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都市頻道新聞制作網(wǎng)與河南電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)的聯(lián)接方案
都市頻道新聞制作網(wǎng)與河南電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)的聯(lián)接方案2001中南地區(qū)廣播電視技術(shù)討論會(huì)技術(shù)論文一等獎(jiǎng)
前言
非線性編輯系統(tǒng)經(jīng)過幾年的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字壓縮技術(shù)的飛速發(fā)展而逐漸成熟，非線性視頻網(wǎng)絡(luò)為電視制作所帶來的好處是顯而易見的。目前，國(guó)內(nèi)國(guó)外都有許多各種類型的非線性視頻網(wǎng)絡(luò)，比如AVID的UNITY-MEDIANET、索貝公司SobeyNET、大洋公司的DayangNET，新奧特公司的AutoNET等。由于各公司開發(fā)的視頻網(wǎng)絡(luò)是基于不同的硬件平臺(tái)和壓縮算法，因此，就會(huì)帶來相互兼容的困難，而且對(duì)于電視臺(tái)來講，全臺(tái)一體網(wǎng)、制播一體網(wǎng)又是數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，那么，如何把兩個(gè)異網(wǎng)架構(gòu)的視頻網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接在一起，就是我們目前所面臨的問題。
一、系統(tǒng)要求
河南電視臺(tái)都市頻道現(xiàn)在所使用的索貝新聞制作網(wǎng)自投入使用以來，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，有效的提高了新聞制作效率和質(zhì)量。由于歷史繼承的原因,至今都市頻道的新聞?lì)悪谀吭谛侣劸W(wǎng)上編輯完成后仍需下載到錄像帶上再送交播出。目前河南電視臺(tái)播出機(jī)房已采用了硬盤播出系統(tǒng)，這樣一來，播出帶在交到播出機(jī)房后需要再重新上載到播出服務(wù)器的硬盤中。這種狀況大大的降低了工作效率，而且也無法有效的利用兩個(gè)無帶視頻網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)也增加了新聞后期編輯和播出人員的工作壓力，降低了正常播出的安全性。所以，將新聞制作網(wǎng)和硬盤播出系統(tǒng)進(jìn)行連接，解決二者之間的節(jié)目傳送問題，是所要解決的任務(wù)。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于都市頻道新聞制作網(wǎng)是基于M-JPEG的編碼方式，而河南電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)是基于MPEGII的編碼方式,那么,對(duì)于這兩種基于不同編碼方式的異網(wǎng)架構(gòu)的聯(lián)接,我們作了以下總體考慮（見圖1）：
�。�1）先把都市頻道新聞制作網(wǎng)的M-JPEG信號(hào)轉(zhuǎn)成SDI串行數(shù)字信號(hào)，上傳至播出機(jī)房。
�。�2）由播出服務(wù)器把SDI信號(hào)再轉(zhuǎn)成MPEGII信號(hào)提供給硬盤播出。
1．系統(tǒng)構(gòu)成
