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一个先进性和实用性兼备的数字音频播出系统

2007-11-08 佛山人民广播电台 谢江浩 依马狮网


    前言
    当今数字音频工作站播出系统已广泛应用于广播电台。由于每个电台的运作模式都不尽相同,因此使用的播出系统也可能不一样;即使使用同一套播出软件,也可能因为制播流程不一样而产生不同的运用结果。如何使这一系统始终保持先进性和实用性兼备,是佛山电台一直追求的目标。
    1996年,佛山电台引进澳洲某公司的数字音频播出系统,从录音、编辑、广告编排到自动播出,形成一整套完整的运作流程,使制播流程全面实现数字化、网络化。短短几年,数字音频播出系统得到广泛应用。随着佛山电台业务不断扩展,需求不断增加,该系统各方面功能及技术参数难以满足电台日益增长的需求,给电台业务发展带来一定的限制,为此,2001年佛山电台决定与本地一家具备Digigram公司(法国)授权研发资质的软件开发公司进行合作,共同开发一套基于LINUX操作系统的数字音频播出系统,并在2002年夏季全面完成。至此,佛山电台拥有了自主产权的数字音频播出系统Power Player System。经过5年的不断完善,该显示了四大特点:
    (1)由于拥有程序源代码,开发人员能够不断地推陈出新,紧跟业务发展需求。事实证明,自主研发播出系统对佛山电台业务发展起到了积极的推动作用。
    (2)灵活的界面操作设计,面对不断变化的节目运作模式,都能很好第满足各种不同的需求。
    (3)数据库结构合理,在音频数据大量增加和工作站数量剧增的情况下,系统仍然保持很好的稳定性和极高的运行效率。
    (4)高效自动化的数据管理模式,使得系统管理员能够轻松管理大量的音频数据,极大地减轻了管理员维护系统的工作量。

    服务器操作系统及数据库选型
    在系统的研发之初,服务器操作系统、数据库、文件服务器的选型成为我们的首要任务。经过一系列的交叉测试和性能对比,操作系统方面,在UNIX、LINUX、WINDOWS当中,LINUX的稳定性和可靠性都表现出极好的性能,在相同的机器硬件条件下,LINUX的性能比WINDOWS优胜得多。LINUX有着与UNIX相同的血统,完全沿袭了UNIX的系统架构,先天就具有成熟稳定的特点,几乎不会崩溃。LINUX系统在设计时就是针对多用户环境的,所以对系统文件,用户文件都做了明确区分,每个文件都有不同的用户属性。一般的系统文件只能读取而不能改动,一些敏感的系统文件甚至连读取都是被禁止的。这种设计在根本上保证了系统的安全,即使一个用户文件出现了问题,也不会殃及整个系统。LINUX具有先进的网络支持技术,内置TCP/IP;核心能仿真FPU,支持数十种文件系统格式;完全运行于保护模式,充分利用CPU性能,采用先进的内存管理机制,更有效的利用物理内存,和Windows相比,硬件要求低;完善的网络功能,LINUX使用TCP/IP作为默认的网络通信协议,除此之外,LINUX还内置了许多服务器级的软件,无需额外购买其他软件,即可担任全方位的网络服务器。
    在价格方面LINUX也具有极好的竞争力,应用于我台(LINUX+PostgreSQL)一整套操作系统及服务软件的价格,只是Windows企业版的服务器操作系统及数据库系统的1/25。还有一个很重要的因素就是在当前病毒肆虐泛滥的今天,LINUX有着更好的安全性,不容易受病毒侵害。
    综上理由,2001年我们决定正式使用LINUX Redhat AS 4.0作为服务器操作系统。在国内各大电台中,佛山电台几乎是首个率先将LINUX应用于数字音频播出系统的电台。
    在数据库方面,LINUX的主流数据库有ORACLE、SYBASE、MYSQL、PostgreSQL等。考虑到ORACLE、SYBASE等商业数据库价格比较昂贵,我们重点考虑高性能的开放版权数据库,PostgreSQL可以说是最强大的自由软件数据库管理系统,其特性覆盖了SQL-2/SQL-92和SQL-3/SQL-99;它包括了目前世界上最丰富的数据类型的支持,能够完成当前较为昂贵的商业数据库绝大部分的工作。经过测试,PostgreSQL在高并发访问的状态下,依然保持良好的性能,因此数据库选用了PostgreSQL 7.0(后来升级到了8.0版本)。文件服务器则选用SAMBA 3.0,SAMBA支持Windows客户端的访问,很适合采用Windows操作系统的音频工作站客户端的访问。经过实际测试,采用LINUX+SAMBA构成的文件服务器,其速度至少比Windows自身的文件服务器快20%。
    在数据库结构方面,为避免因结构设计缺陷而导致功能扩展受限,我们进行了长远的规划和设计,尤其对音频数据量日益增加而导致数据臃肿,降低了服务器访问性能的问题,这也是当前许多电台面临的一个普遍性问题。我们经过多方面研究和测试,采取了科学合理的,并且符合电台运作逻辑的数据库结构形式,对每个数据表都设定两个到三个索引,加快查询速度,使用存储过程来处理大量的事务,避免在网络上大量传输原始的SQL语句,减少网络流量,方便维护,大大提高效率和安全;合理利用视图,最大限度地利用数据库服务器内在优化机制;科学地使用触发器,可以减少应用程序对同一逻辑的重复控制。通过以上设置,使得客户端工作站读取数据库音频资料时,访问速度非常快,当音频数据量不断增加,工作站的数量也不断增加时,系统仍然保持非常快的访问速度,不会让用户感到丝毫的滞慢;这一点对主持人来讲是非常重要的,任何访问速度滞慢的播出系统,都会给主持人带来诸多困扰,影响节目制作的效率和质量。
    客户端工作站操作系统,考虑到应用部门的习惯性和普及性,我们仍然采用Windows2000或XP更为合适,这样可以更好地兼容不同声卡的驱动安装,同时可以满足市面上大多数的应用软件。

