田晨光

（作者單位：寧夏廣播電視臺(tái)）

寧夏廣播電視臺(tái)衛(wèi)視頻道高標(biāo)清同播建設(shè)方案

田晨光

（作者單位：寧夏廣播電視臺(tái)）

介紹寧夏廣播電視臺(tái)衛(wèi)視頻道高標(biāo)清同播建設(shè)項(xiàng)目，闡述了建設(shè)方案和技術(shù)特點(diǎn)。

廣播電視臺(tái)；衛(wèi)視頻道；高標(biāo)清同播；建設(shè)方案；寧夏

發(fā)展高清電視節(jié)目，是廣播電視技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢(shì)，是提高服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量的要求，從高清帶給用戶更加清晰的體驗(yàn)效果來(lái)看，建設(shè)高清勢(shì)在必行。

寧夏廣播電視臺(tái)現(xiàn)有5套標(biāo)清頻道，2011年搭建了全臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化制播平臺(tái)，并且媒資系統(tǒng)、備播系統(tǒng)、制作系統(tǒng)、播出系統(tǒng)等環(huán)節(jié)已確立了相關(guān)業(yè)務(wù)流程，運(yùn)行比較穩(wěn)定。寧夏衛(wèi)視頻道主要承載著介紹寧夏和宣傳寧夏的任務(wù)，為更好的宣傳服務(wù)“一帶一路”，并通過(guò)“中阿博覽會(huì)”平臺(tái)將寧夏的電視節(jié)目傳播到阿拉伯國(guó)家，讓世界認(rèn)識(shí)寧夏。寧夏廣播電視臺(tái)對(duì)寧夏衛(wèi)視頻道進(jìn)行高清化系統(tǒng)建設(shè)，系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目包括高標(biāo)清播出分控系統(tǒng)、高清總控系統(tǒng)和高清整備系統(tǒng)三個(gè)部分，高清系統(tǒng)應(yīng)滿足高清節(jié)目的網(wǎng)絡(luò)文件化制作和播出。

1 高標(biāo)清同播的原則

（1）高清節(jié)目技術(shù)參數(shù)要求：高清節(jié)目采集、制作推薦采用4∶2∶2采樣方式。采用基于DCT幀內(nèi)壓縮編碼技術(shù)時(shí)，碼率采用100Mbps或以上；采用MPEG-2長(zhǎng)GOP編碼技術(shù)或新一代壓縮編碼算法時(shí)，碼率采用50Mbps或以上。

（2）高標(biāo)清同播的圖像制作要堅(jiān)持三個(gè)原則：一是制作用于同播的高清節(jié)目時(shí)，在一個(gè)節(jié)目?jī)?nèi)或一條新聞內(nèi)，畫(huà)面幅型比應(yīng)當(dāng)保持統(tǒng)一；二是制作用于同播的標(biāo)清節(jié)目時(shí)，原則上不能上下遮幅，如果要制作上下遮幅的標(biāo)清節(jié)目，圖形字幕必須位于畫(huà)面內(nèi)；三是高清節(jié)目制作采用標(biāo)清素材，在幅型變換時(shí)，不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生圖像變形。

（3）聲音技術(shù)要求：高清節(jié)目應(yīng)采用立體聲格式進(jìn)行制作、播出；標(biāo)清節(jié)目上變換在高清頻道播出，應(yīng)滿足雙聲道輸出。

（4）高標(biāo)清同播率要求：第一年高清節(jié)目源不低于50%，以后每年逐步提高高清節(jié)目的份額，最終高清節(jié)目與標(biāo)清節(jié)目同播率實(shí)現(xiàn)100%。

2 高標(biāo)清播出系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 高標(biāo)清播出分控系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)鏈路采用主、備方式，高標(biāo)清播出分控系統(tǒng)采用主路切換臺(tái)+備路切換矩陣方式架構(gòu)；標(biāo)清部分主、備路均使用切換開(kāi)關(guān)的方式構(gòu)成；從圖1可以看到，高清主路信號(hào)通過(guò)切換臺(tái)完成臺(tái)標(biāo)和字幕的疊加，經(jīng)過(guò)響度控制再送入2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)，經(jīng)2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)輸出后的信號(hào)作為高清主路播出信號(hào)，高清備路信號(hào)通過(guò)備切換矩陣，經(jīng)高清鍵控器進(jìn)行臺(tái)標(biāo)和字幕的疊加后，將信號(hào)送入2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)（帶響度控制模塊），經(jīng)2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)輸出后的信號(hào)作為高清備路播出信號(hào)。

標(biāo)清主路播出方式采用高清輸出的CLEAN信號(hào)進(jìn)行下變換（擠壓方式）播出，下變換的信號(hào)送入切換開(kāi)關(guān)后，經(jīng)響度控制器，送入標(biāo)清鍵混器進(jìn)行臺(tái)標(biāo)和字幕的疊加，疊加后的信號(hào)送入2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)，經(jīng)2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)輸出后的信號(hào)作為標(biāo)清主路播出信號(hào)，標(biāo)清備路播出方式與標(biāo)清主路大致相同，只是缺少獨(dú)立的響度控制器設(shè)備，而是使用帶響度控制模塊的2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)。