都市頻道的70平方米演播室是都市頻道新聞制作網(wǎng)的下載端口，在這里設(shè)置一臺(tái)上傳工作站，該工作站的主要工作是：把編輯制作的各檔新聞節(jié)目的EDL表和節(jié)目素材，通過現(xiàn)有的索貝新聞網(wǎng)的FC光纖和以太網(wǎng)線，經(jīng)過裁剪，從新聞網(wǎng)服務(wù)器的硬盤陣列傳輸?shù)缴蟼鞴ぷ髡镜挠脖P塔中，然后準(zhǔn)備再上傳至播出機(jī)房。由于串行數(shù)字接口SDI是現(xiàn)階段的通用數(shù)字接口，SDI傳輸流是全球數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)，各種編碼輸出的流信號(hào)，都可以轉(zhuǎn)換成同一規(guī)格的SDI格式，而且它是無壓縮格式，既無損耗，也很少需要維護(hù)。SDI接口內(nèi)傳輸碼流為270Mb/s的D1格式串行數(shù)字分量信號(hào)，最遠(yuǎn)傳輸距離可以達(dá)到300米。而我們從上傳工作站到硬盤播出系統(tǒng)的距離大約130米，所以選擇以SDI信號(hào)流的方式傳送可以達(dá)到最好的效果。從上傳工作站上傳時(shí)，通過SDI卡把M-JPEG信號(hào)轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)至播出機(jī)房，通過SDI解碼器把SDI信號(hào)解碼成模擬視頻信號(hào)用以返看監(jiān)視，同時(shí)，SDI信號(hào)從SDI解碼器中串環(huán)輸出進(jìn)入視頻播出矩陣。從上傳工作站出一路模擬音頻信號(hào)上傳至音頻分配器，一路直接進(jìn)入音頻播出矩陣，另一路則用以返看監(jiān)聽。上傳工作站和錄制工作站之間用以太網(wǎng)卡點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連，用以傳輸控制管理信息。上傳工作站同時(shí)也是另外臺(tái)（具有串編功能）串編工作站，可以完成串編工作站的一切工作。
2．系統(tǒng)工作流程
都市頻道全天的新聞節(jié)目包括6檔《都市快報(bào)》(周二除外)和1檔《都市報(bào)道》，《都市快報(bào)》的時(shí)長(zhǎng)為每檔10分鐘，《都市報(bào)道》的時(shí)長(zhǎng)為每檔30分鐘，每檔節(jié)目的播出時(shí)間見下表：
根據(jù)以往的情況，我們認(rèn)為上傳各檔節(jié)目最可能的時(shí)間見下表。在表中所列出的時(shí)間之內(nèi)，硬盤播出系統(tǒng)給與上載通道的高級(jí)別優(yōu)先權(quán)，以保證安全播出。
另外，對(duì)于《都市報(bào)道》的重播為每日固定的重播節(jié)目，重播時(shí)間在節(jié)目上傳時(shí)，與首播時(shí)間一并作為節(jié)目信息上傳，不再另作說明�！抖际锌靾�(bào)》為滾動(dòng)播出節(jié)目，如需重播，都市頻道新聞網(wǎng)只需及時(shí)提供重播節(jié)目信息，不做重復(fù)傳輸。
3．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
�。�1）軟件功能
系統(tǒng)軟件需在滿足河南電視臺(tái)都市頻道與播出部所共同認(rèn)可的，有關(guān)《都市報(bào)道》與《都市快報(bào)》的送播工作流程。并且在接受此工作流程約束的基礎(chǔ)上完成以下功能：將在索貝新聞網(wǎng)上制作的節(jié)目成片內(nèi)容，在硬盤播出系統(tǒng)的操作下，以工作站對(duì)工作站的網(wǎng)間搭橋方式，控制完成將上述節(jié)目的以SDI格式成功上傳。
�。�2）軟件任務(wù)
針對(duì)于該系統(tǒng)而言，所編制的軟件需要完成以下任務(wù)：
1、上傳軟件(以下簡(jiǎn)稱軟件A)在從新聞網(wǎng)服務(wù)器硬盤陣列中調(diào)素材到本地的硬盤塔時(shí)，要具有節(jié)目裁剪功能，即只傳輸與該檔節(jié)目有關(guān)的素材和EDL表。
2、軟件A需在具備以下條件的執(zhí)行下列任務(wù)：在完整獲得新聞上傳數(shù)據(jù)，含節(jié)目文件及相關(guān)指定參數(shù)（即節(jié)目名稱、時(shí)長(zhǎng)、播出時(shí)間等）后向方正播出網(wǎng)發(fā)出上傳請(qǐng)求，并等待上傳工作準(zhǔn)備就緒的應(yīng)答信號(hào)。
3、軟件A在收到錄制工作站的收錄軟件（以下簡(jiǎn)稱軟件B）發(fā)出的就緒信號(hào)后，應(yīng)釋放上傳工作站的網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)，并使該站點(diǎn)表現(xiàn)為方正播出網(wǎng)遠(yuǎn)程節(jié)目素材原載體狀態(tài)。
