面對越來越復雜的應用環境,以及隨之而來、日益增長的技術需求,電視臺愈發依賴于各種自動化的系統實現文件化、鏈路化的節目播出,科學合理的解決方案能夠提升工作效率,為電視媒體贏得效益。但是,到底如何順應當前大規模制播系統運行特點,運用有效的智能化管理和控制手段來確保節目質量,是擺在技術人員面前的一道難題。
當今的廣播電視技術應用中,為了滿足制作和播出系統對節目質量管控的需求,急需建立一種能夠覆蓋從采集到傳輸的全鏈路式、具有智能特征的、更為直觀易用的、立體化、多點覆蓋的管控體系。從技術角度出發,構建這種有效的節目質量管控,首要工作是確定系統中的各關鍵點,并進行智能化的監控。這不僅包括傳輸通道中的圖像質量,還包括伴隨而來的其他信號成份,如多通道聲音,多語言軌道,精確的節目時間表,元數據管理等。
同時,節目質量管控體系還要適應全臺網絡化、文件化的節目生產工藝,建立基于文件的視音頻自動技審的技術支持,確保在文件封裝格式、視音頻編碼格式以及基帶視音頻指標等方面的節目文件技術質量。
縱觀全局,電視臺需要運用智能的、全域的監測手段對系統信號流、文件、設備、業務流程等方面實施監測,及時進行故障報警以提前發現系統隱患或加快系統故障定位及處理,并實現智能化的系統設備管理,才能最大限度地保障節目質量。
一. 信號鏈路層面的節目質量管控
現階段的質量監控存在一定的技術局限,由于相當多的設備和周邊板卡不具備圖像分析的能力,多數系統中的關鍵點只能依靠人員監看或借助多畫面分割器的軟件報警進行信號監控,但是這種依靠配備專門的視音頻監控人員或采用簡單的軟件分析報警已經不能適應需求,必須合理采用技術手段改變這一現狀。為了更好地確保信號鏈路層面的質量管控,可采用智能化的質量監控系統,并在系統中加入必要的設備,對所有節目通路進行全方位監控;根據系統設置中輸入的信息,進行設備狀態的實時監測;并可以依據實際使用情況,相應調整報警條件和應對報警的響應處理,形成理想的解決方案。
為了迎合這種技術需求,很多周邊設備生產廠商積極響應,策劃得當的解決方案,不斷提升自身技術,設計生產相關設備、板卡,如Snell& Wilcox公司生產的擁有Hyperion技術的IQ周邊板卡,Harris公司支持Q-SEE技術的6800系列周邊板卡,以及Miranda推出的包含信號檢測功能的周邊產品—HCP-1801。
以下僅對Snell& Wilcox公司的 Hyperion技術和相關產品進行闡述,略表此類產品的應用。
Hyperion技術帶來了一種能同時顧及所有通路的嶄新的監控手段。它通過基于評價機制的人工智能監控有效地解決問題,既可以監控視頻信號的技術參數,也可以模仿人眼的直覺和人耳的聽覺進行主觀性評價,這是廣播電視自動監控領域中基于視覺和聽覺來實現監控的有益嘗試,從而取代純粹的技術監控。
如今,此項技術已經整合入Snell& Wilcox公司的IQ系列板卡,這些板卡在處理視音頻信號的同時還可以提供內容質量控制功能。它可以自動且不間斷的監測信號是否合法,以及是否合乎技術標準。另外,它還可以監控信號中的各項指定參數。例如視頻信號中的動態電平(motion level),暗部(amount of darkness),以及彩色分量(amount of picture)均在監控范圍之內。對于音頻信號的監控,包括Dolby Digital/Dolby E或者PCM音頻信號,可以顯示靜音、微弱音、強音以及過載狀態下的音量。
該技術通過從端到端的IP和內容識別,可以實現遠程監控。依據與節目單系統的關聯,能夠插入與讀取SMPTE UMID和節目ID元數據,可以進行有效的跟蹤和自動修改。元數據跟蹤可以確保節目內容嚴格按照節目單計劃的時間準確播出。在傳輸鏈路中,還可以追蹤SMTPE UMID或元數據,并依據這些數據作為跟蹤內容,逐幀逐條進行比對,以確保節目質量。
監控信息借助圖形化的界面顯示,可以直觀形象地展現各類信息,并可自行定義報警門限,進行智能監測報警,直接在主電視墻上顯示滾動的報警信息,也可以借助SNMP協議經由第三方開發的控制或監視系統顯示。
例如,Snell& Wilcox公司的QC工作站是一個1U的專用高級檢測設備。


它包含4個Hyperion高級檢測單元。每個檢測單元如下圖所示:

每個檢測單元可以檢測一路高清或標清SDI信號,在具有視頻分配的功能的同時,進行信號檢測和元數據插入。

設備的主要特性包括:
