多格式、實時監播監錄系統在播出中的應用廣東南方電視臺播出部助理工程師黃志江摘要：國家廣電總局對安全播出的要求一直在不斷提高，尤其是總局第62號令頒布以來，對安全播出的要求更加規范和清晰，對各級廣電系統的技術體系提出了明確要求。此外，隨著電視技術的不斷發展，電視播出設備和播出格式也日益IT化和網絡化，以往電視臺播出部只需要對單一的基帶信號進行監錄，多格式的監錄系統更多的是用在網絡公司或者傳輸部門，如今電視臺的播出和傳輸的信號格式也越來越多樣化。所有這些變化都要求播出監錄系統也必須進行相應的調整。為了能夠實時記錄、反饋播出通道的狀態，南方臺對現有的監錄系統進行改造，使新的監播監錄系統更適合播出發展要求。關鍵字：多格式磁盤預分配異態報警實時性一、改造原因和目標廣電總局第62號令的實施細則規定：“節目集成平臺應能對信號源、集成播出鏈路關鍵節點、平臺輸出點以及接收的自臺播出信號進行視音頻監看監聽和主要技術指標監測；應配置信號異態聲光報警設備；應采用錄音、錄像或者保存技術監測信息等方式對信號源、平臺輸出的廣播電視節目及信號的質量進行記錄，異態信息應保存一年以上。”根據總局對安全播出的要求，以及南方臺的實際情況，2011年南方臺播出部進行了多項工程改造，其中一項重要的內容就是對監播監錄系統進行改造。與總局的最新要求相比，南方臺原有的監錄系統存在許多不足之處，主要體現在：1.舊系統只能錄制模擬信號，無法支持多種格式信號的錄制。2.軟件功能單一，操作不方便。3.錄像查詢有滯后性，無法實時反饋播出通道的狀態。4.播出信號監測功能的準確性較低。5.磁盤存儲容量不足，無法長期保存錄像文件。6.經過多年使用，系統老化，存在安全隱患。為此，我們對新的播出信號監播監錄系統作出了初步設計，以滿足總局第62號令要求，完善我臺的監播監錄系統，實現對我臺播出全流程所有關鍵節點的實時監播監錄。具體框架結構如圖1所示：圖1監播監錄節點圖二、系統總架構根據廣電總局的要求，設計方案分別對三個重要節點進行監測錄制：1.節目源信號錄制；2.節目輸出平臺信號錄制；3.受眾接收端的信號錄制。結合我臺播出通道的實際情況，分別對主備播出通道的信號也進行實時監錄。除此以外，新系統還增加了監播報警節點，主要是針對各頻道的PGM信號進行異態報警，如上圖1。綜合以上情況，我們把整個系統規劃成三部分：信號錄制子系統、信號監測報警子系統以及錄像檢索回看子系統。為了確保系統整體可用性，我們要求新系統采用分布式架構，使用兩套獨立的軟硬件平臺，以減少故障影響范圍，而且對每個子系統我們都制定了相對應的功能要求。三、系統設計指導思想隨著廣電技術的日益發展，播出信號格式也越來越多樣化，包括有模擬信號、標清信號、高清信號、ASI信號、IP碼流、TS碼流以及QAM信號等等。這些信號包括臺內應用的播出信號；滿足直播或者轉播需求的信號；適合遠距離傳輸的信號；還有網絡公司返送的解調信號。也就是說，按總局要求，對所有這些在播出系統內部各環節的信號，以及播出和傳輸的信號，都需要進行實時監錄，以確保當信號出現異常時，能夠及時排查故障原因，縮短故障時間，達到安全播出的要求。為此，根據南方臺實際需求，系統設計要求能滿足36路SDI信號，12路HDSDI信號，4路QAM信號，8路ASI信號和8路IP碼流信號的錄制。其中，2路ASI信號和2路QAM信號是分別包含南方臺6套自辦頻道的復合信號。總而言之，整個系統要能滿足60套節目的錄制需求。另外，在存儲要求方面，根據廣電總局62號令的要求，我們對這60套節目的存儲做了不同的規劃：對播出異態信息要求保存一年以上；對重要節點的錄像文件，要求能夠保存6個月的時間；對非重要節點的錄像文件，要求能夠分別保存2個月或者1個月。信號錄制格式要求是：H.264編碼，碼率大于等于1M，分辨率720×576。這樣，存儲空間大概需要30T，由于采用主備兩套錄制平臺，所以需要60T的存儲空間。圖2新監播監錄系統圖四、子系統結構和功能1、信號錄制子系統信號錄制子系統，是監播監錄系統的核心，也是考驗整個系統穩定性和先進性的重要組成部分。如圖2所示，系統由多格式的編解碼板卡、多畫面主機和錄制服務器組成。其中，編解碼板卡主要滿足各類型信號的輸入以及轉碼功能；多畫面主機的功能是接收網絡組播碼流，實時解碼數字電視節目視音頻，進行實時監測和多畫面組合顯示。另外，系統還配置了2臺錄制服務器，主、備路各一臺，每臺配置32T存儲空間，采用RAID5組建磁盤陣列。完成對節目24小時自動錄制，可存儲監測報警信息、異態錄像/錄音信息、實時錄像/錄像信息，中心系統客戶端可實時遠程調用這些數據等功能。