4、軟件A在接到軟件B的上傳指令后，將有效的響應(yīng)該指令，并按照指定，傳送指定格式的視、音頻文件及指定文件參數(shù)，或者只傳輸指定文件參數(shù)，并告知工作人員此工作站此時(shí)間正處于托管狀態(tài)。
5、在上傳過程中應(yīng)有整個(gè)上傳進(jìn)程的提示界面。
6、軟件A在上傳工作結(jié)束后，應(yīng)立即顯示任務(wù)執(zhí)行過程的列表，并告知工作人員是何項(xiàng)上傳任務(wù)在何時(shí)成功完成。同時(shí)，將上傳工作站解除托管狀態(tài)，恢復(fù)托管前狀態(tài)。
7、軟件A應(yīng)對(duì)已上傳過的節(jié)目運(yùn)行確認(rèn)，給出一個(gè)歸檔標(biāo)志，并作加密處理。若有需要再次上傳時(shí)，必須以口令解密后方可進(jìn)行。
8、軟件B應(yīng)根據(jù)工作流程所在約定的條件下（如時(shí)段系統(tǒng)狀態(tài)等），去循環(huán)檢測(cè)軟件A是否發(fā)出上傳請(qǐng)求，在捕獲上傳請(qǐng)求后，立即檢測(cè)本系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)環(huán)境是否滿足上傳要求，并將檢測(cè)結(jié)果告知軟件A。
9、軟件B在獲知上述檢測(cè)結(jié)果并滿足上傳要求時(shí),應(yīng)啟動(dòng)軟件控制功能,判斷在安全可靠的條件下正確完成相應(yīng)上傳任務(wù)，同時(shí)在用戶界面上以列表方式顯示過程參數(shù)及文件參數(shù)。
10、軟件A及軟件B均必須建立準(zhǔn)確、詳細(xì)的任務(wù)執(zhí)行日志。并能方便的做到實(shí)時(shí)顯示及存檔查詢，所有的日志文件在相關(guān)節(jié)目播出后的七日內(nèi)不得被人工刪改或清除。
（3）系統(tǒng)軟件流程框圖
3．系統(tǒng)安全策略
為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，針對(duì)該系統(tǒng)的工作方式，我們做出了相應(yīng)的安全策略：
�。�1）都市頻道上傳工作站與播出系統(tǒng)的錄制工作站只做物理連接，采用網(wǎng)卡對(duì)網(wǎng)卡的方式，并設(shè)置網(wǎng)關(guān)作為邏輯隔離。此外，不做任何與上傳任務(wù)無關(guān)的、可相互訪問的界面窗口。以避免兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的相互不必要的訪問而造成的對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性的損害。
�。�2）上傳工作站在非管理員登陸時(shí)，軟驅(qū)和光驅(qū)做屏蔽處理。
�。�3）上傳工作站可作為串編工作站的備份，但非管理員登陸時(shí)，"串編工作站"、"我的電腦"和"資源管理器"等可以對(duì)都市頻道新聞網(wǎng)素材節(jié)目庫進(jìn)行"寫"操作的運(yùn)行程序，都做屏蔽處理。
（4）目前允許進(jìn)入上傳工作站的賬號(hào)只能為管理員、報(bào)道責(zé)編和快報(bào)責(zé)編，其它賬號(hào)不再顯示。
�。�5）上傳工作站對(duì)72G硬盤中兩天前的PGM文件進(jìn)行自動(dòng)刪除。
�。�6）上傳工作站指定Sobey新聞網(wǎng)的標(biāo)號(hào)為"X"的素材盤為節(jié)目源文件盤，且只能對(duì)PGM.文件進(jìn)行操作。
（7）用戶指定拷貝到上傳工作站72G硬盤的PGM.文件中若出現(xiàn)"空素材"，給出提示信息。
�。�8）在將指定PGM文件拷貝到上傳工作站72G硬盤或在上傳的過程中，顯示節(jié)目簡(jiǎn)單提示信息及其進(jìn)程表。
（9）節(jié)目提示信息在上傳前應(yīng)進(jìn)行其完整性檢測(cè)，提示信息不全則不予上傳，并給出提示。
�。�10）上傳過程中，若有需要，上傳工作站與錄制工作站都可在確認(rèn)密碼、警告提示后進(jìn)行硬中斷。一方中斷，上傳工作站與錄制工作站都應(yīng)給出界面提示和警告音提示。
�。�11）系統(tǒng)軟件自動(dòng)在后臺(tái)運(yùn)行，退出時(shí)需要輸入"退出密碼"。
