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    Stream RT 4.0高清播出系統

    采用“CPU+GPU+多通道I/O”技術,滿足將來擴容到多個頻道的需求

    產品簡介

    隨著數字電視技術和網絡技術的發展,現在各省市的電視臺都實現了數字化的建設,逐漸從模式化系統過渡到數字化、高清化系統,逐步淘汰舊設備,被數字高清設備所取代,這是大勢所趨,也是時代潮流。 從目前我國的數字電視情況可以看出,我國大部分電視臺基本是以標清播出為主,但高清電視取代標情電視是全世界廣播電視節共識的必然,兼顧不同類型的觀眾,實現標清電視到高清電視平穩過渡。

    技術特點

    一、前 言

     隨著數字電視技術和網絡技術的發展,現在各省市的電視臺都實現了數字化的建設,逐漸從模式化系統過渡到數字化、高清化系統,逐步淘汰舊設備,被數字高清設備所取代,這是大勢所趨,也是時代潮流。

    從目前我國的數字電視情況可以看出,高清電視取代標情電視是廣播電視節共識的必然,我國大部分電視臺已經在逐漸由標清電視播出向高清電視臺播出過渡,部分少量電視臺也逐步由高清電視播出向4K超高清電視播出探索,一套成熟、穩定、先進的硬盤播出系統是必須的,兼顧不同類型的觀眾,實現標清電視到高清電視平穩過渡。

    二、設計目標

    作為電視臺的核心系統,節目自動播出系統具有舉足輕重的地位,播出系統正常、高效率的工作,是保證電視臺正常節目播出的關鍵。提供一個全面、完善并且先進可靠的播出系統方案對電視臺長遠的技術發展起著決定性的作用。

    Stream RT HD流程設計理念:并發操作,異步執行;協同工作,松散耦合。

    同時,根據電視臺大量圖文播出的特點,量身打造了配套的字幕一體化播出解決方案——字幕伺服器(支持獨立及內嵌)。

    ◆以播出安全為最高原則

    ◆保持系統的先進性、可擴展性,為未來電視臺增加頻道、新聞直播等業務預留接口

    ◆以系統的可擴展性為基礎,充分考慮系統的穩定性和兼容性 

    ◆追求系統的經濟性——最佳性價比

    ◆采用集中播出,播控分離方式,確保播出安全

    Stream RT HD視頻服務器能夠滿足將來擴容到多個頻道的需求,到擴容時不用改變現有服務器播出狀態,而只需要增加播出通道就可以方便的實現頻道擴容,并且操作簡單、方便、安全,擴容時不影響原有播出系統的正常播出。

    播出網絡數據傳輸原理圖:



    整個播出系統能完成素材上載,節目模板編輯,節目詳單編輯,節目檢測,節目播控,節目遷移及節目播后管理等各個關鍵環節的工作,為用戶提供完整、靈活的工作流程。系統以千兆以太網絡為依托,采用播控分離的原則,多個頻道可以通過網絡實現節目單和播出設備的共享;系統采用網絡化、智能化的計算機管理模式,將節目播出的前期、中期、后期各環節及周邊輔助設備(包括字幕伺服系統)融為一體。

    系統能對播出服務器、切換器、矩陣、交換機、網絡線路等都具完善的監控和故障報警能力,播出外圍設備均采用國內名牌廠家的產品。

    三、系統結構圖


    四、關鍵技術介紹

    l采用“CPU+GPU+多通道IO”技術

    編解碼任務完全由CPU完成,IO卡的任務是將編、解碼完的數據進行傳輸或A/D變換。

    在VCD、NTSC制式的DVD節目實時播出等環節中都采用了“GPU”技術,是國內目前唯一真正采用了“GPU”技術的硬盤播出系統。

    I/O卡是整個視頻服務器的唯一硬件,而且任務輕松單一,甚至低于傳統的字幕卡。這使得系統具有很高的穩定性,完全媲美高性能的數據服務器。

    l采用超線程軟件Codec

    全部使用目前世界頂級軟件編、解碼器(Codec),并作優化處理。所有軟件Codec不存在使用數量限制,采用多線程并發協同工作,輕松實現MPEG HD和H.264等多種流媒體格式混合播出。

    每增加一個通道的播出,系統只需多執行一個Codec線程,與傳統視頻服務器必須增加Codec芯片相比,擴展非常方便。需要支持新的播出格式只需增加或更換軟件Codec即可,升級非常方便。

    采用多線程編解碼技術,順序播出、插播、定時播出、播控通信、播出偵測等采用不同的線程協同工作,確保播出正常進行。

    l良好的兼容性和擴展性

    支持全部主流非編生成的MPEG HD和H.264文件。

    由于不受硬件Codec的束縛,就使系統的升級、擴展無任何障礙,輕松升級到高清節目播出。

    l支持多種類型的磁盤和多級別的磁盤陣列

    磁盤陣列的硬盤類型支持SATA、SCSI、SAS、FC等硬盤。磁盤陣列支持RAID0、3、5、5、6及部分組合的RAID級別。透明的后臺故障盤重建,在線擴展,磁盤熱備(Hot Standby)系統盤采用鏡像備份方式,磁盤陣列采用冗余電源,冗余風扇和高速緩存等這都大大提高了磁盤陣列的速度和穩定性。

