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高清网络化发展的探索与实践

—— ——浅析安庆广播电视台高清新闻制播一体网

2012-03-01 苏斌 王国栋 传播与制作


  前言

  在2011年8月北京BIRTV展览会上,权威部门在主题报告会上透露,将在2013年停止台内所有标清节目生产与制作,并计划在新址启动和现址改造期间扩播8-10套高标清的同播频道。届时,央视收视份额的60%-70%将转到高清频道上播出。环顾当今世界,众所周知,高清是全球广电行业发展的必然趋势。当前,美国90%的电视台开始制作高清节目,55%的播出节目是高清的;日本在2006年开始全面高清播出,主要应用于新闻和体育转播等;中国的高清节目制作量每年几乎都要翻番,CCTV更是高举高清的大旗,在新台址项目中率先全面采用高清化运作;早在2008年北京奥运会首次全程采用高清转播,使得全国电视观众真正体验到了高清带来的视听冲击。与此同时,液晶、等离子电视的价格不断下降,目前支持全高清显示的大屏幕电视价格基本已经降至万元以下甚至更低;且绝大多数广播级产品已经或即将全面支持高清,实现完整的高清节目生产流程具备了可行性。高清制作网络技术也经过几年的发展与实践,目前完全可以支撑大规模高清网络化制播,其多项关键技术的突破为我国高清大发展奠定了坚实的基础。

  在高清全台网大发展的背景下,继2010年安庆广播电视台合并成立后,2011年就把第一个重点技术项目建设锁定在新建高清新闻制播一体网系统上,这是继媒体资产管理系统和专题制作网高清升级后,新广播电视台在高清网络化发展方面的又一重要举措,充分体现了我台在数字化网络化发展上的信心和实力,标志着安庆广播电视台全台网络制播系统正式由标清向数字高清及高标清兼容过渡时代的开启。

  一.安庆广播电视台全台网络框架现状

  按照广电总局2006版及2007版白皮书的指导要求,各地电视台结合自身的发展需要与实力,积极启动了全台网的建设,经过几年的探索和努力,大都在数字化、网络化建设方面都取得了一定的成果,大部分网络系统已经可以基本支撑全台日常节目采集收录、生产加工、存储归档、播出分发等业务,为全台网络化、文件化制播、高清制作、新媒体运营奠定了非常好的基础。

  全台网的建设,大体包括采集收录、新闻制播、综合制作、演播共享、中心媒资等板块,有的还部署了广告制作、节目包装、音频媒资、节目生产管理、总编业务系统等功能。我台的全台网络总体框架是由新奥特高标清新闻制播一体网、专题节目综合制作网(含生产媒资)、大洋媒体资产管理系统、广告制作网、格非全数字硬盘播出系统、包装子系统、演播室网络化直播系统、网站系统等板块组成。

  安庆广电中心全台制播网络架构图(电视台部分)如下:

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图1

  二. 全台网互联互通的基础平台

  互联互通一直以来就是全台网建设中最热点词汇之一,但我们这里面提出的互联互通是很具体的,而非泛化的互联互通,我们并不能把实现互联互通等同于全台网系统建设,应该说互联互通是全台网建设的最基本条件。我台的全台网各子系统都是不同时期不同厂商建设的异构系统,各板块间相对独立,在系统的互联互通上存在着一定的技术难度,尤其在进入广电中心后,各网络由分散型布局变为集中化管理,急需对异构化网络资源及应用进行合理化配置,通过我们的积极努力探索实践,在多家相关公司的大力配合下,充分剖析各系统板块交互的应用需求、交互级别、深度以及安全防范等细节,根据不同网络系统及节目生产的应用需求,分别实现了基于网络层、数据层、元数据及应用层的互联互通,形成了“相对独立、互联互通、协调管理、安全可靠”的组网框架原则,这也就是我们安庆广播电视台在全台网互联互通实践中一直坚持和延续的一个中心思想和特点所在。

  简单的理解系统互联互通,就是把不同的信息化系统通过网络设备、应用软件等技术手段连通起来,以达到系统之间信息共享、数据共享的目的。典型互联互通应用,主要表现在以下几个应用领域:

  1)各节目制播系统之间的数据共享和交互;

  2)节目制播系统与媒资系统的数据共享和交互;

  3)节目制播系统与节目备播系统的数据共享和交互;

