一. 數字硬盤播出系統設計簡析

　　根據廣電總局《電視臺數字化網絡化建設白皮書（2006）》(廣發[2007]0020號),《關于發布<電視臺數字化網絡化建設白皮書（2009）—電視臺高標清同播技術策略研究>和<廣電總局關于高標清同播技術要求的若干意見>的通知》（廣發〔2010〕34號）文件的精神。 構建一個科學、安全、可靠的硬盤播出系統需要做到以下幾點：

　　1.穩定的視頻服務器；2.穩定的數據庫服務器；3.高質量的切換設備；4.可靠的自動播控軟件；5.快速可靠的除錯預警多級監視系統；6.完備的軟硬件應急響應預案；7.方便快捷的系統擴展輸入輸出接口。

　　而基于上述要求, 播出服務器作為電視信號的最終出口，其穩定性、安全性就成為任何一個系統在構建的時候所應考慮的首要問題。因而，如何將上述各項要求安全、高效地應用于電視臺播出系統的設計成為了各個電視臺從模擬到數字，從標清到高清階段過渡的一個重要課題。

　　數字全硬盤播出系統已經逐步的取代了以往的播出系統，總的來說該類系統以“無單一崩潰點，無縫切換”為設計理念，要求實現“熱備份、熱切換”，必須保證在播出故障發生時其播出內容的連續性，其基本思路可以歸納為以下幾個方面：

　　(1) 安全可靠性原則

　　系統的軟硬件都必須安全可靠。系統具備完善的1:1 或者1:N熱備份、自動的數據熱備份和信號熱備份機制。還要求完善的安全機制和有效的責任機制。

　　(2) 操控簡便原則

　　系統操控要簡便，應急響應處理措施要簡單易行，必須能提供實時的系統狀態監測。

　　(3) 成熟性技術同步原則

　　系統結構以及視頻服務器、視頻數據格式、播控軟件、網絡的設計與選擇必須考慮能夠采用業內先進成熟的技術， 以保障系統運行的高效率、高性能。

　　(4) 接口開放性原則

　　必須遵循統一標準和接口，系統必須是一個開放的系統，以便于不同廠商或不同類型的設備之間的匹配、控制和升級改造。

　　(5) 高性價比原則

　　用需求分析來決定，以科學詳細的設計方案為保證，合理高效使用有限資金，達到最佳性價比。應盡可能地確保設計和構建的數字播控系統能夠高性能、低成本地運行。

　　為了能夠很好的達到安全播出的效果，從廣播電視業發展伊始所使用的磁帶播出系統，到如今的數字硬盤播出系統，播出系統已經發展到了第三代。而作為第三代播出系統的克隆（備份）播出系統具有其代表性特征，它的設計與實現更多地考慮如何利用日趨豐富和完善的技術手段來提高系統的安全性、可靠性。

　　二. 克隆（備份）播出系統概述

　　克隆（備份）播出系統的成熟使用可以保證播出系統更好地實現異地容災備份，這一點在廣電總局于2010年5月頒布的《廣播電視安全播出管理規定》電視中心實施細則（也稱62號令實施細則）中也有明確規定：省級以上電視臺在播出安全方面必須達到該指標。

　　克隆播出系統的典型應用模式包括兩種：

　　1. 1對1備份，實現源系統和克隆系統同步播出、自動應急處理，其典型應用場景包括高標清同播、重要頻道的備份播出；2. 1對N備份，使用一套克隆播出系統可以實現N個頻道的備份，該模式同時利用了多頻道控制和設備池技術。

　　無論設計實現何種克隆播出系統，編解碼服務器的選擇都是一個關鍵性的問題。業內流行的編解碼播出服務器通常包括軟件編解碼服務器和硬件編解碼服務器。

圖1 克隆（備份）播出系統架構

　　三. 軟硬件編解碼播出服務器概述

　　由于計算機軟硬件技術的飛速發展，軟硬件編解碼播出服務器作為當前市場上的主力軍，有著各自的特色及專長。

　　概括地說：硬件編解碼服務器是基于IT網絡架構的視頻服務器，它擁有獨立的音頻視頻編解碼模塊，支持熱插拔，基于嵌入式操作系統，支持光纖及1394等各類型接口。通常來講它有以下幾個優點：

