蘇州電視臺的全數字硬盤播出系統

一. 引言
　　在模擬電視向數字電視轉變的進程中，數字化播出首當其沖。近幾年來，廣告節目硬盤自動播出和新聞節目硬盤自動播出等系統在許多電視臺的成功應用，尤其是視頻壓縮技術、大容量存儲技術和傳輸技術的迅速發展，使得以硬盤存儲為基礎建立電視數字化硬盤播出系統的方式已被業內所認同，并正在逐步得以推廣應用。我臺的全數字硬盤播出系統經過技術人員一年多考察論證、安裝調試，于2001年底正式啟用，至今，系統一直處于可靠運行狀態。
　　二.系統要求
　　播出系統的數字化是電視系統整體數字化的一個重要環節。我臺播出系統需要播出2—4套電視節目，因此，除了對硬盤播出系統具有安全、可靠這一基本要求以外，多套節目集中播出這一方式對系統的存儲容量、節目的輸入輸出通道數、數據的傳輸速率以及數據的讀寫速度等均提出了很高的要求。我們在設計這一全數字播出系統時首先考慮了以下幾個要求：
　　1.系統支持多頻道播出。實現二套自辦節目的硬盤播出，并可擴展到與有線臺合并后所有四套自辦節目的硬盤播出。
　　2.播出采用MPEG-2（4:2:2）格式傳輸、存儲節目信號，采用8Mb/s--12Mb/s碼流進行編碼。
　　3. 系統內部一律采用SDI數字信號（內嵌AES/EBU標準音頻）。
　　4.為保證系統安全，系統內硬盤服務器、矩陣、播出控制機等主要部件均設計有備份，與主機同時工作，隨時切換。
　　5.系統使用界面簡潔直觀，操作平臺采用Windows NT中文系統。操作要簡單，輸入量少，功能全面，安全可靠。
　　三.硬件系統設計
　　數字硬盤播出系統的核心設備是存儲容量大、基本帶寬寬、輸入輸出通道多的高性能硬盤服務器。多個輸出通道共享視頻存儲服務器中的數據，多臺視頻服務器通過Fiber Channel相連。
　　我們的系統設計以硬盤為核心，以矩陣為中心，內部信號一律采用SDI，外送信號采用SDI與模擬復合共存形式。基于此，所有相關設備都選用數字格式，硬盤服務器選用2臺PROFILE PVS1024，720G RAID3硬盤，可存儲約100小時MPEG2壓縮格式的高質量電視節目，數字矩陣選用英國QUARTZ產品。系統框圖見附圖1。
　　1.節目的上載：我臺現有播出節目為DVCPRO50、MⅡ、BetaCam及U-matic格式的錄像帶，設計以4種機型各2臺 + 總控矩陣來的4路信號作為上載源信號。4種機型中除DVCPRO50直接以接入外，MⅡ、BetaCam通過GVG 8950 ADC分量式AD轉換再經Miranda AMX-10i音頻嵌入后接入，U-matic由于沒有分量輸出，只能通過GVG 8960DEC復合AD轉換再經Miranda AMX-10i音頻嵌入后接入；總控矩陣來的4路信號本就是SDI，只需經GVG 8981幀同步后接入。源信號經矩陣切換后進入PVS1024的4個輸入口進行編碼、壓縮成MPEG-2格式后，存儲進硬盤。
　　2.節目的播出：系統采用了主備兩套視頻服務器并行工作的方式運行，主、備視頻服務器完全鏡像，一旦主視頻服務器出現故障時，就切至備視頻服務器繼續播出，應急播出能做到同步切換，無延時。所有過程的檢測、控制都由播控機實時完成。
　　硬盤的8路輸出回送矩陣以便更方便靈活地調用，測試卡發生器選用數字式，只需經Miranda AMX-10i嵌入CD機音頻后接入矩陣。硬盤輸出、外來信號、測試卡均在播控機的控制下，依照節目單的次序進行播出。
　　我們的切換臺選用QUARTZ QMC，主要起到鍵混的作用，它的4路切換源為：PGM、PST、EMERGNCY、BYPASS，其中PST可預監鍵上的內容。它的2路鍵都具有軟切換功能，可由軟件控制上下，且通過Q-Link與矩陣連接后，可直接調用矩陣的源信號，等于是矩陣控制面板的備份。2路鍵分別用于控制臺標與字幕，QMC獨有的兩級備份,PGM、PST來自主矩陣，EMERGENCY來自備矩陣，當主矩陣出現問題或需維護時使用，而BYBASS信號亦來自備矩陣，可完全旁通QMC切換。QMC亦能接受嵌入及數字音頻，可手動及由播出軟件控制音量。(PGM、PST來自主矩陣，EMERGNCY、BYPASS來自備矩陣。此句刪去)
　　本系統（由貴臺根據實際使用情況補充填寫）后輸出。
　　本系統的信號分配選用GVG 8941、8931與8920，8941帶模擬輸出，可用于信號監看；聲音監聽選WHOLER AMP2VSA，它可直接接收數字音頻。模擬輸出部分，采用GVG 8960DEC DA轉換器與Miranda ADX-10i音頻解嵌后輸出。
　　本系統設備由永達國際科技有限公司負責供貨及整體集成。由于該公司雄厚的技術力量及在國內外各類系統集成項目中積累了豐富的經驗，所以本系統在設備及安裝工藝上都達到國外最先進水平。