  4)节目生产管理系统与节目制播系统、媒体资产管理系统的信息交互。系统互联互通在设计上可以分为四个层次,如图2

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图2

  在视音频系统间互联应该包含四个层面,即网络层、数据层、元数据层以及应用层,回过头来看,这四个层面实际上也就是涵盖了我们各级电视台全台网建设中的发展进程和几个阶段,每一层面之间都有一种递进关系,每个层面的应用就是一种进步。

  有网路的存在就有数据交互的需求,网络层互联指各子系统间必须能通过以太网、FC网等实现电子化的数据互相访问;所以网络层的互联是实现系统互联的基础。

  在网络层之上是数据层,各系统间需要进行数据交互,在视音频系统中,主要指视音频数据文件。参与互联的子系统间需要能识别对方的数据文件,即实现格式兼容。我们2004年最初形成的,也就是新奥特新闻制播板块与播出板块、包装子系统、广告子系统之间基于网络与数据层的联通。

  进一步来说,元数据层位于数据层之上,元数据是包含数据信息的数据,即视音频文件的描述信息及控制信息。通常各系统都会采用自己的一套方式描述视音频文件,即元数据格式互不相同。当系统间发生交互时,各子系统必须能理解对方的元数据信息和控制信息,也就是说系统间元数据记录必须能继承到另一系统中。元数据通常数据量比较小,但其数据结构复杂多变,且没有统一的规范,元数据交互方式直接影响到子系统间的关联耦合度。最后一个层面是应用层,即系统间应能在数据和元数据交换的基础上完成业务应用,可以实现跨系统的业务流程。各系统的用户、权限信息等应能根据需要统一管理,对系统运行的管理监控应能集中完成。

  早在2006年大洋媒体资产管理系统及新奥特专题综合制作网建设过程中,基于元数据及应用层级别的交互成为我们联通实现的重点,通过努力,我们实现了在新奥特新闻制播网、专题综合制作网直接查询检索中心媒资素材,可以直接提交申请,并通过大洋媒资转码后下载到指定共享区域,另外,可以使用工作流的方式实现新闻网及专题综合制作网打包合成的稿件自动生成包含统一元数据信息的XML视音频文件包到共享区,大洋媒资系统能够通过dirwatch软件自动侦测共享区,并通过迁移或转码服务器把提交过来的成片稿件或节目直接进入到一级或二级编目流程中进行编目归档。由于是多家公司的不同时期的异构网络,我们在实现全台网的互联互通这个基础的时候,也是付出很多磨合和协调的努力,但最终在中科大洋、北京新奥特、格非视频等公司大力配合下完成了基于网络、数据、元数据及应用层,以工作流方式实现的互联互通模式。新建的高清新闻制播一体网将进一步规范接口和协议,在前期形成的互联互通基础上实现与中心媒资、节目生产媒资、专题综合网、播出网之间更加紧密的联系。

  三. 高清新闻制播一体网的建设及方案介绍

  1.方案概述

  本方案设计的高清新闻制作网系统是在我台全台网框架基础上全新建设的一套新网络系统,系统将以先进的数字化网络化技术实现新闻高标清综合业务的生产加工制作,同时,作为全台网设计规划中不可分割的一部分,可实现与原新奥特专题网、生产媒资系统的素材及工程文件的无缝连接。该网络的成功实施对于安庆广播电视台探索一种新的制作模式及节目生产流程具有十分重要的现实意义,未来可以通过集中数据交换平台实现与台内其他业务系统如中心媒资、播出网络以及数字电视新媒体平台等其他业务系统实现资源的共享与数据的交换,适应现实和未来发展的需要。

  2.系统配置

  本次建设的新闻高清制播一体网系统初期规划了10台高标清兼容有卡编辑站、8套高标清兼容无卡编辑站点、2台配音工作站,2台数据库及存储管理服务器,1台打包合成、迁移及转码服务器,1台存储访问服务器,1台自动技审服务器,2台数据接口服务器。能满足新闻类、专题类、综艺类等不同类型的节目制作、包装,成片及素材资料刻录保存等功能。具备最基本的文稿编辑、视音频上下载编辑、配音、网络审片、网络管理等非线网络常用功能,支持高标清同步采集、混编、上下变换等。

  3.系统网络拓扑架构

  采用成熟稳定先进的FC-SAN双网网络结构,由光纤存储系统、光纤交换网络和千兆以太网(Ethernet)网络组成;中心存储系统采用2台广泛应用于广电行业的高性能AS5000F-2FCtoSATA-II(EONSTORS16F-R1430)光纤存储体,在带宽设计、存储容量、存储备份方式(虚拟文件系统)充份考虑了冗余,存储容量达32TB,存储带宽高达800MB。高清上下载编辑工作站采用HimalayaA1500HD,高清无卡编辑工作站采用HimalayaA1000XH。