　　1.基于硬件的編解碼，可靠性高；2.基于嵌入式系統，啟動快速，無須開啟等待延時；3.在防御病毒和開啟速度較快的方面也很像IT以太網絡中的交換機，斷電復位和恢復都比較方便；4.幾乎不存在內存泄露等問題；5.多任務實時性有保障。

　　而軟件編解碼服務器有以下幾個優點：

　　1.編解碼支持靈活，僅需通過軟件升級；2.設備基礎硬件升級靈活，無須定制、采購高性能IT設備即可，性價比較高；3.隨著計算機的飛速發展，CPU/GPU性能的顯著提高，編解碼的可靠性及高效性得到充分體現。

　　同時兩者也各有所短，硬件編解碼服務器有如下幾個缺點 ：

　　1.受主板槽位數限制，單雙通道數目有限；2.添加或者升級硬件，必需打開機蓋，還需停機才能進行此類的操作；3.產品升級擴展受硬件影響大，更新換代投入較高。

　　軟件編解碼服務器則有如下缺點：

　　1.受限制于操作系統，多任務實時性有待提高；2.存在內存泄露的風險。

　　毋庸置疑，無論選擇哪一種類型的服務器，都有它們的長處與短處。倘若能夠結合兩者優勢做到1+1>2，那么將給系統的設計實現帶來很大好處。然而如果同時選擇這兩種服務器，但又不能做到優勢互補，那么所帶來的風險也同時是存在的。在實際應用中，不可避免會遇到這樣或那樣的問題，只有高效地解決好這些問題才能夠做到資源優勢的互補。

　　四. 軟硬件編解碼服務器互備的優缺點探討

　　首先，結合軟硬件解碼服務器的特點，我們的優勢在于：

　　1.利用軟件編解碼服務器的擴展性，增強系統的擴展性。例如，當要求適應新的codec時，通過對軟件編解碼服務器的簡單升級，再進行必要的格式轉換（基于軟件）后，就可以使這一新的格式很好的融入原來的系統之中。

　　2.利用軟件編解碼服務器的靈動性，增強系統的靈活性。例如，當臨時需要某種其它功能時，通過安裝新的軟件就可以實現，而無須硬件升級。

　　3.利用硬件編解碼服務器的多任務實時性，來保證特殊情況下的播出需求。

　　4.利用軟硬件編解碼服務器實現互備，用戶便可以直接對各服務器輸出結果進行最直觀的比對，進一步的保證了輸出的安全性。

　　當然，與此同時，采用軟硬件編解碼服務器互備，我們就必須要面對這種設計架構可能帶來的問題，典型的問題有：1.如何實現不同廠商的編解碼服務器設備間的互連；2.如何保證不同編解碼服務器輸出內容的一致性；3.如何保證不同編解碼服務器輸出的同步性；4.如何實現不同編解碼服務器與全臺網系統中其它設備的互聯。上述種種問題歸根結底就是如何“標準化”的問題。

　　以下我們以貴州電視臺的軟硬件編解碼播出服務器互備的實踐為例，對這一方法進行簡單扼要的實例分析。 　　

　　五. 貴州電視臺克隆（備份）播出系統的基礎實踐

　　貴州電視臺在實現備份播出系統的實踐中，融合了上述兩種方式，基于二級存儲方式，在主播/備播的模式上加入了三備（第三備份）機制，在保證安全性的同時，降低了系統的投入，在播出過程中也得到了很好的反饋。

圖2 貴州電視臺三備播出系統架構實現

　　尤其要提出的是，貴州電視臺的主備播采用了軟硬件播出服務器互備的方式，播出時同時監控主/備/三備三路信號的輸出，當任何一路信號出現故障，都可以快速地發現并予以解決。該互備方式的組合有很多，可以以軟件播出服務器為主服務器，也可以以硬件播出服務器為主服務器，電視臺可以根據不同情況進行不同的設置，比如雙軟件單硬件模式，單軟件雙硬件模式等等，同時服務器可以依據搭建系統的要求來選擇不同產商的不同產品。[page]　　