圖1 頻道分控系統(tǒng)圖

系統(tǒng)的特點(diǎn)：

（1）高清主路使用切換臺(tái)（16路直切面板），方便值機(jī)員的應(yīng)急操作；

（2）在高清和標(biāo)清的主路都增加了一體機(jī)響度控制器，可以對(duì)HD-SDI嵌入音頻進(jìn)行控制，音頻采用PCM編碼，48KHZ取樣，16bit-24bit可量化，支持8聲道輸出；而高清和標(biāo)清的備路都采用2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)含響度控制插件，來(lái)完成音量的控制，避免了節(jié)目播出時(shí)聲音的忽大忽小的問(wèn)題；

（3）在分控系統(tǒng)中增加了2×1應(yīng)急開(kāi)關(guān)，該設(shè)備根據(jù)設(shè)定機(jī)制對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)倒換，避免播出過(guò)程中因設(shè)備故障、制作節(jié)目不規(guī)范等出現(xiàn)的黑場(chǎng)、靜幀等故障現(xiàn)象，大大提高了安全播出的機(jī)制。

2.2 高清總控系統(tǒng)

高清總控系統(tǒng)采用主、備兩臺(tái)72×72路高清矩陣，板卡支持信號(hào)的嵌入音頻和多碼流格式，具有均衡處理和時(shí)鐘再生功能，矩陣的電源、控制板卡、交叉點(diǎn)板卡全部為冗余配置，支持熱插拔。

高清總控矩陣是全臺(tái)信號(hào)調(diào)度中心，演播室信號(hào)、分控信號(hào)、外來(lái)信號(hào)都經(jīng)過(guò)總控矩陣調(diào)度到播出分控系統(tǒng)、各演播室、傳輸中心、廣播總控、全臺(tái)網(wǎng)和新媒體中心等，并在高清矩陣系統(tǒng)中配置了高清幀同步器、高清延時(shí)器、上下交叉變換器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)度的延時(shí)播出、高標(biāo)清信號(hào)上下變換，增強(qiáng)了總控矩陣系統(tǒng)的功能和用途。

總控矩陣系統(tǒng)是各種信號(hào)的匯集地，對(duì)于信號(hào)的監(jiān)看、技監(jiān)、信號(hào)檢測(cè)都尤為重要?？偪氐谋O(jiān)看采用8個(gè)50寸等離子監(jiān)視器，通過(guò)16×2和8×2畫(huà)面分割進(jìn)行畫(huà)面分割，并對(duì)重要信號(hào)進(jìn)行集中顯示，也可以對(duì)總控任一信號(hào)進(jìn)行選擇監(jiān)看，如信號(hào)丟失，畫(huà)分也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行閃爍報(bào)警。由于信號(hào)傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)較多，對(duì)于信號(hào)的傳輸質(zhì)量也更為嚴(yán)格，在總控機(jī)房配置了廣播級(jí)的視音頻監(jiān)測(cè)儀WFM7200，可以對(duì)圖像和音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。信號(hào)檢測(cè)選用了博匯高清報(bào)警系統(tǒng)，它可以對(duì)輸入高清信號(hào)源進(jìn)行分析檢測(cè)，如信號(hào)中的靜幀、靜音、黑場(chǎng)、音量過(guò)高、彩條、臺(tái)標(biāo)丟失等進(jìn)行聲、光、電報(bào)警，記錄故障日志，并對(duì)實(shí)施監(jiān)控的信號(hào)進(jìn)行采集和錄制，支持回放功能。

2.3 高清整備系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)高清文件化的播出，要新建一套高清整備系統(tǒng)，直接與現(xiàn)有全臺(tái)網(wǎng)（媒資系統(tǒng)、高清制作網(wǎng)、播出系統(tǒng)）進(jìn)行互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)高清節(jié)目與原標(biāo)清節(jié)目的分離存儲(chǔ)，并互不影響。

新建高清整備系統(tǒng)以主/備存儲(chǔ)體為核心，包含編單系統(tǒng)、域控服務(wù)器系統(tǒng)、備播/接口服務(wù)器系統(tǒng)、FTP服務(wù)器系統(tǒng)、遷移服務(wù)器系統(tǒng)、視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器系統(tǒng)，還增加了自動(dòng)技審和應(yīng)急上載的功能。

高清整備系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程是按照預(yù)播單進(jìn)行節(jié)目備播，在節(jié)目關(guān)門(mén)時(shí)間前，高清整備系統(tǒng)向媒資查詢待播節(jié)目并遷移待播節(jié)目至高清播出整備存儲(chǔ)。高清整備系統(tǒng)對(duì)于不在節(jié)目單中的節(jié)目禁止進(jìn)入，對(duì)于存在于播出節(jié)目單的節(jié)目，有條件限制節(jié)目進(jìn)入高清播出整備存儲(chǔ)，保證高清播出整備系統(tǒng)的存儲(chǔ)安全和文件讀寫(xiě)安全，降低系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)。

