蘇州電視臺的全數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)

一. 引言
　　在模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變的進程中，數(shù)字化播出首當其沖。近幾年來，廣告節(jié)目硬盤自動播出和新聞節(jié)目硬盤自動播出等系統(tǒng)在許多電視臺的成功應用，尤其是視頻壓縮技術(shù)、大容量存儲技術(shù)和傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，使得以硬盤存儲為基礎(chǔ)建立電視數(shù)字化硬盤播出系統(tǒng)的方式已被業(yè)內(nèi)所認同，并正在逐步得以推廣應用。我臺的全數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)經(jīng)過技術(shù)人員一年多考察論證、安裝調(diào)試，于2001年底正式啟用，至今，系統(tǒng)一直處于可靠運行狀態(tài)。
　　二.系統(tǒng)要求
　　播出系統(tǒng)的數(shù)字化是電視系統(tǒng)整體數(shù)字化的一個重要環(huán)節(jié)。我臺播出系統(tǒng)需要播出2—4套電視節(jié)目，因此，除了對硬盤播出系統(tǒng)具有安全、可靠這一基本要求以外，多套節(jié)目集中播出這一方式對系統(tǒng)的存儲容量、節(jié)目的輸入輸出通道數(shù)、數(shù)據(jù)的傳輸速率以及數(shù)據(jù)的讀寫速度等均提出了很高的要求。我們在設(shè)計這一全數(shù)字播出系統(tǒng)時首先考慮了以下幾個要求：
　　1.系統(tǒng)支持多頻道播出。實現(xiàn)二套自辦節(jié)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(jié)目的硬盤播出。
　　2.播出采用MPEG-2（4:2:2）格式傳輸、存儲節(jié)目信號，采用8Mb/s--12Mb/s碼流進行編碼。
　　3. 系統(tǒng)內(nèi)部一律采用SDI數(shù)字信號（內(nèi)嵌AES/EBU標準音頻）。
　　4.為保證系統(tǒng)安全，系統(tǒng)內(nèi)硬盤服務(wù)器、矩陣、播出控制機等主要部件均設(shè)計有備份，與主機同時工作，隨時切換。
　　5.系統(tǒng)使用界面簡潔直觀，操作平臺采用Windows NT中文系統(tǒng)。操作要簡單，輸入量少，功能全面，安全可靠。
　　三.硬件系統(tǒng)設(shè)計
　　數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)的核心設(shè)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(wù)器。多個輸出通道共享視頻存儲服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，多臺視頻服務(wù)器通過Fiber Channel相連。
　　我們的系統(tǒng)設(shè)計以硬盤為核心，以矩陣為中心，內(nèi)部信號一律采用SDI，外送信號采用SDI與模擬復合共存形式?；诖?，所有相關(guān)設(shè)備都選用數(shù)字格式，硬盤服務(wù)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(zhì)量電視節(jié)目，數(shù)字矩陣選用英國QUARTZ產(chǎn)品。系統(tǒng)框圖見附圖1。
　　1.節(jié)目的上載：我臺現(xiàn)有播出節(jié)目為DVCPRO50、MⅡ、BetaCam及U-matic格式的錄像帶，設(shè)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(zhuǎn)換再經(jīng)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(zhuǎn)換再經(jīng)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(jīng)GVG 8981幀同步后接入。源信號經(jīng)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(jié)目的播出：系統(tǒng)采用了主備兩套視頻服務(wù)器并行工作的方式運行，主、備視頻服務(wù)器完全鏡像，一旦主視頻服務(wù)器出現(xiàn)故障時，就切至備視頻服務(wù)器繼續(xù)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(diào)用，測試卡發(fā)生器選用數(shù)字式，只需經(jīng)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(jié)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(jiān)鍵上的內(nèi)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(diào)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(xiàn)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(shù)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(tǒng)（由貴臺根據(jù)實際使用情況補充填寫）后輸出。
　　本系統(tǒng)的信號分配選用GVG 8941、8931與8920，8941帶模擬輸出，可用于信號監(jiān)看；聲音監(jiān)聽選WHOLER AMP2VSA，它可直接接收數(shù)字音頻。模擬輸出部分，采用GVG 8960DEC DA轉(zhuǎn)換器與Miranda ADX-10i音頻解嵌后輸出。
　　本系統(tǒng)設(shè)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(shù)力量及在國內(nèi)外各類系統(tǒng)集成項目中積累了豐富的經(jīng)驗，所以本系統(tǒng)在設(shè)備及安裝工藝上都達到國外最先進水平。
