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成都广播电视台播总控系统简介作者：四川省成都广播电视台 龚晨    数字化、网络化已成为当今广播电视发展的必然趋势。2005年下半年开始，成都广播电视台抓住搬迁新大楼的历史契机，运量建成一套包括全台媒体信息系统、演播室系统和播总控系统在内的全程数字化采编播存、全台资源统一调度以及共享管理电视中心技术平台。     其中播总控系统负担着台内外所有信号的调度、处理以及监控，同时还要台内各个子系统提供时钟信号和同步信号，是台内外节目信号交换的枢纽，直接承担着所有频道节目播出任务。     新播总控系统于2006年9月15日正式开播，由于其采用了科学的设计、先进的设备、全面的监控体系及完善的应急处理方案，系统运行稳定，极大地提高了播出质量和保证了播出安全。     一 总体设计     成都电视台播总控系统设计能满足9和播出频道加1个备分频道的标清播出需求并允许未来扩展到15个频道的规模。主要的设计思想是：以视频服务器播出为核心与磁带结合，最终建立与全台网络化媒体信息系统相连接的全程数字化硬盘播出网络系统。     本系统主要设计包括：     * 信号采用SDI嵌入音频的方式，实现视音频信号的完全同步；     * 系统关键部位配置跳线，随时变换信号源应急播出；     * 采用分布式多级矩阵结构。由输入输出矩阵、总控矩阵、两个完全镜象的播出矩阵共四个矩阵组成信号调度的核心，实现台内外信号的综合调度和备份。     * 采用基于存储区域网SAN的上载和播出分离的视频服务器结构。     * 采用自动播控软件对所有播出设备进行控制。     * 自动播控系统同时还实现素材的上载、迁移和管理。     * 应用简单网络管理协议SNMP来收集设备状态信息并汇集到设备监控服务器上（包括设备运行温度、电源状况、存储阵列的各种参数）构成一个智能监控系统。     * 所有软件系统都能够灵活的设置，可以根据情况进行调整。     根据以上设计，播总控系统主要由视频服务器与存储系统、总控系统、分控系统和监控系统等组成，在总体布局上分为上载机房、播出机房、总控机房、设备机房和UPS机房五大部分。     二 视频服务器与存储系统     在硬盘播出系统中，服务器系统占有重要的地位，其安全性和性能是播出系统的关键。本系统采用了上载和播出分离的视频服务器结构，采用美国GVG公司的Profile系列硬盘服务器作为上载和播出服务器，运用其Open SAN架构组成二级存储网络。这样做杜绝了服务器或存储阵列崩溃导致上载和播出同时受影响的可能，而基于SAN的共享存储结构可以实现各频道节目的共享，同时SAN结构也方便于根据需要进行扩展，保证了系统的安全运行并提高了服务器的使用效率。     1. Profile服务器简介     PVS1100系列支持MPEG-2压缩标准；支持4:2:2或4:2:0采样频率，在4Mbps25Mbps范围内的长GoP 码率；编、解码板合一，最多可支持8个双向的MPEG-2编、解码；可通过光纤外挂RAID磁盘阵列，采用非常适合视频服务器这种数据流量大、安全程度要求高的应用的RAID3的方式，实现集中式存储或分布式的共享存储。     目前系统选用了3台PVS1106（每台6个编、解码通道）用于节目上载，4台PVS1108（每台8个编、解码通道）用于播出和应急上载，可满足主备各10个播出频道，15个节目上载通道和15个节目审看通道的需求。视频压缩格式上，选用的是由13个图像帧组成的封闭图像组(Closed GOP) 结构，序列为IBPBPBPBPBPBP，视频码流固定在12Bbps，分辨率为720×576的标清压缩格式，将来也可以升级到高清格式。     