在信號錄制這方面，舊系統最大的缺陷是，錄像文件每半小時生成一次，當播出故障發生時無法及時回看，必須等待錄像文件完整生成后才能夠檢索查詢。而新系統能夠很好的解決這個問題。因為新系統采取了磁盤預分配的錄制方式，也就是根據錄制通道數量（60套節目），預先把磁盤陣列劃分成60個分區，并且在每一個分區中建立多個文件夾。磁盤分區對應的是某個錄制通道，而分區中的文件夾對應的是該通道一定長度的錄像文件。原有傳統的文件存儲的方式下，長期的分配和刪除文件會導致磁盤損壞，以及磁盤碎片會導致存儲寫錄像速率的下降。所以新系統通過文件管理機制，對存儲錄像進行時間和完整性的管理，也就是根據不同節目的存儲時間和碼率要求，對存儲進行了預先的分區存儲。這樣做的好處是錄像檢索回看速度很快，不會受到文件的大小和長度影響。2、信號監測報警子系統南方臺播出部現有播出信號報警系統主要依靠分割器來實現：分割器監測畫面狀態，通過第三方軟件發出語音報警。由于分割器的主要功能還是多畫面的顯示，所以對信號異態的監測功能還不夠完善，特別是對靜幀故障的報警，經常會出現誤報。所以，這次監錄系統改造的其中一個目的就是要加強對播出信號的監測報警功能。因為播出信號的異態報警是確保安全播出的重要手段，也是輔助值班人員工作最重要的方式。為此，我們要求信號監測報警子系統在硬件上必須獨立于其余兩個子系統，即使當錄制系統出現故障時，不會影響到播出信號的監測功能。具體要求是：1.能夠對高標清數字信號進行監播，采用硬件嵌入式結構，以減少響應時間和提高穩定性。2.能監測常見的視音頻異常狀態（包括靜幀、黑場、靜音、視音頻丟失等），配備信號異態聲光報警設備，并能夠把故障信息寫入數據庫。3.對視頻信號的監測要求精確到幀；對音頻信號的監測要求精確到1dBFS。因此，我們選用的報警系統是每個頻道對應一臺信號監測器和遠程報警器，如圖2中的信號報警子系統，監測器接入播出信號，實時監測信號狀態，當發生信號播出異態時，通過控制線觸發遠程報警器發出聲光報警。與此同時，監測器通過網絡將故障信息寫入數據庫，供終端用戶檢索查詢使用。另外，新配置的兩臺多畫面顯示服務器還附帶視音頻監測功能。可任意選擇TSoverIP組播碼流，任意選擇節目，進行畫面組合監聽、監看和監測，在畫面上顯示監測信息和故障報警信息。支持清晰語音、日志、OSD狀態燈報警、圖像邊框和標題變為紅色等多種方式的同時報警，并可以擴展短信、電話等更多報警方式。經過反復測試，以上兩套報警系統各有優缺點，硬件式的報警器準確度更高，能發出聲光報警，提示性較強。而且可以通過遠程報警器，使值班機房和設備機房同時報警，既提醒了播出值班人員注意監播信號，又給播出設備在線維護工作多增加一層安全保障作用。新監播監錄系統中的報警軟件也有其自身的優點，能夠在一個大屏中顯示各路信號的實時狀態，且報警信息直觀明了，除了有語言提示以外，還可以加上文字顯示和顏色變化，可用于總控機房監控，再加上原來每個頻道分割器提供的報警狀態，組成“2+1”的信號異態報警系統。這樣的報警系統組合，進一步完善了對播出信號的安全監控，有效地減輕了播出值班人員的壓力。3、錄像檢索回看子系統錄像檢索回看子系統也是這次系統改造的一個新亮點，針對以往終端用戶查詢錄像時，需要手動查找故障點，這樣做不但費時費力，而且故障點往往只是一閃而過，容易造成漏查。所以，我們要求集成商對各個監測器提供的故障信息準確寫入數據庫形成日志，并將信息整理歸檔，對入庫的故障報警數據可按前端、節目、故障類型、故障開始時間、故障結束時間等條件靈活組合查詢，對于查詢出的故障記錄可直接查看歷史故障視頻，并可進行故障狀態更新操作。簡而言之，用戶查詢故障時能夠自動找到故障錄像的入點，不但提高了故障查詢的準確性也提高了查詢速度。另外，系統還配置2臺數據庫服務器，完成主、備兩套系統的集中監管。通過前端監測主機對節目進行轉碼，并經過網絡回傳，實現對前端的實時音視頻監聽監看，以及對歷史音視頻的查詢和下載。提供完備的系統運行日志記錄及查詢，方便對系統運行進行跟蹤。五、系統實際使用效果2011年9月，經過3個月的測試調整及試運行后，新系統正式投入啟用，至今已在線運行半年時間，各項技術指標和功能達到預期目標，總體運行效果良好，特別是自動找故障視頻的功能，讓用戶查找故障錄像更便捷，定位故障原因更迅速。再配合新報警系統的使用，為播出值班人員提供準確可靠的報警信息，實現了實時記錄、反饋播出通道的狀態，從而減輕了一線值班的工作壓力，提高了安全播出保障能力。但是，由于新系統需要錄制的節目數量較多，保存時間要求也較長，因此在錄像存儲方面也遇到一些問題，由于采取磁盤預分配的方式錄制節目，當錄制節目的數量需要修改時，必須對磁盤陣列重新劃分，這樣對已經保存好的