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1节高标清混播系统

1.1高标清同步模式

目前,高标清多频道硬盘播出系统的改造分为三种方式。
(1)高标清双链路独立播出方案,播出信号以标清为主,兼顾高清。高清系统、标清系统信号链路完全独立。在信号末端可以
通过上下变换互为主备。
(2)高标清双链路共享播出方案,高清系统和标清系统依然保持两条独立信号链路,但是高标清系统具有信号和网络的共享链
路。
(3)高清主干兼容标清播出方案,播出信号以高清为主,兼顾标清。系统链路只保留一条高清链路,向下兼容标清,播出系统
内部格式为全高清信号格式。


1.2高标清双链路独立播出方案特点
 
       高标清双链路独立播出方案。是指新建设一个高清系统,与标清系统相对独立,使用独立的高清视频服务器、播出矩阵、切
换台视分、帧同步、延时器、监看等设备。在硬盘播出时
以标清为主,标清频道的播出沿用以前的老系统。高清系统的同步播出
标清素材时,在上载
入库时上变换,或者在播出末端上变换,或者在视频服务器进行上变换。方案将系统分为标清系统和高清系
统对硬盘素材分别上载和播出,外来信号在播出系统前端进行处理,分别
进入高清系统和标清系统,两个系统通过同一节目单进
行同播实现。

                                                                    高标清双链路独立播出
优点:
(1)系统实施简单,无须高清节目源的积累即可简单实现。
(2)新建高清系统与标清系统完全独立,能够大限度的保证原有标清系统。
(3)上下变换环节少,信号输出的质量较好。
(4)信号末端高清系统与标清系统输出的互为主备,有效的提高了系统。
 
缺点:
(1)无法共享标清网络和存储设备,造成资源的浪费。
(2)高清系统、标清系统许多素材需要重复上载,工作效率较低。
(3)对于高清系统的过渡性支持不够平滑。随着高清频道的增多,独立的高清标清系统结构
在系统扩展性上较差。
 
适用范围:高清系统的推广建设初期。高清素材较少,以标清播出为主。高清频道作为新建设频道,处于高清设备安评估
和测试期的电视台。


1.3高标清双链路共享播出方案特点

        高标清双链路共享播出方案。是指在高清系统、标清系统双链路相对独立的前提下,增加高清系统与标清系统之间的网络
和信号调度的接口。高清系统和标清系统之间可以进行素材迁移,高清
频道和标清频道素材可以访问共享的盘塔。高清总控矩
阵和标清总控矩阵高清矩阵具有互连的接
口,可以进行高清标清视频信号间的调度。

                                                                                     高标清双链路共享播出
 
优点:
(1)系统相对独立,可以保证原有标清信号的播出。
(2)高清系统和标清系统具有共享存储,可以提高工作效率。素材可以通过网络迁移灵活进入高清标清系统。
(3)高清系统和标清系统信号可以互相调度,提高了系统在备份和直播的灵活性。
(4)对于高清电视过渡的支持性较好,高清系统的设备可以平缓的增加。
 
缺点:
(1)  系统相对比较复杂,高标清系统的互连互访带来的播出风险加大。
(2)  高清系统与标清系统都具有独立的存储,矩阵等设备,造成资源浪费。
(3)  对于总控调度人员,设备维护人员的能力要求更高。
(4)  节目制作、磁带交接、素材迁移制度需要更加规范严谨。
 
使用范围:
        高清系统的推广建设中期,高清素材逐渐增多,高清标清频道之间的互连需求增多。高清链路设备、上下变换设备测试评
估较为稳定,高标清系统在素材交互的环节上较高的电视台。


1.4高清主干兼容标清播出方案特点

        高清主干兼容标清播出方案。建设一个高清硬盘播出系统,系统内的视频流,素材流均为标准统一的高清信号。不同格式
的视频流进入系统需要在系统前端进行变化调整为系统标准高清格式。在系
统的播出末端根据标清的输出需求,兼顾标清信
号,对高清信号进行下变换后输出。

