青海电视台全数字多通道硬盘播出系统

青海电视台全数字多通道硬盘播出系统青海广播电视台播控传输部李林伴随着数字化技术的飞速发展，视频压缩技术和网络技术的日益成熟，同时也带来电视技术行业一个新的发展契机。

播出系统在经历了传统的手动播出、盘带结合的半自动播出模式，现今正朝着无带化全自动数字化硬盘播出的方向发展，而基于硬盘的播出系统将成为主流。

作为体现新技术特征的基于硬盘的播出系统，由于其良好的多通道的编解码功能、长时间的节目存储量、周详的安全考虑和灵活的网络结构，在电视播出领域的应用已成为电视技术人员关注的焦点，可以肯定，基于硬盘的播出方式会逐步替换传统的磁带播出概念。

青海电视台自动播出系统于2005年3月建成开播，从此步入了播出系统全数字、多通道、播出计算机网络化自动控制和管理的新模式。

该系统现已具备5套数字节目的播出能力。

一、播出系统简介整个播出系统的视频信号通路为全数字通路，音频通路为数字嵌入音频，技术先进。

播出系统在机房布局上分为上载机房、设备机房、播出机房。

由于播出系统存储部分必须满足非常高的带宽要求和带宽的稳定性（Qos），所以我台采用以SAN（存储区域网）作为网络存储主架构，辅助以以太网实现双网结构，以此保证节目上载、审看和播出。

如下图（网络结构图）所示：网络结构图之所以选择SAN作为存储网络的核心是因为其具有不可比拟的读写速度、可扩展性和安全性。

SAN能够满足实时上载和播出所需的读写速度，能够实现对素材内容的并发存取。

播出系统结构简图播出方式采用以视频硬盘服务器（热备镜像）为主、数字录像机为辅的播出方式；系统信号格式采用全嵌入数字音频信号格式；所有数字信号（包括模拟视音频信号通过A/D模块转换及音频加嵌的数字信号）均由一台80×72的数字视频矩阵统一管理和调度提供给播出使用，方便灵活，目前已具备播出5套数字节目的条件。

二、硬件系统结构（一）播出系统配置了8台（每个频道主备两台）LEITCH公司的VSR P16×1数字视频切换开关，两开关互为热备份，在主通道出现故障的时候可以通过LEITCH公司VTS-6801+D 2×1数字倒换器（每个频道各1台），选择备通道播出。

播出正常时由方正播出软件控制完成自动切换，如遇异常情况亦可进行手动干预操作。

（二）上载、播出硬盘服务器均采用LEITCH VR系列视频服务器（2台用于上载，2台用于播出)，上载服务器配置有4块NXIO 222TX双通道输入输出板，可同时提供8个上载通道或审看通道的使用；播出服务器配置有4块NXIO 202双通道输出板，可同时提供8路信号（每个频道主备两路）的播出使用。

（三）垫播信号源采用LEITCH DVR-3901单板式硬盘录像机1台，内有2块40GB硬盘，存储时间为2—8小时；（四）每个频道还分别配备有2台数字录像机，做为应急备份信号源；（五）系统配置一台LEITCH Integrator GOLD 80×72多码流数字视频矩阵，用以实现系统外来信号的播出调度和信号的监测。

（六）该系统的存储体是由主备两个高可靠性的硬盘阵列构成，每个阵列由16块容量为146GB的SCSI（Small Computer System Interface）接口硬盘构成。

三、播出系统的组成播出系统主要由硬盘视频服务器系统，矩阵调度系统，视音频处理系统，自动控制系统，同步、时钟和技术监测系统等构成。

（一）硬盘视频服务器系统多通道硬盘播出系统是以视频服务器为核心，将图像和声音压缩编码之后存储在硬盘阵列中，然后根据节目播出需要进行节目编排、播出的自动播出系统，因此视频服务器则成为播出系统中的关键设备。

视频服务器包括：Leitch VR系统上载硬盘服务器和播出硬盘服务器各2台、Leitch VR-3901单板视频服务器1台。

1.上载硬盘服务器：配置有4块NXIO 222TX双通道输入输出板，可同时提供8个上载通道或审看通道的使用，其中6个通道固定为录像机直接上载，2个通道通过矩阵调度上载。

由于系统8台上载录像机均接入总控矩阵系统，可以保证8台录像机上载及总控信号调度上载而不会浪费系统资源。

2．播出硬盘服务器：系统配置两台输出服务器作为主备播出服务器，每台I/O通道分别配置了2块NXIO 202解码板，2台播出硬盘服务器共配置8个播出通道，可同时提供8路信号（每个频道主备两路）的播出使用。

3．主备两个硬盘阵列：按青海电视台当前4个频道的播出通道数量的考虑，系统采用双SAN结构。

按10M/S 码流计算，系统硬盘单SAN存储时间为283小时，其中播出部分180小时存储，上载部分100小时存储，总计有效存储时间为380小时。

值得一提的是，主备硬盘阵列采用RAID3技术，独有的软件RAIDsoft存储保护，免除硬件安裝，故而不存在RAID控制器硬件故障，减少单一崩溃点，更不会因为故障导致访问在线存储数据时出现延时和中断。

RAIDsoft软件安裝在每一个服务器內、容许2个硬盘发生故障 (ECC Parity)。

系统配置两台输出服务器作为主备播出服务器，采用备份电源。

4．垫播硬盘服务器：采用Leitch VR-3901单板视频服务器1台，作为本系统垫片节目播出使用。

此服务器将始终播出《请您欣赏》、《风光片》的循环垫片节目，当播出硬盘服务器的播出节目出现问题时，可以通过自动播出控制工作站进行手动或自动切换，确保播出节目不中断。

