Stream RT 4.0高清播出系统

一、前 言

         随着数字电视技术和网络技术的发展,现在各省市的电视台都实现了数字化的建设,逐渐从模式化系统过渡到数字化、高清化系统,逐步淘汰旧设备,被数字高清设备所取代,这是大势所趋,也是时代潮流。

         从目前我国的数字电视情况可以看出,我国大部分电视台基本是以标清播出为主,但高清电视取代标情电视是全世界广播电视节共识的必然,兼顾不同类型的观众,实现标清电视到高清电视平稳过渡。

二、设计目标

        作为电视台的核心系统,节目自动播出系统具有举足轻重的地位,播出系统正常、高效率的工作,是保证电视台正常节目播出的关键。提供一个全面、完善并且先进可靠的播出系统方案对电视台长远的技术发展起着决定性的作用。

         Stream RT HD流程设计理念:并发操作,异步执行;协同工作,松散耦合。

        同时,根据电视台大量图文播出的特点,量身打造了配套的字幕一体化播出解决方案——字幕伺服器(支持独立及内嵌)。

        ◆以播出安全为最高原则

        ◆保持系统的先进性、可扩展性,为未来电视台增加频道、新闻直播等业务预留接口

        ◆以系统的可扩展性为基础,充分考虑系统的稳定性和兼容性 

        ◆追求系统的经济性——最佳性价比

        ◆采用集中播出,播控分离方式,确保播出安全

        Stream RT HD视频服务器能够满足将来扩容到多个频道的需求,到扩容时不用改变现有服务器播出状态,而只需要增加播出通道就可以方便的实现频道扩容,并且操作简单、方便、安全,扩容时不影响原有播出系统的正常播出。

        播出网络数据传输原理图:

        整个播出系统能完成素材上载,节目模板编辑,节目详单编辑,节目检测,节目播控,节目迁移及节目播后管理等各个关键环节的工作,为用户提供完整、灵活的工作流程。系统以千兆以太网络为依托,采用播控分离的原则,多个频道可以通过网络实现节目单和播出设备的共享;系统采用网络化、智能化的计算机管理模式,将节目播出的前期、中期、后期各环节及周边辅助设备(包括字幕伺服系统)融为一体。

        系统能对播出服务器、切换器、矩阵、交换机、网络线路等都具完善的监控和故障报警能力,播出外围设备均采用国内名牌厂家的产品。

三、系统结构图

四、关键技术介绍

          采用“CPU+GPU+多通道IO”技术

          编解码任务完全由CPU完成,IO卡的任务是将编、解码完的数据进行传输或A/D变换。

          在VCD、NTSC制式的DVD节目实时播出等环节中都采用了“GPU”技术,是国内目前唯一真正采用了“GPU”技术的硬盘播出系统。

          I/O卡是整个视频服务器的唯一硬件,而且任务轻松单一,甚至低于传统的字幕卡。这使得系统具有很高的稳定性,完全媲美高性能的数据服务器。

          采用超线程软件Codec

         全部使用目前世界顶级软件编、解码器(Codec),并作优化处理。所有软件Codec不存在使用数量限制,采用多线程并发协同工作,轻松实现MPEG HD和H.264等多种流媒体格式混合播出。

         每增加一个通道的播出,系统只需多执行一个Codec线程,与传统视频服务器必须增加Codec芯片相比,扩展非常方便。需要支持新的播出格式只需增加或更换软件Codec即可,升级非常方便。

         采用多线程编解码技术,顺序播出、插播、定时播出、播控通信、播出侦测等采用不同的线程协同工作,确保播出正常进行。

         良好的兼容性和扩展性

         支持全部主流非编生成的MPEG HD和H.264文件。

         由于不受硬件Codec的束缚,就使系统的升级、扩展无任何障碍,轻松升级到高清节目播出。

         支持多种类型的磁盘和多级别的磁盘阵列

         磁盘阵列的硬盘类型支持SATA、SCSI、SAS、FC等硬盘。磁盘阵列支持RAID0、3、5、5、6及部分组合的RAID级别。透明的后台故障盘重建,在线扩展,磁盘热备(Hot Standby)系统盘采用镜像备份方式,磁盘阵列采用冗余电源,冗余风扇和高速缓存等这都大大提高了磁盘阵列的速度和稳定性。

         支持B/S和C/S架构的节目上载、编单

         采用基于Web Services的门户网关,既实现了跨平台、跨网段的节目上载、编单,有确保了网络的安全。

         支持在二级存储上编单、审片、素材自动迁移策略

         通过后台服务,当节目单提交后,素材自动从二级存储迁移到在线播出服务器。

         采用双网、双控、环行备份设计

         双网——数据网络、播控网络

         双控——主、备播控机

         环形备份——支持两个以上的视频服务器实现环行互为备份播出

         采用“P2P”技术实现数据的快速同步备份部署

         采用“P2P”技术实现数据的快速同步备份部署,在节目上载或入库的同时,节目已经快速同步备份到所有相关的镜像视频服务器阵列中。在高清硬盘播出中将起极大的作用,加快数据备份速度,减轻网络带宽负荷,彻底实现高清节目的分布式上载。