2. OPEN SAN架构简介     OPEN SAN架构是由GVG公司提供的共享存储解决方案。     在OPEN SAN中，采用了基于在本系统中组建了以双光纤交换机级联为核心的无单一崩溃点的网络拓扑结构。光纤交换机提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，从而实现视频服务器对磁盘阵列的共享。而且设备访问的网络拥塞处理也交由光纤交换机处理，使得今后连接设备得增多几乎不影响各个设备的访问速度。         如图1所示，系统中所有关键设备都分别与主备光纤交换机相连，光纤交换机之间级联，可以保证SAN系统中任何设备或通道出现故障都不会影响系统的正常运行。     SAN系统中有两台至关重要的文件管理服务器(File System Manager，FSM)，负责相应各视频服务器的文件存取申请、文件在存储系统中的管理、素材元数据(metadata)的保存，同时还是SAN系统的数据库服务器。Open SAN系统提供一种FSM的自动故障检测处理机制，有效地杜绝了主文件管理服务器出现异常后仍然带病工作，最终导致系统崩溃的可能性的发生。     三 总控系统     对于整个播总控系统来说，总控系统无疑是它的心脏。总控系统以矩阵为核心，对台内各个演播室信号、卫星接收信号、CCTV信号、前端回传信号、发射塔信号等外来信号进行综合调度，用于节目播出和收录。总控系统是外来信号、节目播出信号、录制信号等各类信号汇集的枢纽和桥梁。     1. 总体结构     成都电视台总控调度系统基于信号不同的使用范围和矩阵的不同使用功能，设计了分布式的多级矩阵结构。由输入输出矩阵、总控矩阵和两个互为镜像的播控矩阵共4个主要矩阵组成了即相对独立又互相连接的3级环形结构体系结构。这样做即可以有效隔离和划分各类信号的使用，充分发挥各个矩阵的功能；又能够提供良好的备分保障，使得当任何单个矩阵发生故障，对系统的影响都很小，系统仍可基本正常运行。         矩阵采用了GVG公司的数字矩阵，输入输出均为SDI信号，可同时支持标清和高清标准。其中输入输出矩阵和播控矩阵采用的是64×64的CONCERTO矩阵，而总控矩阵采用的是128×128（可扩展到256×256）的TRINIX矩阵。     2. 输入输出矩阵     输入输出矩阵处于矩阵系统的最前端。作为卫星、光纤、微波等台外部信号接入总控系统的中介桥梁。输入输出矩阵的信号源除了外部信号，同时还有8路总控矩阵输出的信号，这样可使I/O矩阵不仅可以调度外部信号，也可通过总控矩阵间接调度总控系统内部信号；矩阵的输出信号除了送往总控矩阵及监看外，还送往演播室中心机房供各个演播室节目制作调度使用和送往收录机房为本台提供节目录制源。     3. 总控矩阵     总控矩阵是矩阵系统的中心。它的主要功能是担负总控系统内部、各演播室与总控系统的信号调度和信号质量的监测管理，并在一定程度上起到输入输出矩阵和播控矩阵的作用，增强了系统运用的灵活性，强化了系统的安全性能。     总控矩阵的输入信号主要为：输入输出矩阵的输出信号，它可使输入矩阵信号间接参与系统内信号交流；输入输出矩阵送出的卫星信号和主备CCTV卫星信号以及三个外部制作基地演播室的信号，可使外部信号不经输入矩阵直接在系统内调度并播出，总控矩阵因此对输入矩阵来说，起到一定的备份作用；还有大楼内部演播室的主备信号；上载录像机和应急上载录像机的信号；各频道主备播出服务器信号；分控系统送回的各频道播出的主备信号和路未经上键的干净信号；垫片信号、彩条和4路延时器信号等。可以看出，总控矩阵输入信号基本上涵盖了系统内的所有信号及系统内经常需要的部分外部信号。     