高清播出系統升級改造建設

摘要：隨著數字化和網絡技術的快速發展，廣播電視高清播出系統已經成為電視產業的主流。新會廣播電視臺為了提高本地區人民的觀看體驗，對原有的綜合頻道進行了升級改造。本文主要介紹了新會廣播電視臺高清化的整體規劃及使用需求，包括高清播出系統的整體拓撲架構和主要業務流程。同時，詳細介紹了關鍵位置的硬件設備，并提供了技術選型的參考。最后，介紹了系統的軟件部分組成和相關功能。經過一年多的線上運行，系統運行平穩有序，播出效果良好，達到了設計的目標和效果。

關鍵詞：高清播出系統；數字化；監測

為了快速推進《國家廣播電視總局關于進一步加快推進高清超高清電視發展的意見》中提出的目標，截至2025年底，將全面完成全國地級及以上電視臺以及有條件的縣級電視臺從標清到高清的轉化。結合新會廣播電視臺的高清化整體規劃，對原有的綜合頻道進行了高清升級改造，達到高清數字化、自動化和網絡化的效果。這個系統不僅滿足了當地人民的視聽需求和適應了行業發展的需求，還能更好地傳播本地區特色文化，豐富人民的精神文化生活。

一、系統整體建設原則及內容

在廣電行業規范標準的基礎上，本次系統的硬件設備選擇需要考慮已有的設備資源，以節省成本，并確保在同時處理多個外來信號的情況下能夠進行信號轉播。此外，還需要設計一個應急通道，以確保在緊急情況下能夠快速響應和播出。為了確保播出多級鏈路安全，系統需要配置視頻播出服務器、高清切換器、信號故障自動偵測倒換器、數據庫服務器等設備，采用冗余熱切機制，保障整個系統的網絡與制作、三方業務系統之間的無縫連接。同時，系統還應支持播出信號監測、24小時錄像以及圖像預警等功能。此外，針對不同的播出需求和觀看終端，高清信號需要輸出到網絡視頻推流器上。此外，安全的數據傳輸和存儲技術應被采用，以防止敏感信息被非法獲取和利用，確保系統的穩定性和可靠性。

二、系統整體架構設計及流程實現

（一）系統整體結構介紹

整個播出系統主要包括綜合頻道播出系統和廣播電視信號監測系統兩個部分。綜合頻道播出系統是一個高清同播的播出系統，具備24小時不間斷播出的能力。該系統使用服務器進行本地存儲，可以滿足30天的播出素材存儲需求。同時，該系統與節目制作系統聯通，實現采編播一體的數字化。高清播出系統由采集系統、播出系統和存儲系統組成，其中視頻播放服務器是核心設備。系統采用數據庫技術管理信息數據，并通過萬兆光纖網實現控制素材傳輸和高清節目的自動播出。高清播出系統包括兩套視頻播出服務器（一主一備）、墊片信號播出服務器、播出控制工作站（一主一備）、上傳編單工作站、數據庫服務器（一主一備）、高清切換器、信號故障自動偵測倒換器、播出交換設備、播出存儲盤塔等設備。兩臺播出控制工作站通過網絡控制視頻播出服務器播放頻道信號，并使用串口控制播出面板。同時，控制軟件進行實時備份，以實現在控制器出現異常時自動熱切接管功能。廣播電視信號監測系統主要針對廣播電視等傳媒行業，對播出信號進行監測和轉碼錄制。該系統具備實時監控的功能，能夠將所有監測節目拼接顯示在大屏幕上，方便廣播電視工作人員隨時了解節目播出情況。系統在監測過程中，會通過語音報警等形式提醒，一旦發現信號異常、節目畫面等問題，為安全播出管理提供依據，保障廣播電視的播出安全。

（二）綜合頻道播出系統業務流程實現

綜合頻道播出系統共配置4組高清轉播信號，其中兩組是外接直播節目主備信號，另外兩組是由廣電網絡江門新會分公司提供的加密信號。這兩組加密信號通過同軸線纜傳輸到2臺PBI解碼器上進行解碼，解碼后輸出CCTV1和廣東衛視的高清信號。轉播信號隨后輸入到信號源調度矩陣中。該調度矩陣支持16路外部信號的輸出轉播。經過調度后，轉播信號通過高清幀同步卡和視分卡被分別輸出到主備播出高清切換器和應急高清切換器。此外，播出高清切換器還輸出一路PST信號，該信號連接到視頻播出服務器作為播出軟件中的轉播信號，并實現了臺標、時鐘、角標等圖文信息的疊加功能。

