[摘要] 主要從購物頻道原有播出系統現狀和缺陷、購物頻道播出系統設計改造思路和設計改造要點等方面，論述和總結揚州廣電傳媒集團（總臺）購物頻道硬盤播出系統設計改造的實踐體會。
[關鍵詞] 一體化硬盤播出系統 全文件化硬盤播出系統 全臺網主干平臺 備播系統 播出二級存儲系統
1 引言
隨著揚州廣電傳媒集團（總臺）現有購物頻道節目制作、播出、管理的不斷規范化，購物頻道節目受眾人群逐步擴大，收視率不斷攀升，購物頻道已成為我臺主流頻道有效的差異化補充，為了提升購物頻道節目的播出品質，保證購物頻道節目的播出安全，實現“不間斷、高質量、既經濟、又安全”的安全優質播出目標，我臺本著“安全可靠、先進實用、可管可控、高質量、全功能、可升級”等原則，設計并實施了購物頻道全文件化硬盤播出系統改造方案。
2 購物頻道原有播出系統現狀
2．1兩臺一體化硬盤播出機
原有播出系統配置了1主1備2臺編單、審片和播出一體化硬盤播出機，該播出機采用“工控機硬件平臺+廣播級硬件播出通道卡+播出應用軟件解碼”的系統構架，每臺硬盤播出機采用一塊廣播級SD-SDI（嵌入音頻）I/O播出通道卡，具備1個SDI輸入端口、2個SDI輸出端口，2臺硬盤播出機共具備2個獨立的播出通道，可完成1個頻道節目1主1備自動倒換熱備份同步播出，由播出應用軟件完成視頻壓縮文件至SD-SDI信號的解碼工作，視頻壓縮格式采用MPEG-2 IBP@8Mbps，視頻文件格式采用MXF OP1A格式。每臺硬盤播出機的一個千兆以太網網口用于FTP傳輸非編制作系統已打包節目素材文件，另一個百兆以太網網口供外部設備遙控。每臺硬盤播出機采用2塊SATAⅡ1T數據硬盤，可以存儲5天以上播出節目素材。
2．2應用軟件模塊
原有播出系統應用軟件主要包括節目素材文件的遷移上載模塊、節目串聯單編輯模塊和節目串聯單播出模塊，系統沒有采用專門的數據庫服務器硬件及其數據庫管理軟件，由非編制作系統節目素材打包工作站實現非編制作系統已打包節目素材文件化上載到2臺硬盤播出機本地硬盤，上載節目素材采用軟件方式審片，包括簡單剪輯、打入出點等，在硬盤播出機本機上完成編單、審片和播出。
2．3周邊系統及設備
原有播出系統周邊系統及設備主要是1臺8×1SDI切換器，沒有配置同步與時鐘等系統設備。
3 購物頻道原有播出系統缺陷
3．1系統構架不夠安全
原有播出系統的硬盤播出機采用的上述系統構架，在運行安全穩定性和軟硬件功能擴展性方面存在明顯缺陷，對視音頻數據在線存儲系統沒有采用硬件RAID數據冗余校驗和冗余保護。
3．2系統缺乏連續穩定工作能力
原有播出系統不具備7×24小時穩定工作的能力，不能夠長時間高強度連續工作不死機，不能夠滿足節目播出高安全、高可靠的要求。
3．3系統防病毒能力較差
原有播出系統相對外部網絡沒有實現嚴格的隔離和封閉，原有播出系統網絡與非編制作系統網絡進行了一體化直接連接，所以原有播出系統網絡防病毒能力比較差。
3．4主備硬盤播出機熱切換可靠性較差
原有播出系統正常工作時，主備硬盤播出機同時按照相同的節目串聯單進行實時同步播出，主硬盤播出機控制切換器輸出主硬盤播出機播出的SDI（嵌入音頻）信號，主備硬盤播出機之間通過以太網實時通訊，獲取對方的狀態，當主硬盤播出機關機后或者出現故障時，備硬盤播出機與主硬盤播出機的通訊中斷，備硬盤播出機將控制切換器自動切換輸出備硬盤播出機播出的SDI（嵌入音頻）信號，原來的備硬盤播出機成為主硬盤播出機，此時，技術保障人員可以對原主硬盤播出機進行檢修，待其恢復正常后，原主硬盤播出機將自動成為備硬盤播出機。但是，主備硬盤播出機在故障自動倒換時熱切換的可靠性比較差，而且主備播出信號在切換時有時會出現黑場、丟幀、靜幀，甚至中斷。
3．5主備硬盤播出機同步播出精度不夠
原有播出系統無法實現自動校時，主備硬盤播出機中如果一臺硬盤播出機故障或者檢修時，另一臺硬盤播出機就成了單機播出，在故障排除或檢修結束之后，將其上線與正常的硬盤播出機并機播出，雖然可以實現斷點續播和同步播出，但同步播出精度不夠，主備硬盤播出機不能夠完成幀精度的自動同步播出。