总控矩阵的输出信号有：送到输入输出矩阵的信号，可以满足输入输出矩阵对系统内信号的需求；送往每个播出频道的2路信号用于播出，同时可以起到播出矩阵的备份作用；同时还输出信号到播出矩阵，这样可以扩展播出矩阵的输入信号源；输出信号用于与各个演播室的信号交流；上载和应急上载服务器的信号源；各个频道的主备播出信号最终从总控矩阵送出经光纤复用后送往有线前端和发射塔；此外信号输出到技术监测和多画面分割的等离子屏幕，可以对正在播出或即将播出以及需要监视的信号进行监看。     4. 播控矩阵     播控矩阵主要是为播出服务的矩阵。为提高安全性，矩阵系统的末端包括两个输入输出完全镜像的播控矩阵。它们的输入信号主要有：主备CCTV卫星信号；大楼演播室的主备信号；应急播出放像机信号；总控矩阵的输出信号；各个频道的主备播出服务器信号；循环垫片以及彩条等信号。所有这些信号都是播出的常用信号，其中总控矩阵的输出信号起到扩展播出信号源的作用。     每个播出矩阵的输出信号包括：为每个播出频道的分控矩阵提供各2路播出信号，即成都电视台10个播出频道共40路信号和送往技术监测的信号。     四 分控系统     分控系统负责每个频道的具体节目播出，完成以硬盘服务器和演播室直播等各种线路信号为主，以放像机为应急备用的自动播出。分控系统主要由以切换台、分控矩阵为核心的音视频系统和自动播控软件系统构成。     1. 音视频系统结构     成都电视台分控系统设计满足9个播出频道加1个备用频道的播出规模。就每个频道而言，其音视频系统主要包括：GVG公司的Acappella 16×2切换矩阵、Quartz公司的QMC-MCS数字播控切换台、数字台标机、数字字幕机等组成，结构如图3。         如图所示，切换台是整个分控系统中最核心的部分，所有信号的切换和处理都要通过它来完成，而且播出软件也需要和它紧密贴合，本系统中选用了英国Quartz金钻公司的QMC-MCS数字播控切换台,切换台主控面板选择了CP-A和CP1000-A的组合面板。     QMC 是英国Quartz 公司专为电视自动播出系统设计的一款主控切换台。     QMC的输入信号包括：1路PGM的播出输入（SDI）、1路PST的预监输入（SDI）、1路EMERGNCY应急信号源输入，用于上游矩阵出现故障时使用，此时QMC的许多功能如上下键仍然有效；1路BYPASS直通信号通道，用于QMC主机故障或掉电时的旁通。QMC还支持4路路键信号输入，在本系统中只用了2路：将键控器1(key1)用于叠加字幕，键控器2（Key2）用于叠加台标，由于Key2位于Key1的上一层，这样就避免了字幕遮挡台标的情况出现。2路键都具有软切换功能，可由软件控制上下。     QMC切换台外挂了2台16×2的Acappella矩阵作为其上游矩阵，实现两级备份。分控系统中的所有信号源都来自这2台主备分控矩阵。包括经总控系统调度而来的信号，还有直接送入的每个频道各自的硬盘主备信号和每个频道各自独立使用的演播室信号等。主分控矩阵的2路输出接入QMC的PGM和PST信号输入，而备分控矩阵的2路输出分别接入QMC的EMERGENCY和BYPASS通道。     QMC包含2路SDI的PGM输出信号（带嵌入音频），其中1路送往总控矩阵，另1路用于播出画面监看；2路SDI的PV信号用于预看下一个节目的切换效果。1路模拟复合信号的PV输出接入Wohler音箱用于监听。另外，该切换台还包括两路未经键处理的AUX辅助输出作为Clean信号送往总控矩阵。     2. 软件工作流程     按照数字化、网络化、信息化、智能化的技术思路，播总控系统设计能够与成都电视台全台媒体信息系统（包括总编室编单、广告管理、媒资管理、非编制作等系统）连通，从而实现全程数字化采编播存、全台资源统一调度以及共享管理。整个软件系统的工作流程如图4。         