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图3 安庆广播电视台新闻制作网系统项目系统网络结构图

  4.技术平台结构

  整体网络系统在系统AUTO.NET软件架构上采用三层体系结构。Auto.Net网络平台是以文稿为主线,贯穿线索、选题、报题、收录、剪辑、播出以及媒资存储等新型电视台综合业务管理平台,并可通过网络管理自定义多种业务流程。网络平台具有很好的开放性和扩展性,采用模块化的设计思路,方便与台内其它系统及其他业务系统进行集成、数据交换和资源共享;

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图4 AUTO.NET平面结构图[page]  

  5.高清业务流程

  素材在高清工作站上完成高标清采集,可实现上载、演播室、媒资、广告、收录等多信号源素材的双码流采集,高低码流采用共享的存储结构,高清采集的素材与标清一一对应。在标清节目制作完成打包送播前,将该工程复制后通过高清非编系统(Himalaya)打开,自动关联对应高清素材并替换原有标清素材;若原有素材无对应高清版本,则对标清素材自动进行上变换.该步骤即实现素材的高标清替换。对替换完素材的高清节目进行略微调整后,送高清内容审片完成后送网络高清播出,在到达播出系统之前依次经过网络打包和技审环节.所有环节通过后即可完成高清节目网络送播。

  6.系统技术特点

  (1)上下载系统技术特点

  ·支持各种高清、标清编码格式的实时混合编辑,全面支持高、低码流故事板工程文件的自动对应

  ·支持同时采集多路高标清格式,同时采集多种码率素材,支持时间线高标清输出的自由上下变换。

  ·支持联接各种不同类型的设备,包括支持SONYXDCAM,XDCAMHD,PanasonicP2、P2HD等,遥控协议自动检测。

  ·支持采集的同时叠加字幕,节省二次加字幕生成的时间。

  ·全程支持MPEG2I、MPEG2IBP、MPEG2LogGOP、HDV、DVCAM、DVCPRO、DVCPRO5、DVCPROHD、DNxHD、H.264、MPEG4、P2、XDCAM、AVC-Intra及无压缩等高清、标清、低码流编码格式。

  ·支持标准视音频SDI(支持嵌入式和非嵌入式SDI接口)、复合、分量、Y/C、1394(Firewire,i-Link)等接口。

  ·全程提供新闻文稿、串编单与采集上载、粗编、配音、精编、审片等同屏关联显示、编辑、审核。

  ·支持流媒体输出,可将序列和区间输出成DVD、VCD、MOV、WMV、RM、PS流、TS流等各种媒体格式文件。

  (2)文稿系统技术特点

  ·贯穿新闻线索、选题、报题、文稿编辑、视频剪辑、新闻串编到演播室播出以及对外电、通联和上送稿件等的管理,使新闻综合业务流程操作与管理更加完整和顺畅。

  ·提供带格式分段落的文稿编辑插件,允许段落的自定义。另外,提供在文稿中调用播出字幕模板并填充相应内容,制作播出的字幕内容。

  ·提供统一的文稿编辑器界面,集中完成新闻条目标签、新闻稿件的编写修改、流程管理操作、以及全流程图形化显示和审查意见查看等操作。

  ·支持在文稿的各流程节点上给收录下单:限定权限,插件方式,实时反馈收录单申请的处理结果,以及收录任务的状态显示,实现了文稿控制收录。

  ·提供快速视频编辑软件NewsBinder,与Himalaya无缝衔接:嵌入型文稿,完成文稿、预览、剪辑、配音和同期声字幕的快速交互和生成。

  ·通过通用MOS协议,实现文稿控制字幕机播出。

  (3)自动技审和人工技审功能

  自动技审主要是对上载/合成/转码过程中的各类高清和标清节目素材,成片的内容技术指标进行自动审查,以确保节目内容的技术质量。能够自动判别被审核节目中的黑场、彩条、静帧、夹帧、静音及视音频幅度超标等错误,并可生成标记,同时记录在自动技审报表中。支持对高清和标清内容的技术指标审查。可根据需要进行定制生成故障报告。相应节目素材的技审信息(包括检测参数结果等)记入相应媒体对象实体的元数据信息。节目的人工技审是由专门的技审工作站和相应技审软件完成实现。其审查的内容主要有素材内容的技术标准检查和自动技审的结果报告等。

