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都市频道新闻制作网与河南电视台硬盘播出系统的联接方案
都市频道新闻制作网与河南电视台硬盘播出系统的联接方案2001中南地区广播电视技术讨论会技术论文一等奖
前言
非线性编辑系统经过几年的发展，随着计算机技术和数字压缩技术的飞速发展而逐渐成熟，非线性视频网络为电视制作所带来的好处是显而易见的。目前，国内国外都有许多各种类型的非线性视频网络，比如AVID的UNITY-MEDIANET、索贝公司SobeyNET、大洋公司的DayangNET，新奥特公司的AutoNET等。由于各公司开发的视频网络是基于不同的硬件平台和压缩算法，因此，就会带来相互兼容的困难，而且对于电视台来讲，全台一体网、制播一体网又是数字化的发展趋势，那么，如何把两个异网架构的视频网络联接在一起，就是我们目前所面临的问题。
一、系统要求
河南电视台都市频道现在所使用的索贝新闻制作网自投入使用以来，运转正常，有效的提高了新闻制作效率和质量。由于历史继承的原因,至今都市频道的新闻类栏目在新闻网上编辑完成后仍需下载到录像带上再送交播出。目前河南电视台播出机房已采用了硬盘播出系统，这样一来，播出带在交到播出机房后需要再重新上载到播出服务器的硬盘中。这种状况大大的降低了工作效率，而且也无法有效的利用两个无带视频网的技术优势。同时也增加了新闻后期编辑和播出人员的工作压力，降低了正常播出的安全性。所以，将新闻制作网和硬盘播出系统进行连接，解决二者之间的节目传送问题，是所要解决的任务。
二、系统设计
由于都市频道新闻制作网是基于M-JPEG的编码方式，而河南电视台硬盘播出系统是基于MPEGII的编码方式,那么,对于这两种基于不同编码方式的异网架构的联接,我们作了以下总体考虑（见图1）：
（1）先把都市频道新闻制作网的M-JPEG信号转成SDI串行数字信号，上传至播出机房。
（2）由播出服务器把SDI信号再转成MPEGII信号提供给硬盘播出。
1．系统构成
都市频道的70平方米演播室是都市频道新闻制作网的下载端口，在这里设置一台上传工作站，该工作站的主要工作是：把编辑制作的各档新闻节目的EDL表和节目素材，通过现有的索贝新闻网的FC光纤和以太网线，经过裁剪，从新闻网服务器的硬盘阵列传输到上传工作站的硬盘塔中，然后准备再上传至播出机房。由于串行数字接口SDI是现阶段的通用数字接口，SDI传输流是全球数字化的标准，各种编码输出的流信号，都可以转换成同一规格的SDI格式，而且它是无压缩格式，既无损耗，也很少需要维护。SDI接口内传输码流为270Mb/s的D1格式串行数字分量信号，最远传输距离可以达到300米。而我们从上传工作站到硬盘播出系统的距离大约130米，所以选择以SDI信号流的方式传送可以达到最好的效果。从上传工作站上传时，通过SDI卡把M-JPEG信号转换成SDI信号至播出机房，通过SDI解码器把SDI信号解码成模拟视频信号用以返看监视，同时，SDI信号从SDI解码器中串环输出进入视频播出矩阵。从上传工作站出一路模拟音频信号上传至音频分配器，一路直接进入音频播出矩阵，另一路则用以返看监听。上传工作站和录制工作站之间用以太网卡点对点互连，用以传输控制管理信息。上传工作站同时也是另外台（具有串编功能）串编工作站，可以完成串编工作站的一切工作。
2．系统工作流程
都市频道全天的新闻节目包括6档《都市快报》(周二除外)和1档《都市报道》，《都市快报》的时长为每档10分钟，《都市报道》的时长为每档30分钟，每档节目的播出时间见下表：
根据以往的情况，我们认为上传各档节目最可能的时间见下表。在表中所列出的时间之内，硬盘播出系统给与上载通道的高级别优先权，以保证安全播出。
另外，对于《都市报道》的重播为每日固定的重播节目，重播时间在节目上传时，与首播时间一并作为节目信息上传，不再另作说明。《都市快报》为滚动播出节目，如需重播，都市频道新闻网只需及时提供重播节目信息，不做重复传输。
3．系统软件设计
（1）软件功能