在全台媒体信息系统方面：     * 总编室通过总编室编单系统完成播出串联单，同时广告部通过广告管理子系统完成广告串联单，通过网络送往总编室单系统，嵌入在总编室播出串联单中。总编室编单系统和广告编单系统通过WEB Service可以访问到播出素材库，完成对已有素材信息的关联。     * 对于播出数据库中没有的素材，根据播出串联单，查询媒体资产管理系统，如果媒资系统中有相关的原始素材，则完成转码等任务。转玛后的素材打包为MXF格式，通过消息队列以通知播出系统。     在播总控系统方面：     * 通过消息队列接收来自全台媒体信息系统中以XML格式发出的总编室播出串联单。根据播出串联单，自动播控系统中的素材上载子系统将核准系统中的素材准备情况，将播出SAN存储系统中已经存在的近日待播素材迁移到播出视频服务器中，准备上线播出。对于不在播出素材库的素材，将根据播出串联单安排手动上载或文件迁移：如果素材已经在非编系统中准备完毕，则素材调度子系统与全台媒体信息系统的素材迁移服务器协同工作，通过FTP协议和光纤实现素材的文件级迁移。对于非编系统中不存在的素材，将生成待上载列表，通知工作人员磁带上载。     * 根据播出串联单，播出子系统将检查播出视频服务器中的素材，如果发现某些素材不存在，将报警，并通知上载子系统准备并迁移该素材，或者准备通过录像带进行播出。播出工作人员将对当天的播出串联单作最后的修正，然后在自动控制软件的控制下，实现节目的连续无缝播出。     关于全台媒体信息系统部分，本文就不再做过多介绍。     3. 自动播控软件     自动播控软件是在方正无忧自动播出系统的基础上，根据成都电视台实际需求进行功能的定制开发。实现播出的自动控制、节目的上载审看、素材的迁移管理；同时设计上能够与索贝开发的全台媒体信息系统接口，实现总编室节目单、广告单的加载，媒资素材向播出的迁移。     五 监控系统     成都电视台播总控系统架构庞大、涉及到众多的信号处理环节和大量的设备，其监测和维护也是一项相当复杂的工程。为保证节目的安全播出，构建一套完整的智能监控体系十分必要。     智能监控系统的主要工作原理是：通过网络将设备与监控系统服务器相连接，利用SNMP等相关协议将设备运行状态、技术参数以及信号指标自动收集到监控系统服务器上，经服务器分析处理后以图形化的方式显示在监控工作站上，方便管工作人员全面地了解系统运行状态和技术指标并准确地进行设备参数的调整设置；当信号质量或设备出现问题的时候，系统采取声光报警等多种手段提醒工作人员，从而提高了系统运行的安全系数     监控软件连续不间断地需要“关注”的信号进行检测。所有需要测试的信号，通过一个“N选一”矩阵，输出到测试设备上，测试设备在系统的控制下，对这路指定信号的参数进行测量，待测试仪器返回测试结果以后，系统和数据库中保存的标准值进行比较，从而确定测试的结果是否在允许的范围内。     本系统选用了Tektronix 的WVR6100测试仪，和Trinix总控矩阵来完成这一功能。         为了提高报警分析和处理的效果，系统可通过编辑任务单的方式对这些信号传输路径上发生的报警依照节目的时段进行过滤。     六 总结     综上所述，新播总控系统在设计上始终将安全播出放在首位，所有环节均有备分或应急处理措施，全程无单一崩溃点，在关键环节进行多重保护并具有强大的监控和报警功能。新系统设计合理、在融合电视技术与IT技术的基础上以实现了规范播出流程、保证播出安全、提高播出质量和效率目的。按照设计，播总控系统将与全台媒体系统完全连接，真正实现资源共享和采编制播一体化。     成都电视台新播总控系统完全建成后，在整体规模和新技术的应用上都将超越大多数省级电视台，在国内处于领先地位。为在国家“十一五”规划下全面加强广播电视数字化、网络化发展打下了坚实的基础。     摘自现代电视技术