3．6系統功能和節目質量欠缺
原有播出系統雖然可以完成自動播、定時播、順序播、插播、斷點續播，但系統功能和節目質量有所欠缺，在播出過程中實時增減節目、修改素材，隨改隨播等功能也比較弱，且難以保證播出節目的廣播級視音頻質量，圖像畫質不夠清晰明亮，色彩還原欠準確，音質欠清晰，只能播出MPEG-2 IBP@6-8Mbps碼率文件，如果播出10-12Mbps碼率文件，則播出畫面就會出現卡頓現象。
3．7備播與待播節目素材遷移安全難以保證
原有播出系統通過網絡一體化直接連接鏈路，將非編制作系統編輯完成的所有備播節目素材文件遷移傳輸到主備硬盤播出機，由上載人員通過審看軟件完成人工審查后待播，這種方式雖然實現了播出業務流程的高效率，提高了播出系統待播節目素材的遷移傳輸效率，但備播與待播節目素材遷移傳輸的安全性卻難以保證。
3．8播出軟件界面不簡潔
原有播出系統采用軟件解碼方式進行播出，播出軟件集成了全屏字幕，無需字幕卡，并集成與播出內容完全一致的軟件預監窗口，無需外部監視器。但是播出軟件界面不算簡潔，其界面具備兩個顯示窗口，顯示內容包含疊加的字幕、立體聲音量條，與SDI輸出內容完全相同。主窗口用于顯示當前正在播出的內容，第二個窗口用于：第一，預監外來即將轉播的線路信號；第二，在硬盤播出時提前顯示下一條播出信號的首幀。
3．9臺標和字幕疊加效果差
原有播出系統播出軟件內嵌圖文字幕模塊，字幕可與節目鎖定同步播出，支持多個臺標和字幕的疊加，在不使用外部臺標機、字幕機和鍵控器的情況下，可實現臺標、時鐘、掛角、欄標、左飛字幕同屏疊加顯示，但臺標和字幕疊加的效果比較差。
3．10使用和維護不方便
原有播出系統主備硬盤播出機的軟硬件采取了All In One模式，主備硬盤播出機各自單機可以完成全部播出工作，由于非編制作系統轉碼打包工作站與主備硬盤播出機之間采取了網絡直接連接，主備硬盤播出機不僅安全難以保障，使用和維護也不方便。
4 購物頻道播出系統設計改造思路
4．1小播出系統無法滿足播出信號質量和安全可靠性要求
在考慮購物頻道硬盤播出系統設計改造問題時，對于我臺所要求的播出信號質量和系統運行安全可靠性需求，三線品牌的一體化硬盤播出系統功能與性能肯定不能滿足，二線品牌的中低檔小而全的全文件化硬盤播出系統功能與性能也不一定能夠滿足。
4．2由大播出系統完成購物頻道播出的可行性
承擔我臺3個主流頻道節目播出的4頻道（3+1）大播出系統采用硬盤結合專業光盤，由視頻服務器與專業光盤錄像機進行混合播出，長節目由專業光盤錄像機直接進行播出，廣告等短節目素材文件先導入上載到二級存儲系統，再遷移到視頻服務器中，然后由視頻服務器進行播出。目前，大播出系統基于全臺網主干平臺與非編制作系統之間建有2臺異構網閘傳輸通道，但未建Web Service接口，2臺網閘傳輸通道的實測帶寬為12MBps+20MBps。為了保證購物頻道節目播出的安全可靠性和播出信號質量，可以采用大播出系統完成購物頻道節目全文件化硬盤播出，但需要對大播出系統進行適當調整和改造。
4．3系統設計改造思路
大播出系統改造之后可使新增頻道所有節目素材均采用文件化備播和全文件化硬盤播出，實現大播出系統和主干平臺的自動化流程對接，實現節目素材文件由非編制作系統及云媒資系統經主干平臺自動遷移到大播出系統，與此同時，節目素材文件對應的元數據自動繼承和導入到大播出系統。文件化備播和播出流程在應急情況下可以采用緊急交互模式工作，即非編制作系統的已打包節目素材文件通過2臺異構網閘傳輸通道遷移到大播出系統，由大播出系統直接采用人工導入方式將節目素材文件導入大播出系統。
5 購物頻道播出系統設計改造要點
我臺原有4頻道（3+1）大播出系統采用了硬盤結合專業光盤，由視頻服務器與專業光盤錄像機進行混合播出，為了使新增頻道所有節目素材均實現文件化備播和播出，只需補充部分設備資源。采用大播出系統完成鳳凰購物節目全文件化硬盤播出之后，要求能夠按照現有播出系統的規范化編播業務流程進行運轉，所有節目素材導入上載、編單、字幕編排等工作量，要求由兩名上載和編單人員即可完成。
5．1升級播出主備數據庫服務器硬件
