輯播出單，編輯方式靈活，可直接從資源管理軟件中拖拽需要播出的條目，并可靈活調整播出順序。

第二步：審核播出單：編輯好后的播出單可在演播室播出控制軟件的審核頁面中進行審核，并可實時預監條目內容。

第三步：瀏覽播出單模塊：播出單審核通過后，在播出前可通過預監通道瀏覽需要播出的節目，是保證播出視頻質量的最后一個環節。

第四步：播出模塊：在播出頁面中進行節目播出，采用雙機熱備的播出方式保證播出的安全性。

4．硬盤播出系統關鍵技術設計

移動電視頻道硬盤播出系統如圖2所示，由以下核心設備組成：兩臺iChannel服務器；上游設備為16X2切換器，作為信號源調度使用；下游設備為3X1倒換器，作為主備機之間的切換設備。3X1倒換器安裝在i-Mod機箱中，該機箱配置IM-NET以太網控制卡。此外還要用網線連接一個外置遙控面板DVS-RM。外來信號（或者是延時播出系統輸出的SDI信號）進入本硬盤播出系統，經過一個16X2切換器調度。16X2的輸出PGM/EXT和PGM分別接入到主備服務器的輸入接口上。主備服務器之間需要連通網絡。3X1倒換器接入到網絡中，可通過網絡進行控制。

視音頻信號的連接如下：

（1）多路外來信號分別接入到16X2倒換器的1-16號輸入信號接口；

（2）16X2倒換器的PGM/EXT端口與主播出服務器的IN 接口相連接；

（3）16X2倒換器的PGM端口與備播出服務器的IN 接口相連接；

（4）主播出服務器的輸出接口與3X1倒換器的MAIN IN接口相連接；

（5）備播出服務器的輸出接口與3X1倒換器的STBY IN接口相連接；

（6）備用信號（如使用機頂盒1的加嵌后的SDI信號作為應急備用信號）與3X1倒換器的AUX IN接口相連接；

（7）3X1倒換器的OUT1信號接最終輸出，OUT2可接監視器實現輸出信號同步監看。

4.1 鍵疊加技術

圖1 移動頻道硬盤播出系統流程

圖2 硬盤播出系統組成

圖3 鍵疊加后效果圖

本系統中的服務器支持多個臺標和字幕的疊加，在不使用臺標機、字幕機和鍵控器的情況下，可以疊加臺標和時鐘，還可以疊加角標和跑馬字幕。如果疊加的是掛角文本字幕或者是跑馬字幕，在服務器軟件中可以替換原模板中的文本。

4.2 同步播放技術

在主備機播出系統中，其中一臺播出服務器故障或檢修時，另一臺播出服務器單機播出，在故障排除或檢修結束以后，需要將其上線與正常的播出服務器并機播出。一般情況下，恢復的機器需要等到節目單下一條節目開始播出時才能并機。例如：10點播放一個電視劇，時長45分鐘，故障機在10點10分修復，此時故障機不能播出10點的電視劇，需要等到10點45分電視劇播完以后，播放下一條節目時再和正常播出的機器同步并機播出。

如果具有同步播放技術，在機器恢復并機播出時就不必等到下一條節目開始播出時，即可直接并機播出。例如在上面的例子中，故障機在10點10分修復時，可馬上根據節目單和當前時間，計算出當前該播出電視劇的時碼點，立即與正常播出機同步并機播出。在這種情況下，該電視劇后面的35分鐘就是主備播出，而傳統方式下這35分鐘是單機播出。

4.3 雙屏瀏覽技術

在播出模塊界面上共有兩個回顯窗口。主窗口用于顯示當前正在播出的素材；第二顯示窗口主要有2個作用：一是預監外來的信號；二是在硬盤播出時，可以提前顯示下一條播出信號的首幀。

5．結語

揚州電視臺移動頻道播出系統建成后，運行情況良好。從系統的設計到最終運行，我們親身參與并與廠家反復探討，對這套全新型硬盤播出系統的工作原理有了更深入的了解，同時也為以后的技術管理工作積累了豐富的經驗。

圖4 同步播放技術對比示意圖

圖5 雙屏瀏覽窗口