优点:
(1)同播率可以达到100%。
(2)系统架构简单,信号链路清晰。
(3)更加适合于高清电视技术,全台网建设的推广
(4)系统工作流程简单,工作效率较高
 
缺点:
(1)标清系统直接到高清系统的过渡,具有较大的切割风险。
(2)信号上下变换环节增多,对信号输出质量会有影响。
 
适用范围:
 
高清系统的推广后期。适用于高清素材、高清制作设备丰富,资金比较充裕的电视台。根据电视台的实际需求和特点,我们在
方案设计上选用了第三种模式高清主干兼容标清播出的架构。
并引入了二种模式高标清存储共享的优势特点应用,在高标清
播出设计上力求安全可靠,并兼顾台内现状。


1.5高标清同播设计规范

对于高清频道,需要考虑幅型变换,采用如下规范:
 
1、高标清同播的新闻综合频道,新闻类、专题类自办节目一律实行4:3构图,兼顾16:9,字幕打在4:3安全框内。播出下变换采
取左右切边的方式进行标清播出。

 
2、16:9画幅的高清电视剧和广告等外来节目,标清播出时采取上下加边的方式下变换。
 
3、标清4:3满幅构图的电视剧和广告等节目,由播出服务器执行默认的左右加边上变换,标清播出时采取默认的上下加边的方
式下变换。

 
4、标清16:9遮幅构图且字幕打在下方黑色区域的电视剧节目,如果采取上下切边上变换,字幕会被切掉,而且有效画幅有时并
不是准确的16:9比例,上下切边会造成信息不完整。在高清普及的初级阶段,应以照顾标清收视
群体为主,一律执行左右加边
上变换。高清用户收看时出现的四周黑边,可参考国外做法,用播出字幕机或在线
包装将两边加上广告信息或彩色图案。
 
5、标清16:9构图且字幕在画面内的电影节目,采取上下切边的形式上变换,标清播出时采取上下加边的形式下变换。
 
6、高清节目制作过程中需要的少量4:3标清素材,采取左右加边、上下裁剪或水平拉伸的形式调整为16:9构图和高清素材混编后
统一打包成高清文件。

 
       特别指出,不需要重新制作的完整标清节目,如电视剧和广告,为了减少网络带宽和存储空间的压力,不再先变换成高清文
件后再上载,而是直接上载成标清文件由服务器上变换播出,或者用录像机热播或上载到播出服
务器播出。
 
播出系统幅型变换控制流程
 
一般地,幅型变换是通过添加AFD信息来实现的。如果所有播出节目都添加AFD信息,势必增加人员工作量和安全播出隐患。由
于在台两个高标清同播频道每天播出的节目中,高清16:9构图的节目播出比例较少,大部分是
4:3构图的高清节目和标清节目。因
此,除了16:9高清节目,其它节目的标清播出均采用左右切边的方式下变换
由此确定台现阶段幅型变换控制流程如下:
 
1、播出服务器统一设置为默认的左右加边上变换。对没有添加AFD信息的标清文件,一律执行默认的左右加边上变换,输出
HD-SDI信号。如果标清文件带有AFD信息,就执行AFD信息规定的上变换。高清文件不作处理。

 
2、播出下变换器统一设置成默认的左右切边方式下变换。对没有AFD信息的HD-SDI信号,一律执行默认的左右切边方式下
变换。如果有AFD信息,就执行AFD信息规定的下变换。

 
3、通过高清矩阵送往播出切换台的直播和录像机热播信号,在帧同步机中添加AFD信息。每个频道2路固定添加左右切边的
AFD信息,2路固定添加上下加边的AFD信息,无需人工添加,根据构图是16:9或者4:3,通过矩阵调度相
应的帧同步机来实
现不同AFD信息的添加。