主備視頻播出服務器的輸出信號首先連接到主備播出高清切換器中作為PGM輸出，然后接入到應急高清切換器。同時，使用高清倒換器將主備視頻播出服務器和播出高清切換器連接起來。主備服務器之間通過網絡檢測保持同步運作，當主服務器發生故障時，主備服務器會自動接管所有設備的控制權，實現主備信號的自動切換。這樣可以保證播出系統的穩定性和可靠性。應急高清切換器接入的信號包括主備高清切換器的PGM信號、墊播信號以及經過幀同步卡處理的CCTV1源信號。當主備視頻播出服務器都宕機時，采用人工應急處置方式，切換到其他應急信號，以實現信號無中斷輸出。播出信號經過音頻處理和編碼器等設備處理后，分別輸出到廣電網絡江門新會分公司的前端播出系統和媒體編碼器上，用于在電視端和移動端同步播出。此外，系統還采用了雙模衛星校時鐘，以確保整個播出系統的統一授時。所有關鍵設備，如幀同步卡、視分卡、切換器和倒換器等，都具備斷電直通和雙電源功能，大大提高了系統的安全性。同時，在系統的重要節點位置（例如解碼信號、主備視頻播出服務器播出信號、主備播出高清切換器的PST/PGM信號、墊播信號等），信號還會輸出到廣播電視監測系統，用于實時監看和監測，方便進行應急處理。

（三）廣播電視監測系統流程實現

廣播電視監測系統主要監測綜合頻道播出系統的4路SDI信號和鄉鎮播出系統的4路ASI信號。在播出系統輸出播出信號后，采用專業的采集設備 “綜合監測儀”進行信號接收和碼流層面監測，符合TR101-290三級監測的數字電視信號碼流監測標準。監測儀能夠接收信號并進行監測和分析。信號通過多畫面監測系統輸出DVI信號，并在4塊屏幕上按照2*2的排列方式進行拼接顯示。這樣可以實現對綜合頻道播出系統和鄉鎮播出系統共計6套高清（HD）和30套標清（SD）共36套節目的音視頻質量監看，同時進行轉碼和收錄（至少持續15天）。在監測過程中，如果出現黑屏、視頻丟失、音頻丟失、靜幀、彩條、音量過高/過低、音視頻不同步、解碼異常、馬賽克、臺標丟失等問題，系統會以語音、彈窗等多種形式進行報警提醒，及時通知相關人員進行處理。此外，廣播電視監測系統還提供數據管理平臺，采用B/S架構，用于對檢測數據進行統計分析和圖形化展示，還支持生成統計報表并導出查詢結果。用戶可以通過數據管理平臺方便地查看監測數據，及時發現問題并進行處理，進而提高電視播出系統的質量和效率。

三、系統主要硬件設備及技術選型

整個高清播出系統硬件主要由主備視頻服務器、第三備視頻服務器、主備播控工作站、主備數據庫服務器、高清切換器、數字音頻處理器（帶直通功能）、高清倒換器、上載/編單/審片工作站群、播出存儲盤塔、文件擺渡網關等組成。

（一）視頻服務器

在傳統的播出系統中，為了滿足特定的播出需求，需要配置大量的外圍設備，如按鍵混音器、字幕機、徽標機、幀同步器等。這樣會增加設備數量，使系統變得復雜，鏈路也變得復雜，增加了故障發生的可能性，從而降低了系統的穩定性和安全性，播出信號的質量也無法得到保證。在本次系統升級中，選擇了“中廣上洋”視頻服務器，它配置了雙電源、雙風扇、雙網口等冗余設計，支持斷電直通、板卡無響應直通、操作系統無響應直播等應急措施。該視頻服務器還集成了部分外圍設備的功能，如時鐘、臺標、字幕多層疊加等，減少了存在隱患的節點。同時為了實現節目數據的可靠存儲，視頻服務器計劃采用兩塊容量為8TB的企業級硬盤，預計能夠滿足至少30天的節目播出時長。同時，采用RAID1技術進行硬盤數據備份，提高了數據的安全性和冗余性。

（二）高清切換器

本系統采用了一款名為“SY-1604-K-HD”的高清切換器，它是一款專門為廣播電視播出場合設計的節目播出型切換器。該切換器支持16路SD/HD SDI輸入和4路模擬音頻輸入，內置CVBS信號幀同步器和模擬音頻加嵌器。它支持2路PGM輸出和3路PST輸出，其中PGM輸出支持靜/凈切換。此外，該切換器還支持信號狀態檢測，通過指示燈顏色顯示信號狀態，并支持輸入信號檢測、誤操作保護和Bypass直通功能。它還配備了冗余電源、3個RS-232串口（DB9）和1個RS-485串口（DB9），并帶有本地控制面板。

（三）高清倒換器

在本系統中，選用了型號為“F1C-SAC”的高清倒換器，它是專門為主備架構播出安全而設計的?！癋1C-SAC”采用靈活的幀處理技術和同步技術，能夠實現主備之間的無縫切換。該倒換器有三路輸入，分別是主信號、備信號、墊播信號，并能夠根據各路信號的狀態，自動或手動選擇某一路輸出，可以實現畫面切換平穩過渡。同時還具備雙電源冗余設計，保證設備的穩定運行。此外，它還具有RS422等控制接口，可方便地通過外部設備控制和監控。它的應用能夠在提升播出質量和可靠性方面發揮重要的作用。