（二）矩阵调度系统调度系统主要采用一台80×72数字视频矩阵，主要实现系统外来信号的播出信号调度。

系统采用LEITCH公司的Integrator GOLD矩阵，该矩阵为多码流数字矩阵。

1．LEITCH公司的Integrator GOLD矩阵介绍（1）结构紧凑，可根据实际需要轻松扩容；（2）多码流宽带模块，信号码流从3 Mb/s —1.485 Gb/s；（3）兼容多规格标准的信号：标准和高清晰度数字视频、AES/EBU数字音频、模拟音频、数据等；（4）可拆卸/可热插拔的模块，便于维护；（5）具有高质量的监测端口；（6）每个数字输入、输出板均为8路，大大降低故障范围和维护成本；（三）视音频处理系统视、音频系统包括数字处理部分和模拟处理部分。

1.数字处理部分：播出硬盘播出服务器8路数字播出信号和8路应急录像机播出的信号，分别进入各频道的VSR P16×1数字视频切换台。

中央台电视台一套信号、演播室到播出机房的主、备信号均为嵌入数字音频的信号，分别进入各频道的数字切换台。

2.模拟处理部分：外来的模拟信号（包括模拟微波信号、卫星接收信号等），分别经视音频A/D转换和音频嵌入设备加嵌转换为嵌人音频数字信号，送入80×72数字视频矩阵，可以灵活调度使用。

（四）自动控制系统自动控制系统由4套自动播出工作站（每套采用1＋1热备份）、5套节目上载工作站（节目上载工作站4台，远程上载工作站1台）和主、备数据库服务器组成，通过两台（百兆和千兆）以太网交换机将所有工作站和数据库服务器连成网络，上载工作站把上载的素材信息记录到数据库服务器中，自动播出工作站则到数据库中查找这些素材信息，然后控制播出视频服务器进行播放。

各频道的两台自动播出工作站是通过一台RS-422倒换器分别控制主备播出硬盘服务器、应急数字录像机、切换台、应急切换矩阵进行播出和切换。

RS-422倒换器可以进行手动和自动倒换。

（五）同步、时钟和技术监测系统同步系统采用了两台美国TEK SPG422数字同步信号发生器，双机热备份工作，由ECCD422同步倒换器实现自动倒换，为系统提供同步信号源程序及测试信号。

另外在矩阵的第61—63路输出口加入3路帧同步模块，对需要参与播出的外来信号进行帧同步处理。

时钟和TALLY指示系统均采用了青岛广研所的设备，其中时钟为GPS卫星较时钟，确保整个系统时间的准确性。

视频信号的监视采用SONY公司的BVM－14H5E，示波器采用泰克公司的WMF－610A，部分播出信号监视采用多画面分割器并配合等离子电视的监视系统。

音频信号的监听采用WHOLER的VU 表进行检测。

四、系统特点（一）数字音频嵌入播出系统采用嵌入音频技术，这是在全数字播出系统中使图像和声音协调一致的好方法。

因为嵌入音频与数字视频在电缆具有同步传输的特点，所以可以解决声音、画面不同步问题，并且可以减少对音频设备（如音频矩阵）的购置，节省了投资，减少了部分设备和较多的连线，简化了系统结构，增加了播出的安全性和稳定性。

（二）播出模式多元化播出系统主要是视频服务器播出为主，录像机播出为辅的播出模式，播出控制系统全部实现自动化。

整个播出系统采用上载和播出相分离、播出镜像的安全网络结构。

此系统结构设计在技术手段上为提高安全播出给予了保障能力。

上载硬盘服务器和播出硬盘服务器在结构上是分离的、独立的，当上载硬盘服务器出现故障或需要维护时，不影响播出硬盘服务器，播出节目不受影响。

播出视频服务器采用主备镜像播出，当一方播出服务器出现故障时，另一方可接替播出，当两方均出现故障时，便可由录像机接替自动或手动控制播出。

（三）信号调度灵活播出系统配置的数字视频矩阵，实现了对台内外信号的调度，为播出提供所需信号，这样系统的灵活性，安全性和应急能力大大提高。

（四）关键环节加入视音频跳线在系统的关键环节设计时均加入了视音频跳线，提高了安全性和灵活性，极大的方便了维护和今后的扩充。

五、实际应用体会（一）青海电视台自动播出系统已投入运行三年多，系统运行基本稳定、可靠，实现了四个频道全数字、多通道的预期目标。

（二）硬盘服务器运行稳定、可靠。

（三）自动播出软件功能较为全面，界面简洁直观，便于操作。

（四）音频嵌入技术在自动播出系统中应用效果良好，视音频信号协调一致，简化了系统结构，节省了投资。

（五）时钟系统运行基本稳定。

当然，我们也发现了有待于进一步完善的地方：（一）对已上载的素材审看的过程中，画面出现较迟缓。

（二）上载后审看通过的素材，偶尔会出现两服务器间不拷贝的情况。

与传统的自动播出系统相比，硬盘播出系统具有录像机尽可能不参与实时播出、同一个节目可重复在不同频道同时或非同时播出等优点，因此大大提高了电视节目播出的可靠性和稳定性。

此外，硬盘播出系统可以很方便的增加一个播出频道，不必再重新投资一套播出系统，从而为电视台今后的发展提供了广阔的空间。