·將處理模塊與監視模塊進行一體化設計,作為視頻分配放大器的同時兼顧圖像分析監測;
·針對多種類型的信號實時進行自動QC,確保節目質量的管控,并可精確定位故障點;
·信號合法化判斷或技術指標確認涵蓋了各種細節參數;
·可完成視頻與音頻報警以及音頻電平表的監視輸出;
·通過TCP/IP實現視頻縮略圖的遠程監看;
·可通過結構圖形進行報警顯示,或者借助SNMP協議提供給第三方軟件開發顯示報警信息;
·報警數據可以供給主流的電視墻系統,以滾動數據形式顯示;
·可以用于現有的SD/HD系統,支持:625/50,525/59,720/50P,1080/25i,720/59p,1080/29i;
·應用靈活的管理工具不僅節省了人力,而且提升了信號的監測水平和效率。
二. 文件層面的節目質量管控
隨著廣播電視制播網絡的普及,愈來愈多的視音頻以文件為載體形式在電視臺內進行交換、傳輸、存儲、發布和再利用等交互,這些節目文件往往有數百個參數需要進行檢測,包括文件封裝格式、視音頻編碼格式、視頻和音頻分辨率、編碼標準的符合性、視頻質量、音頻電平、視頻和音頻比特率(峰值和平均值、固定比特率或可變比特率)和元數據等等。由此可見,必須將文件層面的節目質量管控納入日程。
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顯然,采用傳統方法,憑借人的視覺和聽覺查驗來對上述參數進行檢測是不可能的。得出這個結論,概括來說,主要出于以下三方面的原因:
第一,主觀評價的局限性問題。視音頻文件壓縮成文件后,通過肉眼無法判斷出文件的編碼內容。同樣的畫面,幾乎無從得知是采用DNxHD還是MPEG2的編碼方式,也無法得知碼率多大,GOP長度等,為了解決這些問題,必須建立客觀的檢測手段來代替人的主觀評價。
第二,檢測準確性問題。對于解壓縮的文件,通過肉眼判斷節目圖像質量,用耳朵聽節目的聲音是否正確,該方法本身十分耗費時間和精力,對觀測者的要求過于苛刻。很可能一走神,某個重要的錯誤就被遺漏了。此外,人的因素也要考慮進來,觀測者的技能和經驗變得至關重要,如果在某一方面有所欠缺,則也可能造成誤檢或者漏檢。
第三,檢測一致性問題。首先,人的主觀評價本身就很難用一個統一標準來進行衡量,即使同一個觀測者在不同時間、不同的環境下對同一幅畫面檢測,也可能得到不一致的結果。不難想象,如果是不同技能和經驗的觀測者,檢測結果也出現不一致的概率則更大。
總之,制播體系實現全程文件化后,無論從技術角度分析還是處于效率方面的考慮,都需要實現技審的自動化,建立視音頻文件的自動技審規范勢在必行。
為了確保文件化節目的質量管控,自動技審必須適用于多種流程,從節目上載、制作、播出、再利用、素材歸檔管理到衛星收錄、有線傳輸等環節均可根據任務單進行自動檢測。制定合理的視音頻文件的自動技審規范,不但可以替代容易產生錯誤、耗時且昂貴的人工技審,大幅度提高生產效率;還可以將質量監測措施滲入到各個環節,提前介入管控。
由于各類設備產生的節目文件,其文件封裝格式和視音頻編碼格式各不相同,因此自動視音頻技審設備會針對MXF、GXF、MPEG-2 TS、MPEG-2 PS等文件封裝格式,MPEG-2、MPEG-4、H.264等視頻編碼格式,MPEG-1、MPEG-2、AAC等音頻編碼格式的節目文件進行自動檢測。針對文件格式方面,檢測的項目包括的文件大小、比特率等;針對編碼格式方面,監測的項目包括視音頻編碼,其中包含視頻編碼的GOP結構、幀頻、比特率、分辨率、寬高比、彩色位深、彩色格式、播放時間等;以及音頻編碼的取樣率、比特率、通道數、播放時間等等。還可以檢測基帶視音頻的指標,如視頻的亮度、色域、色度、黑場、彩條、靜幀、馬賽克;音頻的靜音、削波、靜噪等,而且對于這些項目的檢測標準用戶均可以自行設定。
自動視音頻技審設備或軟件必須與現有的存儲或服務器系統進行整合,以保證良好的兼容性。必須以視音頻文件的自動技審規范為依據進行自動檢測,而且自檢完成后產生的檢測報告,可在各系統間交互,并且有繼承性,幫助技審人員完成幀精度的快速定位。
目前市場上有很多公司都推出相應的硬件產品,其中包括Tektronix公司的Cerify、Harris公司的QuiC以及AmberFin公司的iCR。而且還有一些公司僅開發自動檢測軟件,并將它們集成在集中存儲上,例如在Omneon MediaGrid上運行的Baton。