         支持双码率在网络上对高清素材进行编审操作

         支持双码率,可采用底码率方式在网络上对高清素材进行编辑、串联和审片。

         自定义播出流程

         总编室自动生成总节目单→各栏目节目上载、入库→各栏目生成子节目单审核、提交→串联总播出表、审核→节目播出。各栏目子节目单可异步提交,系统自动接受,并具有预警和应急策略。

         Stream RT HD视频服务器的播出

         全图形化的操作界面,列表可方便的进行拖移、插入、删除、追加等操作。

         播出方式可采用人工播出、定时播出、顺序播出、触发播出、定时插播、跟随播出、延时播出等方式。如遇需要,可随机定时或手动插入节目播出。

         每个频道在播出时会自动产生该频道的真实播出记录,方便日后查询、管理和统计。

         配套字幕一体化播出的整体解决方案

         字幕随着播表而动,在播出表或子表中实现音视频节目和栏目配套字幕一体化播出的整体解决方案,其中控制仍然由控制机完成,音视频节目播出由视频服务器完成,字幕播出由全新的高、标清字幕播出伺服器完成。字幕播出伺服器可以是视频服务器本身(全硬盘播出),也可是独立的网络高、标清字幕播出服务器(支持模拟和数字键混)。

         支持后台系统维护工程

         后台系统维护工程包括:

         主、备节目素材库后台自动比对;

         同步软件模块;

         时钟服务软件模块;

         节目库素材自动清理软件模块;

         节目单管理和自动清理软件模块;

         日志管理和自动清理软件模块;

         节目库素材自动检测软件模块;

         后台自动迁移软件(二级存储到在线节目库)服务端;

         硬盘播出板块门户网关软件模块:实现其他业务板块(如制作、媒资等)的互联互通……

         基于AFD的延申

         为了解决电视台现有大量标清素材在上变换(上下裁边模式)为高清素材后字幕被裁掉的问题,东方盛行引入了图像中心上移的概念,这样既保证了画面基本不变形,又将以前标清素材的字幕信息加以保留。这个过程是基于AFD的精确控制,将原有上下黑边的4:3图像(下黑边上有同期声字幕信息)进行上移后,再进行(上下裁边模式)上变换,这样做就既保留了同期声字幕信息,又使画面不变形。

         基于“仿真技术”高清节目单与标清节目单的同步推送

         目前大多电视台已经搭建了一套全台网络系统,各子系统(制作网、媒资网、播出网)可能是由不同公司集成实施的。在实践的高标清同播系统中不可能新建一套编单系统,更不可能在原有的编单系统上同时编辑标清、高清两张节目单,所以高清的播出节目单必需适应电视台现有的业务流程。

         由于播出最后的播出表和最初总编室产生的表相差很大,所以高标清同播的播出表要由两个地方来。先是取得最初的串联表,产生播出单进行素材的关联,在根据最后播出部门修改过的表进行时间、结构的修正,达到和最终的播出表的结构与标清播出表完全相同。在播出过程中,高清节目单与标清播出节目单进行实时同步与比对,标清播出节目单发生变化,高清节目单立即自动更新。

         实时上变换解决高清播出对网络带宽和存储系统的压力

         大部分还是标清素材的情况下,采取所有标清文件仍然按标清格式归档,不作上变换,在播出时进行实时上变换。这样做大大减轻了标清素材源向高清素材源过度时,对网络带宽和存储空间的压力。

         目前,电视台大部分节目还是标清素材,需要将标清节目上变换为高清格式再播出。通常的做法是将标清素材文件上变换为高清节目文件,再迁移归档到高清播出系统中,最后播的是高清节目文件。我们创造性采取了“软件实时上变换”技术,即所有标清节目文件仍然按标清格式迁移归档到高清播出系统,不作上变换,在播出时由内嵌软件进行实时上变换播出。这样既解决了标清向高清过渡时用高清归档的存储压力,又解决了用高清节目文件传输和迁移时的网络带宽压力。实践证明,不仅节目播出质量好,方式灵活,又大大节约成本。

         经过东方盛行公司研发团队的努力,成功研发出包括Full width(裁剪)、Pillar box(信箱)、Stretch(缩放)、16:9图像上移保留字幕等在内的多种上变换模式,这些算法经过优化,在标清文件播出时实时地上变换,这样既解决了标清向高清过渡时用高清归档的存储压力,又解决了用高清文件传输和迁移时的网络带宽压力。

五、经典案例

 

 

成功案例: 
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