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都市頻道新聞制作網(wǎng)與河南電視臺硬盤播出系統(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)廣播電視技術討論會技術論文一等獎
前言
非線性編輯系統(tǒng)經(jīng)過幾年的發(fā)展，隨著計算機技術和數(shù)字壓縮技術的飛速發(fā)展而逐漸成熟，非線性視頻網(wǎng)絡為電視制作所帶來的好處是顯而易見的。目前，國內(nèi)國外都有許多各種類型的非線性視頻網(wǎng)絡，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)絡是基于不同的硬件平臺和壓縮算法，因此，就會帶來相互兼容的困難，而且對于電視臺來講，全臺一體網(wǎng)、制播一體網(wǎng)又是數(shù)字化的發(fā)展趨勢，那么，如何把兩個異網(wǎng)架構的視頻網(wǎng)絡聯(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，運轉正常，有效的提高了新聞制作效率和質量。由于歷史繼承的原因,至今都市頻道的新聞類欄目在新聞網(wǎng)上編輯完成后仍需下載到錄像帶上再送交播出。目前河南電視臺播出機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房后需要再重新上載到播出服務器的硬盤中。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無帶視頻網(wǎng)的技術優(yōu)勢。同時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。
二、系統(tǒng)設計
由于都市頻道新聞制作網(wǎng)是基于M-JPEG的編碼方式，而河南電視臺硬盤播出系統(tǒng)是基于MPEGII的編碼方式,那么,對于這兩種基于不同編碼方式的異網(wǎng)架構的聯(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信號轉成SDI串行數(shù)字信號，上傳至播出機房。
�。�2）由播出服務器把SDI信號再轉成MPEGII信號提供給硬盤播出。
1．系統(tǒng)構成
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，在這里設置一臺上傳工作站，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)服務器的硬盤陣列傳輸?shù)缴蟼鞴ぷ髡镜挠脖P塔中，然后準備再上傳至播出機房。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)字化的標準，各種編碼輸出的流信號，都可以轉換成同一規(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。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，最遠傳輸距離可以達到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信號流的方式傳送可以達到最好的效果。從上傳工作站上傳時，通過SDI卡把M-JPEG信號轉換成SDI信號至播出機房，通過SDI解碼器把SDI信號解碼成模擬視頻信號用以返看監(jiān)視，同時，SDI信號從SDI解碼器中串環(huán)輸出進入視頻播出矩陣。從上傳工作站出一路模擬音頻信號上傳至音頻分配器，一路直接進入音頻播出矩陣，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)卡點對點互連，用以傳輸控制管理信息。上傳工作站同時也是另外臺（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》(周二除外)和1檔《都市報道》，《都市快報》的時長為每檔10分鐘，《都市報道》的時長為每檔30分鐘，每檔節(jié)目的播出時間見下表：
根據(jù)以往的情況，我們認為上傳各檔節(jié)目最可能的時間見下表。在表中所列出的時間之內(nèi)，硬盤播出系統(tǒng)給與上載通道的高級別優(yōu)先權，以保證安全播出。
另外，對于《都市報道》的重播為每日固定的重播節(jié)目，重播時間在節(jié)目上傳時，與首播時間一并作為節(jié)目信息上傳，不再另作說明。《都市快報》為滾動播出節(jié)目，如需重播，都市頻道新聞網(wǎng)只需及時提供重播節(jié)目信息，不做重復傳輸。
3．系統(tǒng)軟件設計
�。�1）軟件功能