播出主備2臺數據庫服務器整機硬件升級為HP DL380G8，配置16GB內存，可以提高數據庫系統服務效率和安全可靠性。
5．2增加1臺節目素材文件技審服務器
增加的1臺節目素材文件技審服務器由換下的原主二級存儲系統的存儲訪問服務器擔任，可以提高節目素材文件自動技審的效率。
5．3增加2臺上載工作站
增加2臺素材文件化導入上載（含軟審、段落包編輯與編單等）工作站。
5．4增加1套網絡安全設備
增加1套防病毒網關+防火墻以及網閘等網絡安全設備，解決全臺網主干平臺與播出網互聯互通的安全問題，保證全臺網主干平臺在線存儲系統傳輸到播出二級存儲系統的節目素材文件及其元數據文件FTP傳輸的安全性。
5．5擴容主干平臺到播出系統傳輸帶寬
為了擴容全臺網主干平臺在線存儲系統到播出二級存儲系統傳輸通道的帶寬，實施改造了播出二級存儲系統，購置了一臺進口品牌的一體化NAS存儲系統，支持 NFS、CIFS、HTTP、FTP等協議，支持Windows Server2003、Windows Server2008、Windows XP、Linux等操作系統，物理容量為72TB，有效存儲容量為42TB，實測有效混合讀寫帶寬≥450MB/s。采用RAID-DP雙奇偶校驗容錯技術，可配置成單個邏輯卷。硬盤、存儲控制器、電源、風扇、接口等部件全部冗余、熱插拔，無單潰點，今后通過增加盤箱可以線性增加帶寬和容量，而不影響原有數據。配置了雙電源、雙控制器。
5．6增建主干平臺到播出系統自動服務接口
增建了實現全臺網主干平臺在線存儲系統到播出二級存儲系統的自動服務軟硬件接口，將4頻道（3+1）大播出系統的數據庫系統和內容管理系統與全臺網主干平臺的服務接口建設成為一個節目素材文件備播系統，通過備播系統實現全臺網主干平臺和播出系統的對接，實現非編制作系統在線存儲陣列和云媒資系統在線存儲陣列的播出備播區經全臺網主干平臺在線存儲系統到播出二級存儲系統之間的節目素材文件自動轉碼、自動打包、自動遷移、自動MD5校驗、自動入庫、自動技審等業務流程。2臺播出接口服務器由換下的原主備2臺數據庫服務器擔任，增加與全臺網主干平臺的Web Service接口，用于播出系統數據庫自動繼承和導入XML元數據，并將節目素材在播出域的備播狀態返還給全臺網主干平臺，全文件化節目素材自動導入上載入庫正常情況下為自動導入，應急情況下也可人工手動導入。
5．7節目素材文件備播系統定位
節目素材文件備播系統是面向我臺大播出系統進行播出文件準備的系統，備播系統完成的工作包括播出節目素材文件遷移、文件遷移校驗、文件格式轉換處理和上下游系統接口通信，節目素材文件備播系統在我臺播出業務流程中的定位如圖1所示。
圖1 節目素材文件備播系統定位示意圖
5．8節目素材文件備播系統業務流程
節目素材文件備播系統業務流程支持按照用戶定義進行調整，圖2是我臺節目素材文件備播系統業務流程示意圖。網絡節目素材文件導入是后臺自動運行的服務，在文件遷移過程中不需要人工干預，后臺處理能力包含：（1）轉碼能力：能夠進行視音頻媒體文件不同格式之間的轉換工作。（2）遷移能力：能夠以磁盤共享拷貝和標準FTP兩種方式，實現節目素材文件的遷移和流轉。（3）MD5校驗能力：當跨網傳輸節目素材文件時，能夠生成MD5校驗碼并進行MD5碼校驗工作。
圖2 節目素材文件備播系統業務流程示意圖
6 結語
我臺購物頻道全文件化硬盤播出系統設計改造方案是基于原有4頻道（3+1）大播出系統和全臺網主干平臺具體實現的，這一設計改造方案實施完成后，實現了全臺網主干平臺在線存儲系統到播出二級存儲系統傳輸通道的高安全、高可用、高管控和高效率，提高了非編制作系統在線存儲陣列和云媒資系統在線存儲陣列的播出備播區經全臺網主干平臺在線存儲系統到播出二級存儲系統之間文件遷移傳輸的帶寬，提高了全文件化節目素材自動導入上載入庫以及文件自動技審的效率，簡化了大播出系統內部處理流程，提高了購物頻道全文件化編播業務流程的工作效率，減少了編播業務流程相關環節工作人員的重復勞動，滿足了購物頻道節目全程文件化編輯、制作、備播、全硬盤化安全播出的各項需求。