三、系統(tǒng)調(diào)試
一、硬件測(cè)試
在整個(gè)系統(tǒng)搭建完成以后，首先需要進(jìn)行硬件測(cè)試，主要從兩方面進(jìn)行，以太網(wǎng)線和SDI信號(hào)線路是否能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。由于上傳工作站到播出錄制工作站的距離較遠(yuǎn)（跨越五個(gè)樓層，距離將近130M），那么，太網(wǎng)線和SDI信號(hào)線在經(jīng)過這么長(zhǎng)距離的傳輸后，信號(hào)質(zhì)量是否劣化是我們關(guān)心的問題。
經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，SDI信號(hào)線有其自身固有的傳輸拐點(diǎn)，距離是300M，超過此距離后信號(hào)質(zhì)量會(huì)明顯劣化，因此，對(duì)我們而言，SDI的信號(hào)傳輸應(yīng)該不成問題，實(shí)際檢測(cè)也證明其信號(hào)質(zhì)量沒有劣化。
而對(duì)于以太網(wǎng)線，我們所用的超五類非屏蔽雙絞線的理論距離是120M，因此我們?cè)诰�路施工時(shí)，主要遵循以下原則：
(1)視音頻信號(hào)線和以太網(wǎng)線分開，以方便將來檢修。
(2)走線距離要短，盡量減少以太線的彎曲，以保證較好的傳輸質(zhì)量。
(3)所有的線都要有屏蔽套管，不允許有任何線徑裸露在外面。
所以在施工完成后，以太網(wǎng)線的距離控制在130M左右，經(jīng)過聯(lián)機(jī)測(cè)試，上傳工作站和播出錄制工作站之間的中斷請(qǐng)求和應(yīng)答準(zhǔn)確率達(dá)到100％，完全滿足系統(tǒng)需求。
二、軟件調(diào)試
由于該系統(tǒng)跨接兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)――都市頻道新聞制作網(wǎng)和河南電視臺(tái)硬盤播出網(wǎng)絡(luò)，所以該系統(tǒng)屬于異步結(jié)構(gòu)的工作方式，由此帶來的系統(tǒng)延時(shí)是無法避免的，只能盡量消除。
T1：錄制工作站接到上傳工作站的中斷請(qǐng)求后，向上傳工作站發(fā)出同意錄制命令。
T2：上傳工作站接到同意錄制后，向自身系統(tǒng)發(fā)出讀取文件命令。
T3：上傳工作站開始讀取文件并通過LE板卡轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)輸出。
T4：SDI信號(hào)在傳輸過程中的線路延時(shí)。
T5：錄制工作站向服務(wù)器申請(qǐng)錄制通道。
T6：錄制工作站發(fā)出寫文件指令，把上傳的SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換成MPEGII格式文件寫入播出服務(wù)器硬盤。
可以看出，T5的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于T1＋T2＋T3＋T4的總時(shí)間，而且它們是在同一時(shí)間并發(fā)進(jìn)行的，因此來講，系統(tǒng)的總延時(shí)應(yīng)該是：
T＝T1＋T2＋T3＋T4＋T6
分析從他T1到T6的系統(tǒng)延時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)它還可以分為這樣兩個(gè)部分：
1、系統(tǒng)固定延時(shí)
它是由于設(shè)備申請(qǐng)信號(hào)通道，以及信號(hào)在通道設(shè)備中傳輸時(shí)所帶來的線路延時(shí)，這些延時(shí)相對(duì)來講是一個(gè)固定值。
2、系統(tǒng)不定延時(shí)