    音频文件格式的制定
    佛山电台采用的音频文件格式是目前较为成熟,并广泛应用于广播行业的MPEG 1  Layer 2格式(简称MP2),这样有利于各电台之间的节目资料交换。本系统兼容(8—448)kbps码率的MP2音频文件,我们根据不同音源的特性制定了不同码率,为了保障声卡稳定工作,所有音频文件取样率统一为48KHz。参数见下表:

一个先进性和实用性兼备的数字音频播出系统


    播出系统规模及专业声卡选型
    当前佛山电台拥有六套FM调频广播,播放工作站共有30台,其中14台24小时不停运作,录音编辑工作站有40台,广告编排工作站有8台,管理工作站有7台。主服务器为HP双机热备,光纤传输存储,采用磁盘阵列柜。目前主备服务器磁盘容量已达10T。到2007年6月,音频总条目数达到10万余条,累计1万小时。
    佛山电台播出系统设计为可兼容专业声卡和普通声卡。应用于直播间播放使用的,通常选择Digigram PCX22(见图1),该卡属单放声卡,包含数字和模拟两种输出,适用数字和模拟调音台。另外还会选择LCM420-v2双立体声模拟声卡,由于没有AES/EBU数字信号输出,该卡较适合与模拟调音台搭配使用。应用于录音室的声卡主要选择Digigram PCX924(或PCX 11+)和VX222,由于VX222价格是PCX-924的一半,虽然不带DSP处理器,但性能依然十分出色,搭配奔腾4以上工作站,完全能满足日常制播需求。应用于桌面编辑工作站的,由于无需进行高质量录音,大多选用普通声卡,如:或MAYA 4.4,其特点是价格低廉,性噪比高,具备专业6.35专业输入/输出插孔,可大量使用在非专业录音或放音场合。
一个先进性和实用性兼备的数字音频播出系统

    佛山电台数字音频制播网拓扑结构
    佛山电台有六套FM调频广播,其中佛山电台本部(禅城区)有两个频率,另外四个频率分别座落在南海区、顺德区、高明区和三水区。为了实现音频数据库的资源共享,佛山电台于2004年12月完成了与四个区分台制播网的光纤互连(见图二),这样就组成了一个跨五个区的内部专用制播网。播出服务器采用一主一备,分别是设置在佛山电台的主播出服务器集群,和设置在南海分台的备播服务器;而各分台又各设置一台播出服务器,以完

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