　　四.軟件系統(tǒng)設(shè)計
軟件是整個系統(tǒng)的重要組成之一。優(yōu)質(zhì)可靠的硬件設(shè)備選定后，播出系統(tǒng)的先進性、可靠性以及播出質(zhì)量、播出實效往往更大程度地取決于自動播控系統(tǒng)軟件。軟件的開發(fā)我們考慮到以下幾點：
　　1.穩(wěn)定多樣的播出功能：首先是保證穩(wěn)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(diào)用硬盤輸出信號和外來信號。
　　2.靈活的編輯功能：節(jié)目串聯(lián)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(shè)置用戶的安全等級，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，播出時要自動鎖定各種破壞性的違規(guī)操作。
　　6.軟件要考慮隨著系統(tǒng)硬件的發(fā)展更新易于升級或兼容。系統(tǒng)采用開放結(jié)構(gòu)，提供對設(shè)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(xié)議。
　　7.提供診斷程序。監(jiān)測視頻服務(wù)器、矩陣等主要部件的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及早報警。
　　經(jīng)過多方考察，本系統(tǒng)的控制軟件我們選定由北京大恒公司開發(fā)，軟件基于目前已在視頻專業(yè)領(lǐng)域廣泛流行的操作系統(tǒng)平臺Windows NT上開發(fā)，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(xiàn)成協(xié)議控制的慣例，直接從底層開發(fā)，這樣，一旦軟件需要設(shè)置諸如碼流等參數(shù)時，可直接由軟件界面設(shè)置，無需在PROFILE上對等操作，大大開發(fā)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(tǒng)采用兩種控制方式：網(wǎng)線與RS422。整個控制系統(tǒng)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(lián)單編輯機，4、5號為上載控制機，它們通過Switch與2臺PVS1024聯(lián)成1個子網(wǎng)，采用網(wǎng)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(tǒng)控制圖見附圖2.
　　素材上載時，系統(tǒng)控制上載放像機、矩陣及PROFILE，根據(jù)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(tǒng)對外來信號可實現(xiàn)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(tǒng)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(lián)單，我們設(shè)計由串聯(lián)單編輯機完成，串聯(lián)單編輯機通過網(wǎng)關(guān)與廣告部門相連，可完成廣告播出串聯(lián)單的導入，在以后全臺制播一體化網(wǎng)絡(luò)完成后，可升級到整個播出串聯(lián)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(lián)單編輯機所編輯節(jié)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(tài)。系統(tǒng)同時控制PROFILE、矩陣及播出切換臺，可實現(xiàn)開播、定時、順序、順插、延時播這幾種播出方式，還可根據(jù)播出要求臨時調(diào)整播出表,并可控制切換臺進行字幕和臺標的上下。備PROFILE設(shè)有循環(huán)播出通道，用于應急用填檔節(jié)目的播出。
　　五．系統(tǒng)安全性
　　系統(tǒng)中兩臺硬盤服務(wù)器相互鏡像備份，采用RAID-3硬盤機箱。每臺硬盤服務(wù)器采用Duplidisk卡攜帶兩塊鏡像備份的系統(tǒng)盤，服務(wù)器采用光纖通道與RAID控制器相連，當服務(wù)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(fā)生故障，系統(tǒng)自動切換至備播出機工作。并發(fā)出報警信號，通知技術(shù)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(diào)用的雙重任務(wù)，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(nèi)已有的硬盤系統(tǒng)，我臺的全數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)具有許多突出的優(yōu)勢：
　　1.硬件方面，采用GVG的最新機型PVS1000系列產(chǎn)品，RAID-3硬盤機箱，最新產(chǎn)品附帶的最新技術(shù)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(shè)計，它是國內(nèi)最早涉足GVG硬盤開發(fā)的廠家，具有雄厚的科技實力和豐富的經(jīng)驗積累，公司入駐我臺進行開發(fā)，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(shù)字化邁進，目前這套播控系統(tǒng)內(nèi)部全部采用數(shù)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(tǒng)為以后全臺建設(shè)編播一體化網(wǎng)絡(luò)提供了保證。
　　該系統(tǒng)運行至今半年多來，工作穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)技術(shù)指標達到廣電總局的有關(guān)標準，節(jié)目播出質(zhì)量顯著提高。同時，系統(tǒng)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。