高清整備系統(tǒng)的增加對(duì)全臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整也將起到積極的作用：

(1)提高了高清播出視頻服務(wù)器的安全性；外系統(tǒng)不能直接對(duì)高清播出視頻服務(wù)器進(jìn)行讀寫(xiě)，保證了高清播出存儲(chǔ)的節(jié)目安全性；

(2)增強(qiáng)了高清整備系統(tǒng)節(jié)目的可管理性；制作網(wǎng)的節(jié)目由高清整備備播后，待播節(jié)目由播出系統(tǒng)按節(jié)目單有計(jì)劃地按設(shè)置天數(shù)進(jìn)行備播，有效保證高清節(jié)目進(jìn)入量，保證高清節(jié)目的計(jì)劃性和可控性；

(3)增強(qiáng)了高清整備系統(tǒng)的安全性，配備了應(yīng)急上載通道、P2和藍(lán)光機(jī)，避免在全臺(tái)網(wǎng)故障導(dǎo)致高清節(jié)目無(wú)法進(jìn)行遷移，可通過(guò)應(yīng)急上載通道對(duì)高清節(jié)目進(jìn)行本地應(yīng)急上載。

3 高標(biāo)清播出系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)說(shuō)明

高清素材需要在節(jié)目素材中添加AFD信息，AFD(Active Format Destriptor)是有效圖像幅型描述，主要用來(lái)描述一個(gè)視頻編碼中用戶在進(jìn)行畫(huà)幅變換后希望保留的有效區(qū)域（該區(qū)域往往是用戶在前期拍攝時(shí)確定的），它包含了視頻畫(huà)面的寬高比信息，以及所需要進(jìn)行的變換方式。AFD信息在高標(biāo)清上下變換中是一個(gè)非常重要的概念和數(shù)據(jù)，要求在整體系統(tǒng)中都支持嵌入AFD信息，方便各系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行正確的幅型轉(zhuǎn)換。

高清節(jié)目下變換為標(biāo)清節(jié)目方式：

（1）擠壓方式（Squeeze）：將畫(huà)面橫向壓縮，保留了全部畫(huà)面內(nèi)容，清晰度好，但畫(huà)面產(chǎn)生變形。

（2）左右切邊（Edge crop）：畫(huà)面左右兩側(cè)被剪切，清晰度好，畫(huà)面比例正常，但損失了一部分畫(huà)面內(nèi)容。

（3）上下鑲邊；（Letter box）：在畫(huà)面的上下兩側(cè)加黑邊，保留了全部面畫(huà)內(nèi)容，畫(huà)面比例正常，但清晰度有損失。

標(biāo)清節(jié)目上變換為高清節(jié)目方式：

（1）拉伸方式（Stretch）：將畫(huà)面橫向拉伸，保留了全部畫(huà)面內(nèi)容，但畫(huà)面產(chǎn)生變形。

（2）左右鑲邊（Pillar box）：在畫(huà)面的左右兩側(cè)加黑邊，保留了全部畫(huà)面內(nèi)容，畫(huà)面比例正常，但視覺(jué)效果降低。

（3）上下切邊（Full width）：將畫(huà)面進(jìn)行縱向剪切，畫(huà)面比例正常，但損失了一部分畫(huà)面內(nèi)容。

經(jīng)過(guò)廣泛的論證，凡采用的幅型變換最大限度要保證畫(huà)面的完整度和視覺(jué)效果，并要杜絕節(jié)目的反復(fù)變換使用和畫(huà)面出現(xiàn)四邊黑框等情況。高清節(jié)目轉(zhuǎn)標(biāo)清節(jié)目主要采用擠壓方式，這是因?yàn)楝F(xiàn)在家庭電視機(jī)普遍為16：9幅型顯示，高清信號(hào)通過(guò)擠壓后的標(biāo)清信號(hào)，顯示在16：9電視的節(jié)目?jī)?nèi)容，畫(huà)面內(nèi)容完整并沒(méi)有任何變形；標(biāo)清節(jié)目轉(zhuǎn)高清節(jié)目采用拉伸方式，標(biāo)清信號(hào)經(jīng)過(guò)擴(kuò)展拉伸方式后，所有標(biāo)清畫(huà)面內(nèi)的內(nèi)容信息完整保留，但在16：9的電視機(jī)上觀看內(nèi)容稍會(huì)顯胖。

4 高標(biāo)清播出系統(tǒng)建設(shè)方案小結(jié)

寧夏廣播電視臺(tái)高標(biāo)清播出系統(tǒng)方案經(jīng)多方論證，此方案系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、安全、可靠，也為其它頻道高清化改造提供了依據(jù)。寧夏廣播電視臺(tái)的衛(wèi)視頻道高清化建設(shè)，不僅可以提高現(xiàn)有節(jié)目制作和播出的質(zhì)量，也能夠?yàn)槲遗_(tái)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。