（四）播出存儲盤塔

播出存儲盤塔是播出系統中的基礎支撐部分，主要用于存儲和保護大量的播出素材。本次所使用的存儲系統采用了RAID6技術進行硬盤數據備份，總容量為60T。假設每個播出文件大小為2GB，按照固定使用率不超過70%的要求，該存儲系統大約可保存21000個文件。這意味著它能夠滿足至少60天的播出素材播放需求。此外，該存儲系統還配備了雙電源和高速SAS接口，讀寫速度可達到600MB/s以上，能夠滿足高清視頻的播出需求。同時，存儲系統還具備硬盤插拔功能，即在不影響播出的情況下可以進行硬盤更換，以確保系統的穩定性和可靠性。

（五）文件擺渡網關

為了滿足電視臺內部節目制作系統與播出系統的高效傳輸需求，并確保傳輸的安全性，我們選用了 iGate8 文件擺渡網關。這是一種軟硬件一體化系統，具備多種功能，包括格式檢測、高效傳輸、邏輯隔離、流量管理、行為管理、防火墻、日志審計等。它能夠使電視臺內各生產網絡之間的視音頻文件等數據進行快速傳輸。同時，它還能夠保護不同網段之間的數據傳輸安全，確保敏感信息的保密性。

四、軟件介紹

廣播電視播出系統的軟件是整個系統的核心，它承擔著確保廣播電視的安全播出和系統的穩定運行的重要任務。該軟件需要滿足多種需求，包括智能審核、素材上載、節目播出、在線編單等功能，并且需要具備簡單直觀、易于操作的界面。該系統運行在Windows操作平臺上運行，并支持Windows10、WindowsServer2012等多種操作系統。數據庫方面采用Microsoft SQL Server 2012數據庫服務器軟件，以確保信息管理和存儲的高效性和穩定性。除了支持本地運行，系統也可以基于網絡化運行，以方便內部管理和控制。播出素材采用國際標準的MPEG-2壓縮格式，并且都使用高清格式，分辨率為1920x1080。這樣可以方便地實現播出素材的制播一體化。另外，該系統的軟件主要包括配置管理模塊、素材管理模塊、節目編單模塊、節目播出模塊等。

（一）配置管理模塊

配置管理模塊的主要作用是將各種參數配置集中起來管理，從而提高系統的管理效率和運行穩定性。同時該模塊還提供了各個子模塊的管理和配置界面，方便管理員進行相關設置和調整。其主要功能包括系統參數設置、用戶權限管理、頻道管理、設備管理、日志管理等。

（二）素材管理模塊

素材管理模塊是廣播電視播出系統中的重要組成部分。其主要功能包括素材上傳和信號采集的管理。素材上傳功能是指將制作好的節目素材上傳到系統中進行管理和存儲，并在需要時進行調用。這樣可以方便地管理和存儲節目素材，并且能夠快速檢索和調用。信號采集功能是指通過各種錄像機或線路信號采集到的視頻、音頻等素材，采集后自動生成文件并入庫。這樣可以將來自不同渠道的素材采集到系統中，為后續的節目制作提供豐富的素材資源。素材管理模塊還可以對這些素材進行分類、整理、編輯和檢索，以便于后續的制作和播出。同時，它也支持素材的備份和恢復，以確保素材的安全性和可靠性。在電視播出系統中，素材管理模塊的作用非常重要。它能夠提高節目制作和播出的效率和質量，并保證素材的安全和可靠性。

（三）節目編單模塊

節目編單管理模塊是播出系統中最重要的模塊之一，其目的是對節目進行編排和排期，包括設置節目的播出時間、播出順序、時長等，以確保資源和時間的合理利用，從而使節目制作和播出更加高效和精準。該模塊具備支持在線編輯（提供定時播、順播、手動觸發等多種調度方式）、預設節目單和字幕模板，節目單邏輯校驗、批量查找替換、智能同步素材等功能，另外還配置反推定時播發功能，可以保證所選素材完整播出。

（四）節目播出模塊

節目播出模塊是電視廣播系統中最核心的模塊之一。它負責控制整個播出過程，實現編排好的節目自動播出。播出模塊能夠在特定的時間根據節目計劃協調各種設備的工作，確保節目能夠及時地播放、切換、暫?；蚧謴?。同時，播出模塊還能夠監控和管理播出過程，確保音視頻的質量流暢且正確。在節目播出前，它會對節目文件進行一系列的處理和調整，例如解碼、渲染、音量調整以及字幕疊加等，以保證播放效果和觀賞體驗的質量。另外，播出模塊還能夠在突發事件、廣告投放或技術故障等情況下進行緊急插播或暫停，以確保播出的及時性和準確性。這使得節目播出更加穩定可靠。

五、結束語

此次的系統建設不僅為新會廣播電視臺提供了高效、穩定、可靠的節目播出服務，還為廣大用戶提供了豐富多樣、高質量的節目觀賞體驗。同時也體現了廣播電視播出系統在電視廣播行業中的重要性和必要性，為電視廣播行業的發展提供了強有力的技術支持和保障。

作者單位：梁超華 江門市新會區融媒體中心（新會廣播電視臺）

參? 考? 文? 獻

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