　　四.軟件系統設計
軟件是整個系統的重要組成之一。優質可靠的硬件設備選定后，播出系統的先進性、可靠性以及播出質量、播出實效往往更大程度地取決于自動播控系統軟件。軟件的開發我們考慮到以下幾點：
　　1.穩定多樣的播出功能：首先是保證穩定可靠，并能提供順序、插播、定時、延時播等多種播出形式，并能靈活調用硬盤輸出信號和外來信號。
　　2.靈活的編輯功能：節目串聯單的插入、刪除、修改等。
　　3.完善方便的上載功能：提供素材即時上載、定時上載等。
　　4.友好的人機界面：符合操作員的工作習慣，易學易用，中文界面。
　　5.軟件安全性強：設置用戶的安全等級，保證系統數據的安全性，播出時要自動鎖定各種破壞性的違規操作。
　　6.軟件要考慮隨著系統硬件的發展更新易于升級或兼容。系統采用開放結構，提供對設備擴展和功能擴展的功能。具有接受第三方軟件的能力，支持主流的國際標準協議。
　　7.提供診斷程序。監測視頻服務器、矩陣等主要部件的狀態，發現問題及早報警。
　　經過多方考察，本系統的控制軟件我們選定由北京大恒公司開發，軟件基于目前已在視頻專業領域廣泛流行的操作系統平臺Windows NT上開發，繼承了Windows NT易學、易用的特點。
　　控制軟件采用VC++語言編寫，摒棄了以往直接采用PROFILE現成協議控制的慣例，直接從底層開發，這樣，一旦軟件需要設置諸如碼流等參數時，可直接由軟件界面設置，無需在PROFILE上對等操作，大大開發了　　　PROFILE的潛在功能，提高了播控的安全性。
　　軟件包括上載、串編與播出控制，系統采用兩種控制方式：網線與RS422。整個控制系統由5臺工控機、1個Switch組成。5臺工控機編號為1-5，其中1、2號為主備播出機，3號為串聯單編輯機，4、5號為上載控制機，它們通過Switch與2臺PVS1024聯成1個子網，采用網線進行控制。而矩陣、切換臺及上載用放像機采用RS422控制。系統控制圖見附圖2.
　　素材上載時，系統控制上載放像機、矩陣及PROFILE，根據上載通道視頻信號來源選擇相應激活的放像機及外來信號源將素材錄入硬盤，系統對外來信號可實現定時上載，素材上載完畢后，可通過兩臺硬盤機間的光纖相互傳送，互為備份。上載端的審看通道還可兼作系統的延時播出通道。
　　串編是將硬盤中存在的素材和外來信號編輯成播出串聯單，我們設計由串聯單編輯機完成，串聯單編輯機通過網關與廣告部門相連，可完成廣告播出串聯單的導入，在以后全臺制播一體化網絡完成后，可升級到整個播出串聯單的導入，減少了工作人員的重復工作量，減少差錯。
　　軟件的播出控制就是使素材在播控機的控制下，依照串聯單編輯機所編輯節目單的次序進行播出，我們采用一臺播控機同時控制兩個頻道播出的方法，另一臺播控機處于熱備份狀態。系統同時控制PROFILE、矩陣及播出切換臺，可實現開播、定時、順序、順插、延時播這幾種播出方式，還可根據播出要求臨時調整播出表,并可控制切換臺進行字幕和臺標的上下。備PROFILE設有循環播出通道，用于應急用填檔節目的播出。
　　五．系統安全性
　　系統中兩臺硬盤服務器相互鏡像備份，采用RAID-3硬盤機箱。每臺硬盤服務器采用Duplidisk卡攜帶兩塊鏡像備份的系統盤，服務器采用光纖通道與RAID控制器相連，當服務器啟動時，即可對RAID控制器進行檢測，RAID控制器也分主備兩塊，可以熱插拔。
　　主備播出機均能獨立完成兩個頻道的硬盤播出，若主播出機發生故障，系統自動切換至備播出機工作。并發出報警信號，通知技術人員前來維修，故障排除后，可手動切回主播出機工作。鑒于矩陣擔負著上載與播出信號調用的雙重任務，從安全考慮我們特別配備了QUARTZ 24x16作為備用矩陣，一方面為切換臺提供備用信號，另一方面可直接代替主矩陣播出。
　　對比國內已有的硬盤系統，我臺的全數字硬盤播出系統具有許多突出的優勢：
　　1.硬件方面，采用GVG的最新機型PVS1000系列產品，RAID-3硬盤機箱，最新產品附帶的最新技術使我們在軟件控制上有更好的選擇。
　　2.播出軟件由中科院大恒音視頻公司設計，它是國內最早涉足GVG硬盤開發的廠家，具有雄厚的科技實力和豐富的經驗積累，公司入駐我臺進行開發，對我臺的具體要求非常明白，因此，控制軟件幾乎已將GVG硬盤播出的功能推至極致。
　　3.率先一步向數字化邁進，目前這套播控系統內部全部采用數字信號傳輸，視音頻只需一根線傳輸，大大簡化了走線，尤其重要的是，系統為以后全臺建設編播一體化網絡提供了保證。
　　該系統運行至今半年多來，工作穩定可靠，系統技術指標達到廣電總局的有關標準，節目播出質量顯著提高。同時，系統因為采用預先上載的方式，徹底杜絕了由錄像機、錄像帶引起的劣播、漏播事故，取得了良好的社會效益。