    l支持B/S和C/S架構的節目上載、編單

    采用基于Web Services的門戶網關,既實現了跨平臺、跨網段的節目上載、編單,有確保了網絡的安全。

    l支持在二級存儲上編單、審片、素材自動遷移策略

    通過后臺服務,當節目單提交后,素材自動從二級存儲遷移到在線播出服務器。

    l采用雙網、雙控、環行備份設計

    雙網——數據網絡、播控網絡

    雙控——主、備播控機

    環形備份——支持兩個以上的視頻服務器實現環行互為備份播出

    l采用“P2P”技術實現數據的快速同步備份部署

    采用“P2P”技術實現數據的快速同步備份部署,在節目上載或入庫的同時,節目已經快速同步備份到所有相關的鏡像視頻服務器陣列中。在高清硬盤播出中將起極大的作用,加快數據備份速度,減輕網絡帶寬負荷,徹底實現高清節目的分布式上載。

    l支持雙碼率在網絡上對高清素材進行編審操作

    支持雙碼率,可采用底碼率方式在網絡上對高清素材進行編輯、串聯和審片。

    l自定義播出流程

    總編室自動生成總節目單→各欄目節目上載、入庫→各欄目生成子節目單審核、提交→串聯總播出表、審核→節目播出。各欄目子節目單可異步提交,系統自動接受,并具有預警和應急策略。

     lStream RT HD視頻服務器的播出

    全圖形化的操作界面,列表可方便的進行拖移、插入、刪除、追加等操作。

    播出方式可采用人工播出、定時播出、順序播出、觸發播出、定時插播、跟隨播出、延時播出等方式。如遇需要,可隨機定時或手動插入節目播出。

    每個頻道在播出時會自動產生該頻道的真實播出記錄,方便日后查詢、管理和統計。

    l配套字幕一體化播出的整體解決方案

    字幕隨著播表而動,在播出表或子表中實現音視頻節目和欄目配套字幕一體化播出的整體解決方案,其中控制仍然由控制機完成,音視頻節目播出由視頻服務器完成,字幕播出由全新的高、標清字幕播出伺服器完成。字幕播出伺服器可以是視頻服務器本身(全硬盤播出),也可是獨立的網絡高、標清字幕播出服務器(支持模擬和數字鍵混)。

    l支持后臺系統維護工程

    后臺系統維護工程包括:

    主、備節目素材庫后臺自動比對;

    同步軟件模塊;

    時鐘服務軟件模塊;

    節目庫素材自動清理軟件模塊;

    節目單管理和自動清理軟件模塊;

    日志管理和自動清理軟件模塊;

    節目庫素材自動檢測軟件模塊;

    后臺自動遷移軟件(二級存儲到在線節目庫)服務端;

    硬盤播出板塊門戶網關軟件模塊:實現其他業務板塊(如制作、媒資等)的互聯互通……

    l基于AFD的延申

    為了解決電視臺現有大量標清素材在上變換(上下裁邊模式)為高清素材后字幕被裁掉的問題,東方盛行引入了圖像中心上移的概念,這樣既保證了畫面基本不變形,又將以前標清素材的字幕信息加以保留。這個過程是基于AFD的精確控制,將原有上下黑邊的4:3圖像(下黑邊上有同期聲字幕信息)進行上移后,再進行(上下裁邊模式)上變換,這樣做就既保留了同期聲字幕信息,又使畫面不變形。

    l基于“仿真技術”高清節目單與標清節目單的同步推送

    目前大多電視臺已經搭建了一套全臺網絡系統,各子系統(制作網、媒資網、播出網)可能是由不同公司集成實施的。在實踐的高標清同播系統中不可能新建一套編單系統,更不可能在原有的編單系統上同時編輯標清、高清兩張節目單,所以高清的播出節目單必需適應電視臺現有的業務流程。

    由于播出最后的播出表和最初總編室產生的表相差很大,所以高標清同播的播出表要由兩個地方來。先是取得最初的串聯表,產生播出單進行素材的關聯,在根據最后播出部門修改過的表進行時間、結構的修正,達到和最終的播出表的結構與標清播出表完全相同。在播出過程中,高清節目單與標清播出節目單進行實時同步與比對,標清播出節目單發生變化,高清節目單立即自動更新。

    l實時上變換解決高清播出對網絡帶寬和存儲系統的壓力

    大部分還是標清素材的情況下,采取所有標清文件仍然按標清格式歸檔,不作上變換,在播出時進行實時上變換。這樣做大大減輕了標清素材源向高清素材源過度時,對網絡帶寬和存儲空間的壓力。

    目前,電視臺大部分節目還是標清素材,需要將標清節目上變換為高清格式再播出。通常的做法是將標清素材文件上變換為高清節目文件,再遷移歸檔到高清播出系統中,最后播的是高清節目文件。我們創造性采取了“軟件實時上變換”技術,即所有標清節目文件仍然按標清格式遷移歸檔到高清播出系統,不作上變換,在播出時由內嵌軟件進行實時上變換播出。這樣既解決了標清向高清過渡時用高清歸檔的存儲壓力,又解決了用高清節目文件傳輸和遷移時的網絡帶寬壓力。實踐證明,不僅節目播出質量好,方式靈活,又大大節約成本。

    經過東方盛行公司研發團隊的努力,成功研發出包括Full width(裁剪)、Pillar box(信箱)、Stretch(縮放)、16:9圖像上移保留字幕等在內的多種上變換模式,這些算法經過優化,在標清文件播出時實時地上變換,這樣既解決了標清向高清過渡時用高清歸檔的存儲壓力,又解決了用高清文件傳輸和遷移時的網絡帶寬壓力。

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