系统软件需在满足河南电视台都市频道与播出部所共同认可的，有关《都市报道》与《都市快报》的送播工作流程。并且在接受此工作流程约束的基础上完成以下功能：将在索贝新闻网上制作的节目成片内容，在硬盘播出系统的操作下，以工作站对工作站的网间搭桥方式，控制完成将上述节目的以SDI格式成功上传。
（2）软件任务
针对于该系统而言，所编制的软件需要完成以下任务：
1、上传软件(以下简称软件A)在从新闻网服务器硬盘阵列中调素材到本地的硬盘塔时，要具有节目裁剪功能，即只传输与该档节目有关的素材和EDL表。
2、软件A需在具备以下条件的执行下列任务：在完整获得新闻上传数据，含节目文件及相关指定参数（即节目名称、时长、播出时间等）后向方正播出网发出上传请求，并等待上传工作准备就绪的应答信号。
3、软件A在收到录制工作站的收录软件（以下简称软件B）发出的就绪信号后，应释放上传工作站的网络控制权，并使该站点表现为方正播出网远程节目素材原载体状态。
4、软件A在接到软件B的上传指令后，将有效的响应该指令，并按照指定，传送指定格式的视、音频文件及指定文件参数，或者只传输指定文件参数，并告知工作人员此工作站此时间正处于托管状态。
5、在上传过程中应有整个上传进程的提示界面。
6、软件A在上传工作结束后，应立即显示任务执行过程的列表，并告知工作人员是何项上传任务在何时成功完成。同时，将上传工作站解除托管状态，恢复托管前状态。
7、软件A应对已上传过的节目运行确认，给出一个归档标志，并作加密处理。若有需要再次上传时，必须以口令解密后方可进行。
8、软件B应根据工作流程所在约定的条件下（如时段系统状态等），去循环检测软件A是否发出上传请求，在捕获上传请求后，立即检测本系统的软硬件系统环境是否满足上传要求，并将检测结果告知软件A。
9、软件B在获知上述检测结果并满足上传要求时,应启动软件控制功能,判断在安全可靠的条件下正确完成相应上传任务，同时在用户界面上以列表方式显示过程参数及文件参数。
10、软件A及软件B均必须建立准确、详细的任务执行日志。并能方便的做到实时显示及存档查询，所有的日志文件在相关节目播出后的七日内不得被人工删改或清除。
（3）系统软件流程框图
3．系统安全策略
为了保证系统的正常运行，针对该系统的工作方式，我们做出了相应的安全策略：
（1）都市频道上传工作站与播出系统的录制工作站只做物理连接，采用网卡对网卡的方式，并设置网关作为逻辑隔离。此外，不做任何与上传任务无关的、可相互访问的界面窗口。以避免两个网络之间的相互不必要的访问而造成的对两个网络的安全性的损害。
（2）上传工作站在非管理员登陆时，软驱和光驱做屏蔽处理。
（3）上传工作站可作为串编工作站的备份，但非管理员登陆时，"串编工作站"、"我的电脑"和"资源管理器"等可以对都市频道新闻网素材节目库进行"写"操作的运行程序，都做屏蔽处理。
（4）目前允许进入上传工作站的账号只能为管理员、报道责编和快报责编，其它账号不再显示。
（5）上传工作站对72G硬盘中两天前的PGM文件进行自动删除。
（6）上传工作站指定Sobey新闻网的标号为"X"的素材盘为节目源文件盘，且只能对PGM.文件进行操作。
（7）用户指定拷贝到上传工作站72G硬盘的PGM.文件中若出现"空素材"，给出提示信息。
（8）在将指定PGM文件拷贝到上传工作站72G硬盘或在上传的过程中，显示节目简单提示信息及其进程表。
（9）节目提示信息在上传前应进行其完整性检测，提示信息不全则不予上传，并给出提示。
（10）上传过程中，若有需要，上传工作站与录制工作站都可在确认密码、警告提示后进行硬中断。一方中断，上传工作站与录制工作站都应给出界面提示和警告音提示。
（11）系统软件自动在后台运行，退出时需要输入"退出密码"。
三、系统调试
一、硬件测试
在整个系统搭建完成以后，首先需要进行硬件测试，主要从两方面进行，以太网线和SDI信号线路是否能达到技术指标。由于上传工作站到播出录制工作站的距离较远（跨越五个楼层，距离将近130M），那么，太网线和SDI信号线在经过这么长距离的传输后，信号质量是否劣化是我们关心的问题。
经过测试发现，SDI信号线有其自身固有的传输拐点，距离是300M，超过此距离后信号质量会明显劣化，因此，对我们而言，SDI的信号传输应该不成问题，实际检测也证明其信号质量没有劣化。