以下僅對Tektronix公司的Cerify技術和相關產品進行闡述,略表此類產品的應用。
Cerify
Tektronix公司的Cerify是基于文件的壓縮數字視頻和音頻內容全自動驗證系統,它能夠就特定的內容類型和傳輸頻道,按照確定的質量標準對視音頻內容進行連續一致的、客觀的符合性查驗,從而確保為節目文件內容的高質量。
Cerify檢測系統由一個或多個安裝在機架上的媒體測試單元組成,可通過標準網絡瀏覽器接口進行控制。在網絡中,每一產品單元既可以作為單個測試單元使用,也可以在將多個媒體測試單元進行組合使用,接受一臺Cerify控制器的控制,這樣既能夠提高多通道的吞吐量,又能在任意分量失效事件發生時,對各測試單元的吞吐量進行重新分配和自動冗余調整。
整個檢測系統可以在多種的視頻標準和格式下工作,其中包括SD、HD(720p、1080i/p)、H.264/AVC、MPEG-4、VC-1或H.263視頻格式,以及MPEG-2、AAC、AACplus、HE AAC或AC3音頻等。
它可以按照用戶定義的視頻、音頻和系統分量的模板來測試媒體文件,并在查驗內容的同時提供錯誤記錄,在錯誤報告信息中,能夠清楚地提供錯誤事件及其出錯位置,還可以提供出錯的視頻圖像以及音頻波形,并對出錯的部分加亮顯示。整個監測系統可按照內容的播出時間來安排不同的測試優先級,以使各內容的測試依次進行。
Tektronix公司推出的Cerify 200系列產品對基于文件的視音頻質量查驗主要包括視音頻編碼器的句法、參數以及視音頻基帶質量等方面的測試。其主要特點如下:
·產品均基于Linux系統,具有高度的可靠性;
·可通過千兆以太網與存儲和視頻服務器系統相整合;
·每一測試單元均能夠同時測試四個文件;

其典型的系統構成如上圖所示。
三. 建立全域的監測體系
隨著數字技術、信息技術的大量采用,整體系統的高可用性、高可靠性、以及可維護性的需求也更加突出。面對當今電視制播流程的轉變,有必要在全臺建立全域的監測體系,實現監測信息的全面管理、信息匯總、結果初步分析等任務,可以為系統維護、系統運營提供很好的保障。
全域監測體系旨在建立集中的監測展示和報警平臺,可以從全域角度對業務信息系統和業務信號系統集中進行監測,及早、及時地發現問題,提高問題解決的能力和事件響應以及處理能力,提高整體的業務運維能力。
全域監測既要面向IT系統來建設,同時也要面向電視媒體特有的AV信號系統。全域監測系統將基于子監控系統,匯總跨業務、跨系統的監測信息,建立面向全域的監測業務,各個子監控系統均針對自身的IT設備與AV設備進行二級監測。
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全域監測系統通過輪詢各子監控系統獲得所需數據,而各業務系統出現異常時,由子監控系統主動上報??偙O測系統僅能對各個子監控系統進行數據監視,不能進行控制,由子監控系統完成本系統內的監控。各子監控系統也可訂閱總監測系統發布的信息,這有利于在跨系統的業務交互中,彼此了解對方的系統狀態,更好地提升自身的監控能力。
一般,子監控系統由以下幾個模塊構成。
報警信息展現:設備狀態信息滿足報警條件或自身發出報警信息時,監測系統可通過界面變化、屏幕上的信息提示區域及相應的報警聲音及時通知值班人員,報告設備的故障內容、物理位置及參考處理辦法,故障排除后還可自動解除報警,可通過網絡向終端發送系統的報警產生及解除信息。該模塊可方便加載、卸載。
智能監控策略:匯總、處理監控信息,同時根據不同的報警處理策略,向相應訂閱客戶端發布監控數據。基于某一故障點可能引發多點報警而妨礙迅速判斷實際故障點的實際情況,就各設備的報警逐一進行邏輯分析,確定發出報警需要滿足的條件和報警形式與處理要求。
各類數據采集:系統的監測與報警主要在設備狀態和信號通路這兩個層面,采集所有的監控信息。整個監控系統的一個重要功能,就是根據信號數據采集服務器的報警,觸發播控系統做相應的應急措施。
設備狀態監控:如設備機箱溫度、電源狀態;風扇狀態;部件(板卡)錯誤報警;通訊狀態;軟件狀態等。
信號通路監測:如視頻丟失;靜幀;黑場;誤碼;視頻電平(超標);EDH;色域;音頻丟失;靜音;音頻電平(超標);嵌入狀態等。
通過信號鏈路層面、文件層面的節目質量管控,以及建立全域的監測體系,構建一個自動化、智能化、遠程、立體化、多點覆蓋的節目質量管控體系,確保播出的節目質量和系統的運行安全,提高整體的技術管理水平。