  (4)数据高安全区摆渡策略

  系统互联数据摆渡高安全区设计

  基于安庆电视台网络系统的高安全性要求,尤其是对网络外部上传文件,要严格控制病毒的进入,需要阻止一切有可能的网络入侵,所以在物理链路上面我们就严格的把IP链路阻止在制播网络系统之外,此次方案使用了BFSS双机文件同步系统使用USB镜像方式来完成外网与网络系统文件级的交互。

  实现的功能如下:

  ·通过usb传输线在内网工作站和外网工作站之间传输文件;

  ·支持usb2.0协议,实验室环境下平均传输速度在10MB/s至25MB/s之间;

  ·支持双向传输;

  ·通过文件夹监控方式支持文件自动传输;

  ·支持文件类型过滤和文件大小过滤,支持任意类型和任意大小的文件;

  ·支持文件正确性校验(MD5码校验);

  ·支持传输完成后对源文件的处理,如备份或删除;

  ·有详细的日志记录;

  (5)网络管理与监控

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图5

  应用Auto.net软件及网络监控平台,为安庆广播电视台的业务流程和要求设计了完善的管理和监控机制。主要包括内下几个部分:

  ·日常维护管理——素材管理、磁盘空间管理、日志管理、信息统计、网络计费、绩效考核等

  ·网络监控方面——存储平台监控、网络平台监控、核心服务监控、终端设备监控、业务流程监控

  ·网络拓朴结构监控——根据网络结构自定义网络拓朴图监控;

  ·各服务器监控——监控主机各硬件信息、连接状态、服务信息等;

  ·网络交换机监控——监控交换机基本状态及相关端口状态等;

  ·其它网络设备监控——对其它网络设备提供相应的接口进行监控;

  ·网络流量监控——动态网络流量监控,控制提高网络资源利用率;

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图6 网络拓朴结构监控图

  四.中心媒资及专题综合制作网的高清配套升级

  2009年,在高清新闻制播一体网建设之前,我们重点完成了大洋媒体资产管理系统的高标清升级和新奥特专题综合制作网高清升级生产媒资配套等两大建设项目,基于IP-SAN架构的新奥特专题综合制作网络的高清扩容升级,主要目标是建立节目生产媒资管理系统,扩展节目存储空间,搭建高清上载编辑工作站,从而解决了高清节目编辑、制作及存储问题,积累宝贵的高清应用经验。整个系统形成了主备服务器管理、主备盘阵级联、有卡编辑站点10台、无卡及配音站点10-20台的网络规模。与此同时,此次升级扩建的大洋媒体资产管理系统,不但解决了高清素材的采、编、管的问题,更重要的是实现了与新搭建的新奥特新闻专题生产媒资系统的互联互通。大洋媒资能够自动识别新奥特媒资节目XML信息,识别后将新奥特生产媒资系统的四层编目信息,依据要求自动导入大洋媒资系统。同时新奥特也能够自动识别大洋媒资节目四层编目信息互传至其媒资系统,大大提高了新闻专题节目制作的便利,同时也方便了节目的收录。部署完成了新奥特专题网自动导入识别大洋媒资节目,大洋媒资能够自动导入识别格非播出系统回传节目等多指向的工作流,从而实现更完善的中心媒资——生产媒资以及节目制作——媒资——播出等异构多系统多网络的互联互通,为高清全台网的联通及资源整合摸索出一条新路来。

  五.从标清到高清、从约定到标准、从互联到整合,逐步建立高清全台网交互管理平台

  随着高清新闻网的建设,安庆广播电视台的三大主体网络子系统都已全部具备高标清制播、存储、归档、交互等功能,全台网初步实现从标清到高清的跃进。按照全台网的发展趋势,下一步我们将重点做好业务的互联与整合,逐步建立高清全台网交互管理平台,以满足广播电视及新媒体未来发展的需要。

  ·建立数据交换平台,实现数据交换,处理,转化的整合;

  ·建立ESB总线,实现全台不同应用、业务流程的整合;

  ·建立内容管理平台,实现台内对文稿、图片、声音、流媒体检索、编目、发布的整合;

  ·建立节目生产管理平台,实现对节目生产过程统一监控管理调度;

  通过几大中心平台的建设,全台网的整体架构将形成:以大洋高标清媒资系统作为资源共享中心,借助数据交换平台及ESB总线,实现高清新闻制播一体网、专题综合制作网及演播室共享系统的紧密耦合,实现与播出网、广告制作网、包装系统、网络新媒体及数字电视平台的交互与联通,从而基于内容管理及节目生产运营管理的安庆广播电视台下一代高清全台网也将逐步建立。B&P

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