而对于以太网线，我们所用的超五类非屏蔽双绞线的理论距离是120M，因此我们在线路施工时，主要遵循以下原则：
(1)视音频信号线和以太网线分开，以方便将来检修。
(2)走线距离要短，尽量减少以太线的弯曲，以保证较好的传输质量。
(3)所有的线都要有屏蔽套管，不允许有任何线径裸露在外面。
所以在施工完成后，以太网线的距离控制在130M左右，经过联机测试，上传工作站和播出录制工作站之间的中断请求和应答准确率达到100％，完全满足系统需求。
二、软件调试
由于该系统跨接两个异构网络――都市频道新闻制作网和河南电视台硬盘播出网络，所以该系统属于异步结构的工作方式，由此带来的系统延时是无法避免的，只能尽量消除。
T1：录制工作站接到上传工作站的中断请求后，向上传工作站发出同意录制命令。
T2：上传工作站接到同意录制后，向自身系统发出读取文件命令。
T3：上传工作站开始读取文件并通过LE板卡转换成SDI信号输出。
T4：SDI信号在传输过程中的线路延时。
T5：录制工作站向服务器申请录制通道。
T6：录制工作站发出写文件指令，把上传的SDI信号转换成MPEGII格式文件写入播出服务器硬盘。
可以看出，T5的时间是远远小于T1＋T2＋T3＋T4的总时间，而且它们是在同一时间并发进行的，因此来讲，系统的总延时应该是：
T＝T1＋T2＋T3＋T4＋T6
分析从他T1到T6的系统延时，我们发现它还可以分为这样两个部分：
1、系统固定延时
它是由于设备申请信号通道，以及信号在通道设备中传输时所带来的线路延时，这些延时相对来讲是一个固定值。
2、系统不定延时
这是由于系统在整个工作进程中的某一个或某几个线程中所带来的延时，在本系统中就是上传工作站进入播放状态到播出第1帧画面并转换成SDI信号以及录制工作站由接受SDI信号到把它存为第1帧MPEGII格式文件，在这两个过程中所带来的延时是不固定的，是由于这两台工作站没有统一的同步时钟，只能由它们的瞬间状态来决定这些延时的长短。这些延时虽然不确定，但是它有一个动态变化范围，无论上传工作站还是录制工作站，其不定延时的波动范围各在1帧以内。
所以根据上述分析，在经过多次测试后得到一个统计规律，系统总的延时T在12――14帧之间波动，因此，我们在录制工作站的录制命令发出后加上一个14帧的指令延时，使得录制工作站精确的从上传信号的第1帧画面开始录制，完全达到了系统的设计要求。
综述
对电视台来讲，综合性的制播一体网与基于不同平台的专用子网联网是两条不同的发展之路。在目前国内的视频网络中，有一些是综合性的制播一体网，整个网中只有一个服务器，性价比高，格式统一，功能全面，易于集中管理，比较适应中小型电视台的需求。在整个制作及播出的过程中，视频数据不需经过多次的编解码，图像质量可以得到最好的保证。但由于服务器的管理能力的限制及出于安全性的考虑，综合性的制播一体网的规模不会太大，全部的播出工作仅仅由一、两个工作站来完成；且升级换代必须整体考虑，对新生技术的引入必然会相对较为迟钝。采用制播一体网，电视台内部的节目制作管理制度、工作流程模式、技术管理与网络管理模式的有机结合，是充分发挥制播一体网效用的关键。另一些是功能性和针对性更强的专用子网，例如广告管理与编辑网、新闻制作网、节目制作网与播出子网等的联网，他们可以采用不同的视频格式，基于不同的平台，应用于不同的制作环节与部门，易于管理，安全性好。局部子网的结构和模式可以根据节目的变化需求而相应改变，灵活相较好。整体网络的兼容性较强，拓展也较为容易，比较适用于较大型的综合性电视台。缺点视频在播出前可能会存在需再次编解码的问题，且有些素材只能在局域子网中共享，存在一定的资源浪费。但不同制作领域的跨平台联网是必然的、最终的发展趋势，这是由电视节目自身的栏目结构所决定的。
我们结合我频道的实际工作情况，对此进行了有益的探索。都市频道新闻制作网与河南电视台硬盘播出系统的联接从目前的运行情况来看，该系统实现了我们所确立的方案，满足了我频道新闻上传对系统的要求，有效的提高了新闻节目的制作效率，运行状态良好。
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