這是由于系統(tǒng)在整個(gè)工作進(jìn)程中的某一個(gè)或某幾個(gè)線程中所帶來的延時(shí)，在本系統(tǒng)中就是上傳工作站進(jìn)入播放狀態(tài)到播出第1幀畫面并轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)以及錄制工作站由接受SDI信號(hào)到把它存為第1幀MPEGII格式文件，在這兩個(gè)過程中所帶來的延時(shí)是不固定的，是由于這兩臺(tái)工作站沒有統(tǒng)一的同步時(shí)鐘，只能由它們的瞬間狀態(tài)來決定這些延時(shí)的長(zhǎng)短。這些延時(shí)雖然不確定，但是它有一個(gè)動(dòng)態(tài)變化范圍，無論上傳工作站還是錄制工作站，其不定延時(shí)的波動(dòng)范圍各在1幀以內(nèi)。
所以根據(jù)上述分析，在經(jīng)過多次測(cè)試后得到一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，系統(tǒng)總的延時(shí)T在12――14幀之間波動(dòng)，因此，我們?cè)阡浿乒ぷ髡镜匿浿泼畎l(fā)出后加上一個(gè)14幀的指令延時(shí)，使得錄制工作站精確的從上傳信號(hào)的第1幀畫面開始錄制，完全達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
綜述
對(duì)電視臺(tái)來講，綜合性的制播一體網(wǎng)與基于不同平臺(tái)的專用子網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)是兩條不同的發(fā)展之路。在目前國(guó)內(nèi)的視頻網(wǎng)絡(luò)中，有一些是綜合性的制播一體網(wǎng)，整個(gè)網(wǎng)中只有一個(gè)服務(wù)器，性價(jià)比高，格式統(tǒng)一，功能全面，易于集中管理，比較適應(yīng)中小型電視臺(tái)的需求。在整個(gè)制作及播出的過程中，視頻數(shù)據(jù)不需經(jīng)過多次的編解碼，圖像質(zhì)量可以得到最好的保證。但由于服務(wù)器的管理能力的限制及出于安全性的考慮，綜合性的制播一體網(wǎng)的規(guī)模不會(huì)太大，全部的播出工作僅僅由一、兩個(gè)工作站來完成；且升級(jí)換代必須整體考慮，對(duì)新生技術(shù)的引入必然會(huì)相對(duì)較為遲鈍。采用制播一體網(wǎng)，電視臺(tái)內(nèi)部的節(jié)目制作管理制度、工作流程模式、技術(shù)管理與網(wǎng)絡(luò)管理模式的有機(jī)結(jié)合，是充分發(fā)揮制播一體網(wǎng)效用的關(guān)鍵。另一些是功能性和針對(duì)性更強(qiáng)的專用子網(wǎng)，例如廣告管理與編輯網(wǎng)、新聞制作網(wǎng)、節(jié)目制作網(wǎng)與播出子網(wǎng)等的聯(lián)網(wǎng)，他們可以采用不同的視頻格式，基于不同的平臺(tái)，應(yīng)用于不同的制作環(huán)節(jié)與部門，易于管理，安全性好。局部子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和模式可以根據(jù)節(jié)目的變化需求而相應(yīng)改變，靈活相較好。整體網(wǎng)絡(luò)的兼容性較強(qiáng)，拓展也較為容易，比較適用于較大型的綜合性電視臺(tái)。缺點(diǎn)視頻在播出前可能會(huì)存在需再次編解碼的問題，且有些素材只能在局域子網(wǎng)中共享，存在一定的資源浪費(fèi)。但不同制作領(lǐng)域的跨平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)是必然的、最終的發(fā)展趨勢(shì)，這是由電視節(jié)目自身的欄目結(jié)構(gòu)所決定的。
我們結(jié)合我頻道的實(shí)際工作情況，對(duì)此進(jìn)行了有益的探索。都市頻道新聞制作網(wǎng)與河南電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)的聯(lián)接從目前的運(yùn)行情況來看，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了我們所確立的方案，滿足了我頻道新聞上傳對(duì)系統(tǒng)的要求，有效的提高了新聞節(jié)目的制作效率，運(yùn)行狀態(tài)良好。
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