系統(tǒng)軟件需在滿足河南電視臺都市頻道與播出部所共同認可的，有關《都市報道》與《都市快報》的送播工作流程。并且在接受此工作流程約束的基礎上完成以下功能：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
針對于該系統(tǒng)而言，所編制的軟件需要完成以下任務：
1、上傳軟件(以下簡稱軟件A)在從新聞網(wǎng)服務器硬盤陣列中調素材到本地的硬盤塔時，要具有節(jié)目裁剪功能，即只傳輸與該檔節(jié)目有關的素材和EDL表。
2、軟件A需在具備以下條件的執(zhí)行下列任務：在完整獲得新聞上傳數(shù)據(jù)，含節(jié)目文件及相關指定參數(shù)（即節(jié)目名稱、時長、播出時間等）后向方正播出網(wǎng)發(fā)出上傳請求，并等待上傳工作準備就緒的應答信號。
3、軟件A在收到錄制工作站的收錄軟件（以下簡稱軟件B）發(fā)出的就緒信號后，應釋放上傳工作站的網(wǎng)絡控制權，并使該站點表現(xiàn)為方正播出網(wǎng)遠程節(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間正處于托管狀態(tài)。
5、在上傳過程中應有整個上傳進程的提示界面。
6、軟件A在上傳工作結束后，應立即顯示任務執(zhí)行過程的列表，并告知工作人員是何項上傳任務在何時成功完成。同時，將上傳工作站解除托管狀態(tài)，恢復托管前狀態(tài)。
7、軟件A應對已上傳過的節(jié)目運行確認，給出一個歸檔標志，并作加密處理。若有需要再次上傳時，必須以口令解密后方可進行。
8、軟件B應根據(jù)工作流程所在約定的條件下（如時段系統(tǒng)狀態(tài)等），去循環(huán)檢測軟件A是否發(fā)出上傳請求，在捕獲上傳請求后，立即檢測本系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)環(huán)境是否滿足上傳要求，并將檢測結果告知軟件A。
9、軟件B在獲知上述檢測結果并滿足上傳要求時,應啟動軟件控制功能,判斷在安全可靠的條件下正確完成相應上傳任務，同時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均必須建立準確、詳細的任務執(zhí)行日志。并能方便的做到實時顯示及存檔查詢，所有的日志文件在相關節(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)的正常運行，針對該系統(tǒng)的工作方式，我們做出了相應的安全策略：
�。�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)卡對網(wǎng)卡的方式，并設置網(wǎng)關作為邏輯隔離。此外，不做任何與上傳任務無關的、可相互訪問的界面窗口。以避免兩個網(wǎng)絡之間的相互不必要的訪問而造成的對兩個網(wǎng)絡的安全性的損害。
�。�2）上傳工作站在非管理員登陸時，軟驅和光驅做屏蔽處理。
�。�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，"串編工作站"、"我的電腦"和"資源管理器"等可以對都市頻道新聞網(wǎng)素材節(jié)目庫進行"寫"操作的運行程序，都做屏蔽處理。
�。�4）目前允許進入上傳工作站的賬號只能為管理員、報道責編和快報責編，其它賬號不再顯示。
（5）上傳工作站對72G硬盤中兩天前的PGM文件進行自動刪除。
（6）上傳工作站指定Sobey新聞網(wǎng)的標號為"X"的素材盤為節(jié)目源文件盤，且只能對PGM.文件進行操作。
�。�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)目簡單提示信息及其進程表。
（9）節(jié)目提示信息在上傳前應進行其完整性檢測，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密碼、警告提示后進行硬中斷。一方中斷，上傳工作站與錄制工作站都應給出界面提示和警告音提示。
�。�11）系統(tǒng)軟件自動在后臺運行，退出時需要輸入"退出密碼"。
三、系統(tǒng)調試
一、硬件測試
在整個系統(tǒng)搭建完成以后，首先需要進行硬件測試，主要從兩方面進行，以太網(wǎng)線和SDI信號線路是否能達到技術指標。由于上傳工作站到播出錄制工作站的距離較遠（跨越五個樓層，距離將近130M），那么，太網(wǎng)線和SDI信號線在經(jīng)過這么長距離的傳輸后，信號質量是否劣化是我們關心的問題。
經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，SDI信號線有其自身固有的傳輸拐點，距離是300M，超過此距離后信號質量會明顯劣化，因此，對我們而言，SDI的信號傳輸應該不成問題，實際檢測也證明其信號質量沒有劣化。
