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“广播电台数字音频制作和自动化播出系统”项目技术特点

2006-11-27 本刊编辑部 依马狮网


    “广播电台数字音频录音、制作和自动化播出系统”,是中央人民广播电台联合杭州联汇公司、中科院声学所共同研发。项目获得“中国新闻技联科学技术奖二等奖”、“广电总局科技创新奖二等奖”、“北京市科学技术奖三等奖”。并申报了国家高技术应用部门发展项目,这也是中央电台申报的第一个国家级科研项目。

    该自动化播出系统的研发在保证广播电台安全、高效、可靠播出的前提下,充分利用计算机网络技术和多媒体压缩技术新成果,结合中央电台多年来在数字化改造和自动化播出系统使用、维护的经验,杭州联汇公司在自动化播出领域的技术特长,以及中科院声学所在利用普通声卡(替代进口专用压缩解压缩声卡)和普通PC机录制、编辑和播放(合成)MPEG-1 L2音频文件的技术优势,在高起点上开发的一套完整的符合国内电台实际使用要求的自动化播出系统。

    作为该项目的主要完成人之一,总结了几条技术特点如下:
    1.自主设计并实现了波形显示的数据结构和编辑方法
    利用目前PC机强大的CPU处理能力,用专门设计的自有产权的软压缩、软解压控件,替代专用硬件DSP;自行设计的波形显示AEW文件,带有显示波形所必须的幅度信息以及其他的定位等相关信息,大小只有实际压缩数据的数百分之一;可以无限次撤销(或恢复)编辑动作而不影响音质的编辑结构,编辑程序记录每一个编辑动作,并由此产生编辑文件(OPL文件);每部分音频文件都只需要最少次数(一次或不进行)的解压缩压缩过程,保证了音质,并且提高了效率。解决了单音轨简单编辑时(剪切,移动等电台中使用频率最高的操作)的反应速度和音质降低等问题;针对的编辑对象是AEW文件,而不是直接针对音频文件,所以只需要将AEW文件读入内存进行波形显示和编辑操作。对于大数据量音频文件编辑时,由于不需要将全部音频文件读入内存,只在需要播放和合成时才读入需要的部分,因此内存占用少,反应速度快。

    2.播出站数据库多指向技术和网络状态智能判断技术
    在系统中,采用了播出工作站数据库多指向技术。在播出工作站本地硬盘建立本地节目库,通过节目预载技术,使其和服务器节目库中若干天的节目内容以及预选类型的音频节目保持同步,同时利用网络状态智能判断技术,实时监视和判断当前网络状态,当发现播出网络出现故障时,自动改变音频文件和数据库指向,将其指向到播出站本地节目库,从而保证了工作站的正常播出,最大限度地保证了播出的安全性。

    3.音频节目库自动实时备份和灾难恢复。
    音频节目库是播出安全的基础,通常它存储在磁盘阵列上,一旦磁盘阵列出现问题,或者是主服务器出现问题,会造成节目库的瘫痪,进而造成整个电台的播出数据丢失,造成不可恢复的灾难。为了彻底避免这种损失,保证音频资料的安全,我们设计了音频节目库自动备份和灾难恢复功能,通过自动备份恢复模块,根据设定的条件,将资料实时的备份并且恢复到备份服务器上。在正常状态下,播出系统指向主服务器播出,在服务器出现问题的状况下,可以立即将整个播出系统切换到备服务器上正常播出。

    4.节目锁定技术
    很多电台在实际播出运行中发生过下列情况:制作好的节目还未播出,但却被他人误操作覆盖了;或者在播出的过程中,有其他人正在对该节目进行编辑操作,造成停播、错播等播出事故。我们针对上述情况,创新性的设计了节目锁定技术,制作好的待播节目,一旦被编排进正式节目单,即被系统锁定,无法覆盖(特殊情况,系统管理员可以强行解锁),避免了节目被意外更改、删除,待节目播出后自动解锁,从而大大保证了系统的安全性和稳定性。

    5.音频数据流多级缓存设计
    由于本系统运行在以太网平台上,为了防止网络风暴、网络堵塞等各种异态环境下,声音播放的断续打嗝,专门采用了音频数据流多级缓存设计,最大缓冲时间可达10秒,有效地保证了音频信号播出的流畅性。

    6.播出节目时间自动校准技术
    在一些特殊情况下,如:播出站死机或紧急更改系统设置等,需要工作人员退出播出工作站进行操作,操作结束后,需要重新登录,并尽快恢复正常播出。而此时往往需要人为手动拖放进度条,去校准播出时间,效率低,而且准确性差。为此,我们设计了播出节目时间自动校准的功能,一旦登录进入播出站,工作站会自动比对当前系统母钟时间,迅速、准确地找到当前播放位置,并开始自动播放,从而最大限度地缩短了播出故障时间,提高了系统的自动恢复能力。

项目管理的体会
    完成一个项目,仅仅依靠优秀的团队、成熟的技术和工作热情是远远不够的,更为重要的是必须加强科学的管理,这是一个项目成败的关键。

    1.项目管理标准化、规范化
    “广播电台数字音频录音、制作和自动化播出系统”,作为适用于广播电台的自动化播出软件系统,是隶属于软件工程学的范畴。为保证项目的开发、管理规范和高效,项目组在整个项目实施前,参考了《GB8567—88计算机软件产品开发文件编制指南》、《多媒体数据压缩标准与实现》、《数字技术:数字视频和音频压缩》、《软件工程导论》等大量数字音频压缩和软件工程的相关资料、书籍,以软件工程先进的开发方法来规范整个项目的研发。以软件工程科学的管理方法来指导项目的成本估算、进度计划、人员管理、质量保证等各方面内容。

     正是科学、规范的项目管理,保证了本项目的顺利完成。目前从测试的结果来看,产品的质量稳定、性能优秀,实际的程序编制中的错误发生率是很低的,每千条指令的错误指令数均在0.5‰以下。开发成本也控制在预算范围之内。

    2.分工明确、紧密协作
    由于整个项目的开发牵涉到三方的合作,跨越北京、杭州两个城市,为了使整个开发团队高效运作,充分发挥各自优势,分工协作、各司其职就显得尤为重要。对此,项目组多次开会研究讨论,根据各个合作单位的自身特点和优势,对项目开发的各阶段的工作做出了合理、科学的安排。如:针对中央人民广播电台有多年数字化改造的经验,对国内、外的各套自动化播出系统的优、缺点,以及国内电台的业务需求和工作流程、特点,有着深刻的认识和理解,因此主要负责项目可行性分析和需求分析,项目总体协调、进度安排,以及参与合作单位对系统子模块的开发、测试等项工作。同时针对杭州联汇科技股份有限公司和中科院声学所各自的技术特点和优势,安排由杭州联汇科技股份有限公司负责系统主要模块软件的概要和详细设计,中科院声学所主要担负系统制作子系统的设计编程。对于系统后期的安装、联调、测试、查新和评审,则由三个单位共同完成。

    3.项目文档管理
    项目文档管理是项目管理中非常重要的一个组成部分。一个复杂的软件要让其他人员读懂并且理解,除程序代码外,还应有完备的设计文档来说明设计思想、设计过程和设计的具体实现技术等相关信息。因此,在一个项目中文档的创建和管理是十分重要的,它是开发人员相互进行通信以达到协同一致工作的有利工具。而且按要求进度提交指定的文档,能使软件生产过程的不可见性变为部分可见,从而便于对软件生产进度进行管理。最后,通过对提交的文档进行技术审查和管理审查,可对保证软件质量进行有效的管理,因此必须做好项目文档的创建、管理工作。

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