　　經過貴州電視臺的試運行，軟硬件編解碼播出服務器的互備在實際應用中所展現出來的優勢如下：

　　1.由于采用完全不同的編解碼方式，對于同一輸入信號，在監控主備兩路輸出信號的基礎上，可以很好的保證其預期輸出，更好的減少主備播同時掉線的潛在危險。

　　2.當出現特殊需求時，例如需要添加視頻編解碼格式支持時，可以在保證系統不下線的情況下實現安全升級。通常的做法是，利用軟件升級以保證軟件編解碼播出服務器達到新需求，然后進行主備切換后，對硬件編解碼服務器進行升級（可能需要重置系統）。這樣便可以方便快捷的實現無縫的升級支持，縮短了升級的時間并且簡化了升級的流程。

　　3.由于軟件編解碼播出服務器對視頻編解碼格式支持的靈活性較高，使用軟件編解碼服務器就可以在很大程度上擴展播出系統的使用范圍，播出系統將不再需要苛求視頻信號源的編碼格式。同時也可以通過軟件編解碼服務器對信號進行編解碼，以便在不接換硬件編解碼服務器板卡/系統的前提下實現多格式視頻支持。

　　與此同時在試運行期間，軟硬件編解碼播出服務器互備的應用也遇到了一個很棘手的標準化問題。由于采用了軟硬件編解碼播出服務器作為互備，以MXF這種高靈活性的Container標準作為內部使用格式，兩家編解碼服務器廠商MXF格式的使用方式又有一定的區別，這種區別直接導致了第三方軟件在控制兩種編解碼服務器時產生了不同的輸出。

　　問題提出：

　　硬件編解碼服務器在上載素材時，對素材中的VITC源時碼（Start Timecode）采取了直接忽略的策略，即無論VTR中素材的起始時碼是多少，皆以00:00:00:00為該素材的起始點SOM。

　　軟件編解碼服務器在上載素材時，則保留了素材中的VITC源時碼（Start Timecode），依據MXF標準進行了存儲，即VTR中素材的起始時碼是多少，則該素材上載到服務器后，其素材的起始點SOM就是它在VTR中的起始時碼。

　　而作為控制上述兩種服務器的第三方自動化控制軟件，所采用的策略則只能是其中一種。因而在這種情況下，如何做到在不同服務器上上載素材同時又能得到相同信息就成了一個關鍵問題。

　　問題的解決：

　　經過多方的商榷與合作，并對系統升級的代價進行評估后，給出了一個折衷方案，即在攝錄素材時，要求設定VITC碼為00:00:00:00，以保證在不改動當前系統的前提下，互備服務器得到相同輸出。

　　這其中最主要的問題在于，如需對硬件編解碼服務器進行更新，其代價與風險較大，與之相比軟件編解碼服務器在進行了簡單的軟件升級后，便會很好地解決上述問題，同時還能對已經存在的素材和不合格(VITC碼非零)的素材進行便利的轉制。在這一點上軟件編解碼服務器的優勢也在一定程度上得到了體現。

　　六. 總結

　　有鑒于IT業的飛速發展，現在社會各方面都已經進入了一個以數據存儲為主流的時代。廣播電視業更應該不斷地參考其它先行行業在使用這一資源時所顯現出來的優勢劣勢，認真考慮數字化存儲，數字化播出以及數字化安全等各方面問題。

　　無論是從海量存儲、高性能訪問、高可用性、可管理性，還是從節省硬件投資和人力資源考慮，播出二級存儲很好地適應了這一階段的需求，而采用主/備播模式來組建數字化安全硬盤播出系統則在全臺網系統中起到了有效的緩沖作用。采用軟硬件編解碼服務器進行主/備播備份則在這一基礎上更進一步的節省了人力，資金等各方面的投入。這種方式在充分利用IT業高速發展的技術的同時，兼顧了硬件/軟件編解碼服務器存在的優缺點，使得數字硬盤播出系統在更加獨立的同時，具有更好的可升級性和可擴展性，給數字硬盤播出系統的組建帶來了新的思路。B&P