 
4、通过高清矩阵送往播出服务器的录像机应急上载信号,在矩阵到两台服务器之间的4个信号通路上增加AFD嵌入板,同样
采取2个固定左右切边AFD信息添加,2个固定上下加边AFD信息添加,并通过矩阵来选择。

 
5、以文件形式送播的高清16:9构图节目,在文件打包时添加上下加边AFD信息,其它播出节目不用添加任何AFD信息。高清
文艺类节目在高清制作网打包合成时添加上下加边AFD信息,高清广告节目在上载到播出二级缓存时添加
上下加边AFD信息
高清电视剧节目在上载到媒资库的同时添加上下加边AFD信息。相关非编或上载软件要具备添加
AFD功能。
 
6、MXF文件的AFD信息嵌入标准,现阶段参照SMPTE已经发布的377M-2004标准和2016-1标准执行。

1.6字幕的处理

        字幕处理问题,实际上高清播出系统、标清播出系统对于相同节目不同字幕播出处理方式。广电总局61号令颁布后,各地播
出系统在实现广告倒计时这个问题上,面临的播出系统与字幕系统的播出同步的问题非常突出。实现
广告倒计时的广告播出系统
与播出系统间实现必要的信息同步是十分必要的。


1.7图像字幕系统的包装环节

(1)节目制作环节的节目包装,一般包括自办栏目的节目logo、主持人提示、下节预告等节目辅助信息。
 
(2)直播类节目的节目包装。新闻类直播,主要包括栏目的logo、主持人提示、即时新闻飞字、新闻类小标题等。体育类直播,主
要包括计分、运动员姓名等实时数据等。

 
(3)播出环节的节目包装。主要包括频道的包装、频道节目预告、电视剧剧名、剧场角标、广告角标等。

1.8高标清同播图形字幕策略

       节目制作环节的节目包装,建议分别制作高清、标清两个版本的节目,分别进行节目包装。如果只有高清版本,下变换时采
取左右切边,要将图形字幕信息放到4:3 的安全框内,避免因为高清下变换左右切边造成的
图形字幕信息丢失。如果只有高清版
本,采取上下加黑边的下变换方式,在制作图文字幕时采取16:9构图。
下变换播出会对字幕和图文进行抽点运算,在高清制作时
应该将图文制作清晰,字幕的字号建议不小于60×
60,使用清晰的字体。如果使用较小或较模糊的字体,在下变换时字幕会更加
模糊,字幕信息可能无法辨认。

       直播类节目的节目包装的节目包装,建议尽量对高清标清信号分别进行图形字幕包装。如果只能提供一路高清信号,建议将
图形字幕信息放到4:3 的安全框内,并且采用较为清晰的图文和较大
的字幕字体。
        播出环节的频道包装,对高清标清两种信号分开进行图形字幕控制播出。高清系统使用高清字幕机进行包装,标清系统使用
标清字幕机进行包装。
        在高标清同播的过渡性时期,如果不能提供独立的高标清信号,在图文字幕制作时,是无法兼顾标清图像和高清图像的。
好的办法是推广字幕分离的系统方案。字幕分离的系统,是指字幕图
文信息通过单独的链路传输,与节目名称关联,在高清系统
和标清系统可以分别调整位置和大小
对高清系统和标清系统同播的节目分别进行图文字幕的包装,可以解决高标清同播的
图形
字幕问题。

1.9高标清同播音频的策略

高清的嵌入音频格式与标清的嵌入音频格式是不相同的。
 
差异性:
 
(1)音频采样为24bit、标清为16bit/20bit。高清音频数据字的比特分布与标清音频数据字的比特分布不一致。
 
(2)高清嵌入音频作为辅助数据在行消隐期内存放的格式与标清嵌入音频作为辅助数据在行消隐期内存放的格式不一样。标清
具有扩展数据包,高清没有辅助数据包;高清具有时钟信息和ECC纠
错校验,标清没有;高清与标清的辅助数据包ID不一样。
 