而對于以太網(wǎng)線，我們所用的超五類非屏蔽雙絞線的理論距離是120M，因此我們在線路施工時，主要遵循以下原則：
(1)視音頻信號線和以太網(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)機測試，上傳工作站和播出錄制工作站之間的中斷請求和應答準確率達到100％，完全滿足系統(tǒng)需求。
二、軟件調試
由于該系統(tǒng)跨接兩個異構網(wǎng)絡――都市頻道新聞制作網(wǎng)和河南電視臺硬盤播出網(wǎng)絡，所以該系統(tǒng)屬于異步結構的工作方式，由此帶來的系統(tǒng)延時是無法避免的，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板卡轉換成SDI信號輸出。
T4：SDI信號在傳輸過程中的線路延時。
T5：錄制工作站向服務器申請錄制通道。
T6：錄制工作站發(fā)出寫文件指令，把上傳的SDI信號轉換成MPEGII格式文件寫入播出服務器硬盤。
可以看出，T5的時間是遠遠小于T1＋T2＋T3＋T4的總時間，而且它們是在同一時間并發(fā)進行的，因此來講，系統(tǒng)的總延時應該是：
T＝T1＋T2＋T3＋T4＋T6
分析從他T1到T6的系統(tǒng)延時，我們發(fā)現(xiàn)它還可以分為這樣兩個部分：
1、系統(tǒng)固定延時
它是由于設備申請信號通道，以及信號在通道設備中傳輸時所帶來的線路延時，這些延時相對來講是一個固定值。
2、系統(tǒng)不定延時
這是由于系統(tǒng)在整個工作進程中的某一個或某幾個線程中所帶來的延時，在本系統(tǒng)中就是上傳工作站進入播放狀態(tài)到播出第1幀畫面并轉換成SDI信號以及錄制工作站由接受SDI信號到把它存為第1幀MPEGII格式文件，在這兩個過程中所帶來的延時是不固定的，是由于這兩臺工作站沒有統(tǒng)一的同步時鐘，只能由它們的瞬間狀態(tài)來決定這些延時的長短。這些延時雖然不確定，但是它有一個動態(tài)變化范圍，無論上傳工作站還是錄制工作站，其不定延時的波動范圍各在1幀以內(nèi)。
所以根據(jù)上述分析，在經(jīng)過多次測試后得到一個統(tǒng)計規(guī)律，系統(tǒng)總的延時T在12――14幀之間波動，因此，我們在錄制工作站的錄制命令發(fā)出后加上一個14幀的指令延時，使得錄制工作站精確的從上傳信號的第1幀畫面開始錄制，完全達到了系統(tǒng)的設計要求。
綜述
對電視臺來講，綜合性的制播一體網(wǎng)與基于不同平臺的專用子網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)是兩條不同的發(fā)展之路。在目前國內(nèi)的視頻網(wǎng)絡中，有一些是綜合性的制播一體網(wǎng)，整個網(wǎng)中只有一個服務器，性價比高，格式統(tǒng)一，功能全面，易于集中管理，比較適應中小型電視臺的需求。在整個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，圖像質量可以得到最好的保證。但由于服務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)模不會太大，全部的播出工作僅僅由一、兩個工作站來完成；且升級換代必須整體考慮，對新生技術的引入必然會相對較為遲鈍。采用制播一體網(wǎng)，電視臺內(nèi)部的節(jié)目制作管理制度、工作流程模式、技術管理與網(wǎng)絡管理模式的有機結合，是充分發(fā)揮制播一體網(wǎng)效用的關鍵。另一些是功能性和針對性更強的專用子網(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，應用于不同的制作環(huán)節(jié)與部門，易于管理，安全性好。局部子網(wǎng)的結構和模式可以根據(jù)節(jié)目的變化需求而相應改變，靈活相較好。整體網(wǎng)絡的兼容性較強，拓展也較為容易，比較適用于較大型的綜合性電視臺。缺點視頻在播出前可能會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。但不同制作領域的跨平臺聯(lián)網(wǎng)是必然的、最終的發(fā)展趨勢，這是由電視節(jié)目自身的欄目結構所決定的。
我們結合我頻道的實際工作情況，對此進行了有益的探索。都市頻道新聞制作網(wǎng)與河南電視臺硬盤播出系統(tǒng)的聯(lián)接從目前的運行情況來看，該系統(tǒng)實現(xiàn)了我們所確立的方案，滿足了我頻道新聞上傳對系統(tǒng)的要求，有效的提高了新聞節(jié)目的制作效率，運行狀態(tài)良好。
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