(3)高清音频样值只分布在Cb/Cr通道内,标清音频样值分布在Y、Cb/Cr通道内。
 
        由于高标清嵌入音频数据格式不同,在使用高清嵌入音频时,应该注意高清与标清的嵌入音频格式是不一致的。高清信号
下变换时,如果带有高清嵌入音频信号,需要对其进行重新打包和嵌入。标
清信号上变换时,如果带有标清嵌入音频信号,需
要对其进行重新打包和嵌入。高清嵌入音频和标
清嵌入音频的解嵌方式是不一样的,高清嵌入音频和标清嵌入音频解嵌后的
AES数据流格式是一样的。


2.0高标清同播上下变换及幅型比

        高清电视接口标准参照《GY/T 157-2000 演播室高清晰度电视数字视频信号接口》定义的1125i格式。有效图像大小为
1920×1080,画面比例为16:9。标清电视接口标准参考《GB/T 17953-2000 4:2:2数字分
量图像信号的接口》定义的576i格式
有效图像大小为720×576,画面比例为4:3。由标清电视信号格式转
换到高清电视信号格式,称为上变换。由高清电视信号格
式转换到标清电视信号格式,称为下变换。
       幅型比是电视画面宽度和高度的比值,高清晰度电视要求电视屏幕幅型比为16:9,这是高清数字电视的一个重要指标。与
标清电视4:3的幅型比相比,16:9的宽屏效果更符合人眼的视角特性,能够让观众获得
更加真实的临场感,给观众带来更好的
视觉享受。
       中国的电视产业经过几十年的发展,有大批4:3格式的电视系统和设备正在运行,而且在不久的将来仍将使用;现已归档的
海量的4:3标清节目素材仍会在高清频道中作为资料被引用;而新采集、制作的16:9高
清节目素材也会应用到标清频道中。这些
因素均将导致在节目制作、播出和交换的各个环节中两种幅型比
混合存在,而且这个阶段会持续相当长的时间。
       16:9和4:3两种幅型比转换有边条、裁剪和变形等多种方式。在电视台中的节目播出端,我们认为选择各种变换方式的前提
是不能造成图像的失真变形,并尽量减小幅型比转换对图像的损失;另外应尽可能充分
的利用整个画面,确保为观众提供更完
整的画面,保留重要的信息。因此,结合实际需求,电视台通常会
选择如下几种常用的转换方式:
 
    标清制作,左右两侧加边(Pillar Box)上变换高清播出。

       由于节目的需求,电视的幅型比转换将是一个渐进的过程。在以往的应用中,广播机构一般都选择上/下
变换设备的某种固定
转换方式来完成4:3和16:9两种不同幅型比格式的转换。由于播出信号原有的幅型比格式
不确定,固定的转换方式有可能造成四周
切边的“邮票”情况出现。而这种对画面的严重破坏是电视台播出不
能容忍的。
       要完成这种基于图像内容的自适应转换方式,就要求在播出的视频信号中插入标识其画面特征的描述信息这样上/下变换设备
就能够自动识别在播节目原有的有效幅型比格式,并按照一定的转换规则采用不同的幅型比
转换方式。
 
    我们在方案设计中,考虑了不同类型的节目上下变换方案的不同.

2.1编单模块

       编单模块是播出流程里一个比较重要的环节,通过编单模块可以下发上载任务,可以建立播出单,保证播出内容和节
目流程的完全控制,做到心中有数。可以预先管理和了解节目的有效性,可以严格控制节目的长度一个播出时间,可以预先订制
新闻类、栏目类节目的长度和播出时间。具体,编单工作站实现上载单和播出单的编辑,上载单是提交给上载人员,告诉其要上
载的节目信息及日期等信息,上载人员应该严格按照要求进行上载和审片。播出单是直接提交给播出部播出人员进行播出的单子
播出人员应该严格按照播出单内容进行播出。
       在播出单上可以支持多种设备源的节目,比如录像机节目,比如中央一套转播节目等各种节目源。节目播出也提供多种播出
方式,如定时播,顺播,插播,定时插播等播出方式,保证灵活的排单。编辑完成的终节目单通过网络上传到各分控工作站可
直接投入自动播出。该系统具有完善的查询、统计等功能,帮助编辑人员对与节目编排相关的资料进行较好的管理,方便编辑人
员的编辑工作,并建立用户/权限体制,同时提供编辑操作记录日志。严格节目单审查校验,确保了播出内容准确无误。灵
活多样的素材库窗口查询方式。包括模糊查询、时间、长度、类型。灵活的素材替换功能;方便快捷的编单操作,全部操作使用
鼠标拖曳和双击就可完成;人性化的界面设计;方便快捷的节目添加、修改、删除、排序功能;拥有模板功能,方便广告、新闻
的编排.


2.2播控模块

播控模块是播出的核心部件之一,他控制整个硬盘或周边设备的播出,系统提供热备的主备播控,提高系统的安全、稳定性
整个播控界面简单明了,所有状态一目了然,操作简单快捷。

 
       强大的主备播机制;保证了系统的安全播出;
       通过对删除时间的自动检测,防止用户加入将被删除的素材;
       系统实现对多种播出设备(如各种型号录像机,播出切换器等设备)的控制;
       编辑提供多个剪贴板,使拷贝,粘贴等操作更加灵活方便;
       提供较多的提示信息,直观性强;
       提供快速的素材属性过滤和检索;
       节目条修整功能:可对节目单中的任意一条节目修改其入点/出点;
       播出控制功能:提供播放/暂停/停止/下一条/任意条等多种控制方式;
       慢播和快播功能:可实现对任意节目的延长播出和压缩播出;
       拖放编辑操作功能:以拖动的方式从素材库中提取素材到播出表,以及从一个播出表到另外一个播出表的复
       制/删除/剪切操作;
       待播区设定功能:可任意设定待播区的长度,确保播出安全。
       智能的素材检测,保证了播出的安全性;
       快捷的节目插入和节目长度修改功能,加强了系统的灵活性。
       多种播出方式。触发播、跳播、延时播、插播,使你无论出现任何的应急状况都能应付自如;
       灵活的快捷键为每一个操作提供快的操作模式;
       可以直接读取总编室节目单,也可以逐条编辑或修改(通过设置权限实现);
       系统日志详细记录各种操作,对各种播出时间数据能进行详尽统计,具备查询功能,并提供各种设备的使用统计情况;
       操作界面的锁定功能,防止播出过程中的误操作;
 
软件界面如下:

2.3播出模块

       采用至诚自主研发的高质量的高标清混播服务器,服务器的核心采用澳大利亚进口的广播级解码板支持4:4:4编
码,上限支持100M,同时提供图文信息的播出,可完成台标、字幕、左飞等图文播出功能,省
去了过去比较繁琐的连接过程,减
少了很多设备,使系统更加安全、简洁便于维护的同时,大大地提高了系统
的质量。视频服务器连接大容量的光纤存储池,至少可
以存储100天以上节目,保证独立播出。
       播出状态实时监测
       磁盘容量实时报警
       系统状态实时记录

2.4系统信息管理模块

       主要用于整个播出系统的人员权限、设备管理及相关的资源配置的查询、更改添加,系统的运行的核心。 系统管理员可对
本工作站对系统所有设备的端口号、控制端口、播出端口等进行合理分配、编辑修改、删除
打印报表等操作,使统升级及系统
设备应急调整时更加灵活方便。  
人性化的界面设置,增强了系统的可操作性。
       强大的日志管理功能,使每一个人的操作过程更加透明化,提高播控人员的责任感。保证了播出的安全。系统管理员可在此
界面看到各用户已对各工作站进行何种操作,以便管理员对各工作站系统和设备进行维护。
       管理员还可以选择查询方式(按操作类型、操作员、操作时间)分别显示日志操作,以便系统维护。
 
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